JP3424426B2 - Electromagnetic valve drive for internal combustion engine - Google Patents
Electromagnetic valve drive for internal combustion engineInfo
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- JP3424426B2 JP3424426B2 JP02804896A JP2804896A JP3424426B2 JP 3424426 B2 JP3424426 B2 JP 3424426B2 JP 02804896 A JP02804896 A JP 02804896A JP 2804896 A JP2804896 A JP 2804896A JP 3424426 B2 JP3424426 B2 JP 3424426B2
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（エンジ
ン）の吸排気弁に関し、より詳細には、電磁力を用いて
その駆動を制御する電磁弁の駆動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake / exhaust valve of an internal combustion engine (engine), and more particularly to a drive device for an electromagnetic valve that controls the drive thereof using electromagnetic force.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、内燃機関の吸排気弁としては、ク
ランクシャフトの回転に基づいて駆動されるカムシャフ
トにより開閉操作されるものが一般的である。そして、
内燃機関の高性能化を図るという観点から、運転状態に
応じて最適な弁開閉時期を達成するために動弁系の可変
機構が種々実用化されつつあり、２段切り替え式（ＯＮ
／ＯＦＦ制御式）のものを始めとして連続可変式のもの
も開発されている。これら可変機構には、カムシャフト
の回転位相をずらすものや、カムシャフトに複数のカム
プロファイルを備えるもの等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as an intake / exhaust valve of an internal combustion engine, a valve which is opened / closed by a camshaft driven based on rotation of a crankshaft is generally used. And
From the viewpoint of improving the performance of the internal combustion engine, various variable mechanisms of the valve operating system are being put to practical use in order to achieve the optimal valve opening / closing timing according to the operating state, and there are two-stage switching type (ON
/ OFF control type) and continuously variable types have also been developed. Among these variable mechanisms, there are one that shifts the rotational phase of the cam shaft, one that has a plurality of cam profiles on the cam shaft, and the like.
【０００３】しかしながら、上述のようなカムシャフト
により駆動される吸排気弁では、弁リフト（弁揚程）、
開弁期間及び開閉時期の全てを独立かつ任意に設定する
ことは不可能である。そこで、近年においては、内燃機
関に対する更なる高性能化の要求に応えるべく、運転状
態に応じてそれらのパラメータを理想的な値に設定可能
な電磁駆動式動弁系に関する研究が活発化してきてい
る。例えば、特開昭 61-248402号公報は、そのような電
磁駆動式の吸排気弁の一例を開示するものである。その
電磁弁では、弁体と連結したプランジャ(plunger) を電
磁力によりコア(core)に吸引することにより、閉弁動作
がなされる。However, in the intake / exhaust valve driven by the camshaft as described above, the valve lift (valve lift),
It is impossible to independently and arbitrarily set the valve opening period and the opening / closing timing. Therefore, in recent years, in order to meet the demand for higher performance of internal combustion engines, research on electromagnetically driven valve trains that can set those parameters to ideal values according to operating conditions has become active. There is. For example, JP-A-61-248402 discloses an example of such an electromagnetically driven intake / exhaust valve. In the solenoid valve, a valve closing operation is performed by attracting a plunger connected to the valve body to the core by an electromagnetic force.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
おいては、プランジャ表面に磁気抵抗層を形成する旨の
記載があり、この従来技術では、弁頭（バルブヘッド：
valve head、又は「弁がさ」ともいう）の弁フェース(v
alve face)と弁座（バルブシート：valve seat）との接
触及びプランジャとコアとの接触が同時になされるもの
と考えられる。しかしながら、内燃機関が稼働している
と、弁体の熱膨張や弁フェース及び弁座間の摩耗によ
り、弁フェースと弁座とが接触する時期よりも前にプラ
ンジャとコアとが接触して、閉弁が妨げられるおそれが
ある。一方、このような不都合を防止すべく、プランジ
ャとコアとの間のクリアランスを大きくすると、閉弁状
態を維持するために必要な電力が増大するという問題が
発生する。By the way, in the above publication, there is a description that a magnetoresistive layer is formed on the surface of the plunger. In this prior art, the valve head (valve head:
valve head (also called “valve gas”)
It is considered that the contact between the valve face and the valve seat (valve seat) and the contact between the plunger and the core are made at the same time. However, when the internal combustion engine is operating, due to thermal expansion of the valve body and wear between the valve face and the valve seat, the plunger and the core come into contact with each other before the time when the valve face and the valve seat come into contact with each other, causing the valve to close. The valve may be blocked. On the other hand, if the clearance between the plunger and the core is increased to prevent such an inconvenience, there arises a problem that the electric power required to maintain the valve closed state increases.
【０００５】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、熱膨
張、摩耗等により多少の形状変化があっても、プランジ
ャとコアとの干渉防止、弁のシール(seal)不良の防止
（確実な閉弁動作）を図った内燃機関用電磁弁駆動装置
を提供することにある。In view of the above situation, the object of the present invention is to prevent interference between the plunger and the core and to prevent a valve seal failure even if there is a slight change in shape due to thermal expansion, wear, etc. (EN) Provided is a solenoid valve drive device for an internal combustion engine, which has a valve operation).
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に案出された、本願第１の発明に係る、内燃機関の電磁
弁駆動装置は、可動接極子を有する弁体と、前記可動接
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、冷間時において閉弁した場合における前記対
向部と前記ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用
域における弁軸方向の熱膨張量の最大値以上に設定され
ていることを特徴とする。A solenoid valve drive device for an internal combustion engine according to a first invention of the present application, which has been devised to achieve the above object, includes a valve body having a movable armature and the movable contact. A drive coil that generates an electromagnetic force to close the valve by attracting the pole, a power supply unit that supplies power to the drive coil, a stopper that restricts the movement of the movable armature in the valve closing direction, and the stopper. In an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine having a facing portion formed on the valve body so as to face each other, a distance between the facing portion and the stopper when the valve is closed in a cold state is It is characterized in that it is set to be equal to or more than the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axis direction in the engine use range.
【０００７】第１の発明に係る電磁弁駆動装置によれ
ば、弁体の熱膨張により弁体と弁座とが接触する時期よ
りも前に対向部とストッパとが干渉して閉弁が妨げられ
るという事態が確実に回避される。According to the solenoid valve drive device of the first aspect of the invention, the opposing portion interferes with the stopper before the valve body comes into contact with the valve seat due to thermal expansion of the valve body so that the valve closing is prevented. The situation that is caused is surely avoided.
【０００８】また、第２の発明に係る、内燃機関の電磁
弁駆動装置は、可動接極子を有する弁体と、前記可動接
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、冷間時において閉弁した場合における前記対
向部と前記ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用
域における弁軸方向の熱膨張量の最大値と弁フェース及
び弁座摩耗量との和以上に設定されていることを特徴と
する。An electromagnetic valve drive system for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention includes a valve body having a movable armature, and a drive coil for attracting the movable armature to generate an electromagnetic force for closing the valve. An internal combustion engine having power supply means for supplying power to the drive coil, a stopper for restricting the movement of the movable armature in the valve closing direction, and a facing portion facing the stopper and formed in the valve body. In an electromagnetic valve drive device for an engine, the distance between the facing portion and the stopper when the valve is closed in the cold state is such that the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axial direction and the valve face in the engine use range of the valve body. And the valve seat wear amount.
【０００９】第２の発明に係る電磁弁駆動装置によれ
ば、弁体の熱膨張に加えて弁フェース及び弁座の摩耗も
考慮されているため、対向部とストッパとの干渉による
閉弁不良がより確実に回避される。According to the solenoid valve drive system of the second aspect of the present invention, since the valve face and the valve seat are worn in addition to the thermal expansion of the valve body, the valve closing failure is caused by the interference between the facing portion and the stopper. Is more reliably avoided.
【００１０】また、第３の発明によれば、第１又は第２
の発明に係る電磁弁駆動装置において、前記可動接極子
は、可動方向の両側にてそれぞれ弾性部材によって支持
される。Further, according to the third invention, the first or second
In the solenoid valve drive device according to the invention, the movable armature is supported by elastic members on both sides in the movable direction.
【００１１】第３の発明においては、バネ質量系の自由
振動が利用可能となるため、省電力化が図られる。In the third aspect of the invention, since free vibration of the spring-mass system can be used, power saving can be achieved.
