JP3684966B2 - エンジンの電磁動弁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動前に、スプリングによって半開位置に付勢される吸・排気弁を、閉弁又は開弁状態に保持させておくエンジンの電磁動弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁動弁装置としては、一対のスプリングによる付勢力により、半開位置に支持される弁体（吸・排気弁) を、該弁体に連係したアーマチャに電磁力を作用させて、前記半開位置から全開又は全閉方向に移動させる構造であり、始動前に閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行う。その後、開弁時は閉弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を開弁方向に移動させ、開弁用電磁コイルに十分接近したところから該開弁用電磁石を通電して全開位置に吸着保持し、閉弁時は、開弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を閉弁方向へ移動させ、閉弁用電磁石に十分接近したところから該閉弁用電磁石を通電して全閉位置に吸着保持する開閉制御を行なっている（特開平１０−１８８２０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、駐車時などエンジンを長時間停止する場合には、運転者の意志で運転停止すると同時に前記開弁用及び閉弁用電磁コイルへの通電を遮断して電力消費を節減するのがよいのは当然のことであるが、運転者の意志によらずイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジンの運転が停止してしまったような場合（いわゆるエンスト）などは、開弁用及び閉弁用電磁コイルへの通電を遮断してしまうと、再始動の際に、新たに吸・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行う必要があり、電力を消費してしまう。また、近年の環境対策用のアイドルストップ車両においても、信号待ちなどでアイドル運転停止後の再発進毎に吸・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行うことは、電力を消費させるのみならず、発進に遅れを生じて渋滞の助長にもつながりかねない。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、電力消費を節減しつつエンジンを速やかに再始動することを可能にしたエンジンの電磁動弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を開弁若しくは閉弁状態に保持させるエンジンの電磁動弁制御装置において、
イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、所謂エンスト時など短時間で再発進することが予想されるときであり、この場合、エンジン運転停止後に開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電を継続して吸・排気弁を所定期間開弁又は閉弁保持させる。
【０００７】
このようにすれば、エンジンの再始動時に、新たな吸・排気弁の初期化を行なうことなく、電力消費を節減しつつ速やかな再始動を行なうことができる。
また、請求項２に係る発明は、
イグニッションスイッチをＯＦＦ操作してエンジン運転を停止したときは、該イグニッションスイッチのＯＦＦ操作がクランキングの失敗により行なわれたときのみ、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
通常のイグニッションスイッチのＯＦＦ操作により、自らの意志でエンジン運転を停止するときは、長時間停車するときと考えられるので、運転停止と略同時に開弁又は閉弁保持を解除して無駄な通電を節約する一方、クランキング（エンスト後及び通常始動時）の失敗により、一旦イグニッションスイッチをＯＦＦ操作したときは、引き続き再始動することが予想されるので、吸・排気弁を所定期間開弁又は閉弁保持する。
【０００９】
このようにすれば、イグニッションスイッチのＯＦＦ操作時にも、初期化を行なうことなく、電力消費を必要最小限に節減しつつ緊急時には速やかな再始動を行なえる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、
前記所定期間が、エンジン運転停止時の温度状態に応じて設定されることを特徴とする。
【００１１】
例えば、低温時は、潤滑油の粘性増大による摩擦の増大などにより、吸・排気弁を半開状態から開弁又は閉弁に保持させる初期化を行なうのに必要な電磁石への通電電流が大きいため、できるだけ運転停止後に開弁又は閉弁に保持した状態で再始動を行なうべきである。
【００１２】
そこで、例えば、低温時は運転停止後に開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力を確実に節減することができる。
また、請求項４に係る発明は、
前記クランキングの失敗の回数に応じて、エンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明によると、
始動時にクランキングの失敗回数が多い時は、それだけ始動しにくい状態であるから、なおさら吸・排気弁を半開状態から開弁又は閉弁に保持した状態で始動すべきである。
【００１４】
