JP3695118B2 - 電磁駆動弁の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁の制御装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する電磁駆動弁を制御する装置として好適な電磁駆動弁の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平７−３３５４３７号に開示される如く、内燃機関の吸気弁または排気弁として用いられる電磁駆動弁が知られている。従来の電磁駆動弁は、燃焼室とポートとの導通状態を制御する弁体を備えている。電磁駆動弁は、弾性体の発するバネ力と電磁石の発する電磁力とを協働させることにより適当に弁体を開閉動作させる。上述した電磁駆動弁によれば、燃焼室とポートとの導通状態を電気的に制御することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁駆動弁の弁体には筒内圧およびポート圧が作用する。筒内圧は、弁体を閉弁方向に付勢する力を生成し、一方、ポート圧は弁体を開弁方向に付勢する力を生成する。このため、弁体を閉弁端から開弁端に変位させるために必要な電磁力、および、弁体を開弁端から閉弁端に変位させるために必要な電磁力は、筒内圧やポート圧が変動することにより変化する。
【０００４】
電磁駆動弁を少ない消費電力で適正に作動させるためには、弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させるための電磁力が、必要最小限の値に制御されることが望ましい。従って、電磁駆動弁を少ない消費電力で適正に作動させるためには、弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させる際の電磁力が、筒内圧やポート圧に応じて適正に調整されることが望ましい。
【０００５】
しかし、上記従来の電磁駆動弁においては、弁体を変位させる際の電磁力に、弁体に作用する圧力は何ら反映されていなかった。この点、上記従来の電磁駆動弁は、少ない消費電力で適正に弁体を開閉動作させるうえで、未だ改良の余地を残すものであった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、弁体を開閉動作させる際の電磁力を弁体に作用する圧力に応じて適正に調整する電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、所定時間が経過した時点での前記弾性体の歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記歪み量検出手段により検出される前記歪み量に基づいて調整する電磁力調整手段と、
を備える電磁駆動弁の制御装置により達成される。
【０００７】
本発明において、弁体が一方の変位端から他方の変位端に向かって変位する際に、弁体の変位を妨げる圧力が大きいほど、伸長方向に変形する弾性体には大きな歪みが残存し易く、また、縮小方向に変形する弾性体の歪みは小さく抑制され易い。そこで、弁体を一方の変位端から他方の変位端に向かって変位させる際の電磁力は、その際の弾性体の歪み量に基づいて適宜調整される。この場合、内燃機関の運転状態の変化等に影響されることなく、弁体を変位させるための電磁力を常に必要最小限の値に制御することが可能となる。このため、電磁駆動弁は、少ない消費電力で確実に弁体を開閉動作させる。
【０００８】
上記の目的は、請求項２に記載する如く、弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、所定時間が経過した時点での前記弾性体の全長を検出する全長検出手段と、
前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記全長検出手段により検出される前記全長に基づいて調整する電磁力調整手段と、
を備える電磁駆動弁の制御装置により達成される。
本発明において、弁体が一方の変位端から他方の変位端に向かって変位する際に、弁体の変位を妨げる圧力が大きいほど、伸長方向に変形する弾性体の全長は短く維持され易く、また、縮小方向に変形する弾性体の全長は長く維持され易い。そこで、弁体を一方の変位端から他方の変位端に向かって変位させる際の電磁力は、その際の弾性体の全長に基づいて適宜調整される。この場合、内燃機関の運転状態の変化等に影響されることなく、弁体を変位させるための電磁力を常に必要最小限の値に制御することが可能となる。このため、電磁駆動弁は、少ない消費電力で確実に弁体を開閉動作させる。
【０００９】
上記の目的は、請求項３に記載する如く、弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
内燃機関の負荷の変化が予測される状態を検出する過渡状態検出手段と、
前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記負荷検出手段により検出される前記負荷に基づいて調整すると共に、前記過渡状態検出手段により前記負荷の変化が予測される場合には前記負荷の変化に対する吸入空気量変化の遅れに伴う筒内圧への影響を考慮して調整する電磁力調整手段と、
を備える電磁駆動弁の制御装置により達成される。
本発明において、運転者が急加速または急減速を意図した場合は、内燃機関の負荷が急激な変化を示す。このような過渡状態では、負荷を検出して、その負荷に基づいて電磁力を調整している間に、負荷に大きな変化が生ずることがある。この場合、単に負荷に応じて電磁力を調整するだけでは、現実に弁体に作用する圧力と、弁体を作動させるために調整された電磁力とが適正に対応しない事態が生ずる。本発明によれば、このような過渡状態において、負荷の変化に対する吸入空気量変化の遅れに伴う筒内圧への影響を考慮して電磁力が設定されるため、電磁力が常に適正な値に設定される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である内燃機関１０の全体構成図を示す。内燃機関１０は、吸気口１２を備えている。吸気口１２の内部には、エアクリーナ１４が設けられている。また、吸気口１２の近傍には、吸気温センサ１６が設けられている。吸気温センサ１６は、内燃機関１０に吸入される空気の温度に応じた電気信号を出力する。
【００２０】
吸気口１２には、スロットルボデー１８を介してサージタンク２０が接続されている。スロットルボデー１８の内部には、スロットル弁２２が設けられている。スロットルボデー１８には、スロットル開度センサ２４及びアイドルスイッチ２６が配設されている。スロットル開度センサ２４は、スロットル弁２２の開度に応じた電気信号を出力する。アイドルスイッチ２６は、スロットル弁２２が全閉状態である場合にオン信号を出力するスイッチである。サージタンク２０には、吸気圧センサ２７が配設されている。吸気圧センサ２７は、サージタンク２０の内圧に応じた電気信号を出力する。サージタンク２０には、各気筒の吸気ポート２８が接続している。サージタンク２０に流入した空気は、各気筒の吸気ポート２８を介して内燃機関１０に供給される。
【００２１】
内燃機関１０は、燃料タンク３０を備えている。燃料タンク３０には、燃料ポンプ３２が配設されている。燃料ポンプ３２には、燃料配管３４が接続されている。燃料タンク３０に貯蔵される燃料は、燃料ポンプ３２によって燃料配管３４に圧送される。燃料配管３４は、燃料噴射弁３６に連通している。燃料噴射弁３６は、各気筒の吸気ポート２８に配設されている。燃料配管３４に圧送された燃料は、燃料噴射弁３６が開弁することにより吸気ポート２８に噴射される。吸気ポート２８には、吸気ポート圧センサ３８が配設されている。吸気ポート圧センサ３８は、吸気ポート２８内の混合気の圧力に応じた電気信号を出力する。
【００２２】
内燃機関１０は、シリンダブロック４２を備えている。シリンダブロック４２の内部には、燃焼室４４が形成されている。燃焼室４４は、吸気弁４０を介して吸気ポート２８に連通している。吸気弁４０は、開閉駆動されることにより吸気ポート２８と燃焼室４４とを導通または遮断状態とする。
また、内燃機関１０は、ピストン４６を備えている。ピストン４６には、クランク軸４８が連結されている。クランク軸４８は、ピストン４６がシリンダ４２内を上下に摺動することにより回転する。クランク軸には、クランク角センサ５０が配設されている。クランク角センサ５０は、クランク軸４８が所定回転角回転する毎にパルス信号を出力する。
【００２３】
燃焼室４４には、点火プラグ５２が配設されている。燃焼室４４に吸引された混合気は、点火プラグ５２により点火される。また、燃焼室４４には、筒内圧センサ５４が配設されている。筒内圧センサ５４は、燃焼室４４内の圧力に応じた電気信号を出力する。
シリンダブロック４２には、燃焼室４４を取り囲むように冷却水通路５６が設けられている。冷却水通路５６には、水温センサ５８が設けられている。水温センサ５８は、冷却水通路５６に導かれた冷却水の温度に応じた電気信号を出力する。
【００２４】
燃焼室４４には、排気弁６０を介して排気マニホールド６２が接続されている。排気マニホールド６２には、排気ポート６６が形成されている。排気弁６０は、開閉駆動されることにより燃焼室４４と排気ポート６６とを導通または遮断状態とする。
