JP4232320B2 - 電磁駆動弁を有する内燃機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方として電磁駆動弁を搭載する内燃機関に関し、特に開弁動作を好適に制御することのできる内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の内燃機関としては、例えば特公平７−１１１１２７号公報に記載された内燃機関のように、電磁石（電磁コイル）等による電磁力とスプリング等によるバネ力との協働によって直接吸排気弁を駆動する電磁駆動弁機構を備える。 この電磁駆動弁機構は、所定の動作区間、言い換えれば閉弁位置と開弁位置との間の区間を直線的に往復動する弁体及びこれと連動する軸体をその動作方向の両側からスプリングによって付勢することにより、所定位置（中立位置）に保持する。そして、同じく弁体と連動する磁性部材（アーマチャ）に対し、その動作方向の両端から適宜電磁力を付与して吸引する。すなわち、スプリングのバネ力に基づいて固有振動する弁体に対し、その動作方向の両端部から電磁力を付加することでこれを駆動制御し、各弁体の開閉弁タイミングや開弁量（リフト量）を操作する。
【０００３】
ここで、弁体やこれと連動して往復動する部材が各々の動作区間の端部に達する際の動作（以下、着座という）態様の制御は、専らアーマチャの動作方向側（端部）に設けられ、動作を開始したアーマチャを吸引する電磁コイルへの励磁電流を調整することによって行われている。すなわち、同電磁コイルには、動作区間の一方の端部から離脱した弁体が他方の端部に達するのに必要な駆動力のうちバネ力の不足分を補い、且つ滑らかに着座させるよう適度に加減された量（波形）の励磁電流が通電されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された電磁駆動弁がその開弁動作を行うにあたり、スプリングの機械的特性や各電磁コイルへの励磁電流の他、燃焼室内のガス圧と吸気通路（吸気ポート）との差圧、若しくは燃焼室内のガス圧と排気通路（排気ポート）内のガス圧との差圧が外力として及ぼす影響を無視することができない場合がある。
【０００５】
例えば内燃機関の運転状態が軽負荷領域にある場合には、排気弁が開弁動作する際、排気ポート内のガス圧が燃焼室内のガス圧を上回ることで排気ポート内の排気が燃焼室内に逆流し、排気弁の弁体に対して同弁が開弁動作する方向に力がかかることがある。このような条件下において排気弁として機能する電磁駆動弁にあっては、閉弁位置を離脱した弁体に対して通常付与されるバネ力および電磁力以上の力が加わることとなる。
【０００６】
ところが、電磁駆動弁では、動作区間の一方の端部から離脱した弁体にとって、他方の端部側に設けられた電磁コイルは、バネ力の不足分を補う電磁力を付与して弁体を吸引する機能を有するのが通常であり、過度に速められた弁体を積極的に減速することは難しい。このため、このような条件下で、一旦閉弁位置を離脱した弁体が開弁位置側に向かう電磁力に依ることなく開弁位置まで達するに十分、或いはそれを上回る力が加わってしまうと、開弁動作を行う弁体を滑らかに着座させることができず、着座の衝撃で振動や騒音が発生したり、電磁駆動弁自体の耐久性が低下することとなっていた。
【０００７】
また、吸気弁に関し、例えば当該内燃機関の始動直後のように極めて軽負荷の状態にある場合等であって、排気弁を上死点（ＴＤＣ）付近で開弁動作させ、且つ吸気弁の開弁動作を同上死点より遅らせるような場合等には、吸気弁が開弁動作する際、吸気ポート内のガス圧が燃焼室内のガス圧を上回ることで吸気ポート内の新気が燃焼室内に流入し、吸気弁の弁体に対して同弁が開弁動作する方向に力がかかるといったことが起こる。そしてこのような条件下にあっては排気弁として機能する電磁駆動弁と同じように、吸気弁として機能する電磁駆動弁についても、一旦閉弁位置を離脱した弁体が開弁位置側に向かう電磁力に依ることなく開弁位置まで達するに十分、或いはそれを上回る力が加わってしまうと、開弁動作を行う弁体を滑らかに着座させることができず、着座の衝撃で振動や騒音が発生したり、電磁駆動弁自体の耐久性が低下することとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気弁として機能する電磁駆動弁の開弁動作を、無負荷若しくは軽負荷運転領域で好適に制御することのできる内燃機関を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、吸気弁として機能する電磁駆動弁の開弁動作を、如何なるバルブタイミングを適用する場合であれ好適に制御することのできる内燃機関を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を排気弁として有する内燃機関において、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、当該機関の燃焼後、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを要旨とする。
【００１１】
なお、ここでいうガスには、吸入空気、供給される霧状燃料、これらの混合気（混合ガス）、或いは同混合気が燃焼した後に生じる排気等、当該内燃機関内を流動するあらゆる流体が含まれる。
【００１２】
同構成によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【００１３】
また、第２の発明は、電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を吸気弁として有する内燃機関において、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【００１５】
また、前記弁体が開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体が閉弁位置から開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記認識に基づいて前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制するのがよい。
【００１６】
同構成によれば、閉弁位置から開弁位置に向かって動作する電磁駆動弁の弁体の離脱動作を抑制することで、前記閉弁位置から離脱した前記弁体がその離脱動作方向にかかる外力の影響により、過度な速度で動作する状態にあっても、開弁位置への到達直前における同弁体の動作の制御を容易にすることができるようになる。
【００１７】
また、前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期に該弁体に電磁力を付与することにより、当該離脱動作を抑制するのがよい。
【００１８】
同構成によれば、弁体による閉弁位置からの離脱動作に関し、当該離脱動作の開始時期における加速度、若しくは初速度の増大を抑制することで、当該弁体の離脱後動作にかかる制御の緻密性を容易に向上させることができるようになる。
【００１９】
また、前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期を変更することにより、前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制するのがよい。