したがって、例えば、クランキング失敗回数が多い時は、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力を確実に節減することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、
停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両に適用されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明によると、
停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両（所謂アイドルストップ車両）では、信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運転が停止された場合は、短時間で再始動する必要があるため、運転停止後に所定期間吸・排気弁を開弁または閉弁に保持した状態で再始動することによる消費電力節減効果が大きく、かつ、車両の再発進を短時間で行なえる効果が大きい。
【００１７】
また、請求項６に係る発明は、
前記停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能によってエンジン運転が停止したときは、渋滞情報や運転パターンに応じてエンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る発明によると、
上記アイドルストップ車両において、渋滞情報や運転パターンに応じて渋滞が長いときなどは、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力をより確実に節減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態のシステム構成を示す図１において、エンジン１には、弁駆動装置２により開閉を電子制御される吸気弁３及び排気弁４が装着されている。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装着されている。また、エンジン本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に微小クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１１が装着され、吸気通路１２の上流部には、吸入空気流量を検出するエアフロメータ１３、排気通路１４には、排気中の酸素濃度等の検出を介して空燃比を検出する空燃比センサ１５が装着されている。
【００２０】
前記各種センサ類及びイグニッションスイッチ２１、スタータスイッチ２２などからの検出信号は、コントロールユニット１６に出力され、コントロールユニット１６は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁駆動装置に弁駆動信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２１】
ここで、前記吸気弁３及び排気弁４と、これらを駆動するための弁駆動装置２からなる電磁動弁装置のハードウエアについて、図２に基づいて説明する。
図２において、シリンダヘッド１８に従来と同様の方法で、排気弁４は取り付けられている。即ち、シリンダヘッド１８に設けられるバルブガイド１９に、吸気弁３のステム３１が摺動自由に挿通されており、ステム３１上端部には、バルブコッター等を介してアッパーシート３２が取り付けられ、該アッパーシート３２と、シリンダヘッド側のロアシートとの間に、排気弁４を閉弁方向に付勢する（自由長から所定量圧縮された) 閉弁用スプリング３３が配設されている。
【００２２】
そして、排気弁４が全閉状態で、後述する閉弁用電磁石４３でアーマチャを吸着している状態において、前記ステム３１の上端部から、所定量離間して、言い換えれば所定のバルブクリアランスを持って、弁駆動装置２の可動軸４０が、前記ステム３１と同軸上に配設されるようになっている。
【００２３】
前記弁駆動装置２は、非磁性体製のハウジング４１と、前記可動軸４０に一体に設けられてハウジング４１内に摺動自由に収納されるアーマチャ４２と、該アーマチャ４２を磁気吸引可能にアーマチャ４２の上面に対向する位置でハウジング４２内に固定配置される閉弁用電磁石４３と、該アーマチャ４２を磁気吸引して排気弁４を開弁保持可能にアーマチャ４２の下面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される開弁用電磁石４４と、排気弁４の開弁方向に向けてアーマチャ４２を付勢する開弁用スプリング４５と、を含んで構成されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とを共に消磁したときに、排気弁４は、半開位置となるように構成されており、この半開位置から前記閉弁用電磁石４３のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は開弁用スプリング４５を押し縮める方向に閉弁用電磁石４３によって磁気吸引され、一方前記半開位置から開弁用電磁石４４のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は閉弁用スプリング３３を押し縮めて排気弁４を開弁する方向に開弁用電磁石４４によって磁気吸引される。
【００２５】