排気マニホールド６２には、排気ポート圧センサ６４が配設されている。排気ポート圧センサ６４は、排気マニホールド６２内の排気ガスの圧力に応じた電気信号を出力する。また、排気マニホールド６２には、酸素濃度センサ６８が配設されている。酸素濃度センサ６８は、排気マニホールド６２内を通過する排気ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を出力する。排気マニホールド６２の下流には、触媒コンバータ７０が設けられている。内燃機関１０から排出された排気ガスは、触媒コンバータ７０で浄化された後に、排気口７２から大気中に排出される。
【００２５】
図２は、内燃機関１０の電気的構成を表すブロック構成図を示す。本実施例の内燃機関１０は、エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）７４を備えている。エンジンＥＣＵ７４には、上述した吸気温センサ１６、スロットル開度センサ２４、アイドルスイッチ２６、吸気圧センサ２７、吸気ポート圧センサ３８、クランク角センサ５０、筒内圧センサ５４、水温センサ５８、排気ポート圧センサ６４、および酸素濃度センサ６８が接続されている。また、エンジンＥＣＵ７４には、車速センサ７６が接続されている。車速センサ７６は、実際の車速に応じた電気信号を出力する。
【００２６】
エンジンＥＣＵ７４は、マイクロコンピュータにより構成されており、上述した各種センサから入力される信号に基づいてエンジン制御に必要な各種パラメータを検出する。エンジンＥＣＵ７４には、更に、上述した燃料噴射弁３６と電磁駆動弁７８，８０とが接続されている。エンジンＥＣＵ７４は、上述の如く検出した各種パラメータに基づいて燃料噴射弁３６および電磁駆動弁７８，８０を制御する。
【００２７】
図３は、吸気弁４０を開閉駆動させる電磁駆動弁７８の断面図を示す。本実施例のシステムにおいて、電磁駆動弁７８，８０の構成は、それらがそれぞれ吸気弁４０および排気弁６０を備えていることを除き異なるところがない。このため、以下の記載においては、電磁駆動弁７８の構造および動作をそれらの代表例として説明する。
【００２８】
電磁駆動弁７８は、上述した吸気弁４０を備えている。吸気弁４０は、シリンダヘッド８２内に配設される部材であり、図中下端部を内燃機関１０の燃焼室４４内に露出させている。シリンダヘッド８２には、上述した吸気ポート２８が設けられている。吸気ポート２８には、吸気弁４０の弁座８６が設けられている。吸気弁４０は、弁座８６から離座することにより吸気ポート２８を開弁状態とし、弁座８６に着座することにより吸気ポート２８を閉弁状態とする。
【００２９】
吸気弁４０には、弁軸８８が固定されている。弁軸８８は、バルブガイド９０により軸方向に摺動可能に保持されている。弁軸８８の上部には、アーマチャ９２が固定されている。アーマチャ９２は、例えば、軟磁性材料で構成された環状の部材である。アーマチャ９２の上方には、アッパコア９４が配設されている。アーマチャの下方には、ロアコア９６が配設されている。アッパコア９４およびロアコア９６は、共に磁性材料で構成された部材である。また、アッパコア９４には、アッパコイル９８が把持されていると共に、ロアコア９６には、ロアコイル１００が把持されている。アッパコア９４およびロアコア９６の外周には、外筒１０２が配設されている。外筒１０２は、アッパコア９４とロアコア９６とを、両者間に所定の間隔が確保されるように保持している。
【００３０】
また、弁軸８８は、アッパスプリング１０４およびロアスプリング１０６により軸方向に弾性的に支持されている。アッパスプリング１０４およびロアスプリング１０６は、アーマチャ９２の中立位置がアッパコア９４とロアコア９６との中間位置となるように調整されている。
電磁駆動弁７８のアッパコイル９８およびロアコイル１００には、エンジンＥＣＵ７４が接続されている。エンジンＥＣＵ７４は、アッパコイル９８およびロアコイル１００に供給する励磁電流を制御することにより、吸気弁４０を適正に開閉駆動させる。
【００３１】
アッパコイル９８およびロアコイル１００に励磁電流が供給されていない場合、アーマチャ９２は中立位置に維持される。その状態で、ロアコイル１００への励磁電流の供給が開始されると、アーマチャ９２をロアコア９６側へ吸引する電磁力が発生する。アーマチャ９２に上記の電磁力が作用すると、アーマチャ９２が開弁側変位端（開弁端）に向けて変位する。
【００３２】
アーマチャ９２が開弁端に保持されている場合に、ロアコイル１００への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ９２は、ロアスプリング１０６の付勢力により閉弁側変位端（閉弁端）に向けて変位し始める。アーマチャ９２が所定の変位位置に到達した時点でアッパコイル９８に適当な励磁電流を供給すると、アーマチャ９２を閉弁端まで変位させることができる
以後、同様に、アッパコイル９８への励磁電流の供給を停止した後、適当なタイミングでロアコイル１００への励磁電流の供給を開始すると、吸気弁４０を閉弁端から開弁端まで変位させることができる。従って、電磁駆動弁７８によれば、アッパコイル９８とロアコイル１００とに適当なタイミングで交互に励磁電流を供給することで、吸気弁４０を適正に開閉駆動させることができる。
【００３３】
ところで、吸気弁４０には、開弁端と閉弁端との間を変位する過程で、燃焼室４４の内圧（以下、筒内圧と称す）と、吸気ポート２８の内圧（以下、吸気ポート圧と称す）とが作用する。このため、吸気弁４０を開弁させるために必要な電磁力は、筒内圧が吸気ポート圧に比して高いほど大きくなり、一方、筒内圧が吸気ポート圧に比して低いほど小さくなる。
【００３４】
同様に、吸気弁４０を閉弁させるために必要な電磁力は、筒内圧が吸気ポート圧に比して高いほど小さくなり、一方、筒内圧が吸気ポート圧に比して低いほど大きくなる。従って、吸気弁４０に作用する圧力の変動にかかわらず、吸気弁４０を確実に開閉動作させ、かつ、優れた省電力特性を得るためには、アッパコイル９８およびロアコイル１００に供給される励磁電流は、筒内圧や吸気ポート圧に応じて適宜変更されることが望ましい。
【００３５】
上述した筒内圧および吸気ポート圧と、吸気弁４０を駆動するために必要な電磁力との関係は、筒内圧および排気ポート６６の内圧（以下、排気ポート圧と称す）と、排気弁６０を駆動するために必要な電磁力との間にも成立する。本実施例において、エンジンＥＣＵ７４は、筒内圧センサ５４および吸気ポート圧センサ３８の出力信号に基づいて吸気弁４０に作用する圧力（Ｘ_i ）を検出し、同様に、筒内圧センサ５４および排気ポート圧センサ６４の出力信号に基づいて排気弁６０に作用する圧力（Ｘ_e ）を検出する。
【００３６】
そして、エンジンＥＣＵ７４は、圧力（Ｘ_i ）および（Ｘ_e ）に基づいて、電磁駆動弁７８、８０のアッパコイル９８およびロアコイル１００を流れる励磁電流を、吸気弁４０および排気弁６０を開閉させるうえで必要最小限の値に制御する。本実施例のシステムは、優れた省電力特性と安定した作動性とを実現すべく、アッパコイル９８およびロアコイル１００に供給される励磁電流が上記の手法で調整される点に特徴を有している。以下、図４乃至図８を参照して、上記の特徴部について説明する。
【００３７】
図４乃至図７は、エンジンＥＣＵ７４において実行されるメインルーチンの一例のフローチャートを示す。図４乃至図７に示すルーチンは、その処理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。図４乃至図７に示すルーチンが起動されると、まず、図４に示すステップ１１０の処理が実行される。
ステップ１１０では、吸気弁４０に対する開弁要求が生じているか否かが判別される。その結果、開弁要求が生じていると判別されると、次にステップ１１２の処理が実行される。
【００３８】
ステップ１１２では、各種センサの出力信号に基づいて吸気弁４０に作用すると推定される圧力が検出される。本ステップ１１２で検出された推定値は、吸気弁４０の開弁時に対応する推定値Ｐ_voi として記憶される。
図８は、エンジン回転数（ＮＥ）と推定値Ｐ_voi との関係を、エンジン負荷（Ｑ）をパラメータとして定めたマップを示す。上記ステップ１１２では、図８に示すマップを参照することにより、推定値Ｐ_voi が検出される。
【００３９】
ステップ１１４では、吸気弁４０の開弁時にロアコイル１００に供給すべき励磁電流として定められている電流Ｉ_oiが読み出される。
ステップ１１６では、筒内圧センサ５４の出力信号に基づいて燃焼室４４の筒内圧（Ｐ_goi ）が検出される。
ステップ１１８では、吸気ポート圧センサ３８の出力信号に基づいて吸気ポート２８の内圧（Ｐ_poi ）が検出される。
【００４０】
ステップ１２０では、上記ステップ１１６および１１８の処理で検出される値に基づいて吸気弁４０に実際に作用する実圧力が演算される（Ｘ_oi＝Ｐ_goi −Ｐ_poi ）。
ステップ１２２では、実圧力Ｘ_oiが推定値Ｐ_Voi に比して小さいか否か（Ｘ_oi＜Ｐ_Voi ）が判別される。その結果、Ｘ_oi＜Ｐ_Voi が成立すると判別される場合は、吸気弁４０の開弁を妨げる圧力（実圧力）が想定されていた圧力（推定値）に比して小さく、吸気弁４０が開弁方向に変位し易い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１２４の処理が実行される。一方、Ｘ_oi＜Ｐ_Voi が成立しないと判別される場合は、吸気弁４０が開弁方向に変位し難い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１２６の処理が実行される。