【００２０】
同構成によれば、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかる状態を好適に回避することとなる。よって、弁体の動作そのものを操作するような制御構造の複雑化を伴うこともなく簡易にその動作抑制を行うことができるようになる。
【００２１】
また、前記認識手段は、予め求められる当該機関の運転状態に関するパラメータに基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を予測認識するのがよい。
【００２２】
同構成によれば、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を、実際に同吸排気弁を駆動することなく正確に予測し、各弁の開弁動作の最適化を図ることができるようになる。
【００２３】
また、前記認識手段は、当該機関の燃焼に供される混合ガスの充填量履歴に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２４】
同構成によれば、電磁駆動弁を介したガス通路（吸気通路若しくは排気通路）及び燃焼室間でのガス流動の態様に基づき、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を正確に推定することができるようになる。
【００２５】
また、当該機関の運転に要求される機関トルクを演算する要求機関トルク演算手段をさらに備え、前記認識手段は、前記演算された機関トルクの履歴に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２６】
同構成によれば、上記ガス流動の大きさを決定づける信頼性の高いパラメータである機関トルク、とくに当該内燃機関の運転状態に基づいて求められる機関トルクの最適値としての要求機関トルクの履歴を適用することにより、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を正確に認識することができるようになる。
【００２７】
また、当該機関の燃焼に供される燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、該噴射供給される燃料の供給量を認識する燃料供給量認識手段とを備え、前記認識手段は、前記認識される燃料の供給量に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２８】
同構成によれば、ガス流動の大きさに関連が大きく且つ、本来、機関運転状態の最適化制御に適用されるパラメータである燃料を適用することにより、簡易かつ高い精度で、弁体による閉弁位置からの離脱動作を制御することができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、電磁駆動弁を吸気弁及び排気弁として搭載する内燃機関に本発明を適用した第１の実施の形態を概略的に示す構成図である。
同図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程の４行程サイクルを繰り返して機関出力を得るガソリンエンジンである。
【００３１】
内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００３２】
シリンダブロック１ｂには、機関出力軸であるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に装填されたピストン２２と連結されている。
【００３３】
ピストン２２の上方には、ピストン２２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室２４が形成されている。シリンダヘッド１ａには、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、この点火栓２５には、同点火栓２５に駆動電流を通電するためのイグナイタ２５ａが接続されている。
【００３４】
シリンダヘッド１ａには、２つの吸気ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端とが燃焼室２４に臨むよう形成されている。
また、各吸気ポート２６は、内燃機関１のシリンダヘッド１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各開口端と連通している。また、シリンダヘッド１ａには、吸気ポート２６に噴孔を臨ませるように燃料噴射弁３２が取り付けられている。燃料噴射弁３２は、加圧ポンプ（図示略）を介し燃料タンク（図示略）から移送された燃料（ガソリン）を、吸気ポート２６内（燃焼室２４方向）に噴射供給する。
【００３５】
吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク３４に接続されている。サージタンク３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３６と接続されている。また、サージタンク３４内には、同サージタンク３４及びこれに連通する吸気管３５、吸気枝管３３内の圧力に応じた電気信号を出力する吸気圧センサ４４が取り付けられている。また、吸気管３５には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁３９が設けられている。スロットル弁３９には、印加電力の大きさに応じてスロットル弁３９を開閉弁駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ４１と、アクセルペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３とが取り付けられている。
【００３６】
一方、内燃機関１の各排気ポート２７は、シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管４５の各枝管と連通している。排気枝管４５は排気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続され、排気管４７はその下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００３７】
排気枝管４５には、同排気枝管４５内を流れる排気の空燃比、言い換えれば排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００３８】
排気浄化触媒４６は、例えば該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときには排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときには吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・浄化する選択還元型ＮＯx触媒、若しくは上述した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００３９】