以上、排気弁４の開閉動作について示したが、吸気弁３についても全く同様の構成によって同様に動作する。但し、本発明は吸気弁、排気弁が共に電磁駆動されるものに限定されるものではなく、少なくとも一方の電磁駆動される弁に適用できるものである。
【００２６】
そして、始動前には、前記吸気弁３及び排気弁４を前記半開位置から、開弁（全開）位置または閉弁位置に保持する初期化を行ってからクランキングするが、エンジンの運転停止後、短時間で再始動させる必要のある所定の条件では、吸・排気弁を所定期間開弁または閉弁に保持することにより、前記初期化を新たに行なうことなく再始動させて、初期化による電力消費節減を図る。
【００２７】
上記本発明に係るエンジン運転停止時制御の第1の実施の形態を、図４のフローチャートに従って説明する。
このフローは、エンジンの運転が停止されたとき(例えばエンジン回転速度Ｎｅや吸入空気流量Ｑが所定値未満になったとき）に起動される。
【００２８】
ステップ１では、運転停止の直前(所定時間以内）にクランキングに失敗したか否かを判別する。例えば、スタータスイッチＯＦＦ後の最大エンジン回転速度が所定値（例えば５００ｒｐｍ）以下であるときはクランキングを失敗したと判定する。
【００２９】
ステップ２では、運転停止されたときのイグニッションスイッチ２１のＯＮ、ＯＦＦ状態を判別する。
ステップ３では、上記ステップ１，２の判別情報に基づいて吸・排気弁を所定期間開弁または閉弁に保持する（以下開閉保持という）か否かを判定する。具体的には、イグニッションスイッチ２１がＯＮ状態で運転停止されているときは、一般的な車両では所謂エンストが発生したときであり、また、前記アイドルストップ車両では、その外に信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運転が停止されたときも該当するが、いずれの場合も、短時間で再始動する必要があるため、吸・排気弁を開閉保持すると判断し、実行判別値ａ１を１にセットする（図５参照）。
【００３０】
また、イグニッションスイッチ２１がＯＦＦ状態で停止されているときは、通常に運転を終了させる目的でＯＦＦ操作した場合には、長時間停止状態が維持されると判断され、吸・排気弁を開閉保持してもその間に再始動される可能性が低いので該保持のための無駄な電力消費を節減するように開閉保持しないと判断する。しかし、前記クランキングを失敗したときは、イグニッションスイッチ２１がＯＮ状態であるときは勿論であるが、一旦イグニッションスイッチ２１をＯＦＦ操作した後、再度クランキングを試みる場合があるので、イグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されていても、吸・排気弁を開閉保持すると判断する。したがって、クランキングを失敗してイグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されているときは、吸・排気弁を開閉保持するため前記実行判別値ａ１を１にセットし、それ以外でイグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されているときは、開閉保持しないため前記実行判別値ａ１を０にリセットする（図５参照）。
【００３１】
次いで、ステップ４では、前記水温センサ１４によって検出されたエンジン冷却水温度に基づいて、図６に示すようなマップからの検索等によって、基本開閉保持時間（閉弁用電磁石４３又は開弁用電磁石４４の通電保持時間）ａ２を算出する。なお、より高精度には、図１に一点鎖線で示すように、弁駆動装置２近傍に油温センサ１７を設けて検出される潤滑油温度を用いるとよい。
【００３２】
ステップ５では、今回クランキングを失敗していると判断されたときに、失敗回数をカウントアップする。
ステップ６では、前記クランキングの失敗回数に基づいて、図７に示すようなマップからの検索等によって、時間加算分Ｂを算出する。具体的には、クランキングを３回以上失敗したときには、少し待ってからクランキングを行なうことを考慮して例えば１０秒の時間加算分Ｂを設定する。
【００３３】
ステップ７では、次式により算出される最終的な開閉保持時間Ｔだけ閉弁用電磁石４３又は開弁用電磁石４４に、吸・排気弁を開弁又は閉弁保持するのに必要なホールド電流の通電を継続する。
【００３４】
Ｔ＝ａ１×ａ２＋Ｂ
ステップ８では、前記開閉保持時間Ｔが経過したかを判定し、経過前にステップ１に戻り、経過後にこのフローを終了する。
【００３５】
したがって、通常のエンジン運転停止時は、実行判別値ａ１，時間加算分Ｂが共に０となり開閉保持時間Ｔが０となって、吸・排気弁は開閉保持されないが、それ以外では、少なくとも算出された開閉保持時間Ｔ（≠０）は吸・排気弁が開閉保持される。そして、該開閉保持時間Ｔの経過前にクランキングを行なってクランキングに失敗したときは、その時点からクランキングの失敗回数（合計値）に応じて再度算出された開閉保持時間Ｔ、吸・排気弁が開閉保持される。
【００３６】
このようにすれば、エンスト時、アイドルストップ時、クランキング失敗時など短時間でエンジンを再始動する必要があるときは、吸・排気弁が開閉保持されるので、再始動時に吸・排気弁の初期化を行なうことなく始動させることができ、また、通常の運転停止操作による停止時は無駄な開閉保持を行わないことにより、電力消費を最小限とすることができる。また、アイドルストップ車両におけるアイドルストップ時は、吸・排気弁の初期化を行なって再始動する場合に比較して再始動に要する時間を短縮でき、渋滞防止にも寄与する。
【００３７】
次に、アイドルストップ車両に適用したエンジン運転停止時制御の第２の実施の形態を、図８に示したフローチャートに従って説明する。