【００１２】また、第４の発明によれば、第３の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記弁体の熱膨張量を演
算する熱膨張量演算手段と、前記熱膨張量演算手段によ
って演算された熱膨張量に応じて前記電力供給手段から
供給されるべき電力を補正する電力供給補正手段と、を
さらに具備する。According to a fourth aspect of the invention, in the solenoid valve drive system according to the third aspect of the invention, the thermal expansion amount calculating means for calculating the thermal expansion amount of the valve body and the thermal expansion amount calculating means are used for calculation. And a power supply correction means for correcting the power to be supplied from the power supply means according to the thermal expansion amount.
【００１３】第４の発明においては、弁体の熱膨張量が
求められ、その熱膨張量に応じて電力が補正されること
により、弁体の熱膨張量に応じた適切な電力を供給する
ことが可能となる。In the fourth aspect of the invention, the amount of thermal expansion of the valve element is obtained, and the electric power is corrected according to the amount of thermal expansion, so that the appropriate amount of electric power corresponding to the amount of thermal expansion of the valve element is supplied. It becomes possible.
【００１４】また、第５の発明によれば、第４の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記熱膨張量演算手段
は、機関温度を代表する値と排気温度を代表する値とか
ら前記熱膨張量を演算するものである。According to a fifth aspect of the invention, in the solenoid valve drive system according to the fourth aspect of the invention, the thermal expansion amount calculating means calculates the heat from a value representative of the engine temperature and a value representative of the exhaust temperature. The amount of expansion is calculated.
【００１５】第５の発明においては、特に対向部とスト
ッパとの距離を測定する部品を特別に設けることなく、
弁体の熱膨張量が間接的に求めることが可能となる。According to the fifth aspect of the invention, there is no need to provide a component for measuring the distance between the facing portion and the stopper.
The thermal expansion amount of the valve body can be indirectly obtained.
【００１６】また、第６の発明によれば、第４の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記電力供給補正手段
は、前記熱膨張量演算手段によって演算された熱膨張量
が大きいほど、前記電力供給手段から供給されるべき電
力量を減少補正するものである。According to a sixth aspect of the invention, in the solenoid valve drive device according to the fourth aspect of the invention, the power supply correction means has a larger thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means. The amount of electric power to be supplied from the electric power supply means is reduced and corrected.
【００１７】弁体が熱膨張すると、可動接極子と駆動コ
イルとの間の距離が非膨張時と比較して短くなり、吸引
時及び閉弁（吸引保持）中に必要となる電力を小さくす
ることができる。第６の発明においては、かかる場合に
電力供給手段から供給される電力量が減少補正されるた
め、省電力化が図られる。When the valve body thermally expands, the distance between the movable armature and the drive coil becomes shorter than that when it does not expand, and the electric power required during suction and during valve closing (suction holding) is reduced. be able to. In the sixth aspect, in such a case, the amount of power supplied from the power supply means is corrected to be reduced, so that power saving is achieved.
【００１８】また、第７の発明によれば、第６の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記電力量の減少補正
は、電力の供給開始時期を遅延せしめ電力の供給時間を
短縮することによって達成される。According to a seventh aspect of the invention, in the solenoid valve drive device according to the sixth aspect of the invention, the correction for reducing the amount of power is performed by delaying the power supply start timing to shorten the power supply time. To be achieved.
【００１９】第７の発明においては、電力供給開始時期
を遅延させ、電力供給時間を短縮させることによって、
吸引時における省電力化が図られる。In the seventh invention, the power supply start timing is delayed to shorten the power supply time,
Power saving is achieved during suction.
【００２０】また、第８の発明によれば、第４の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記電力供給手段は、前
記可動接極子を吸引するための第１の電流値と、前記可
動接極子を閉弁位置に保持するための第２の電流値と、
前記第１の電流値から前記第２の電流値へと時間の経過
とともに減少する遷移電流と、を供給するものであり、
前記電力供給補正手段は、前記熱膨張量演算手段によっ
て演算された熱膨張量が大きいほど前記第２の電流値を
減少補正するものである。According to an eighth aspect of the invention, in the solenoid valve drive device according to the fourth aspect of the invention, the power supply means has a first current value for attracting the movable armature and the movable contact. A second current value for holding the pole in the valve closed position,
A transition current that decreases with time from the first current value to the second current value, and
The power supply correction means corrects the second current value so as to decrease as the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means increases.
【００２１】第８の発明においては、閉弁（吸引保持）
中の供給電流を減少させることによって省電力化が図ら
れる。In the eighth invention, the valve is closed (suction hold).
Power saving is achieved by reducing the supply current inside.
【００２２】また、第９の発明によれば、第８の発明に
係る電磁弁駆動装置において、前記電力供給補正手段
は、前記第２の電流値を減少補正するときの該減少補正
量が大きいほど、前記遷移電流を供給する際に前記電力
供給手段から前記駆動コイルに与えられる電圧を高くす
る。According to a ninth aspect of the invention, in the solenoid valve drive device according to the eighth aspect of the invention, the power supply correction means has a large reduction correction amount when the second current value is reduced and corrected. The higher the voltage applied to the drive coil from the power supply means when the transition current is supplied.
【００２３】第８の発明により第２の電流値が減少せし
められるのは、熱膨張量が大きいときであるが、熱膨張
量が大きいほど、対向部とストッパとの間の距離は小さ
くなる。そして、その距離が小さいほど着座（寸前）領
域のインダクタンスが大きくなることに起因して逆起電
力が大きくなり、その結果、着座（寸前）時の電流制御
性が悪化する。第９の発明においては、供給電圧が高め
られることにより逆起電力の増大が相殺されるため、か
かる制御性の悪化が防止される。According to the eighth aspect of the invention, the second current value is reduced when the amount of thermal expansion is large, but the greater the amount of thermal expansion, the smaller the distance between the facing portion and the stopper. The smaller the distance is, the larger the back electromotive force is due to the larger inductance in the sitting (on the verge) region, and as a result, the current controllability during the sitting (on the verge) is deteriorated. In the ninth aspect, the increase in the counter electromotive force is offset by the increase in the supply voltage, so that the deterioration of the controllability is prevented.
【００２４】また、第１０の発明によれば、第９の発明
に係る電磁弁駆動装置において、前記電力供給補正手段
は、前記第２の電流値を減少補正するときの該減少補正
量が大きいほど、さらに、前記遷移電流の時間的減少割
合を減少初期において大きくする。Further, according to the tenth invention, in the solenoid valve drive system according to the ninth invention, the power supply correction means has a large decrease correction amount when the second current value is decreased and corrected. Further, the temporal decrease rate of the transition current is further increased in the initial period of decrease.
【００２５】第８の発明により第２の電流値が減少せし
められるのは、熱膨張量が大きいときであるが、熱膨張
量が大きいほど、対向部とストッパとの間の距離は小さ
くなる。遷移電流への切り替え時においては、その距離
が小さいほどインダクタンスが大きくなっているため、
電流制御性が悪くなり、従って電流変化要求量が大きく
なる。第１０の発明においては、遷移電流の時間的減少
割合が減少初期において大きくされることにより、かか
る電流制御性の悪化に起因する着座制御の悪化が防止さ
れる。According to the eighth aspect of the invention, the second current value is reduced when the amount of thermal expansion is large, but the greater the amount of thermal expansion, the smaller the distance between the facing portion and the stopper. When switching to the transition current, the smaller the distance, the larger the inductance becomes.
The current controllability deteriorates, and thus the current change demand increases. In the tenth aspect, the temporal reduction rate of the transition current is increased in the initial stage of the reduction, so that the deterioration of the seating control due to the deterioration of the current controllability is prevented.
【００２６】また、第１１の発明によれば、第３の発明
に係る電磁弁駆動装置において、前記電磁弁を潤滑する
潤滑剤の粘度を推定する粘度推定手段と、前記粘度推定
手段によって推定された粘度が高いほど、前記可動接極
子の吸引時に、前記電力供給手段による電流の供給開始
時期を早めるとともに該電流値を増大せしめる補正をす
る粘度補正手段と、を具備する。According to the eleventh invention, in the solenoid valve drive system according to the third invention, the viscosity estimating means for estimating the viscosity of the lubricant for lubricating the solenoid valve and the viscosity estimating means for estimating the viscosity of the lubricant. The higher the viscosity, the faster the viscosity of the movable armature when attracted by the power supply means, and the viscosity correction means for performing correction to increase the current value.