また、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１は、クランクシャフト２３の回転位相に応じた電気信号を出力することで、クランク角や機関回転数を把握できるようにする。また、シリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２は、内燃機関１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出する。
【００４０】
一方、吸気ポート２６の各開口端は、シリンダヘッド１ａに進退自在に支持された電磁駆動弁（吸気弁）２８によって開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動弁機構（以下、吸気側電磁駆動弁機構という）３０によって開閉弁駆動されるようになっている。
【００４１】
また、排気ポート２７の各開口端はシリンダヘッド１ａに進退自在に支持された電磁駆動弁（排気弁）２９により開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動弁機構（以下、排気側電磁駆動弁機構という）３１によって開閉弁駆動されるようになっている。
【００４２】
以上のように構成された内燃機関１には、同内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵという）２０が併設されている。
【００４３】
ＥＣＵ２０には、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、吸気圧センサ４４、空燃比センサ４８、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００４４】
またＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、吸気側電磁駆動弁機構３０、排気側電磁駆動弁機構３１、燃料噴射弁３２等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ２０は、各種センサの出力信号値をパラメータとしてイグナイタ２５ａ、燃料噴射弁３２、吸気側電磁駆動弁機構３０、排気側電磁駆動弁機構３１等を各種駆動回路を介して駆動制御する。
【００４５】
ここで、吸気側電磁駆動弁機構３０と排気側電磁駆動弁機構３１の具体的な構成について詳述する。なお、吸気側電磁駆動弁機構３０と排気側電磁駆動弁機構３１とはほぼ同等の構成を有するため、排気側電磁駆動弁機構３１のみを例に挙げて説明する。
【００４６】
図２は、排気側電磁駆動弁機構３１の内部構造を概略的に示す側断面図である。
同図２に示すように、排気側電磁駆動弁機構３１は、シリンダヘッド１ａの頂面から燃焼室２４（排気ポート２７）にかけて形成された貫通孔内に、軸体と弁体とを一体として備えた排気弁２９の軸体部分を組み込み、これを貫通孔に沿って直線的に往復動作（変位動作）させることにより燃焼室２４に臨む排気ポート２７の開口端を開閉する。
【００４７】
先ず、シリンダヘッド１ａは、その頂面から燃焼室２４に向かって上層部材（アッパヘッド）１ａ'、中層部材（ミドルヘッド）１ａ''、及び下層部材（ロアヘッド）１ａ'''が積層された構造を有する。頂面から排気ポート２７にかけて形成される上記の貫通孔は、これら各層を貫通する３つの孔が連通して形成されることとなっている。
【００４８】
これら３つの孔のうち、アッパヘッド１ａ'に形成された孔３００Ａには、同上層部材１ａ'の上下面それぞれの側からアッパコア（上段）３０１及びロアコア（下段）３０２が組み込まれる。排気弁２９の軸体（弁軸）２９ｂは、これらアッパコア３０１及びロアコア３０２によって取り囲まれた状態で支持され、その上端部をアッパコア３０１の上面に延出させる。また、アッパコア３０１及びロアコア３０２間に確保された間隙Ｇ１内には、弁軸２９ｂに周設された弁駆動体（アーマチャ）３０５が存在する。このアーマチャ３０５は、円板状の軟磁性体からなる。さらに、アッパコア３０１において間隙Ｇ１に臨む部位には、アッパ電磁コイル３０３が埋設されており、ロアコア３０２において同じくＧ２に臨む部位にはロア電磁コイル３０４が埋設されている。
【００４９】
アッパヘッド１ａ'の頂面には、下端部にフランジを形成する円筒形状のアッパキャップ３１０が、アッパコア３０１を覆うかたちで同フランジを介してボルト締着されている。アッパキャップ３１０の上端部は、その内径と同等の外径を有する円柱形状の蓋材３１０ａによって閉塞されている。蓋材３１０ａは、その外周面をアッパキャップ３１０の内周面に螺合することによって取り付けられている。アッパキャップ３１０の蓋材３１０ａ下面には、保持部材３１０ｂ及び同保持部材に上端部を保持されたアッパスプリング３０６が組み込まれている。アッパスプリング３０６はその下端部を、弁軸２９ｂの上端部に固定されたアッパリテーナ３１１に当接させ、同アッパリテーナ３１１（弁軸２９ｂ）を燃焼室２４方向に向かって付勢している。
【００５０】
ミドルヘッド１ａ''を貫通する孔３００Ｂ内では、排気弁２９の弁軸２９ｂがアッパヘッド１ａ'側、及びロアヘッド１ａ'''側に延設される二本の軸体として分離されている。機関運転中、熱膨張により弁軸２９ｂが伸長することによって弁としてのシール性機能を悪化させることが、この分離部位の存在によって防止される。また、分離された両軸体が互いに対峙する部位において、ロアヘッド側に延設される軸体の端部にはラッシュアジャスタ２９ｃが設けられている。このラッシュアジャスタ２９ｃは他方の軸体の端部に設けられたキャップ２９ｄとともに、孔３００Ｂ内に確保された所定間隙Ｇ２に収容されることとなる。ラッシュアジャスタ２９ｃは、排気弁２９が全閉状態（最小リフト量）となったときにのみ油路Ｐ１を通じて供給されるオイルの油圧の作用を介して、その内部に設けられたプランジャをキャップ２９ｄに向かって押し出す機能を有する周知の機構である。このラッシュアジャスタの働きにより両軸体間のあそび（クリアランス）がなくなり両軸体が好適に連動することとなる。
【００５１】
ミドルヘッド１ａ''の孔３００Ｂの一部（下部）は、これと連通するロアヘッド１ａ'''の孔３００Ｃの一部（上部）と併せて、ラッシュアジャスタ２９ｃよりも大きな内径を有する円柱形状のスプリング収容空間Ｇ３を形成している。スプリング収容空間Ｇ３の底面には、ロアスプリング３０７が組み込まれている。ロアスプリング３０７はその上端部を、弁軸２９ｂに周設固定されたロアリテーナ３１２に当接させ、同ロアリテーナ３１２（弁軸２９ｂ）をアッパキャップ３１０方向に向かって付勢している。
【００５２】
スプリング収容空間Ｇ３につづき、同収容空間Ｇ３の内径より小さな内径を有する孔が、同収容空間Ｇ３の底面から排気ポート２７まで貫通する。このスプリング収容空間Ｇ３の底面から排気ポート２７まで貫通する孔の内周には、筒状のバルブガイド２０１が固定されている。この筒状のバルブガイド２０１は、弁軸２９ｂのうち、およそスプリング収容空間Ｇ３の底面から吸気ポート２６に亘る部分を軸方向に沿って進退自在に支持する。
【００５３】
弁軸２９ｂの下端（排気ポート側端部）に固定された弁体２９ａは、燃焼室２４における排気ポート２７の開口端に設けられた弁座２００に着座もしくは離座することによって排気ポート２７の開閉を行う。
【００５４】