第１の実施の形態を示す図４と相違するのは、基本開閉保持時間ａ２算出後、ステップ１１で、車両に搭載されたナビゲータからの渋滞情報又はメモリに記憶された運転パターン（アイドル継続時間や渋滞頻度等）に基づいて、渋滞のレベルに応じた補正係数ｋを算出し、ステップ７'、ステップ８'では、最終的な開閉保持時間Ｔ'を次式により算出して開閉保持制御を行なう。ここで、補正係数ｋ（≧１）は、例えば、図９に示すように、渋滞レベルが大きいときほど大きくなるように設定してある。
【００３８】
Ｔ'＝ａ１×ａ２×ｋ＋Ｂ
即ち、渋滞のレベルが大きいほど、アイドルストップ機能により運転停止されてから再始動するまでの時間が長引くので、開閉保持時間Ｔ'を大きくするように補正する。
【００３９】
このようにすれば、渋滞の程度に応じて十分な開閉保持時間Ｔ'が確保されて、開閉保持状態での再始動を確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態における電磁動弁装置の吸・排気弁閉弁状態時の構成を示す断面図。
【図３】同上電磁動弁装置の吸気弁半開状態時の構成を示す断面図。
【図４】第１の実施の形態におけるエンジン運転停止時の制御を示すフローチャート。
【図５】第1の実施の形態における開閉保持の実行判別値ａ１の特性を示す図。
【図６】第1の実施の形態における基本開閉保持時間の特性を示す図。
【図７】第1の実施の形態におけるクランキング失敗時の時間加算分の特性を示す図。
【図８】第２の実施の形態におけるエンジン運転停止時の制御を示すフローチャート。
【図９】第２の実施の形態における補正係数の特性を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 弁駆動装置
３ 吸気弁
４ 排気弁
10 クランク角センサ
11 水温センサ
16 コントロールユニット
21 イグニッションスイッチ
22 スタータスイッチ
33 閉弁用スプリング
42 アーマチャ
43 閉弁用電磁石
44 開弁用電磁石
45 開弁用スプリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動前に、スプリングによって半開位置に付勢される吸・排気弁を、閉弁又は開弁状態に保持させておくエンジンの電磁動弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁動弁装置としては、一対のスプリングによる付勢力により、半開位置に支持される弁体（吸・排気弁) を、該弁体に連係したアーマチャに電磁力を作用させて、前記半開位置から全開又は全閉方向に移動させる構造であり、始動前に閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行う。その後、開弁時は閉弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を開弁方向に移動させ、開弁用電磁コイルに十分接近したところから該開弁用電磁石を通電して全開位置に吸着保持し、閉弁時は、開弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を閉弁方向へ移動させ、閉弁用電磁石に十分接近したところから該閉弁用電磁石を通電して全閉位置に吸着保持する開閉制御を行なっている（特開平１０−１８８２０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、駐車時などエンジンを長時間停止する場合には、運転者の意志で運転停止すると同時に前記開弁用及び閉弁用電磁コイルへの通電を遮断して電力消費を節減するのがよいのは当然のことであるが、運転者の意志によらずイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジンの運転が停止してしまったような場合（いわゆるエンスト）などは、開弁用及び閉弁用電磁コイルへの通電を遮断してしまうと、再始動の際に、新たに吸・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行う必要があり、電力を消費してしまう。また、近年の環境対策用のアイドルストップ車両においても、信号待ちなどでアイドル運転停止後の再発進毎に吸・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行うことは、電力を消費させるのみならず、発進に遅れを生じて渋滞の助長にもつながりかねない。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、電力消費を節減しつつエンジンを速やかに再始動することを可能にしたエンジンの電磁動弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を開弁若しくは閉弁状態に保持させるエンジンの電磁動弁制御装置において、
イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、所謂エンスト時など短時間で再発進することが予想されるときであり、この場合、エンジン運転停止後に開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電を継続して吸・排気弁を所定期間開弁又は閉弁保持させる。
【０００７】
このようにすれば、エンジンの再始動時に、新たな吸・排気弁の初期化を行なうことなく、電力消費を節減しつつ速やかな再始動を行なうことができる。
また、請求項２に係る発明は、