【００４１】
ステップ１２４では、実圧力Ｘ_oiと推定値Ｐ_Voi との差に基づいてロアコイル１００に供給する励磁電流が減少される。ロアコイル１００への励磁電流が減少されると、アーマチャ９２および吸気弁４０をロアコア９６側に引きつける電磁力が減少する。上述の如く、本ステップ１２４の処理は、吸気弁４０が開弁方向に変位し易い場合に実行される。このような場合に上記の処理が実行されると、吸気弁４０の作動性を損なうことなく消費電力の削減を図ることができる。本ステップ１２４の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００４２】
ステップ１２６では、実圧力Ｘ_oiと推定値Ｐ_Voi との差に基づいてロアコイル１００に供給する励磁電流が増加される。ロアコイル１００への励磁電流が増加されると、アーマチャ９２および吸気弁４０をロアコア９６側に引きつける電磁力が増大する。上述の如く、本ステップ１２６の処理は、吸気弁４０が開弁方向に変位し難い場合に実行される。このような場合に上記の処理が実行されると、吸気弁４０を開弁方向に確実に変位させるうえで有利な状況を形成することができる。このため、上記の処理によれば、吸気弁４０に作用する圧力に関わらず、吸気弁４０を確実に開弁端に着座させることができる。本ステップ１２６の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００４３】
本ルーチン中、上記ステップ１１０で、吸気弁４０に対する開弁要求が生じていないと判別された場合は、次に図５に示すステップ１２８の処理が実行される。
ステップ１２８では、吸気弁４０に対する閉弁要求が生じているか否かが判別される。その結果、閉弁要求が生じていると判別されると、次にステップ１３０の処理が実行される。
【００４４】
ステップ１３０では、各種センサの出力信号に基づいて吸気弁４０に作用する圧力が検出される。本ステップ１３０で検出された推定値は、吸気弁４０の閉弁時に対応する推定値Ｐ_vci として記憶される。
エンジンＥＣＵ７４は、推定値Ｐ_vci に関して、上記図８に示すマップと同様のマップを記憶している。上記ステップ１３０では、そのマップを参照することにより推定値Ｐ_vci が検出される。
【００４５】
ステップ１３２では、吸気弁４０の閉弁時にアッパコイル９８に供給すべき励磁電流として定められている電流Ｉ_ciが読み出される。
ステップ１３４では、筒内圧センサ５４の出力信号に基づいて燃焼室４４の筒内圧（Ｐ_gci ）が検出される。
ステップ１３６では、吸気ポート圧センサ３８の出力信号に基づいて吸気ポート２８の圧力（Ｐ_pci ）が検出される。
【００４６】
ステップ１３８では、上記ステップ１３６および１３８の処理で検出される値に基づいて吸気弁４０に実際に作用する実圧力が演算される（Ｘ_ci＝Ｐ_gci −Ｐ_pci ）。
ステップ１４０では、実圧力Ｘ_ciが推定値Ｐ_vci に比して小さいか否か（Ｘ_ci＜Ｐ_vci ）が判別される。その結果、Ｘ_ci＜Ｐ_vci が成立すると判別される場合は、吸気弁４０の閉弁を助長する圧力（実圧力）が想定されていた圧力（推定値）に比して小さく、吸気弁４０が閉弁方向に変位し難い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１４２の処理が実行される。一方、Ｘ_ci＜Ｐ_vci が成立しないと判別される場合は、吸気弁４０が閉弁方向に変位し易い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１４４の処理が実行される。
【００４７】
ステップ１４２では、実圧力Ｘ_ciと推定値Ｐ_vci との差に基づいてアッパコイル９８に供給する励磁電流が増加される。アッパコイル９８への励磁電流が増加されると、アーマチャ９２および吸気弁４０をアッパコア９４側に引きつける電磁力が増大する。上述の如く、本ステップ１４２の処理は、吸気弁４０が閉弁方向に変位し難い場合に実行される。上記の処理によれば、吸気弁４０を閉弁方向へ変位させるうえで有利な状況を形成することができる。このため、上記の処理によれば、吸気弁４０を確実に閉弁端に着座させることができる。本ステップ１４２の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００４８】
ステップ１４４では、実圧力Ｘ_ciと推定値Ｐ_vci との差に基づいてアッパコイル９８に供給する励磁電流が減少される。アッパコイル９８への励磁電流が減少されると、アーマチャ９２および吸気弁４０をアッパコア９４側に引きつける電磁力が減少する。上述の如く、本ステップ１４４の処理は、吸気弁４０が閉弁方向に変位し易い場合に実行される。従って、上記の処理によれば、吸気弁４０の作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができる。本ステップ１４４の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００４９】
本ルーチン中、上記ステップ１２８で、吸気弁４０に対する閉弁要求が生じていないと判別された場合は、次に図６に示すステップ１４６の処理が終了される。
ステップ１４６では、排気弁６０に対する開弁要求が生じているか否かが判別される。その結果、開弁要求が生じていると判別されると、次にステップ１４８の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１４８では、各種センサの出力信号に基づいて排気弁６０に作用すると推定される圧力が検出される。本ステップ１４８で検出された推定値は、排気弁６０の開弁時に対応する推定値Ｐ_voe として記憶される。
エンジンＥＣＵ７４は、推定値Ｐ_voe に関して、上記図８に示すマップと同様のマップを記憶している。上記ステップ１４８では、そのマップを参照することにより推定値Ｐ_voe が検出される。
【００５１】
ステップ１５０では、排気弁６０の開弁時に電磁駆動弁８０のロアコイル１００に供給すべき励磁電流として定められている電流Ｉ_oeが読み出される。
ステップ１５２では、筒内圧センサ５４の出力信号に基づいて燃焼室４４の筒内圧（Ｐ_goe ）が検出される。
ステップ１５４では、排気ポート圧センサ６４の出力信号に基づいて排気ポート６２の内圧（Ｐ_poe ）が検出される。
【００５２】
ステップ１５６では、上記ステップ１５２および１５４の処理で検出される値に基づいて排気弁６０に実際に作用する実圧力が演算される（Ｘ_oe＝Ｐ_goe −Ｐ_poe ）。
ステップ１５８では、実圧力Ｘ_oeが推定値Ｐ_Voe に比して小さいか否か（Ｘ_oe＜Ｐ_Voe ）が判別される。その結果、Ｘ_oe＜Ｐ_Voe が成立すると判別される場合は、排気弁６０の開弁を妨げる圧力（実圧力）が想定されていた圧力（推定値）に比して小さく、排気弁６０が開弁方向に変位し易い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１６０の処理が実行される。一方、Ｘ_oe＜Ｐ_Voe が成立しないと判別される場合は、排気弁６０が開弁し難い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１６２の処理が実行される。
【００５３】
ステップ１６０では、実圧力Ｘ_oeと推定値Ｐ_Voe との差に基づいて電磁駆動弁８０のロアコイル１００に供給する励磁電流が減少される。ロアコイル１００への励磁電流が減少されると、アーマチャ９２および排気弁６０をロアコア９６側に引きつける電磁力が減少する。上述の如く、本ステップ１６０の処理は、排気弁６０が開弁方向に変位し易い場合に実行される。従って、上記の処理によれば、排気弁６０の作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができる。本ステップ１６０の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００５４】
ステップ１６２では、実圧力Ｘ_oeと推定値Ｐ_Voe との差に基づいて電磁駆動弁８０のロアコイル１００に供給する励磁電流が増加される。ロアコイル１００への励磁電流が増加されると、アーマチャ９２および排気弁６０をロアコア９６側に引きつける電磁力が増大する。上述の如く、本ステップ１６２の処理は、排気弁６０が開弁方向に変位し難い場合に実行される。上記の処理によれば、排気弁６０が開弁方向に変位するうえで有利な状況が形成される。このため、上記の処理によれば、排気弁６０に作用する圧力に関わらず、排気弁６０を確実に開弁端に着座させることができる。本ステップ１６２の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００５５】
本ルーチン中、上記ステップ１４６で、排気弁６０に対する開弁要求が生じていないと判別される場合は、次に図７に示すステップ１６４の処理が実行される。
ステップ１６４では、排気弁６０に対する閉弁要求が生じているか否かが判別される。その結果、排気弁６０に対する閉弁要求が生じていないと判別される場合は、今回の処理が終了される。一方、閉弁要求が生じていると判別される場合は、次にステップ１６６の処理が実行される。
【００５６】