なお、弁軸２９ｂの軸方向の長さは、アーマチャ３０５が所定の間隙Ｇ１においてアッパコア３０１とロアコア３０２との中間位置に保持されているとき、すなわちアーマチャ３０５が中立状態にあるときに、弁体２９ａが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位置（以下、中開位置という）に保持されるよう設定されているものとする。
【００５５】
このように構成された排気側電磁駆動弁機構３１では、アッパ電磁コイル３０３及びロア電磁コイル３０４へ励磁電流（指示電流）が通電されていない場合は、アーマチャ３０５が中立状態となり、それに伴って弁体２９ａが中開位置に保持される。
【００５６】
排気側電磁駆動弁機構３１のアッパ電磁コイル３０３に励磁電流が通電されると、アッパコア３０１とアッパ電磁コイル３０３とアーマチャ３０５との間には、アーマチャ３０５をアッパコア３０１側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００５７】
一方、排気側電磁駆動弁機構３１のロア電磁コイル３０４に指示電流が通電されると、ロアコア３０２とロア電磁コイル３０４とアーマチャ３０５との間には、アーマチャ３０５をロアコア３０２側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００５８】
すなわち排気側電磁駆動弁機構３１では、アッパ電磁コイル３０３とロア電磁コイル３０４とに交互に指示電流が通電されることにより、両電磁コイル３０３，３０４の電磁力とスプリング３０６，３０７の付勢力（バネ力）とが協働してアーマチャ３０５を進退させる。もって弁体２９ａが開閉弁駆動されることになる。このとき、スプリング３０６，３０７のバネ力によってアーマチャ３０５や弁体２９ａに固有振動が発生しているところに、電磁コイル３０３，３０４に対する指示電流の通電タイミングや通電量の変更が加味されることにより、排気弁２９の開閉弁タイミング（バルブタイミング）や開弁量を制御することが可能となる。
【００５９】
次に、ＥＣＵ２０（図１）の電気的構成について詳述する。
図３に示すように、ＥＣＵ２０は、双方向性バス４００によって相互に接続されたＣＰＵ４０１とＲＯＭ４０２とＲＡＭ４０３とバックアップＲＡＭ４０４と外部入力回路４０５と外部出力回路４０６とを備えた論理演算回路として構成されている。
【００６０】
外部入力回路４０５は、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、吸気圧センサ４４、空燃比センサ４８、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２等各種センサの出力信号をＣＰＵ４０１やＲＡＭ４０３へ送信する。
【００６１】
外部出力回路４０６は、ＣＰＵ４０１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、燃料噴射弁３２、吸気側電磁駆動弁機構３０、或いは排気側電磁駆動弁機構３１の各種駆動回路３０ｂ，３１ｂ等へ送信する。
【００６２】
ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号や、例えばクランクポジションセンサ５１の出力信号に基づいて算出される機関回転数といったＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。ＲＡＭ４０３に記憶される各種のデータは、クランクポジションセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。
【００６３】
バックアップＲＡＭ４０４は、内燃機関１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリである。
ＲＯＭ４０２は、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、各気筒２１の点火栓２５の点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を決定するためのスロットル開度制御ルーチン等、周知の各種アプリケーションプログラムや、制御マップ等を記憶している。
【００６４】
また、ＲＯＭ４０２は、吸気弁２８を所望の動作タイミングや動作速度をもって開閉弁駆動するための（吸気弁）開弁量制御ルーチンや、排気弁２９をこれも所望の動作タイミングや動作速度をもって開閉弁駆動するための（排気弁）開弁量制御ルーチンを記憶している。上述した各電磁駆動弁機構３０，３１の開閉弁駆動は、これら制御ルーチンに従ってＥＣＵ２０が出力する指令信号に基づいて行われる。
【００６５】
ここで、通常の機関運転時において、ＥＣＵ２０が駆動回路３０ｂ、３１ｂを介して行う各電磁駆動弁機構３０、３１の駆動制御について、排気側電磁駆動弁機構３１を例にとって説明する。
【００６６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、内燃機関１が通常の機関運転を行っている場合に、排気側電磁駆動弁機構３１に取り付けられた排気弁２９が閉弁状態から開弁状態に移行し、その後さらに開弁状態から閉弁状態に移行する際、アッパ電磁コイル３０３へ通電される指示電流の電流値（図４（ａ））、ロア電磁コイル３０４への通電される指示電流の電流値（図４（ｂ））、及び同弁２９のリフト量（図４（ｃ）)がどのように変化するのか、それぞれの変化態様を同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【００６７】
先ず、図４（ａ）に示すように、アッパ電磁コイル３０３に通電する指示電流は、排気弁２９の開弁動作が開始される直前まで所定の電流値Ｉ１に保持する。この状態から同電流値Ｉ１を電流値Ｉ３（「０」値であるのが好ましい）まで降下させることにより、排気弁２９の開弁動作が開始される（時刻ｔ０）。
【００６８】
また、図４（ｂ）に示すように、上記アッパ電磁コイル３０３に通電される指示電流が電流値Ｉ３に降下された後所定時間が経過すると、ロア電磁コイル３０４に通電する指示電流が、電流値Ｉ３とほぼ同等の電流値Ｉ４（「０」値であるのが好ましい）を維持している状態から、比較的大きな電流値Ｉ５まで上昇する（時刻ｔ１）。この電流値Ｉ５は所定時間維持され、その後電流値Ｉ６まで降下する（時刻ｔ６）。
【００６９】
すなわち、両電磁コイル３０３，３０４に全く通電が行われていない状態でも、アーマチャ３０５を中立状態に保持するスプリングの付勢力が働いている。このため、排気弁２９を閉弁状態に保持するには、所定値Ｉ１の電流（保持電流）がアッパ電磁コイル３０３に通電されている必要がある。この保持電流の通電が中断され、電流値Ｉ３まで降下することで（時刻ｔ０）、スプリングの付勢力がアーマチャ３０５を中立状態に復元させる力として作用し、開弁動作が開始される。
【００７０】
その後、時刻ｔ１においてロア電磁コイル３０４に所定値Ｉ５の指示電流が通電される。この所定値Ｉ５の指示電流は、排気弁２９が開弁位置に達するために必要な力の不足分を吸引力として補い、アーマチャ３０５をロア電磁コイル３０４に到達（着座）させる。その後は、アーマチャ３０５を中立状態に復元させるスプリングの付勢力にうち勝つだけの吸引力をロア電磁コイル３０４に与える所定値Ｉ６の電流（保持電流）の通電が次回の閉弁動作の開始まで持続されることとなる（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００７１】