イグニッションスイッチをＯＦＦ操作してエンジン運転を停止したときは、該イグニッションスイッチのＯＦＦ操作がクランキングの失敗により行なわれたときのみ、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
通常のイグニッションスイッチのＯＦＦ操作により、自らの意志でエンジン運転を停止するときは、長時間停車するときと考えられるので、運転停止と略同時に開弁又は閉弁保持を解除して無駄な通電を節約する一方、クランキング（エンスト後及び通常始動時）の失敗により、一旦イグニッションスイッチをＯＦＦ操作したときは、引き続き再始動することが予想されるので、吸・排気弁を所定期間開弁又は閉弁保持する。
【０００９】
このようにすれば、イグニッションスイッチのＯＦＦ操作時にも、初期化を行なうことなく、電力消費を必要最小限に節減しつつ緊急時には速やかな再始動を行なえる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、
前記所定期間が、エンジン運転停止時の温度状態に応じて設定されることを特徴とする。
【００１１】
例えば、低温時は、潤滑油の粘性増大による摩擦の増大などにより、吸・排気弁を半開状態から開弁又は閉弁に保持させる初期化を行なうのに必要な電磁石への通電電流が大きいため、できるだけ運転停止後に開弁又は閉弁に保持した状態で再始動を行なうべきである。
【００１２】
そこで、例えば、低温時は運転停止後に開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力を確実に節減することができる。
また、請求項４に係る発明は、
前記クランキングの失敗の回数に応じて、エンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明によると、
始動時にクランキングの失敗回数が多い時は、それだけ始動しにくい状態であるから、なおさら吸・排気弁を半開状態から開弁又は閉弁に保持した状態で始動すべきである。
【００１４】
したがって、例えば、クランキング失敗回数が多い時は、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力を確実に節減することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、
停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両に適用されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明によると、
停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両（所謂アイドルストップ車両）では、信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運転が停止された場合は、短時間で再始動する必要があるため、運転停止後に所定期間吸・排気弁を開弁または閉弁に保持した状態で再始動することによる消費電力節減効果が大きく、かつ、車両の再発進を短時間で行なえる効果が大きい。
【００１７】
また、請求項６に係る発明は、
前記停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能によってエンジン運転が停止したときは、渋滞情報や運転パターンに応じてエンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る発明によると、
上記アイドルストップ車両において、渋滞情報や運転パターンに応じて渋滞が長いときなどは、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力をより確実に節減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態のシステム構成を示す図１において、エンジン１には、弁駆動装置２により開閉を電子制御される吸気弁３及び排気弁４が装着されている。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装着されている。また、エンジン本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に微小クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１１が装着され、吸気通路１２の上流部には、吸入空気流量を検出するエアフロメータ１３、排気通路１４には、排気中の酸素濃度等の検出を介して空燃比を検出する空燃比センサ１５が装着されている。
【００２０】
前記各種センサ類及びイグニッションスイッチ２１、スタータスイッチ２２などからの検出信号は、コントロールユニット１６に出力され、コントロールユニット１６は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁駆動装置に弁駆動信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２１】
ここで、前記吸気弁３及び排気弁４と、これらを駆動するための弁駆動装置２からなる電磁動弁装置のハードウエアについて、図２に基づいて説明する。
図２において、シリンダヘッド１８に従来と同様の方法で、排気弁４は取り付けられている。即ち、シリンダヘッド１８に設けられるバルブガイド１９に、吸気弁３のステム３１が摺動自由に挿通されており、ステム３１上端部には、バルブコッター等を介してアッパーシート３２が取り付けられ、該アッパーシート３２と、シリンダヘッド側のロアシートとの間に、排気弁４を閉弁方向に付勢する（自由長から所定量圧縮された) 閉弁用スプリング３３が配設されている。