【００２７】粘度が大きいほど潤滑剤の抵抗が大きくな
り、弾性部材の付勢力によって可動接極子が駆動コイル
側に到達する度合いが小さくなる。第１１の発明におい
ては、かかる場合に電力供給手段から供給される電力量
が増大補正されるため、かかる付勢力の減少が電磁力の
増大により相殺されて、確実な閉弁動作が達成される。The greater the viscosity, the greater the resistance of the lubricant, and the less the degree to which the movable armature reaches the drive coil side due to the urging force of the elastic member. In the eleventh aspect, since the amount of power supplied from the power supply means is increased and corrected in such a case, the decrease in the biasing force is offset by the increase in the electromagnetic force, and a reliable valve closing operation is achieved. .
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２９】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機
関用電磁弁の縦断面図である。同図に示される電磁弁
は、シリンダヘッド３６に支持されている。かかる電磁
弁の弁体１０は、弁頭（弁がさ）１２及び弁軸１４から
なり、弁頭１２の弁フェース１２ａが、内燃機関の吸排
気用ポート３０に設けられた弁座３２に着座し又は弁座
３２から離座することにより、吸排気用ポート３０を開
閉する。弁体１０の弁軸１４は、バルブガイド３４によ
り軸方向に摺動可能な状態で保持される。また、弁軸１
４には、可動接極子としてのプランジャ１６が固定され
ている。FIG. 1 is a vertical sectional view of an electromagnetic valve for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The solenoid valve shown in the figure is supported by the cylinder head 36. The valve body 10 of such an electromagnetic valve comprises a valve head (valve bush) 12 and a valve shaft 14, and a valve face 12a of the valve head 12 is seated on a valve seat 32 provided on an intake / exhaust port 30 of an internal combustion engine. By opening or closing the valve seat 32, the intake / exhaust port 30 is opened / closed. The valve shaft 14 of the valve body 10 is held by the valve guide 34 so as to be slidable in the axial direction. Also, the valve shaft 1
Plunger 16 as a movable armature is fixed to 4.
【００３０】プランジャ１６は、軟磁性材料で構成され
た円板状の部材である。プランジャ１６の上方には、所
定距離だけ離隔してアッパコア(upper core)２２が、一
方、プランジャ１６の下方には、同様に所定距離だけ離
隔してロアコア(lower core)２６がそれぞれ配設されて
いる。なお、アッパコア２２の下面は、プランジャ１６
の閉弁方向の動きを規制するストッパとして作用し、プ
ランジャ１６の上面は、そのストッパに対向して弁体１
０に形成された対向部として作用する。アッパコア２２
及びロアコア２６は、軟磁性材料で構成されており、非
磁性材料で構成されるケース２１により所定の位置関係
に保持されている。また、アッパコア２２にはアッパコ
イル(upper coil)２３が把持されるとともに、ロアコア
２６にはロアコイル(lower coil)２７が把持されてい
る。The plunger 16 is a disk-shaped member made of a soft magnetic material. An upper core 22 is arranged above the plunger 16 at a predetermined distance, and a lower core 26 is also arranged below the plunger 16 at a predetermined distance. There is. The lower surface of the upper core 22 has the plunger 16
Acting as a stopper that restricts the movement of the valve body 1 in the valve closing direction, and the upper surface of the plunger 16 faces the stopper and faces the valve body 1
It acts as a facing portion formed at 0. Upper core 22
The lower core 26 is made of a soft magnetic material, and is held in a predetermined positional relationship by the case 21 made of a non-magnetic material. The upper core 22 holds an upper coil 23, and the lower core 26 holds a lower coil 27.
【００３１】また、弁軸１４は、アッパスプリング(upp
er spring)２４及びロアスプリング(lower spring)２８
により、軸方向に弾性的に支持されている。そして、ア
ッパコイル２３及びロアコイル２７に通電がなされない
場合におけるプランジャ１６の位置（中立位置）が、ア
ッパコア２２とロアコア２６との中間位置となるよう
に、アッパスプリング２４とロアスプリング２８との釣
り合いが図られている。なお、プランジャ１６が中立位
置にあるときには、弁体１０は、全開側変位端と全閉側
変位端との中間位置をとるようになっている。Further, the valve shaft 14 has an upper spring (upp).
er spring 24 and lower spring 28
Are elastically supported in the axial direction. The upper spring 24 and the lower spring 28 are balanced so that the position (neutral position) of the plunger 16 when the upper coil 23 and the lower coil 27 are not energized is an intermediate position between the upper core 22 and the lower core 26. Has been. When the plunger 16 is in the neutral position, the valve body 10 is located at an intermediate position between the fully open side displacement end and the fully closed side displacement end.
【００３２】かかる構成によれば、アッパコイル２３の
周囲には、アッパコア２２とプランジャ１６とそれらの
間に形成されるエアギャップとからなる磁気回路が形成
される。従って、アッパコイル２３に電流が流される
と、上記磁気回路中を磁束が還流し、エアギャップを小
さくする方向すなわちプランジャ１６を上方へ変位させ
る方向の電磁力が発生する。一方、ロアコイル２７の周
囲には、ロアコア２６とプランジャ１６とそれらの間に
形成されるエアギャップとからなる磁気回路が形成され
る。従って、ロアコイル２７に電流が流されると、同様
の原理から、プランジャ１６を下方へ変位させる方向の
電磁力が発生する。According to this structure, a magnetic circuit composed of the upper core 22, the plunger 16 and the air gap formed between them is formed around the upper coil 23. Therefore, when a current is passed through the upper coil 23, the magnetic flux circulates in the magnetic circuit to generate an electromagnetic force in the direction of reducing the air gap, that is, in the direction of displacing the plunger 16 upward. On the other hand, around the lower coil 27, a magnetic circuit including the lower core 26, the plunger 16 and an air gap formed between them is formed. Therefore, when a current is applied to the lower coil 27, an electromagnetic force is generated in the direction of displacing the plunger 16 downward, based on the same principle.
【００３３】かくして、アッパコイル２３及びロアコイ
ル２７に交互に電流を流すことにより、プランジャ１６
を上下に往復運動せしめること、すなわち弁体１０を開
閉方向に交互に駆動することが可能となる。電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）４０は、各種のセンサ４６からの信号
に基づいて電磁弁の開閉タイミングを決定し、駆動回路
４２を介して、電源４４からアッパコイル２３及びロア
コイル２７への通電（電力供給）を制御することによ
り、電磁弁を駆動する。Thus, by alternately passing a current through the upper coil 23 and the lower coil 27, the plunger 16
Can be reciprocated up and down, that is, the valve body 10 can be alternately driven in the opening and closing directions. The electronic control unit (ECU) 40 determines the opening / closing timing of the solenoid valve based on signals from various sensors 46, and supplies power (power supply) from the power supply 44 to the upper coil 23 and the lower coil 27 via the drive circuit 42. The solenoid valve is driven by controlling.
【００３４】図２において実線で示される複数の曲線
は、プランジャ１６の位置（アッパコア２２と接する位
置を零とする）とアッパコア２２に係る電磁石がプラン
ジャ１６に及ぼす電磁力（吸引力）との関係を、アッパ
コイル２３に流れる電流値をパラメータとして表したも
のである。これらの曲線に示されるように、プランジャ
に作用する電磁力（吸引力）は、弁体１０が全閉側変位
端に近接するにつれて急増する。A plurality of curves shown by solid lines in FIG. 2 indicate the relationship between the position of the plunger 16 (where the position in contact with the upper core 22 is zero) and the electromagnetic force (attracting force) exerted on the plunger 16 by the electromagnet associated with the upper core 22. Is the value of the current flowing through the upper coil 23 as a parameter. As shown by these curves, the electromagnetic force (suction force) acting on the plunger rapidly increases as the valve body 10 approaches the fully closed side displacement end.
【００３５】一方、図２において破線で示される直線
は、同じくプランジャ１６の位置とアッパスプリング２
４及びロアスプリング２８が弁体１０に及ぼす付勢力
（ロアコア２６側）との関係を表したものである。この
直線からわかるように、付勢力は、弁体１０が全閉側変
位端に近接するにつれて直線的に増加するだけである。
以上に説明した電磁力及び付勢力の特性を考慮した電磁
弁駆動方法について、以下、説明する。On the other hand, the straight line shown by the broken line in FIG. 2 similarly indicates the position of the plunger 16 and the upper spring 2.