すなわち、図４（ｃ）に示すように、アーマチャ３０５がアッパ電磁コイル３０３に当接（着座）した状態（最小リフト量）にある排気弁２９が、所定のタイミングで遷移（変位）を開始する。そしてスプリングによるバネ力によりある程度まで加速した後、ロア電磁コイル３０４の電磁力によって吸引され、開弁状態になったところ（最大リフト量）で停止する。
【００７２】
また、閉弁動作に関しては、アッパ電磁コイル３０３への通電が上記閉弁動作におけるロア電磁コイル３０４への通電と同様の態様で実行される一方、ロア電磁コイル３０４への通電が上記閉弁動作におけるアッパ電磁コイル３０３への通電と同様の態様で実行される。
【００７３】
すなわち、図４（ａ）〜（ｃ）に併せ示すように、ロア電磁コイル３０４に通電されている保持電流の電流値Ｉ６が、再び電流値Ｉ４まで下降するとともに（時刻ｔ３）、やや遅れてアッパ電磁コイル３０３へ通電される電流の電流値Ｉ３が電流値Ｉ７まで上昇する（時刻ｔ４）。その後電流値Ｉ７は、保持電流の値に相当する電流値Ｉ１まで下降する（時刻ｔ５）。こうした両電磁コイル３０３，３０４への通電態様に対応し、排気弁２９のリフト量が最大リフト量（開弁状態）から最小リフト量（閉弁状態）まで滑らかに移行する。
【００７４】
なお、吸気側電磁機構３０への通電態様と吸気弁２８の動作態様との関係も、上述した排気側電磁機構３１に関するものと同様である。このため、ここでの詳しい説明は割愛する。
【００７５】
次に、上記排気弁２９の開閉弁動作に関し、両電磁コイル３０３，３０４への通電量を制御すべくＥＣＵ２０によって行われる制御手順の概要について、フローチャートを参照して説明する。
【００７６】
図５には、アッパ電磁コイル３０３及びロア電磁コイル３０４へ供給される指示電流について、その電流量（電流値）、通電タイミング、及び通電時間を含めた電流の波形を決定するための「開弁量制御ルーチン」を示す。
【００７７】
同ルーチンは、ＥＣＵ２０を通じて内燃機関１の始動と同時にその実行が開始されるとともに、所定時間毎に周期的に実行される。
同ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ２０は先ず、ステップＳ１において、排気弁２９に対する開弁要求、若しくは閉弁要求が生じているか否かを判断する。そして、この判断が肯定である場合には続くステップＳ２に移行し、否定である場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【００７８】
ステップＳ２においては、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、吸気圧センサ４４、およびクランクポジションセンサ５１等の出力信号に基づく各種信号に基づいて、スロットル弁３９の開度、アクセルの踏み込み量、吸気圧、機関回転数といった内燃機関１の現在の運転状態に関する各種パラメータを認識する。また、上記アクセルの踏み込み量や機関回転数に基づき、内燃機関１が最適な運転状態を保持すために最適な機関トルク（要求トルク）を求めておく。
【００７９】
続くステップＳ３においては、上記ステップＳ２で認識した運転状態に関する各種パラメータおよび要求トルクに基づいて、開弁動作の開始タイミング（バルブタイミング）若しくは閉弁動作の開始タイミング（バルブタイミング）や弁体２９ａの動作速度を含めた排気弁２９の動作態様を設定する。
【００８０】
ここで設定された排気弁２９の動作態様を実現すべく、後続のステップＳ４においては、駆動対象となる排気弁２９（作動弁）について指示電流の電流波形を決定する。なお、ここでいう指示電流の電流波形とは、先の図４（ａ）及び図４（ｂ）において説明した電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６及びＩ７の大きさや通電開始タイミング、さらに当該各電流値間の切り替えタイミング等を意味する。
【００８１】
そして、続くステップＳ５において、各排気側電磁駆動弁機構３１に対し、決定された電流波形からなる指示電流を駆動回路３１ｂ（図３参照）を通じ供給することとなる。
【００８２】
上記処理手順に基づき、本ルーチンでは、内燃機関１の各気筒２１上に設けられた個々の排気側電磁駆動弁機構３１に開閉弁動作を実行させる。
ところで、内燃機関１の運転状態が特定の領域、例えば、アイドリング運転時や平地や下り坂での等速度走行時等といった無負荷領域若しくは軽負荷領域にある場合、排気弁２９が開弁動作する際、排気ポート２７内のガス圧が燃焼室２４内のガス圧を上回ることで排気ポート２７内の排気が燃焼室２４内に逆流し、排気弁２９の弁体２９ａに対して同弁２９ａが開弁動作する方向に力がかかることがある。
【００８３】
例えば図６は、内燃機関１の運転状態が上述したような特定領域にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル（吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程を巡回するサイクル）中でどのように変化するかを示すグラフである。図中において、各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＩｇは、各々吸気弁２８の開弁動作開始時期（点Ａ）、排気弁２９の閉弁動作開始時期（点Ｂ）、吸気弁２８の閉弁動作開始時期（点Ｃ）、排気弁２９の開弁動作時期（点Ｄ）及び点火時期（Ｉｇ）に相当する。また、横軸上に示す容積Ｖtdcはピストン２２が最上位にある時（上死点）の燃焼室内容積に相当し、容積Ｖbdcは同じくピストン２２が最下位にある時（下死点）の燃焼室内容積に相当する。そして概ね、点Ａから点Ｃまでの区間は吸入行程、点Ｃから点Ｉｇまでの区間は圧縮行程、点Ｉｇから点Ｄまでの区間は燃焼行程、点Ｄから点Ａまでの区間は排気行程にあたる。
【００８４】
ここで、内燃機関１の運転状態が中高負荷領域にある場合には、燃焼行程の終了後、排気弁２９の開弁動作が開始する際、燃焼室２４内の圧力は大気圧Ｐ０を上回り、排気ポート２７内の圧力は排気流動に起因する慣性力により多少は上下するが、概ね大気圧Ｐ０と同程度であるのが通常である。すなわち、機関運転状態が中高負荷領域にある場合、燃焼行程の終了後、排気弁２９が開弁動作を開始する際に燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を上回っているため、排気弁２９の弁体２９ａに対し、総体的には閉弁動作方向に向かう外力が付与される。
【００８５】
ところが、同図６に示す機関サイクルが従う条件のように、内燃機関の運転状態が無負荷領域や軽負荷領域にある場合、燃焼行程の終了時、すなわち排気弁２９が開弁動作を開始する際に、燃焼室２４内の圧力Ｐが大気圧Ｐ０を下回ることがある。さらにこのような無負荷領域若しくは軽負荷領域では、排気流動も十分活発でないため排気ポート２７内の圧力は大気圧Ｐ０とほぼ同等の圧力に留まり、相対的には燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を下回ることになる。ちなみに、同図６中において、排気弁２９による開弁動作の開始（点Ｄ）に伴い燃焼室２２内の圧力Ｐが大気圧Ｐ０近傍まで上昇するのは、排気ポート２７から燃焼室２４内に向かって排気が逆流するためである。