【００２２】
そして、排気弁４が全閉状態で、後述する閉弁用電磁石４３でアーマチャを吸着している状態において、前記ステム３１の上端部から、所定量離間して、言い換えれば所定のバルブクリアランスを持って、弁駆動装置２の可動軸４０が、前記ステム３１と同軸上に配設されるようになっている。
【００２３】
前記弁駆動装置２は、非磁性体製のハウジング４１と、前記可動軸４０に一体に設けられてハウジング４１内に摺動自由に収納されるアーマチャ４２と、該アーマチャ４２を磁気吸引可能にアーマチャ４２の上面に対向する位置でハウジング４２内に固定配置される閉弁用電磁石４３と、該アーマチャ４２を磁気吸引して排気弁４を開弁保持可能にアーマチャ４２の下面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される開弁用電磁石４４と、排気弁４の開弁方向に向けてアーマチャ４２を付勢する開弁用スプリング４５と、を含んで構成されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とを共に消磁したときに、排気弁４は、半開位置となるように構成されており、この半開位置から前記閉弁用電磁石４３のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は開弁用スプリング４５を押し縮める方向に閉弁用電磁石４３によって磁気吸引され、一方前記半開位置から開弁用電磁石４４のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は閉弁用スプリング３３を押し縮めて排気弁４を開弁する方向に開弁用電磁石４４によって磁気吸引される。
【００２５】
以上、排気弁４の開閉動作について示したが、吸気弁３についても全く同様の構成によって同様に動作する。但し、本発明は吸気弁、排気弁が共に電磁駆動されるものに限定されるものではなく、少なくとも一方の電磁駆動される弁に適用できるものである。
【００２６】
そして、始動前には、前記吸気弁３及び排気弁４を前記半開位置から、開弁（全開）位置または閉弁位置に保持する初期化を行ってからクランキングするが、エンジンの運転停止後、短時間で再始動させる必要のある所定の条件では、吸・排気弁を所定期間開弁または閉弁に保持することにより、前記初期化を新たに行なうことなく再始動させて、初期化による電力消費節減を図る。
【００２７】
上記本発明に係るエンジン運転停止時制御の第1の実施の形態を、図４のフローチャートに従って説明する。
このフローは、エンジンの運転が停止されたとき(例えばエンジン回転速度Ｎｅや吸入空気流量Ｑが所定値未満になったとき）に起動される。
【００２８】
ステップ１では、運転停止の直前(所定時間以内）にクランキングに失敗したか否かを判別する。例えば、スタータスイッチＯＦＦ後の最大エンジン回転速度が所定値（例えば５００ｒｐｍ）以下であるときはクランキングを失敗したと判定する。
【００２９】
ステップ２では、運転停止されたときのイグニッションスイッチ２１のＯＮ、ＯＦＦ状態を判別する。
ステップ３では、上記ステップ１，２の判別情報に基づいて吸・排気弁を所定期間開弁または閉弁に保持する（以下開閉保持という）か否かを判定する。具体的には、イグニッションスイッチ２１がＯＮ状態で運転停止されているときは、一般的な車両では所謂エンストが発生したときであり、また、前記アイドルストップ車両では、その外に信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運転が停止されたときも該当するが、いずれの場合も、短時間で再始動する必要があるため、吸・排気弁を開閉保持すると判断し、実行判別値ａ１を１にセットする（図５参照）。
【００３０】
また、イグニッションスイッチ２１がＯＦＦ状態で停止されているときは、通常に運転を終了させる目的でＯＦＦ操作した場合には、長時間停止状態が維持されると判断され、吸・排気弁を開閉保持してもその間に再始動される可能性が低いので該保持のための無駄な電力消費を節減するように開閉保持しないと判断する。しかし、前記クランキングを失敗したときは、イグニッションスイッチ２１がＯＮ状態であるときは勿論であるが、一旦イグニッションスイッチ２１をＯＦＦ操作した後、再度クランキングを試みる場合があるので、イグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されていても、吸・排気弁を開閉保持すると判断する。したがって、クランキングを失敗してイグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されているときは、吸・排気弁を開閉保持するため前記実行判別値ａ１を１にセットし、それ以外でイグニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されているときは、開閉保持しないため前記実行判別値ａ１を０にリセットする（図５参照）。
【００３１】
次いで、ステップ４では、前記水温センサ１４によって検出されたエンジン冷却水温度に基づいて、図６に示すようなマップからの検索等によって、基本開閉保持時間（閉弁用電磁石４３又は開弁用電磁石４４の通電保持時間）ａ２を算出する。なお、より高精度には、図１に一点鎖線で示すように、弁駆動装置２近傍に油温センサ１７を設けて検出される潤滑油温度を用いるとよい。
【００３２】
ステップ５では、今回クランキングを失敗していると判断されたときに、失敗回数をカウントアップする。