4 and the urging force exerted on the valve body 10 by the lower spring 28 (on the side of the lower core 26). As can be seen from this straight line, the urging force only linearly increases as the valve body 10 approaches the fully closed side displacement end.
An electromagnetic valve driving method that takes into account the characteristics of the electromagnetic force and the biasing force described above will be described below.
【００３６】図３は、開弁状態から閉弁状態への移行時
における弁リフト（Ａ）及び制御電流パターン（ロアコ
イル２７（Ｂ）及びアッパコイル２３（Ｃ）に供給すべ
き電流としてＥＣＵ４０が与える指令値）を示すタイム
チャートである。開弁状態においては、同図（Ｂ）に示
されるように、ロアコア２６にプランジャ１６を吸着保
持するために最低限必要な電流（以下、保持電流とい
う）がロアコイル２７に流されている。FIG. 3 shows a command given by the ECU 40 as a current to be supplied to the valve lift (A) and the control current pattern (lower coil 27 (B) and upper coil 23 (C) at the time of transition from the valve open state to the valve close state. (Value) is a time chart. In the valve open state, as shown in FIG. 3B, a minimum current (hereinafter referred to as a holding current) required to attract and hold the plunger 16 to the lower core 26 is supplied to the lower coil 27.
【００３７】そして、閉弁しようとするときには、ま
ず、その保持電流の供給が停止される。すると、弁体１
０は、バネ質量系の単振動（自由振動）により閉弁側へ
と移動していくが、弁体１０とバルブガイド３４との間
の摩擦損失やスプリング自体の内部摩擦損失等により、
弁体１０の振幅は、理想状態に対して減衰するため、あ
るタイミングでアッパコイル２３に電流が供給される。
その電流波形は、同図（Ｃ）に示されるように、吸引電
流、着座制御電流（遷移電流）及び保持電流の３部分に
大きく分けることができる。When closing the valve, the supply of the holding current is first stopped. Then, the valve body 1
0 moves to the valve closing side due to simple vibration (free vibration) of the spring mass system, but due to friction loss between the valve body 10 and the valve guide 34, internal friction loss of the spring itself, etc.
Since the amplitude of the valve element 10 is attenuated with respect to the ideal state, a current is supplied to the upper coil 23 at a certain timing.
The current waveform can be roughly divided into three parts, that is, an attracting current, a seating control current (transition current), and a holding current, as shown in FIG.
【００３８】すなわち、まず、プランジャ１６を移動さ
せるための吸引電流が流される。次いで、前述した図３
の特性を考慮し、電磁力（吸引力）が弱められた状態に
て弁体１０の着座（プランジャ１６の吸着）が行われ
る、即ち、着座時における弁体の着座方向への速度が小
さくなるように、ある時間的変化割合をもって減少する
着座制御電流が流される。そして、弁体１０の着座（プ
ランジャ１６の吸着）後には、弁体１０の吸着保持に最
低限必要な電流すなわち保持電流が供給される。このよ
うに、着座の静粛性及び省電力化を考慮したきめ細かい
電力供給制御が行われる。That is, first, an attracting current for moving the plunger 16 is supplied. Then, as shown in FIG.
In consideration of the characteristics described above, the valve body 10 is seated (the plunger 16 is attracted) with the electromagnetic force (suction force) being weakened, that is, the speed of the valve body in the seating direction at the time of seating is reduced. As described above, the seating control current that decreases at a certain rate of change is applied. Then, after the valve body 10 is seated (adsorption of the plunger 16), a minimum current required for adsorption and holding of the valve body 10, that is, a holding current is supplied. In this way, fine power supply control is performed in consideration of quietness of seating and power saving.
【００３９】さて、内燃機関の弁体１０は、高温の燃焼
ガスにさらされて熱膨張する。その場合、プランジャ１
６とアッパコア２２との間の距離が非膨張時に比較して
短くなり、弁頭１２の弁フェース１２ａと弁座３２とが
接触する時期よりも前にプランジャ１６とアッパコア２
２とが衝突して打音を生ずるとともに、弁のシール(sea
l)不良が発生するおそれがある。このような弁体の熱膨
張量は、正確には、燃焼ガス温度に基づく弁体自体の熱
膨張量として把握されるだけでなく、機関運転状態（例
えば、油温、水温）や外気温によるシリンダヘッド側の
熱膨張量をも考慮に入れた相対的な熱膨張量として把握
されなければならない。Now, the valve body 10 of the internal combustion engine is exposed to high temperature combustion gas and thermally expands. In that case, plunger 1
The distance between the upper core 2 and the upper core 22 becomes shorter than that in the non-expansion state, so that the plunger 16 and the upper core 2 may come before the valve face 12a of the valve head 12 and the valve seat 32 come into contact with each other.
2 and collide with each other to generate a tapping sound, and the valve seal (sea
l) Defects may occur. To be precise, the thermal expansion amount of such a valve body is not only understood as the thermal expansion amount of the valve body itself based on the combustion gas temperature, but also depends on the engine operating state (for example, oil temperature, water temperature) and the outside air temperature. It must be understood as a relative amount of thermal expansion taking into account the amount of thermal expansion on the cylinder head side.
【００４０】そこで、本発明では、冷間時の弁全閉状態
（弁フェース部が弁座に接触し、弁シール機能が達成さ
れている状態）におけるエアギャップ（すなわち、対抗
部とストッパとの間の距離）を次に示されるように設定
することにより、かかる不具合の発生を完全に回避して
いる。図４は、弁全閉状態におけるプランジャ１６及び
アッパコア２２の部分の拡大図である。同図に示される
ように、プランジャ１６の上面は、それぞれ勾配θ1 及
びθ2 を有する外周側面と内周側面とから構成されてい
る。それに対応して、アッパコア２２の底面も勾配がつ
けられている。このような勾配が設けられている理由
は、次のとおりである。Therefore, in the present invention, the air gap (that is, the opposing portion and the stopper) in the fully closed state (the state where the valve face portion is in contact with the valve seat and the valve sealing function is achieved) in the cold state. By setting the distance (between) as shown below, the occurrence of such a defect is completely avoided. FIG. 4 is an enlarged view of the portion of the plunger 16 and the upper core 22 in the valve fully closed state. As shown in the figure, the upper surface of the plunger 16 is composed of an outer peripheral side surface and an inner peripheral side surface having slopes θ 1 and θ 2 , respectively. Correspondingly, the bottom surface of the upper core 22 is also sloped. The reason why such a gradient is provided is as follows.
【００４１】すなわち、閉弁側では、弁体の熱膨張等を
見込んで、弁全閉状態である程度のエアギャップを設け
なければならない。この場合、プランジャ面とコア面に
勾配をもたせることで、図５に示されるように、吸引力
に対する見かけ上のストロークを減少させ、ある程度離
れた状態でも高い電磁力を得ることができるとともに、
省電力化を図ることができる。なお、図６は、ストロー
クと電磁力の関係を平面の場合及び勾配付きの面の場合
について示す特性図である。かかる勾配θ1 及びθ
2 は、電磁石の電磁力を最大限引き出すために磁場解析
等によって決定される。That is, on the valve closing side, a certain amount of air gap must be provided in the fully closed state of the valve in consideration of thermal expansion of the valve body. In this case, by providing a gradient between the plunger surface and the core surface, as shown in FIG. 5, it is possible to reduce the apparent stroke with respect to the suction force, and to obtain a high electromagnetic force even in a state of being separated to some extent.
Power saving can be achieved. Note that FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the stroke and the electromagnetic force in the case of a flat surface and the case of a surface with a slope. Such gradients θ 1 and θ
2 is determined by magnetic field analysis etc. to maximize the electromagnetic force of the electromagnet.