【００８６】
このような条件下において排気弁２９では、閉弁位置を離脱する弁体２９ａに対し、その離脱方向に向かって通常付与されるバネ力および電磁力を合成した力以上の力が加わることとなる。
【００８７】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１では、当該機関の運転状態が上述した特定領域（以下、第１の特定領域という）にある場合、排気弁（電磁駆動弁）１９を開弁動作させるにあたり以下に説明する通電制御を実行する。
【００８８】
図７（ａ）〜（ｃ）は、第１の特定領域において排気弁２９が開弁動作を行う場合、アッパ電磁コイル３０３（図７（ａ））及びロア電磁コイル３０４（図７（ｂ））に通電される電流の電流値がどのように変化し、またそのような電流値の変化に対応して同弁２９のリフト量（図７（ｃ）)がどのように変化するのか、それぞれの変化態様を同一時間軸上に示すタイムチャートである。なお、同図７（ａ）及び図７（ｂ）中に示す電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５及びＩ６は、先の図４（ａ）及び図４（ｂ）において同一符号の付された各電流値と同等の機能を有し、同図７（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示す時刻ｔ０，ｔ１及びｔ２もまた、図４（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示した同一符号の各時刻と同等の意義を有する。
【００８９】
ここで、第１の特定領域において燃焼行程終了時の燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を下回ることとなり、両者間の圧力差に起因して開弁動作を開始する排気弁２９に対し開弁動作方向への外力が作用することとなるのは上述した通りである。この際、中高負荷領域においてアッパ電磁コイル３０３に対して行う通電制御と同様に図７（ａ）中に一点鎖線で示す態様で通電を行うとすれば、図７（ｃ）中に同じく一点鎖線で示すように、閉弁位置から開弁位置に向かう排気弁２９が過度に加速され、十分な減速が行われないまま着座することとなってしまう。このとき、ローア電磁コイル３０４より発生する吸引力を弱めたとしても、その効果によってアーマチャ３０５を減速させることは難しい。
【００９０】
排気ポート２７から燃焼室２４内へ向かう（逆流する）ガス圧と、スプリングの復元力とを合成した力のみによって閉弁位置を離脱したアーマチャ３０５が開弁位置まで達してしまうような条件下では、たとえロア電磁コイル３０４に電流値Ｉ５の指示電流を通電する期間（時刻ｔ１〜ｔ２）その電流値（Ｉ５）を「０」値に設定したとしても着座速度を抑制することはできないからである。
【００９１】
それどころか、着座したアーマチャ３０５をロア電磁コイル３０４に保持するための電流値Ｉ６を「０」値より立ち上げるとすれば、所定の立ち上げ時間を要することとなるため、ロア電磁コイル３０４には予め少なくとも電流値Ｉ６相当の指示電流を通電しておくことが好ましい。
【００９２】
すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２若しくはそれ以前、ロア電磁コイル３０４に通電される最小現の指示電流ですら、開弁位置に向かうアーマチャ３０５の動作を加速させることにはなれ、抑制する作用を及ぼし得ない。
【００９３】
そこで本実施の形態にかかる内燃機関１では、同図７（ａ）中に実線で示すように、第１の特定領域において排気弁２９に閉弁動作を開始させる際、その直前まで保持されていた電流値Ｉ１を一旦電流値Ｉ２まで下げ（時刻ｔ０）、同電流値Ｉ２を所定時間保持した後、電流値Ｉ３までさらに下降させる（時刻ｔｈ）よう排気側電磁駆動弁機構３１への通電制御を行う。
【００９４】
以下、電流値Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、過渡的に適用する電流値Ｉ２の特性について詳しく説明する。
図８には、アッパ電磁コイル３０３に通電する電流値の大きさと、同コイルより発生する電磁力（吸引力）の大きさとの関係を示す。
【００９５】
一般的な電磁コイル（電磁石）の示す特質と共通して、同図８に示すように、ロア電磁コイル３０３へ通電する電流値を増大すればこれに従い発生する電磁力も単調に増大する傾向を示す。電流値Ｉ１は、先の図４（ａ）や図７（ａ）についてした説明からも明らかなように、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３に吸引保持しておくのに十分な電磁力Ｆ１を発生させる電流量に相当する。実際、アーマチャ３０５がアッパ電磁コイル３０３との当接位置（閉弁位置）にある時に発揮されるスプリングのバネ力（最大スプリング力）と同等の電磁力Ｆｍを発生する電流量（電流値）Ｉｍを十分に上回る値に設定しておくのが好ましい。一方、電流値Ｉ２は、同電流値Ｉｍ未満の値に設定する。
【００９６】
すなわち、電流値Ｉ２は、スプリングによるバネ力に逆らって排気弁２９を閉弁位置に保持しておく電磁力を発生するための電流値には満たないものの、閉弁位置からの離脱動作を開始する排気弁２９の加速を緩和するために十分な電磁力、言い換えれば、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を、十分に相殺することのできる反力を発生させる電流値に相当する。
【００９７】
なお、上記アッパ電磁コイル３０３への通電制御に関する各電流値やそれら電流値相互間の切り替えタイミングの決定は、ロア電磁コイル３０４への通電制御に関するものと併せて、先の「開弁量制御ルーチン」（図５参照）におけるステップＳ４においてなされる。そしてこのとき、アッパ電磁コイル３０３への通電制御に関し、電流値Ｉ２を適用するか否か、また電流値Ｉｍ（図８）未満でどの程度の大きさに設定するのかといった決定は、同制御ルーチンのステップＳ２において認識される各種の運転状態パラメータや、要求トルク等に基づいて行われる。
【００９８】
このように、内燃機関１では、特定の条件下（第１の特定領域）における排気弁２９（弁体２９ａ）の開弁動作、特にその初期動作にかかる駆動制御に関し、アッパ電磁コイル３０３に通電されている保持電流（電流値Ｉ３）を直接電流値Ｉ３（通常は「０」値）に切り替えず、上記最大スプリング力（Ｆｃ）を少なくとも下回る電磁力を発生させる電流値Ｉ２まで下降させこととしている。
【００９９】
この電流値Ｉ２への切り替え後の指示電流に基づいて発生する電磁力は、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３（閉弁位置）に当接保持しておくまでには及ばないまでも、アッパ電磁コイル３０３から離脱するアーマチャ３０３（閉弁位置から離脱する弁体２９ａ）の離脱速度、若しくは加速度を抑制することになり、その動作方向にかかる外力を相殺してアーマチャ３０３が過度に加速されるのを好適に防止する。
【０１００】