ステップ６では、前記クランキングの失敗回数に基づいて、図７に示すようなマップからの検索等によって、時間加算分Ｂを算出する。具体的には、クランキングを３回以上失敗したときには、少し待ってからクランキングを行なうことを考慮して例えば１０秒の時間加算分Ｂを設定する。
【００３３】
ステップ７では、次式により算出される最終的な開閉保持時間Ｔだけ閉弁用電磁石４３又は開弁用電磁石４４に、吸・排気弁を開弁又は閉弁保持するのに必要なホールド電流の通電を継続する。
【００３４】
Ｔ＝ａ１×ａ２＋Ｂ
ステップ８では、前記開閉保持時間Ｔが経過したかを判定し、経過前にステップ１に戻り、経過後にこのフローを終了する。
【００３５】
したがって、通常のエンジン運転停止時は、実行判別値ａ１，時間加算分Ｂが共に０となり開閉保持時間Ｔが０となって、吸・排気弁は開閉保持されないが、それ以外では、少なくとも算出された開閉保持時間Ｔ（≠０）は吸・排気弁が開閉保持される。そして、該開閉保持時間Ｔの経過前にクランキングを行なってクランキングに失敗したときは、その時点からクランキングの失敗回数（合計値）に応じて再度算出された開閉保持時間Ｔ、吸・排気弁が開閉保持される。
【００３６】
このようにすれば、エンスト時、アイドルストップ時、クランキング失敗時など短時間でエンジンを再始動する必要があるときは、吸・排気弁が開閉保持されるので、再始動時に吸・排気弁の初期化を行なうことなく始動させることができ、また、通常の運転停止操作による停止時は無駄な開閉保持を行わないことにより、電力消費を最小限とすることができる。また、アイドルストップ車両におけるアイドルストップ時は、吸・排気弁の初期化を行なって再始動する場合に比較して再始動に要する時間を短縮でき、渋滞防止にも寄与する。
【００３７】
次に、アイドルストップ車両に適用したエンジン運転停止時制御の第２の実施の形態を、図８に示したフローチャートに従って説明する。
第１の実施の形態を示す図４と相違するのは、基本開閉保持時間ａ２算出後、ステップ１１で、車両に搭載されたナビゲータからの渋滞情報又はメモリに記憶された運転パターン（アイドル継続時間や渋滞頻度等）に基づいて、渋滞のレベルに応じた補正係数ｋを算出し、ステップ７'、ステップ８'では、最終的な開閉保持時間Ｔ'を次式により算出して開閉保持制御を行なう。ここで、補正係数ｋ（≧１）は、例えば、図９に示すように、渋滞レベルが大きいときほど大きくなるように設定してある。
【００３８】
Ｔ'＝ａ１×ａ２×ｋ＋Ｂ
即ち、渋滞のレベルが大きいほど、アイドルストップ機能により運転停止されてから再始動するまでの時間が長引くので、開閉保持時間Ｔ'を大きくするように補正する。
【００３９】
このようにすれば、渋滞の程度に応じて十分な開閉保持時間Ｔ'が確保されて、開閉保持状態での再始動を確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態における電磁動弁装置の吸・排気弁閉弁状態時の構成を示す断面図。
【図３】同上電磁動弁装置の吸気弁半開状態時の構成を示す断面図。
【図４】第１の実施の形態におけるエンジン運転停止時の制御を示すフローチャート。
【図５】第1の実施の形態における開閉保持の実行判別値ａ１の特性を示す図。
【図６】第1の実施の形態における基本開閉保持時間の特性を示す図。
【図７】第1の実施の形態におけるクランキング失敗時の時間加算分の特性を示す図。
【図８】第２の実施の形態におけるエンジン運転停止時の制御を示すフローチャート。
【図９】第２の実施の形態における補正係数の特性を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 弁駆動装置
３ 吸気弁
４ 排気弁
10 クランク角センサ
11 水温センサ
16 コントロールユニット
21 イグニッションスイッチ
22 スタータスイッチ
33 閉弁用スプリング
42 アーマチャ
43 閉弁用電磁石
44 開弁用電磁石
45 開弁用スプリング
Claims (6)
- 吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を開弁若しくは閉弁状態に保持させるエンジンの電磁動弁制御装置において、
イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とするエンジンの電磁動弁制御装置。 - イグニッションスイッチをＯＦＦ操作してエンジン運転を停止したときは、該イグニッションスイッチのＯＦＦ操作がクランキングの失敗により行なわれたときのみ、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 前記所定期間が、エンジン運転停止時の温度状態に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 前記クランキングの失敗の回数に応じて、エンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両に適用されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 前記停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止させる機能によってエンジン運転が停止したときは、渋滞情報や運転パターンに応じてエンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
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