ステップ１６６では、各種センサの出力信号に基づいて排気弁６０に作用すると推定される圧力が検出される。本ステップ１６６で検出された推定値は、排気弁６０の閉弁時に対応する推定値Ｐ_vce として記憶される。
エンジンＥＣＵ７４は、推定値Ｐ_vce に関して、上記図８に示すマップと同様のマップを記憶している。上記ステップ１６６では、そのマップを参照することにより推定値Ｐ_vce が検出される。
【００５７】
ステップ１６８では、排気弁６０の閉弁時に電磁駆動弁８０のアッパコイル９８に供給すべき励磁電流として定められている電流Ｉ_oeが読み出される。
ステップ１７０では、筒内圧センサ５４の出力信号に基づいて燃焼室４４の筒内圧（Ｐ_gce ）が検出される。
ステップ１７２では、排気ポート圧センサ６４の出力信号に基づいて排気ポート６２の圧力（Ｐ_pce ）が検出される。
【００５８】
ステップ１７４では、上記ステップ１７０および１７２の処理で検出される値に基づいて排気弁６０に実際に作用する実圧力が演算される（Ｘ_ce＝Ｐ_gce −Ｐ_pce ）。
ステップ１７６では、実圧力Ｘ_ciが推定値Ｐ_vci に比して小さいか否か（Ｘ_ce＜Ｐ_vce ）が判別される。その結果、Ｘ_ce＜Ｐ_vce が成立すると判別される場合は、排気弁６０の閉弁を助長する圧力（実圧力）が想定されていた圧力（推定値）に比して小さく、排気弁６０が閉弁方向に変位し難い状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１７８の処理が実行される。一方、Ｘ_ce＜Ｐ_vce が成立しないと判別される場合は、排気弁６０が閉弁方向に変位しやすい状況が形成されていると判断できる。この場合、次にステップ１８０の処理が実行される。
【００５９】
ステップ１７８では、実圧力Ｘ_ciと推定値Ｐ_vci との差に基づいて電磁駆動弁８０のアッパコイル９８に供給する励磁電流が増加される。アッパコイル９８への励磁電流が増加されると、アーマチャ９２および排気弁６０をアッパコア９４側に引きつける電磁力が増大する。上述の如く、本ステップ１７８の処理は、排気弁６０が閉弁方向に変位し難い場合に実行される。上記の処理によれば排気弁６０を閉弁方向に変位させるうえで有利な状況が形成される。このため、上記の処理によれば、排気弁６０に作用する圧力に関わらず、排気弁６０を確実に閉弁端に着座させることができる。本ステップ１７８の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００６０】
ステップ１８０では、実圧力Ｘ_ciと推定値Ｐ_vci との差に基づいて電磁駆動弁８０のアッパコイル９８に供給する励磁電流が減少される。アッパコイル９８への励磁電流が減少されると、アーマチャ９２および排気弁６０をアッパコア９４側に引きつける電磁力が減少する。上述の如く、本ステップ１８０の処理は、排気弁６０が閉弁方向に変位し易い場合に実行される。従って、上記の処理によれば、排気弁６０の作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができる。本ステップ１８０の処理が終了すると、今回の処理が終了される。
【００６１】
上記の処理によれば、吸気弁４０および排気弁６０に作用する実圧力に基づいてアッパコイル９８またはロアコイル１００に供給する励磁電流を制御することで、吸気弁４０および排気弁６０を確実に、かつ、少ない消費電力で開閉駆動させることができる。従って、本実施例の制御装置によれば、電磁駆動弁７８，８０を搭載する内燃機関１０を適正に作動させることができる。
【００６４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例のシステムは、上記図１に示すシステム構成において、エンジンＥＣＵ７４に、上記図４乃至図７に示すルーチンに変えて、図９に示す一連の処理を主要部とする制御ルーチンを実行させることにより実現される。
図９は、本実施例において、エンジンＥＣＵ７４が実行する制御ルーチンの一部のフローチャートを示す。本実施例において実行される制御ルーチンは、その処理が終了する毎に起動されるルーチンである。尚、図９において、上記図４に示すステップと同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付して、その説明を簡略または省略する。
【００６５】
エンジンＥＣＵ７４は、上記の制御ルーチンが起動される毎に先ずステップ１１１０の処理を実行する。その結果、吸気弁４０に対して開弁要求が生じていると判断すると、次にステップ１８２の処理を実行する。
ステップ１８２では、吸気弁４０の開弁要求が生じてからの時間（ｔ）が所定時間（ｔ₀ ）を経過したか否かが判別される。本ステップ１８２の処理は、上記の条件が成立するまで繰り返し実行される。その結果、所定時間が経過する（ｔ≧ｔ₀ ）と、次にステップ１１２の処理が実行される。
【００６６】
ステップ１１２および１１４では、吸気弁４０に作用すると推定される圧力が検出され、ロアコイル１００に供給すべき励磁電流として定められている電流Ｉ_oiが読み出される。これらの処理が終了すると、次にステップ１８４の処理が実行される。
ステップ１８４では、ロアスプリング１０６に配設された歪みゲージ等によりロアスプリング１０６の歪み量が検出される。
【００６７】
ステップ１８６では、上記ステップ１８４の処理を実行することにより検出された歪み量が、吸気弁４０に作用する実圧力Ｘ_oiに換算される。
図１０は、吸気弁４０の変位の時間的変化を、吸気弁４０に作用する実圧力Ｘ_oiをパラメータとして表した図を示す。図１０に示す如く、吸気弁４０の開弁要求が生じた後、所定時間が経過した時点（図１０における時刻ｔ₀ ）で、吸気弁４０の位置は、吸気弁４０に作用する実圧力Ｘ_oiが大きいほど開弁端から離れた位置となる。ロアスプリング１０６の歪み量は、吸気弁４０が開弁端から離れているほど小さくなる。従って、ロアスプリング１０６の歪み量は、吸気弁４０に作用する実圧力が大きいほど小さくなる。
【００６８】
図１１は、吸気弁４０に作用する実圧力Ｘ_oiとロアスプリング１０６の歪み量との関係を定めたマップを示す。上記ステップ１８６では、図１１に示すマップを参照することにより、ロアスプリング１０６の歪み量が実圧力Ｘ_oiに換算される。
上記ステップ１８６の処理が終了すると、以後、上記ステップ１２２以降の処理が実行される。
【００６９】
上記の処理は、吸気弁４０の開弁要求が生じている場合に実行される処理であるが、本実施例においては、第１実施例の場合と同様に、吸気弁４０の閉弁要求時、排気弁６０の開弁要求時、および、排気弁６０の閉弁要求時にも、上記と同様の処理が実行される。
上記の処理によれば、アッパースプリング１０４およびロアスプリング１０６の歪み量を吸気弁４０および排気弁６０に作用する実圧力に換算し、その圧力に基づいてアッパーコイル９８およびロアコイル１００に供給する励磁電流を適宜増減させることで、吸気弁４０および排気弁６０を確実に、かつ、少ない消費電力で開閉駆動させることができる。従って、本実施例の制御装置によれば、電磁駆動弁７８，８０を備える内燃機関１０を適正に作動させることができる。
【００７０】
尚、上記の実施例においては、アッパスプリング１０４およびロアスプリング１０６が特許請求の範囲記載の「弾性体」に、アッパコア９４およびアッパコイル９８、および、ロアコア９６およびロアコイル１００が特許請求の範囲記載の「電磁石」に、それぞれ相当していると共に、エンジンＥＣＵ７４が、上記ステップ１８２および１８４の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「歪み量検出手段」が、上記ステップ１２２〜１２６の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「電磁力調整手段」が、それぞれ実現されている。
ところで、上記の実施例においては、吸気弁４０および排気弁６０に作用する圧力を、アッパスプリング１０４およびロアスプリング１０６の歪み量に基づいて検出することとしているが、それらの圧力は、アッパスプリング１０４およびロアスプリング１０６の全長に基づいて検出してもよい。この場合、エンジンＥＣＵ７４が、吸気弁４０または排気弁６０の開弁または閉弁要求が生じた後、所定時間が経過した時点で上記全長を検出することにより特許請求の範囲記載の「全長検出手段」が実現される。
【００７１】
次に、本発明の第３実施例について説明する。本実施例のシステムは、上記図１に示すシステム構成において、エンジンＥＣＵ７４に、上記図４乃至図７に示す制御ルーチンに変えて図１２および図１３に示す一連の処理を主要部とする制御ルーチンを実行させることにより実現される。
図１２および図１３は、エンジンＥＣＵ７４において実行される制御ルーチンの一部のフローチャートを示す。本実施例において実行される制御ルーチンは、その処理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。尚、図１２および図１３において、上記図４に示すステップと同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付して、その説明を簡略または省略する。
【００７２】
エンジンＥＣＵ７４は、上記の制御ルーチンが起動されると、先ずステップ１１０の処理を実行する。その結果、吸気弁の開弁要求が生じていると判断すると、ステップ１１２〜１１６の処理を実行し、次いでステップ１９４の処理を実行する。