排気弁２９の開弁動作に関し、スプリングのバネ力（復元力）による同弁２９の駆動力の不足分は、ロア電磁コイル３０４による電磁力によって補うことが容易である上、その通電量を加減することで着座の際の速度を最小化するよう制御するができる。
【０１０１】
従って、本実施の形態にかかる内燃機関１によれば、同排気弁２９による開弁位置での滑らかな着座を容易に実現することができるようになる。
なお、電流値Ｉ１を電流値Ｉ２に切り替えた後、電流値Ｉ３まで下降させる遷移期間として、アッパ電磁コイルへの通電量を、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、直線的、、或いは多段階に亘り除変する期間を設定してもよい。
（第２の実施の形態）
次に、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０２】
なお、当該第２の実施の形態にあって、適用対象とする内燃機関、同機関に搭載される各電磁駆動弁機構、並びにＥＣＵのハードウエア構成について、その基本構成は先の第１の実施の形態で図１〜図３において各々示したものとほぼ同様である。また、先の図５で説明した「開弁量制御ルーチン」も、その基本的な処理手順については第１の実施の形態と同様の態様である。よって、それらハードウエア構成及び基本的な処理手順に関するここでの重複する説明は割愛する。
【０１０３】
先ず、第２の実施の形態にかかる内燃機関１のＥＣＵ２０が実行する排気側電磁駆動弁機構３１（電磁コイル３０３，３０４）への通電制御について、その概要を説明する。
【０１０４】
先の第１の実施の形態では、第１の特定領域における排気弁２９の開弁動作に関し、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３に当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、過渡的に電流値Ｉ２を適用することにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を相殺する制御を実行することとした。
【０１０５】
こうした制御構造に替え、第２の実施の形態においては、第１の特定領域における排気弁２９の開弁動作の開始時期（バルブタイミング）を変更することにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を相殺する制御を実行する。
【０１０６】
図１０は、第２の実施の形態にかかる内燃機関１の運転状態が第１の特定領域にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを、図６と同一の態様で示すグラフである。
【０１０７】
同図１０に実線で示すように、内燃機関１はその運転状態が第１の特定領域にある場合、排気弁２９の開弁動作開始時期を本来のタイミングにあたる点Ｄ（図６を併せ参照）よりも早め、点Ｄ’に設定する。このようなバルブタイミングの変更制御を実行することにより、当該機関１の燃焼後、燃焼室２４の圧力が大気圧Ｐ０（排気ポート２７内の圧力）を下回る前に、排気弁２９が開弁動作を行うこととなる。すなわち、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力は、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働くこととなる。
【０１０８】
次に、こうした排気弁２９のバルブタイミングの変更を行うにあたり、排気側電磁駆動弁機構３１（電磁コイル３０３，３０４）に対して実行される通電制御について説明する。
【０１０９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、第１の特定領域において本実施の形態にかかる内燃機関１の排気弁２９が開弁動作を行う場合、アッパ電磁コイル３０３に通電される電流の電流値（図１１（ａ））及びロア電磁コイル３０４に通電される電流の電流値（図１１（ｂ））がどのように変化し、またそのような電流値の変化に対応して同弁２９のリフト量（図１１（ｃ）)がどのように変化するのか、それぞれの変化態様を同一時間軸上に示すタイムチャートである。なお、同図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中に示す電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５及びＩ６は、先の図７（ａ）及び図７（ｂ）において同一符号の付された各電流値と同等の機能を有し、同図１１（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示す時刻ｔ０，ｔ１及びｔ２もまた、図７（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示した同一符号の各時刻と同等の意義を有する。また、各図１１（ａ）〜（ｃ）において、一点鎖線で示す電流値若しくはリフト量の変化態様は、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力の影響を考量しない従来の通電制御に基づくものであり、実線で示す電流値若しくはリフト量の変化態様が本実施の形態にかかる内燃機関１が実行する通電制御に基づくものである。
【０１１０】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を併せ参照すると、従来の通電制御に基づいて設定される電流波形（以下、基準電流波形という）と、本実施の形態における通電制御に基づいて設定される電流波形（以下、進角電流波形という）とを比較した場合、進角電流波形にかかる電流値Ｉ１や電流値Ｉ５の指示電流を開始するタイミングが基本電流にかかるものより所定時間早められている。
【０１１１】
基準電流波形に基づいて通電制御を行った場合、排気ポート２７から燃焼室２４内に逆流する排気により開弁動作する排気弁２９が、その動作方向に向かって外力を受けて過度に加速され、高い動作速度を維持したまま開弁位置に着座することとなる。
【０１１２】
この点、進角電流波形に基づく通電制御によれば、先の図１０において説明したように、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働く条件を選択して排気弁２９の開弁動作を実行することとなる。このため、排気弁２９による閉弁位置からの動作、およびその後の変位動作が好適に抑制され、スプリングのバネ力のみでは開弁位置まで到達しない条件が設定されることになる。この排気弁２９が開弁位置に到達するための力（若しくはエネルギー）をロア電磁コイル３０４の電磁力によって補うことは容易であり、その電磁力を加減する制御を併せ行えば着座動作の最適化が図られることは先の第１の実施の形態において説明した通りである。
【０１１３】
従って、上記第２の実施の形態、すなわち上記のようなバルブタイミングの変更制御によっても、同排気弁２９による開弁位置での滑らかな着座を容易に実現することができるようになる。
【０１１４】
なお、このような進角電流波形を適用して排気弁２９の開弁時期を早めれば、排気温度は上昇する傾向を示すこととなるため、排気浄化触媒４６の暖機が促進されるといった効果も奏されることとなる。
（変形例）