【００４２】さて、図４に戻り、本発明では、冷間時弁
全閉状態における外周側エアギャップｔAG1 及び内周側
エアギャップｔAG2 を、
ｔAG1 ／ cosθ1 ≒ｔAG2 ／ cosθ2 ＞Δｘmax −Δｌ
min
となるように設定する。ここで、“ｔAG1 ／ cosθ1 ”
及び“ｔAG2 ／ cosθ2”は、図７に示されるように、
プランジャ１６とアッパコア２２との弁軸方向離隔距離
をそれぞれ外周側及び内周側について表している。ま
た、Δｘmax は、弁体１０の弁軸方向熱膨張量Δｘの機
関使用域における最大値を表し、また、Δｌ min は、コ
アを固定するシリンダヘッドの弁軸方向熱膨張量Δｌの
機関使用域における最小値を表している。従って、“Δ
ｘmax −Δｌmin ”は、弁体１０の相対的な熱膨張量
“Δｘ−Δｌ”の最大値を表すこととなる。このように
冷間時のエアギャップ（対抗部とストッパとの間の距
離）を設定しておけば、プランジャ１６とアッパコア２
２とが干渉するという不具合は皆無である。Now, returning to FIG. 4, in the present invention, the cold valve is used.
Outer air gap t in the fully closed stateAG1And the inner circumference side
Air gap tAG2To
tAG1/ Cos θ1≒ tAG2/ Cos θ2> Δxmax-Δl
min
To be set. Where "tAG1/ Cos θ1”
And "tAG2/ Cos θ2”, As shown in FIG.
Valve 16 axial separation distance between the plunger 16 and the upper core 22
For the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively. Well
And ΔxmaxIs the amount of thermal expansion Δx of the valve body 10 in the valve axis direction.
Represents the maximum value in the Sekisui region, and Δl minIs
Of the thermal expansion amount Δl in the valve axis direction of the cylinder head that fixes
It represents the minimum value in the engine operating range. Therefore, “Δ
xmax-Δlmin"Is the relative thermal expansion amount of the valve body 10.
It represents the maximum value of “Δx−Δl”. in this way
Air gap when cold (distance between the counter and the stopper
If the distance is set, the plunger 16 and the upper core 2
There is no problem that the two interfere with each other.
【００４３】ところで、弁体の熱膨張ばかりではなく、
経年車では、使用条件により相違はあるものの、弁体１
０（詳細には弁頭１２の弁フェース１２ａ）及び弁座３
２の摩耗が進行するため、弁体１０の熱膨張と同様にプ
ランジャ１６とアッパコア２２との間の距離が正常時に
比較して短くなるという問題が生ずる。そこで、本発明
の他の実施態様においては、外周側エアギャップｔAG1
及び内周側エアギャップｔAG2 を、上式に代えて、
ｔAG1 ／ cosθ1 ≒ｔAG2 ／ cosθ2 ＞Δｘmax −Δｌ
min −Δｍ
となるように設定する。ここで、Δｍは、弁フェース１
２ａ及び弁座３２の弁軸方向摩耗量の合計であって、市
場回収品等から推定されたエンジンライフサイクルでの
値である。このような実施態様によれば、弁体の熱膨張
に加えて弁座等の摩耗も考慮されるため、プランジャ１
６とアッパコア２２との干渉による閉弁不良がより確実
に回避される。By the way, not only the thermal expansion of the valve body,
In aged cars, the valve body 1 varies depending on the usage conditions.
0 (specifically, the valve face 12a of the valve head 12) and the valve seat 3
As the wear of No. 2 progresses, there arises a problem that the distance between the plunger 16 and the upper core 22 becomes shorter as compared with the normal state, similarly to the thermal expansion of the valve body 10. Therefore, in another embodiment of the present invention, the outer air gap t AG1
And the air gap t AG2 on the inner peripheral side is replaced by the above equation, and t AG1 / cos θ 1 ≈t AG2 / cos co 2 > Δx max −Δl
Set so that min- Δm. Where Δm is the valve face 1
2a and the total amount of wear of the valve seat 32 in the valve axis direction, which is a value in the engine life cycle estimated from a market recovery product or the like. According to such an embodiment, in addition to thermal expansion of the valve body, wear of the valve seat and the like is taken into consideration.
The valve closing failure due to the interference between 6 and the upper core 22 is more reliably avoided.
【００４４】以上の実施態様は、バネ質量系の自由振動
を利用すべく、プランジャ１６が可動方向の両側からア
ッパスプリング２４及びロアスプリング２８により支持
される構造の電磁弁であったが、上述したエアギャップ
の設定は、かかるスプリングを具備しない電磁弁にも当
然に適用可能である。In the above embodiment, the plunger 16 is supported by the upper spring 24 and the lower spring 28 from both sides in the movable direction so as to utilize the free vibration of the spring-mass system. The setting of the air gap can naturally be applied to a solenoid valve that does not have such a spring.
【００４５】さて、弁体１０の相対的な熱膨張量“Δｘ
−Δｌ”がある場合、図８の破線で示されるように、プ
ランジャ１６の位置が相対的に動いたことになる。その
ときには、弁体１０が全開側変位端（弁リフト最大）か
ら全閉側変位端（弁リフト最小）に向けてバネ質量系の
単振動により到達する距離は、大きくなる。すなわち、
図９（Ａ）に示されるように、熱膨張がないとした場合
における到達地点ｂ1から“Δｘ−Δｌ”だけ全閉側変
位端に近い到達地点ｂ2 にまで、バネ質量系の単振動に
より移動可能となる。従って、同図（Ｂ）に示されるよ
うに、通常、吸引電流の供給を開始している時期ａ1 よ
りもΔｔだけ遅れた時期ａ2 から供給を開始しても、し
かるべき電磁力が確保されることとなる。この遅延時間
Δｔは、相対的熱膨張量“Δｘ−Δｌ”によって決定さ
れる。Now, the relative amount of thermal expansion of the valve body 10 "Δx"
When -Δl "is present, the position of the plunger 16 is relatively moved as shown by the broken line in Fig. 8. At that time, the valve body 10 is fully closed from the fully open side displacement end (maximum valve lift). The distance reached by the simple vibration of the spring-mass system toward the side displacement end (minimum valve lift) is large, that is,
As shown in FIG. 9A, from the reaching point b 1 in the case where there is no thermal expansion to the reaching point b 2 near the displacement end on the fully closed side by “Δx−Δl”, the single vibration of the spring-mass system is generated. Can be moved by. Therefore, as shown in FIG. 7B, normally, even if the supply of the attracting current is started at the time a 2 which is delayed by Δt from the time a 1 at which the supply of the suction current is started, an appropriate electromagnetic force is secured. Will be done. The delay time Δt is determined by the relative thermal expansion amount “Δx−Δl”.
【００４６】この相対的熱膨張量“Δｘ−Δｌ”を求め
るために、プランジャ１６とアッパコア２２との距離を
直接的に測定する部品を設けることは、コストの上昇を
招く。そこで、本発明では、弁体１０の弁軸方向熱膨張
量Δｘを排気温度Ｔexに基づき、かつ、シリンダヘッド
の弁軸方向熱膨張量Δｌを、機関温度を代表するもので
あるエンジン冷却水温度Ｔwtに基づいて、それぞれ間接
的に求めるようにしている。なお、Ｔex及びＴwtは、そ
れぞれ排気温センサ及び水温センサ（図１の符号４６）
により検出される。Providing a component for directly measuring the distance between the plunger 16 and the upper core 22 in order to obtain the relative thermal expansion amount "Δx-Δl" causes an increase in cost. Therefore, in the present invention, the amount of thermal expansion Δx of the valve body 10 in the valve axis direction is based on the exhaust temperature T ex , and the amount of thermal expansion Δl of the cylinder head in the valve axis direction is the engine cooling water that represents the engine temperature. Each is indirectly obtained based on the temperature T wt . In addition, T ex and T wt are respectively an exhaust temperature sensor and a water temperature sensor (reference numeral 46 in FIG. 1).
Detected by.