ステップ１９４では、燃焼室４４の筒内圧Ｐ_goi を時間で積分する。
【００７３】
ステップ１９６では、吸気弁４０が全開状態であるか否かが判別される。その結果、吸気弁４０が全開状態でない、すなわち、吸気弁４０が開弁端と閉弁端との間で変位していると判別される場合は、再び上記ステップ１１６の処理が実行される。そして、吸気弁４０が全開状態であると判別された場合は、次にステップ１９８の処理が実行される。
【００７４】
ステップ１９８では、吸気弁４０の開弁要求が生じた後、吸気弁４０が開弁端に到達するまでの筒内圧Ｐ_goi の積分値が、吸気弁４０に作用する圧力Ｘ_oiに換算される。そして、換算された圧力Ｘ_oiは、現在の機関回転数ＮＥおよび現在の内燃機関の負荷Ｑに対応する圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）として記憶される。
ステップ２００では、カウンタＣＮＴ（ＮＥ，Ｑ）のインクリメントが行われる。カウンタＣＮＴ（ＮＥ，Ｑ）は、機関回転数ＮＥおよび負荷Ｑで定まる運転条件下で吸気弁４０の開弁要求が生じた回数を計数するカウンタである。
【００７５】
ステップ２０２では、上記ステップ１９８で得られた圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）が、今回の処理が実行される以前の圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）の最大値Ｍａｘ｛Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）｝以上であるかが判別される。その結果、Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）≧Ｍａｘ｛Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）｝が成立すると判別される場合は、次にステップ２０４の処理が実行される。一方、上記の条件が成立しないと判別される場合は、次にステップ２０６の処理が実行される。
【００７６】
ステップ２０４では、最大値Ｍａｘ｛Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）｝が、今回の処理サイクルで検出された圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）に更新される。本ステップ２０４の処理が実行されることにより、吸気弁４０に作用する圧力の最大値Ｍａｘ｛Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）｝は逐次変更される。
ステップ２０６では、上記ステップ２００でカウントされた吸気弁４０の開弁要求回数ＣＮＴ（ＮＥ，Ｑ）が所定回数ｎ₀ 以上か否かが判別される。その結果、ＣＮＴ（ＮＥ，Ｑ）≧ｎ₀ が成立すると判別される場合は、次にステップ２０８の処理が実行される。一方、上記の条件が成立しないと判別される場合は、次にステップ１２２の処理が実行される。
【００７７】
ステップ２０８では、所定回数ｎ₀ 回の開弁要求が生ずる間に発生した圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）の最大値Ｍａｘ｛Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）｝が、機関回転数ＮＥおよび負荷Ｑの運転条件下で吸気弁４０に作用する圧力の推定値Ｐ_voi （ＮＥ，Ｑ）として設定される。上記の処理によれば、同一の運転条件（ＮＥ，Ｑ）の下で、吸気弁４０に対して所定回数ｎ₀ の開弁要求が生ずる毎に、その運転条件下で吸気弁４０に作用する圧力の推定値Ｐ_voi （ＮＥ，Ｑ）が適切な値に更新される。
【００７８】
ステップ２１０では、開弁要求回数を計数するカウンタＣＮＴ（ＮＥ，Ｑ）がリセットされる。上記ステップ２１０の処理が終了すると、以後、ステップ１２２〜１２６のの処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。
上記ステップ２０８で推定値Ｐ_voi （ＮＥ，Ｑ）が設定されると、その後その値は、学習値として用いられる。より具体的には、上記ステップ２０８で設定された推定値Ｐ_voi （ＮＥ，Ｑ）は、本ルーチン中でステップ１２２の処理が実行される毎に、各サイクルの実行に伴って検出される圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）と比較されるしきい値として用いられる。
【００７９】
上記の処理によれば、吸気弁４０に現実に作用する圧力Ｘ_oi（ＮＥ，Ｑ）と学習値Ｐ_voi （ＮＥ，Ｑ）との比較に基づいて励磁電流の調整を行うことができる。この場合、内燃機関の固体差等に影響されることなく、吸気弁４０を開弁させる際の励磁電流を適正に調整することが可能である。
本実施例において、エンジンＥＣＵ７４は、第１実施例の場合と同様に、吸気弁４０に対して閉弁要求が生じた場合、および、排気弁６０に対して開弁または閉弁要求が生じた場合にも、上記図１２および図１３に示す処理と同様の処理を実行する。このため、本実施例のシステムによれば、内燃機関の個体差等に影響されることなく、吸気弁４０および排気弁６０の開弁および閉弁時の励磁電流を全て適正に調整することができる。
【００８０】
ところで、上述した第１乃至第３実施例では、アッパーコイル９８およびロアコイル１００に供給する励磁電流を、吸気弁４０および排気弁６０に作用する実圧力と推定値との差に基づいて増減させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、励磁電流を、予め吸気弁４０および排気弁６０を確実に開閉駆動できる基準の値に設定しておき、吸気弁４０および排気弁６０が開弁または閉弁し易いと判断される場合にのみ、励磁電流を実圧力に基づいて減少補正することとしてもよい。また、同様に、励磁電流を、予め小さな値に設定しておき、吸気弁４０および排気弁６０が開弁または閉弁し難いと判断される場合にのみ、励磁電流を実圧力に基づいて増加補正することとしてもよい。
【００８１】
次に、上記図１乃至図３と共に、図１４乃至図１８を参照して、本発明の第４実施例について説明する。
本実施例のシステムは、上記図１に示すシステム構成において、エンジンＥＣＵ７４に図１６に示す制御ルーチンを実行させることにより実現される。
図１４は、閉弁端から開弁端に向かう排気弁６０の変位（図１４（Ａ））、および、排気弁６０を備える電磁駆動弁８０のロアコイル１００に対する指令電流の波形（図１４（Ｂ））を示す。
【００８２】
図１４（Ｂ）に示す如く、ロアコイル１００に対する指令電流は、排気弁６０が閉弁端から開弁端に向かって変位する過程の所定時期に“０”から吸引電流Ｉ１に立ち上げられる。以下、図１４（Ｂ）において指令電流が“０”に維持される期間をオフ期間ｔ１と称す。
オフ期間ｔ１の後、指令電流は吸引期間ｔ２の間だけ吸引電流Ｉ１に維持される。吸引期間ｔ２は、その終了時期が、ほぼ排気弁６０が開弁端に到達する時期と一致するように設定されている。吸引期間ｔ２の後、指令電流は、減少期間ｔ３にわたりその値を吸引電流Ｉ１から保持電流Ｉ２に減少させる。そして、減少期間ｔ３が終了した後、指令電流は、以後、排気弁６０の閉弁要求が生ずるまで保持電流Ｉ２に維持される。
【００８３】
上記の指令電流によれば、排気弁６０が開弁端に接近する過程で大きな電磁力を発生させることにより、排気弁６０を確実に開弁端まで変位させることができる。また、排気弁６０が開弁端に到達する際に電磁力を減少させ、更に、排気弁６０を開弁端に維持する期間中、電磁力を小さな値に維持することにより、優れた静粛性と優れた省電力特性とを実現することができる。
【００８４】
指令電流が上記の如く変化する場合、排気弁６０を開弁端に引き寄せる電磁力を大きくするうえでは、オフ期間ｔ１を短く、吸引時間ｔ２および減少期間ｔ３を長く、また、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２を大きく設定することが有利である。一方、電磁駆動弁８０において優れた省電力特性を実現するうえでは、オフ期間ｔ１を長く、吸引時間ｔ２および減少期間ｔ３を短く、また、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２を小さく設定することが有利である。
【００８５】
吸気弁４０および排気弁６０が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位する際に、その変位を妨げる方向に作用する力の大きさは、内燃機関の筒内圧やポート圧に大きく影響される。従って、優れた省電力特性と安定した作動性とを共に実現するためには、筒内圧やポート圧に応じて指令電流の波形を調整することが有効である。
【００８６】
図１５は、内燃機関の筒内圧と、排気弁６０および吸気弁４０のリフト量との関係を表すタイムチャートを示す。内燃機関の筒内圧は、内燃機関において爆発工程が実行されることにより大きな値となる。このため、内燃機関の筒内圧は、図１５に示す如く、排気弁６０が開弁する直前に最大値をとる。そして、排気弁６０は、ある程度高圧の筒内圧が残存する状況下で開弁し始める。
【００８７】
内燃機関の筒内圧は、排気弁６０が開弁端から閉弁端に向けて変位する時点、吸気弁４０が閉弁端から開弁端に向けて変位する時点、および、吸気弁４０が開弁端から閉弁端に向けて変位する時点では、十分に低い圧力に維持されている。このため、吸気弁４０および排気弁６０の開閉時における特性のうち、特に排気弁６０の開弁動作時の特性は、筒内圧に多大な影響を受ける。このため、排気弁６０の開弁要求が生じた際に、電磁駆動弁８０のロアコイル１００に対する指令電流の波形を筒内圧に応じて調整することは、内燃機関の特性を改善するうえで特に有効である。
【００８８】
ところで、内燃機関のサージタンク２０や吸気ポート２８の内圧は、内燃機関が停止した後大気圧となる。従って、内燃機関の始動時は、スロットルバルブ２２が全閉状態であっても、内燃機関に対して多量の空気（およびその空気量に対応する燃料）が供給される。このため、内燃機関の始動時には、スロットルバルブ２２が全開である場合と同等の大きな筒内圧が発生する。
【００８９】
内燃機関の始動時のように、大きな筒内圧の発生が予想される状況下では、排気弁６０の開弁時に大きな電磁力を発生させることが望ましい。このため、そのような状況下では、電磁駆動弁８０のロアコイル１００に対する指令電流を大きな値に設定することが適切である。
本実施例のシステムは、上述した種々の点に着目して、排気弁６０の開弁時に電磁駆動弁８０のロアコイル１００に供給する指令電流を、▲１▼内燃機関の始動時には所定の大電流とし、▲２▼内燃機関が通常運転に以降した後は、予め設定たマップを参照することにより、筒内圧と排気ポート圧とに基づいて設定する点に特徴を有している。
【００９０】
図１６は、上記の機能を実現すべくエンジンＥＣＵ７４が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図１６に示すルーチンは、排気弁６０に対する開弁要求が生ずる毎に起動されるルーチンである。図１６に示すルーチンが起動されると、先ずステップ２２０の処理が実行される。
ステップ２２０では、内燃機関が始動された後、所定のＮサイクルが終了しているか否かが判別される。Ｎサイクルは、サージタンク２０や吸気ポート２８の内圧が適正な負圧となるのに必要なサイクル数である。上記の判別の結果、Ｎサイクルが終了していないと判別される場合は、次にステップ２２２の処理が実行される。
【００９１】
ステップ２２２では、電磁駆動弁８０のロアコイル１００に対する指令電流をＷＯＴ（スロットル全開）相当波形とする処理が実行される。ＷＯＴ相当波形は、オフ期間ｔ１を最小値とし、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２をそれらの最大値とした電流波形である。ＷＯＴ相当波形によれば、燃焼室４４に大きな筒内圧が発生する始動時においても、確実に排気弁を開弁端まで変位させることができる。
【００９２】
ステップ２２４では、今回の処理サイクルで設定された指令電流を出力する処理が実行される。本ステップの処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
本ルーチン中、上記ステップ２２０で、内燃機関の始動後Ｎサイクルが終了していると判別された場合は、次にステップ２２６の処理が実行される。
【００９３】
ステップ２２６では、筒内圧センサ５４の出力信号に基づいて筒内圧が取り込まれる。本ステップ２２６の処理は、排気弁６０の開弁要求が生じた直後、すなわち、筒内圧がほぼ最大値を示す時期に実行される。このため、本ステップ２２６で取り込まれた筒内圧によれば、排気弁６０が開弁方向に変位する際に、その変位を妨げる方向の力を発生する筒内圧の大きさを精度良く推定することができる。
【００９４】
ステップ２２８では、排気ポート圧センサ６４の出力信号に基づいて排気ポート圧が検出される。
ステップ２３０では、筒内圧と排気ポート圧との差圧を求めることにより排気弁６０に作用する圧力が検出され、更に、検出された圧力に基づいて、指令電流の波形を決めるｔ１〜ｔ３，Ｉ１およびＩ２が演算される。
【００９５】
図１７は、エンジンＥＣＵ７４が記憶するオフ期間ｔ１のマップを示す。上記ステップ２３０では、図１７に示すマップに従って、オフ期間ｔ１が設定される。上記のマップによれば、オフ期間ｔ１は、筒内圧が大きいほど、また、排気ポート圧が小さいほど短い値に設定される。
図１８は、エンジンＥＣＵ７４が記憶する吸引期間ｔ２のマップを示す。エンジンＥＣＵ７４は、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２についても図１８と同様の傾向を示すマップを記憶している。上記ステップ２３０では、それらのマップに従って吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２が設定される。上記のマップによれば、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２は、筒内圧が大きいほど、また、排気ポート圧が小さいほど長い値または大きな値に設定される。
【００９６】
上記ステップ２３０の処理が終了すると、上記ステップ２２４の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。上記の処理によれば、内燃機関が通常運転状態に移行した後、筒内圧および排気ポート圧に基づいて、排気弁６０が開弁方向に変位し易い場合には指令電流を小さくし、また、排気弁６０が開弁方向に変位し難い場合には指令電流を大きくすることができる。このため、本実施例のシステムによれば、内燃機関の運転中、常に優れた省電力特性と安定した作動性とを実現することができる。
【００９８】
ところで、上記の実施例においては、指令電流の波形を決定するにあたり、排気ポート圧を考慮することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、排気ポート圧は、筒内圧ほど大きな変化を示さないため、必ずしもその値を指令電流に反映させる必要はない。
【００９９】
また、上記の実施例においては、排気ポート圧を、排気ポート圧センサ６４を用いて直接検出することとしているが、排気ポート圧を検出する手法はこれに限定されるものではなく、例えば、機関回転数ＮＥ等に基づいて、排気ポート圧を間接的に検出することとしてもよい。
更に、上記の実施例においては、排気弁の開弁時における指令電流のみを筒内圧筒に基づいて調整することとしているが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、排気弁の閉弁時における指令電流、吸気弁の開弁時または閉弁時における指令電流を、筒内圧等に基づいて調整することとしてもよい。
【０１００】
次に、上記図１乃至図３と共に、図１９乃至図２１を参照して、本発明の第５実施例について説明する。本実施例のシステムは、上記図１に示すシステム構成において、エンジンＥＣＵ７４に、図１９に示す制御ルーチンを実行させることにより実現される。上述した第４実施例のシステムは、内燃機関の筒内圧を筒内圧センサ５４により直接的に検出している。本実施例のシステムは、内燃機関の筒内圧をスロットル開度ＴＡから間接的に検出する点に特徴を有している。
【０１０１】
図１９は、上記の機能を実現すべくエンジンＥＣＵ７４が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図１９に示すルーチンは、排気弁６０の開弁要求が生ずる毎に起動されるルーチンである。尚、図１９において、上記図１６に示すステップと同一の処理を実行するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
図１９に示すルーチンでは、上記ステップ２２０で、内燃機関の始動後Ｎサイクルの運転が終了していると判別されると、次にステップ２３２の処理が実行される。
ステップ２３２では、スロットル開度センサ２４の出力信号に基づいて、スロットル開度ＴＡが取り込まれる。内燃機関には、スロットル開度ＴＡに応じた吸入空気量が流入する。従って、燃焼室４４内には、スロットル開度ＴＡに応じた筒内圧が発生する。このため、本実施例において、エンジンＥＣＵ７４は、本ステップ２３２で検出したスロットル開度ＴＡに基づいて内燃機関の筒内圧を推定する。
【０１０３】
上記の処理によりスロットル開度ＴＡが検出されると、次いで排気ポート圧の取り込みが行われ（ステップ２２８）た後、ステップ２３４の処理が実行される。
ステップ２３４では、スロットル開度ＴＡに基づいて、内燃機関に急加速が要求されているか否かが判別される。本ステップ２３４では、具体的には、スロットル開度ＴＡの微分値dTA/dtが所定値を超えている場合に急加速が要求されていると判断される。上記の判別の結果、急加速が要求されていないと判別された場合は、次にステップ２３６の処理が実行される。
【０１０４】
ステップ２３６では、スロットル開度ＴＡに基づいて、内燃機関に急減速が要求されているか否かが判別される。本ステップ２３６では、具体的には、スロットル開度ＴＡの微分値dTA/dtが負の所定値を下回っている場合に急減速が要求されていると判断される。上記の判別の結果、急減速が要求されていないと判別された場合は、内燃機関が定常運転中であると判断できる。この場合、次にステップ２３８の処理が実行される。
【０１０５】
ステップ２３８では、指令電流の設定に用いられるマップが通常のマップに設定される。