【００４７】図１０は、熱膨張量演算の処理手順を示す
フローチャートである。まず、ステップ１０２では、エ
ンジン水温Ｔwtを測定する。次いで、ステップ１０４で
は、エンジン排気温度Ｔexを測定する。次いで、ステッ
プ１０６では、
Δｘ＝ｋ1 ・Ｔex
なる演算により、弁体１０の弁軸方向熱膨張量Δｘを算
出する。ここで、係数ｋ 1 は、弁体を構成する部材の熱
膨張係数、排気温度Ｔexのとき弁体に実際に加わる温度
を導くための係数、弁の長さ、等から決定されたもので
ある。次いで、ステップ１０８では、
Δｌ＝ｋ2 ・Ｔwt
なる演算により、シリンダヘッドの弁軸方向熱膨張量Δ
ｌを算出する。ここで、係数ｋ2 は、シリンダヘッドを
構成する部材の熱膨張係数、アッパコアの固定部から弁
座までの距離、エンジン水温測定部とアッパコアを固定
するシリンダヘッド部の温度係数、等を考慮して決定さ
れたものである。そして、最後に、弁体の相対的熱膨張
量“Δｘ−Δｌ”を算出する。こうして求められた“Δ
ｘ−Δｌ”は、吸引電流供給開始時期の遅延補正量Δｔ
を求めるべく、図１１に示される如きマップを参照する
ために使用される。なお、基本となる吸引電流供給開始
時期は、エンジン回転速度、エンジン負荷等に基づいて
別途求められる。FIG. 10 shows the processing procedure for calculating the amount of thermal expansion.
It is a flowchart. First, in step 102,
Water temperature TwtTo measure. Then in step 104
Is the engine exhaust temperature TexTo measure. Then step
In 106,
Δx = k1・ Tex
The thermal expansion amount Δx of the valve body 10 in the valve axis direction is calculated by
Put out. Where the coefficient k 1Is the heat of the members that make up the valve body
Expansion coefficient, exhaust temperature TexTemperature actually applied to the valve when
Is determined from the coefficient for leading to, the length of the valve, etc.
is there. Then, in step 108,
Δl = k2・ Twt
By the following calculation, the thermal expansion amount of the cylinder head in the valve axis direction Δ
Calculate l. Where the coefficient k2The cylinder head
The coefficient of thermal expansion of the constituent members, the fixed part of the upper core to the valve
Fixed distance to seat, engine water temperature measurement unit and upper core
Determined in consideration of the temperature coefficient of the cylinder head, etc.
It was the one. And finally, the relative thermal expansion of the valve body
The quantity “Δx−Δl” is calculated. Thus obtained “Δ
x-Δl ”is the delay correction amount Δt at the start time of the suction current supply.
In order to obtain, refer to the map as shown in FIG.
Used for. In addition, starting the basic suction current supply
Timing is based on engine speed, engine load, etc.
Required separately.
【００４８】さて、通常走行時は、前述したように図３
（Ｃ）に示されるような電流パターンで動作するが、冷
間始動から急に高速高負荷運転状態になると、シリンダ
ヘッドやエンジンオイルが暖まるまで時間がかかり、か
つ、その間、排気温度は非常に高くなるため、弁体１０
（特に排気弁側）が熱膨張し、前述したように、プラン
ジャ１６とアッパコア２２との間の閉弁時エアギャップ
が小さくなる（なお、前述のように、エアギャップ量
は、その熱膨張分を吸収できるように設定されているた
め、プランジャ１６とアッパコア２２とが干渉すること
はない）。Now, during normal traveling, as shown in FIG.
Although it operates with the current pattern as shown in (C), when the high speed and high load operation is suddenly started from cold start, it takes time for the cylinder head and engine oil to warm up, and the exhaust temperature is extremely high during that time. Since it becomes higher, the valve body 10
(In particular, the exhaust valve side) thermally expands, and as described above, the air gap at the time of closing the valve between the plunger 16 and the upper core 22 becomes small (as described above, the air gap amount is equal to the thermal expansion amount). The plunger 16 and the upper core 22 do not interfere with each other).
【００４９】エアギャップ量が小さくなれば、図２に関
して既に説明したように、保持電流を小さくすることで
きる。そこで、本発明では、かかる場合に、図１２に示
されるように、保持電流値をΔＡ1 だけ低減させて、省
電力化を図っている。なお、弁体１０の相対的熱膨張量
は、図１０で示した方法を利用すればよい。If the air gap amount becomes smaller, the holding current can be made smaller as already described with reference to FIG. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 12, in this case, the holding current value is reduced by ΔA 1 to save power. For the relative thermal expansion amount of the valve element 10, the method shown in FIG. 10 may be used.
【００５０】さて、弁体の熱膨張によりアッパコア２２
とプランジャ１６との間のエアギャップが小さくなるに
つれて、着座領域（特に着座寸前）におけるアッパコイ
ル２３のインダクタンス（ある閉回路に単位定常電流を
流したときにその閉回路に生ずる鎖交磁束数）が急激に
大きくなり、着座制御用の指令電流を与えても、電磁誘
導の法則に基づく逆起電力の増大によって通電が妨げら
れ、制御性が悪化、つまり、着座時における弁体の速度
が設定された速度からずれるおそれがある。そこで、本
発明では、熱膨張量が大きく、エアギャップが小さくな
る場合には、着座制御電流を供給するときのコイル供給
電圧を高めて逆起電力の増大が弁の着座速度に与える影
響を相殺するようにすることにより、着座速度制御の精
度の低下を防止している。By the thermal expansion of the valve element, the upper core 22
As the air gap between the plunger 16 and the plunger 16 becomes smaller, the inductance of the upper coil 23 in the seating region (especially just before seating) (the number of interlinkage magnetic flux generated in the closed circuit when a unit steady current is applied to the closed circuit) is increased. Even if a command current for seating control is suddenly increased, energization is hindered by an increase in back electromotive force based on the law of electromagnetic induction, which deteriorates controllability, that is, the speed of the valve disc when seated is set. There is a risk of deviation from the speed. Therefore, in the present invention, when the amount of thermal expansion is large and the air gap is small, the coil supply voltage at the time of supplying the seating control current is increased to offset the influence of the increase of the back electromotive force on the seating speed of the valve. By doing so, it is possible to prevent the accuracy of the seating speed control from decreasing.
【００５１】上記の制御をすることで、着座制御電流部
では、それに見合った制御が必要となる。すなわち、エ
アギャップ大のときには、インダクタンス変化量が小さ
く、そのため電流制御性がよく、かつ、図２の電磁力
（吸引力）特性からわかるように、ギャップに対する電
流変化量は小さくても制御可能である。一方、エアギャ
ップ小のときには、インダクタンス変化量が大きく、そ
のため電流制御性が悪く、かつ、図２の電磁力（吸引
力）特性からわかるように、吸引力が急激に変化する領
域となっているため、大きな電流変化が要求される。従
って、保持電流の補正に応じて着座制御電流（遷移電
流）を補正する必要がある。すなわち、エアギャップ大
のときには、図１３（Ａ）に示されるように、ある程度
立ち下がりを緩やかにし、一方、エアギャップ小のとき
には、同図（Ｂ）に示されるように、立ち下がりを急に
する（θb ＜θa ）ことで、着座時の速度を略一定の速
度として安定させることができる。なお、着座制御電流
供給時間は、ほぼ同一である（Δｔa ≒Δｔb ）。By performing the above control, the seating control current section needs to be controlled accordingly. That is, when the air gap is large, the amount of change in inductance is small, so the current controllability is good, and as can be seen from the electromagnetic force (suction force) characteristics of FIG. 2, control is possible even if the amount of change in current with respect to the gap is small. is there. On the other hand, when the air gap is small, the amount of change in inductance is large, so the current controllability is poor, and, as can be seen from the electromagnetic force (suction force) characteristics of FIG. 2, this is a region where the suction force changes abruptly. Therefore, a large current change is required. Therefore, it is necessary to correct the seating control current (transition current) according to the correction of the holding current. That is, when the air gap is large, the fall is moderated to some extent as shown in FIG. 13A, while when the air gap is small, the fall is suddenly made as shown in FIG. 13B. By setting (θ b <θ a ), the seating speed can be stabilized at a substantially constant speed. The seating control current supply time is almost the same (Δt a ≈Δt b ).
【００５２】また、電磁弁においてバルブガイド３４と
弁体１４との摺動、あるいは更にアッパコア２２、ロア
コア２６と弁体１４との摺動に潤滑油を使用する場合が
あるが、図１４に示されるように、潤滑油の粘度の温度
依存性は非常に高い。そして、粘度は粘性抵抗となるた
め、バネ質量系の自由振動を利用するタイプの電磁弁で
は、自由振動による到達距離が粘度に応じて変化する。
すなわち、粘性抵抗が大きければ、到達距離は小さくな
る。従って、潤滑油の粘度を油温センサにより推定し、
そのときの粘性抵抗に打ち勝つべく、図１５に示される
ように、吸引電流の立ち上がり時期をΔｔ2 だけ早める
とともに吸引電流値をΔＡ2 だけ増大させるような補正
をする必要がある。例えば、図１６に示されるようなマ
ップを準備しておき、油温に応じた吸引電流値を記憶し
ておけばよい。In the solenoid valve, lubricating oil may be used for sliding between the valve guide 34 and the valve body 14 or for sliding between the upper core 22, the lower core 26 and the valve body 14 as shown in FIG. As described above, the temperature dependence of the viscosity of the lubricating oil is very high. Since the viscosity becomes viscous resistance, in a solenoid valve of the type that utilizes free vibration of the spring-mass system, the reach distance due to free vibration changes according to the viscosity.
That is, if the viscous resistance is large, the reach distance is small. Therefore, the viscosity of the lubricating oil is estimated by the oil temperature sensor,
In order to overcome the viscous resistance at that time, as shown in FIG. 15, it is necessary to make a correction such that the rising timing of the suction current is advanced by Δt 2 and the suction current value is increased by ΔA 2 . For example, a map as shown in FIG. 16 may be prepared and the suction current value according to the oil temperature may be stored.
【００５３】図１７は、以上において指摘した各種の観
点に立って電磁弁を制御する場合のＥＣＵ４０の制御フ
ローの概略を示すものである。まず、ステップ２０２で
は、エンジン回転速度センサ、吸入空気量センサ、スロ
ットル開度センサ、水温センサ、吸気温センサ、排気温
センサ、油温センサ等の各種センサ４６（図１）より各
種のパラメータを読み取る。次いで、ステップ２０４で
は、それらのパラメータに基づいて、各種のマップにお
ける該当領域を特定する。次いで、ステップ２０６で
は、特定されたマップ領域より、最適な吸引電流供給開
始時期、吸引電流値、保持電流値等を読み取る。最後の
ステップ２０８では、駆動回路４２へ制御信号を出力す
る。FIG. 17 shows an outline of the control flow of the ECU 40 when controlling the solenoid valve from the various points of view pointed out above. First, in step 202, various parameters are read from various sensors 46 (FIG. 1) such as an engine speed sensor, an intake air amount sensor, a throttle opening sensor, a water temperature sensor, an intake air temperature sensor, an exhaust temperature sensor, and an oil temperature sensor. . Next, in step 204, the corresponding area in various maps is specified based on those parameters. Next, at step 206, the optimum suction current supply start timing, suction current value, holding current value, etc. are read from the specified map area. In the final step 208, a control signal is output to the drive circuit 42.
【００５４】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。Although the embodiments of the present invention have been described above, of course, the present invention is not limited thereto, and it will be easy for those skilled in the art to devise various embodiments.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱膨張により多少の形状変化があっても、プランジャと
コアとの干渉防止、弁シール不良の防止（確実な閉弁動
作）が図られた内燃機関用電磁弁駆動装置が提供され
る。As described above, according to the present invention,
Provided is a solenoid valve drive device for an internal combustion engine, which is capable of preventing interference between a plunger and a core and preventing a valve seal defect (reliable valve closing operation) even if there is a slight change in shape due to thermal expansion.
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置を備えた内
燃機関用電磁弁の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electromagnetic valve for an internal combustion engine including a drive device according to an embodiment of the present invention.
【図２】プランジャ位置とアッパ側電磁石がプランジャ
に及ぼす電磁力（吸引力）との関係を、アッパコイル電
流をパラメータとして表す特性図（実線）、及びプラン
ジャ位置とスプリングがプランジャに及ぼす付勢力との
関係を表す特性図（破線）である。FIG. 2 is a characteristic diagram (solid line) showing the relationship between the plunger position and the electromagnetic force (attraction force) exerted on the plunger by the upper electromagnet as a parameter (solid line), and the relationship between the plunger position and the urging force exerted by the spring on the plunger. It is a characteristic view (broken line) showing a relation.
【図３】弁リフト（Ａ）、ロアコイル電流（指令値）
（Ｂ）及びアッパコイル電流（指令値）のタイムチャー
トである。[Fig. 3] Valve lift (A), lower coil current (command value)
(B) and a time chart of the upper coil current (command value).
【図４】弁全閉状態におけるプランジャ及びアッパコア
の部分の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion of a plunger and an upper core in a valve fully closed state.
【図５】勾配を有するプランジャ面及びアッパコア面に
ついて説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a plunger surface and an upper core surface having a slope.
【図６】ストロークと電磁力の関係を平面の場合及び勾
配付きの面の場合について示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a stroke and an electromagnetic force in the case of a flat surface and the case of a surface with a slope.
【図７】プランジャとアッパコアとの間の弁軸方向離隔
距離及びエアギャップを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a valve axial separation distance and an air gap between a plunger and an upper core.
【図８】熱膨張によるプランジャ位置の変化を説明する
ための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a change in plunger position due to thermal expansion.
【図９】熱膨張による吸引電流供給開始時期の遅延補正
を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining delay correction of the suction current supply start timing due to thermal expansion.
【図１０】熱膨張量演算の処理手順を示すフローチャー
トである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of thermal expansion amount calculation.
【図１１】弁体の熱膨張量に応じた吸引電流供給開始時
期の遅延時間を定めるマップを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a map that determines a delay time of the suction current supply start timing according to the thermal expansion amount of the valve body.
【図１２】熱膨張による保持電流値の減少補正を説明す
るための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining reduction correction of a holding current value due to thermal expansion.
【図１３】熱膨張による着座制御電流（遷移電流）の立
ち下がり角度の補正を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining correction of a falling angle of a seating control current (transition current) due to thermal expansion.
【図１４】潤滑油の粘度・温度特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing viscosity / temperature characteristics of lubricating oil.
【図１５】潤滑油の粘度による吸引電流の補正を説明す
るための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining correction of an attraction current due to the viscosity of lubricating oil.
【図１６】油温に応じた吸引電流値を定めるためのマッ
プを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a map for determining a suction current value according to oil temperature.
【図１７】電子制御ユニットの制御フローを示す図であ
る。FIG. 17 is a diagram showing a control flow of the electronic control unit.
１０…弁体 １２…弁頭 １２ａ…弁フェース １４…弁軸 １６…プランジャ ２１…ケース ２２…アッパコア ２３…アッパコイル ２４…アッパスプリング ２６…ロアコア ２７…ロアコイル ２８…ロアスプリング ３０…内燃機関の吸排気用ポート ３２…弁座 ３４…バルブガイド ３６…シリンダヘッド ４０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ４２…駆動回路 ４４…電源 ４６…各種センサ 10 ... Valve 12 ... valve head 12a ... Valve face 14 ... Valve shaft 16 ... Plunger 21 ... Case 22 ... Upper core 23 ... Upper coil 24 ... Upper spring 26 ... Lower core 27 ... Lower coil 28 ... Lower spring 30 ... Intake / exhaust port of internal combustion engine 32 ... valve seat 34 ... Valve guide 36 ... Cylinder head 40 ... Electronic control unit (ECU) 42 ... Drive circuit 44 ... Power source 46 ... Various sensors
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−181011（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301105（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−21220（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−60513（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01L 9/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-181011 (JP, A) JP-A-7-301105 (JP, A) JP-A-8-21220 (JP, A) JP-A-9- 60513 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01L 9/04
Claims (7)
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、 冷間時において閉弁した場合における前記対向部と前記
ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用域における
弁軸方向の熱膨張量の最大値以上に設定されており、 前記可動接極子は、可動方向の両側にてそれぞれ弾性部
材によって支持されており、 該装置は、前記弁体の熱膨張量を演算する熱膨張量演算
手段と、前記熱膨張量演算手段によって演算された熱膨
張量に応じて前記電力供給手段から供給されるべき電力
を補正する電力供給補正手段と、をさらに具備し、 前記電力供給補正手段は、前記熱膨張量演算手段によっ
て演算された熱膨張量が大きいほど、前記電力供給手段
から供給されるべき電力量を減少補正するものであるこ
とを特徴とする内燃機関の電磁弁駆動装置。1. A valve body having a movable armature, a drive coil for generating an electromagnetic force for closing the valve by attracting the movable armature, a power supply means for supplying power to the drive coil, and the movable body. In an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine, which has a stopper that restricts movement of the armature in the valve closing direction, and an opposed portion that is formed on the valve body so as to face the stopper, when the valve is closed during cold The distance between the facing portion and the stopper in is set to be equal to or more than the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axis direction in the engine use range of the valve body, and the movable armature is provided on both sides in the movable direction. Each of the devices is supported by an elastic member, and the device includes a thermal expansion amount calculation means for calculating the thermal expansion amount of the valve body, and the power supply means according to the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means. From Power supply correction means for correcting the power to be supplied, wherein the power supply correction means is supplied from the power supply means as the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means is larger. An electromagnetic valve driving device for an internal combustion engine, characterized in that the amount of electric power to be reduced is corrected.