図２０は、エンジンＥＣＵ７４が記憶するオフ期間ｔ１についての通常のマップを示す。上記ステップ２３８の処理が実行されると、図２０に示すマップがオフ期間ｔ１のマップとして設定される。図２０に示すマップによれば、オフ期間ｔ１は、スロットル開度ＴＡが大きいほど、また、排気ポート圧が小さいほど短い値に設定される。
【０１０６】
図２１は、エンジンＥＣＵ７４が記憶する吸引期間ｔ２についての通常のマップを示す。エンジンＥＣＵ７４は、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２についても図２１と同様の傾向を示すマップを記憶している。それらのマップによれば、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２は、スロットル開度が大きいほど、また、排気ポート圧が小さいほど長い値または大きな値に設定される。
【０１０７】
ステップ２４０では、設定されたマップに従って、スロットル開度ＴＡおよび排気ポート圧に基づいて、オフ期間ｔ１、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２が演算される。本ステップ２４０の処理が終了すると、以後、上記ステップ２２４の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。
【０１０８】
上記の処理によれば、内燃機関が定常運転状態にある場合に、スロットル開度ＴＡおよび排気ポート圧に基づいて、指令電流を、排気弁６０に作用する圧力を考慮した適正な波形に設定することができる。このため、本実施例のシステムによれば、このような状況下で、優れた省電力特性と安定した作動性とを確保することができる。
【０１０９】
本ルーチン中、上記ステップ２３６で、内燃機関の急減速が要求されていると判別された場合は、次にステップ２４２の処理が実行される。一方、上記ステップ２３４で、内燃機関に急加速が要求されていると判別された場合は、次にステップ２４４の処理が実行される。
ステップ２４２では、指令電流の設定に用いられるマップが減速時用のマップに設定される。
【０１１０】
ステップ２４４では、指令電流の設定に用いられるマップが加速時用のマップに設定される。
これらの処理が終了すると、以後、上記ステップ２４０、２２４の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。
上述の如く、本実施例のシステムでは、排気弁６０に作用する圧力を、より具体的には、排気弁６０に作用する筒内圧を、スロットル開度ＴＡを基礎として間接的に検出している。スロットル開度ＴＡは、内燃機関の定常運転中は、精度良く筒内圧に対応する。しかしながら、内燃機関の加速中や減速中は、内燃機関の吸入空気量がスロットル開度ＴＡの変化に対して遅延して変化する。このため、このような過渡状態においては、スロットル開度ＴＡと筒内圧とにずれが生ずることがある。
【０１１１】
本実施例において、上記ステップ２４２および２４４で設定される減速時用マップおよび加速時用マップは、通常のマップを、過渡状態におけるスロットル開度ＴＡと筒内圧とのずれ分を考慮して修正したマップである。より具体的には、加速時用マップは、吸入空気量の増量遅れを考慮して、通常マップに比して指令電流が小さくなるように設定されており、一方、減速時用マップは、吸入空気量の減量遅れを考慮して、通常マップに比して指令電流が大きくなるように設定されている。
【０１１２】
上記の如く、加速時および減速時に通常マップと異なるマップを用いることによれば、内燃機関が過渡状態であっても、スロットル開度ＴＡと排気ポート圧とに基づいて、排気弁６０の開弁時における指令電流を適正な波形に設定することができる。このため、本実施例のシステムによれば、内燃機関の運転状態に関わらず、常に優れた省電力特性と安定した作動性とを実現することができる。
【０１１４】
尚、上記の実施例においては、エンジンＥＣＵ７４が、上記ステップ２３２の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「負荷検出手段」が、上記ステップ２３４および２３６の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「過渡状態検出手段」が、上記ステップ２４２、２４４および２４０の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「電磁力調整手段」が、それぞれ実現されている。
ところで、上記の実施例においては、内燃機関の加速時および減速時に、定常状態時と異なるマップを用いることで制御精度の向上を図ることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関の加速時および減速時に、それぞれ、指令電流を内燃機関の過渡状態の影響を考慮した所定の波形に設定することとしてもよい。
【０１１５】
また、上記の実施例においては、指令電流の波形を決定するにあたり、排気ポート圧を考慮することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、排気ポート圧を考慮せずに指令電流を設定することとしてもよい。
また、上記の実施例においては、排気ポート圧を直接検出することとしているが、排気ポート圧は、機関回転数ＮＥ等に基づいて間接的に検出してもよい。
【０１１６】
更に、上記の実施例においては、排気弁の開弁時における指令電流のみを筒内圧筒に基づいて調整することとしているが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、排気弁の閉弁時における指令電流、吸気弁の開弁時または閉弁時における指令電流を、筒内圧等に基づいて調整することとしてもよい。
次に、上記図１乃至図３と共に、図２２乃至図２４を参照して、本発明の第６実施例について説明する。本実施例のシステムは、上記図１に示すシステム構成において、エンジンＥＣＵ７４に、図２２に示す制御ルーチンを実行させることにより実現される。上述した第５実施例のシステムは、内燃機関の筒内圧をスロットル開度ＴＡから間接的に検出している。本実施例のシステムは、内燃機関の筒内圧を吸気管負圧ＰＭから間接的に検出する点に特徴を有している。
【０１１７】
図２２は、上記の機能を実現すべくエンジンＥＣＵ７４が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図２２に示すルーチンは、排気弁６０の開弁要求が生ずる毎に起動されるルーチンである。尚、図２２において、上記図１９に示すステップと同一の処理を実行するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１８】
図１９に示すルーチンでは、上記ステップ２３２でスロットル開度ＴＡが検出された後、ステップ２４６の処理が実行される。
ステップ２４６では、吸気圧センサ２７の出力信号に基づいて、吸気管負圧ＰＭが取り込まれる。内燃機関の燃焼室４４には、吸気管負圧ＰＭに応じた筒内圧が発生する。このため、本実施例において、エンジンＥＣＵ７４は、本ステップ２４６で検出した吸気管負圧ＰＭに基づいて内燃機関の筒内圧を推定する。
【０１１９】
上記の処理により吸気管負圧ＰＭが検出されると、次いで排気ポート圧の取り込みが行われ（ステップ２２８）た後、スロットル開度ＴＡに基づく加減速状態の判定が行われる（ステップ２３４、２３６）。その結果、内燃機関が定常状態であれば通常のマップが（ステップ２３８）、減速中であれば減速時用マップが（ステプ２４２）、また、加速中であれば加速時用マップが（ステップ２４４）それぞれ指令電流設定用のマップとして設定される。
【０１２０】
図２３は、エンジンＥＣＵ７４が記憶するオフ期間ｔ１についての通常のマップを示す。上記ステップ２３８の処理が実行されると、図２３に示すマップがオフ期間ｔ１のマップとして設定される。図２３に示すマップによれば、オフ期間ｔ１は、吸気管負圧ＰＭが高圧であるほど、また、排気ポート圧が小さいほど短い値に設定される。
【０１２１】
図２４は、エンジンＥＣＵ７４が記憶する吸引期間ｔ２についての通常のマップを示す。エンジンＥＣＵ７４は、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２についても図２４と同様の傾向を示すマップを記憶している。それらのマップによれば、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２は、吸気管負圧ＰＭ大きいほど、また、排気ポート圧が小さいほど長い値または大きな値に設定される。
【０１２２】
本実施例において、上記ステップ２４２および２４４で設定される減速時用マップおよび加速時用マップは、通常のマップを、過渡状態における吸気管負圧ＰＭと筒内圧とのずれ分を考慮して修正したマップである。より具体的には、加速時用マップは、吸入空気量の増量遅れを考慮して、通常マップに比して指令電流が小さくなるように設定されており、一方、減速時用マップは、吸入空気量の減量遅れを考慮して、通常マップに比して指令電流が大きくなるようにに設定されている。
【０１２３】
ステップ２４８では、上記の如く設定されたマップに従って、吸気管負圧ＰＭおよび排気ポート圧に基づいて、オフ期間ｔ１、吸引期間ｔ２、減少期間ｔ３、吸引電流Ｉ１および保持電流Ｉ２が演算される。本ステップ２４８の処理が終了すると、以後、上記ステップ２２４の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。