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、 冷間時において閉弁した場合における前記対向部と前記
ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用域における
弁軸方向の熱膨張量の最大値と弁フェース及び弁座摩耗
量との和以上に設定されており、 前記可動接極子は、可動方向の両側にてそれぞれ弾性部
材によって支持されており、 該装置は、前記弁体の熱膨張量を演算する熱膨張量演算
手段と、前記熱膨張量演算手段によって演算された熱膨
張量に応じて前記電力供給手段から供給されるべき電力
を補正する電力供給補正手段と、をさらに具備し、 前記電力供給補正手段は、前記熱膨張量演算手段によっ
て演算された熱膨張量が大きいほど、前記電力供給手段
から供給されるべき電力量を減少補正するものであるこ
とを特徴とする内燃機関の電磁弁駆動装置。2. A valve body having a movable armature, a drive coil for generating an electromagnetic force for closing the valve by attracting the movable armature, a power supply means for supplying electric power to the drive coil, and the movable body. In an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine, which has a stopper that restricts movement of the armature in the valve closing direction, and an opposed portion that is formed on the valve body so as to face the stopper, when the valve is closed during cold The distance between the facing portion and the stopper in is set to be equal to or more than the sum of the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axis direction and the valve face and valve seat wear amount in the engine use range of the valve body, The movable armatures are respectively supported by elastic members on both sides in the movable direction, and the device is operated by the thermal expansion amount calculation means for calculating the thermal expansion amount of the valve body and the thermal expansion amount calculation means. Thermal expansion Power supply correction means for correcting the power to be supplied from the power supply means in accordance with the amount of expansion, the power supply correction means, the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means An electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine, wherein the larger the amount, the more the amount of power to be supplied from the power supply means is corrected.
始時期を遅延せしめ電力の供給時間を短縮することによ
って達成される、請求項１又は請求項２に記載の内燃機
関の電磁弁駆動装置。3. The electromagnetic valve drive for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the correction of the decrease in the amount of electric power is achieved by delaying the start time of electric power supply to shorten the electric power supply time. apparatus.
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、 冷間時において閉弁した場合における前記対向部と前記
ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用域における
弁軸方向の熱膨張量の最大値以上に設定されており、 前記可動接極子は、可動方向の両側にてそれぞれ弾性部
材によって支持されており、 該装置は、前記弁体の熱膨張量を演算する熱膨張量演算
手段と、前記熱膨張量演算手段によって演算された熱膨
張量に応じて前記電力供給手段から供給されるべき電力
を補正する電力供給補正手段と、をさらに具備し、 前記電力供給手段は、前記可動接極子を吸引するための
第１の電流値と、前記可動接極子を閉弁位置に保持する
ための第２の電流値と、前記第１の電流値から前記第２
の電流値へと時間の経過とともに減少する遷移電流と、
を供給するものであり、前記電力供給補正手段は、前記
熱膨張量演算手段によって演算された熱膨張量が大きい
ほど前記第２の電流値を減少補正するものであることを
特徴とする内燃機関の電磁弁駆動装置。4. A valve body having a movable armature, a drive coil for generating an electromagnetic force for closing the valve by attracting the movable armature, a power supply means for supplying electric power to the drive coil, and the movable body. In an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine, which has a stopper that restricts movement of the armature in the valve closing direction, and an opposed portion that is formed on the valve body so as to face the stopper, when the valve is closed during cold The distance between the facing portion and the stopper in is set to be equal to or more than the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axis direction in the engine use range of the valve body, and the movable armature is provided on both sides in the movable direction. Each of the devices is supported by an elastic member, and the device includes a thermal expansion amount calculation means for calculating the thermal expansion amount of the valve body, and the power supply means according to the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means. From And a power supply correction means for correcting the power to be supplied, wherein the power supply means sets a first current value for attracting the movable armature and the movable armature to a valve closing position. The second current value for holding and the second current value from the first current value
Transition current that decreases to the current value of
The internal combustion engine is characterized in that the electric power supply correction means corrects the second current value to decrease as the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means increases. Solenoid valve drive.
極子を吸引することにより閉弁せしめる電磁力を発生さ
せる駆動コイルと、前記駆動コイルに電力を供給する電
力供給手段と、前記可動接極子の閉弁方向の動きを規制
するストッパと、前記ストッパに対向して前記弁体に形
成された対向部と、を有する内燃機関の電磁弁駆動装置
において、 冷間時において閉弁した場合における前記対向部と前記
ストッパとの間の距離が前記弁体の機関使用域における
弁軸方向の熱膨張量の最大値と弁フェース及び弁座摩耗
量との和以上に設定されており、 前記可動接極子は、可動方向の両側にてそれぞれ弾性部
材によって支持されており、 該装置は、前記弁体の熱膨張量を演算する熱膨張量演算
手段と、前記熱膨張量演算手段によって演算された熱膨
張量に応じて前記電力供給手段から供給されるべき電力
を補正する電力供給補正手段と、をさらに具備し、 前記電力供給手段は、前記可動接極子を吸引するための
第１の電流値と、前記可動接極子を閉弁位置に保持する
ための第２の電流値と、前記第１の電流値から前記第２
の電流値へと時間の経過とともに減少する遷移電流と、
を供給するものであり、前記電力供給補正手段は、前記
熱膨張量演算手段によって演算された熱膨張量が大きい
ほど前記第２の電流値を減少補正するものであることを
特徴とする内燃機関の電磁弁駆動装置。5. A valve body having a movable armature, a drive coil for generating an electromagnetic force for closing the valve by attracting the movable armature, a power supply means for supplying electric power to the drive coil, and the movable body. In an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine, which has a stopper that restricts movement of the armature in the valve closing direction, and an opposed portion that is formed on the valve body so as to face the stopper, when the valve is closed during cold The distance between the facing portion and the stopper in is set to be equal to or more than the sum of the maximum value of the thermal expansion amount in the valve axis direction and the valve face and valve seat wear amount in the engine use range of the valve body, The movable armatures are respectively supported by elastic members on both sides in the movable direction, and the device is operated by the thermal expansion amount calculation means for calculating the thermal expansion amount of the valve body and the thermal expansion amount calculation means. Thermal expansion Power supply correction means for correcting the power to be supplied from the power supply means according to the tension, and the power supply means has a first current value for attracting the movable armature. , A second current value for holding the movable armature in the valve closing position, and the second current value from the first current value.
Transition current that decreases to the current value of
The internal combustion engine is characterized in that the electric power supply correction means corrects the second current value to decrease as the thermal expansion amount calculated by the thermal expansion amount calculation means increases. Solenoid valve drive.
流値を減少補正するときの該減少補正量が大きいほど、
前記遷移電流を供給する際に前記電力供給手段から前記
駆動コイルに与えられる電圧を高くする、請求項４又は
請求項５に記載の内燃機関の電磁弁駆動装置。6. The power supply correction means, the larger the decrease correction amount when the second current value is decreased and corrected,
Increasing the voltage applied to the driving coil from the power supply unit when supplying the transition current, according to claim 4 or
An electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine according to claim 5 .
流値を減少補正するときの該減少補正量が大きいほど、
さらに、前記遷移電流の時間的減少割合を減少初期にお
いて大きくする、請求項６に記載の内燃機関の電磁弁駆
動装置。7. The power supply correction means is such that the larger the decrease correction amount when the second current value is decreased and corrected,
Furthermore, the electromagnetic valve drive device of the internal combustion engine according to claim 6 , wherein the temporal reduction rate of the transition current is increased in the initial stage of the reduction.
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|---|---|---|---|
| JP02804896A JP3424426B2 (en) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | Electromagnetic valve drive for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JPH09222005A JPH09222005A (en) | 1997-08-26 |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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1996
- 1996-02-15 JP JP02804896A patent/JP3424426B2/en not_active Expired - Fee Related
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