【０１２４】
上記の処理によれば、内燃機関の運転状態に関わらず、常に排気弁６０の開弁時における指令電流を、吸気管負圧ＰＭおよび排気ポート圧に基づい適正な波形に設定することができる。このため、本実施例のシステムによれば、内燃機関の運転状態に関わらず、常に優れた省電力特性と安定した作動性とを実現することができる。
【０１２６】
尚、上記の実施例においては、エンジンＥＣＵ７４が、上記ステップ２４６の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「負荷検出手段」が、上記ステップ２３４および２３６の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「過渡状態検出手段」が、上記ステップ２４２、２４４および２４８の処理を実行することにより特許請求の範囲記載の「電磁力調整手段」が、それぞれ実現されている。
ところで、上記の実施例においては、内燃機関の加速時および減速時に、定常状態時と異なるマップを用いることで制御精度の向上を図ることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関の加速時および減速時に、それぞれ、指令電流を予め定めていた所定の波形に設定することとしてもよい。
【０１２７】
また、上記の実施例においては、指令電流の波形を決定するにあたり、排気ポート圧を考慮することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、排気ポート圧を考慮せずに指令電流を設定することとしてもよい。
また、上記の実施例においては、排気ポート圧を直接検出することとしているが、排気ポート圧は、機関回転数ＮＥ等に基づいて間接的に検出してもよい。
【０１２８】
また、上記の実施例においては、排気弁の開弁時における指令電流のみを筒内圧筒に基づいて調整することとしているが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、排気弁の閉弁時における指令電流、吸気弁の開弁時または閉弁時における指令電流を、筒内圧等に基づいて調整することとしてもよい。
更に、上記の実施例においては、内燃機関の筒内圧を吸気管負圧ＰＭに基づいて間接的に検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関が吸入空気量を検出するエアフロメータを備えている場合には、吸気管負圧ＰＭに変えて、吸入空気量に基づいて同様の手法で筒内圧を推定することとしてもよい。
【０１２９】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、弁体の変位が開始された後、所定時間が経過した時点での弾性体に生じている歪み量に基づいて電磁力を調整することにより、優れた省電力特性と、確実な作動性とを実現することができる。
請求項２記載の発明によれば、弁体の変位が開始された後、所定時間が経過した時点での弾性体の全長に基づいて電磁力を調整することにより、優れた省電力特性と、確実な作動性とを実現することができる。
また、請求項３記載の発明によれば、過渡状態における負荷の変化に対する吸入空気量変化の遅れに伴う筒内圧への影響を考慮して電磁力が設定されるため、定常運転時のみならず加速時および減速時においても優れた省電力特性と安定した作動性とが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１乃至第６実施例の内燃機関の全体構成図である。
【図２】図１に示す内燃機関の電気的構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示す内燃機関が備える電磁駆動弁の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例において実行される制御ルーチンのフローチャート（その１）である。
【図５】本発明の第１実施例において実行される制御ルーチンのフローチャート（その２）である。
【図６】本発明の第１実施例において実行される制御ルーチンのフローチャート（その３）である。
【図７】本発明の第１実施例において実行される制御ルーチンのフローチャート（その４）である。
【図８】エンジン回転数ＮＥと、開弁時に吸気弁に作用する圧力との関係をエンジン負荷Ｑをパラメータとして表したマップである。
【図９】本発明の第２実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャートである。
【図１０】吸気弁の変位の時間的変化を吸気弁に作用する実圧力をパラメータとして表した図である。
【図１１】吸気弁に作用する圧力と弾性体の歪み量との関係を定めたマップを示す図である。
【図１２】本発明の第３実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャート（その１）である。
【図１３】本発明の第３実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャート（その２）である。
【図１４】図１４（Ａ）は本発明の第４実施例の内燃機関において閉弁端から開弁端に変位する排気弁の変位を表す図である。図１４（Ｂ）は本発明の第４実施例の内燃機関において排気弁が閉弁端から開弁端に変位する際に出力される指令電流の波形を表す図である。
【図１５】内燃機関の筒内圧と、排気弁および吸気弁のリフト量との関係を表す図である。
【図１６】本発明の第４実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャートである。
【図１７】本発明の第４実施例において参照されるマップの一例である。
【図１８】本発明の第４実施例において参照されるマップの他の例である。
【図１９】本発明の第５実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャートである。
【図２０】本発明の第５実施例において参照されるマップの一例である。
【図２１】本発明の第５実施例において参照されるマップの他の例である。
【図２２】本発明の第６実施例において実行される制御ルーチンの一部のフローチャートである。
【図２３】本発明の第６実施例において参照されるマップの一例である。
【図２４】本発明の第６実施例において参照されるマップの他の例である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
２８ 吸気ポート
３８ 吸気ポート圧センサ
４０ 吸気弁
４４ 燃焼室
５４ 筒内圧センサ
６０ 排気弁
６２ 排気ポート
６４ 排気ポート圧センサ
７４ エンジンＥＣＵ
７８，８０ 電磁駆動弁

Claims (3)

1. 弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
   前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、所定時間が経過した時点での前記弾性体の歪み量を検出する歪み量検出手段と、
   前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記歪み量検出手段により検出される前記歪み量に基づいて調整する電磁力調整手段と、
   を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
2. 弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
   前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、所定時間が経過した時点での前記弾性体の全長を検出する全長検出手段と、
   前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記全長検出手段により検出される前記全長に基づいて調整する電磁力調整手段と、
   を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
3. 弾性体の発するバネ力と、電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
   内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
   内燃機関の負荷の変化が予測される状態を検出する過渡状態検出手段と、
   前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、前記弁体を前記他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、前記負荷検出手段により検出される前記負荷に基づいて調整すると共に、前記過渡状態検出手段により前記負荷の変化が予測される場合には前記負荷の変化に対する吸入空気量変化の遅れに伴う筒内圧への影響を考慮して調整する電磁力調整手段と、
   を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。

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