なお、上記第２の実施の形態では、排気弁２９の開弁動作時期を本来のタイミングよりも早めることにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働くこととなる条件で同排気弁２９が開弁動作するよう制御することとしたが、排気弁２９の開弁動作時期を本来のタイミングよりも遅らせることによってもこれとほぼ同等の効果を得ることができる。
【０１１５】
すなわち、図１２において先の図１０と同一の態様で示すように、内燃機関１はその運転状態が第１の特定領域にある場合、排気弁２９の開弁動作開始時期を本来のタイミングにあたる点Ｄ（図６を併せ参照）よりも遅らせ、点Ｄ''に設定する。このようなバルブタイミングの変更制御を実行することにより、当該機関１の燃焼後、燃焼室２４の圧力が大気圧Ｐ０（排気ポート２７内の圧力）を下回った後、再度上回るようになるのを待って、排気弁２９が開弁動作することとなる。
【０１１６】
また、先の図１１（ａ）〜（ｃ）と同じく図１３（ａ）〜（ｃ）のタイムチャートに示すように、こうしたバルブタイミングの変更を行うには、従来の通電制御に基づいて設定される電流波形（基準電流波形；一点鎖線にて図示）と比べ、電流値Ｉ１や電流値Ｉ５等を時間軸上において遅らせた電流波形（遅角電流波形；実線にて図示）に基づいて通電制御を実行する。
【０１１７】
そしてこのような遅角電流波形を適用することによっても、図１３（ｃ）に示すように、従来の通電制御に比べ、第１の特定領域において排気弁２９の開弁動作を滑らかにすることができるようになる。
【０１１８】
すなわち、先の進角電流波形を適用した通電制御と同様、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働く条件を選択して排気弁２９の開弁動作を実行することとなる。このため、排気弁２９による閉弁位置からの動作、およびその後の変位動作が好適に抑制され、スプリングのバネ力のみでは開弁位置まで到達しない条件が設定されることになる。この排気弁２９が開弁位置に到達するための力（若しくはエネルギー）をロア電磁コイル３０４の電磁力によって補うことは容易であり、その電磁力を加減する制御を併せ行えば着座動作の最適化が図られることも先の進角電流波形を適用した通電制御による効果と同様である。
【０１１９】
なお、このような遅角電流波形を適用して排気弁２９の開弁時期を遅延させると、燃焼室２４内に燃焼ガスが閉じ込められる期間が長くなるため、当該機関１からの未燃炭化水素（ＨＣ）の排出が抑制されるといった効果も奏されることとなる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第３の実施の形態について、第１及び第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２０】
なお、当該第３の実施の形態にあっても、適用対象とする内燃機関、同機関に搭載される各電磁駆動弁機構、並びにＥＣＵのハードウエア構成について、その基本構成は先の第１の実施の形態で図１〜図３において各々示したものとほぼ同様である。また、先の図５で説明した「開弁量制御ルーチン」も、その基本的な処理手順については第１の実施の形態と同様の態様である。よって、それらハードウエア構成及び基本的な処理手順に関するここでの重複する説明は割愛する。
【０１２１】
上記第１及び第２の実施の形態において説明した電磁駆動弁機構への通電制御は、何れも内燃機関の運転状態が第１の特定領域にある場合に、排気弁の開弁動作に関して実行するものであった。
【０１２２】
この他、吸気弁２８が開弁動作を行う際にも、燃焼室２４の圧力が吸気ポート２６内の圧力を下回り、閉弁位置を離脱する弁体に対し、その離脱方向に向かって通常付与されるバネ力および電磁力を合成した力以上の力が加わることがある。このような場合にも、燃焼室２４内の圧力と吸気ポート２６内の圧力との差圧に起因して吸気弁２８の動作方向に作用する外力の影響を考量しない通電制御を吸気側電磁駆動弁機構３０に対して行うとすれば、排気側電磁駆動弁機構３１に関する場合と同様、開弁動作を行う弁体が過度に加速され、これを滑らかに着座させることができなくなることは先の従来の技術においても説明した通りである。
【０１２３】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１は、吸気側電磁駆動弁機構３０についても、内燃機関１の運転状態に関する特定領域、すなわち、吸気弁２８の開弁動作時、吸気ポート２６内の圧力が燃焼室２４内の圧力を上回り、アーマチャ（図示略）に電磁力が付与されなくとも吸気弁２８が開弁位置まで到達してしまう状態（領域）にある場合には、閉弁位置から開弁位置に向かう吸気弁２８の動作を抑制するための電磁力を、吸気側電磁駆動弁機構３０のアッパ電磁コイル（図示略；排気側電磁駆動弁機構３１のアッパ電磁コイル３０３に相当する）に発生させる。
【０１２４】
例えば、図１４は、第３の実施の形態にかかる内燃機関１の運転状態が特定領域（以下、便宜上、第２の特定領域という）にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを、先の図６等と同一の態様で示すグラフである。
【０１２５】
ここでいう第２の特定領域としては、例えば内燃機関１の始動直後等といった低温作動時における運転状態がある。このような場合、同図１４に示すように、排気弁２９の閉弁後に吸気弁の開弁を行うといったいわゆるバルブオーバーラップ期間を有しないバルブタイミングで吸気弁２８及び排気弁２９を作動させるよう両電磁駆動弁機構３０，３１を駆動する。ちなみに、このような機関サイクル（若しくはバルブタイミング）は、吸気ポート２６に噴射供給される燃料と空気との混合ガスを、吸気弁２８が開弁するのと同時に燃焼室２４内に流れ込ませるよう意図的に設定される。このようなバルブタイミングを適用することにより、混合ガスが速やかに燃焼室２４内に流入して断熱膨張し、燃料の霧化が促進されることで、低温条件下での燃焼悪化が好適に抑制されるといった効果が得られる。
【０１２６】
すなわち、このような機関サイクル（バルブタイミング）を設定すれば、必然的に吸気弁２８の開弁動作時における燃焼室２４内の圧力が吸気ポート２６内の圧力Ｐ１を下回ることとなるため、開弁動作を行う吸気弁２８に対し、閉弁位置から開弁位置に向かう外力が発生することとなる。
【０１２７】
また例えば、内燃機関１を搭載した車両が降板走行の状態にある場合等には、負の機関トルクを発生させるよう当該機関の運転状態を制御することがある。こうな運転状態も、ここでいう第２の特定領域に相当する。すなわち、このように意図的に負のトルクを発生させる場合、内燃機関１は、好ましくは燃料供給を停止（フューエルカットを実行）して機関燃焼を中断するとともに、バルブオーバーラップ期間を有しないバルブタイミングで吸気弁２８及び排気弁２９を作動させるよう両電磁駆動弁機構３０，３１を駆動する。
【０１２８】
このような条件下においても、吸気弁２８の開弁動作時における燃焼室２４内の圧力が吸気ポート２６内の圧力Ｐ１を下回ることとなるため、開弁動作を行う吸気弁２８に対し、閉弁位置から開弁位置に向かう外力が発生することとなる。
【０１２９】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１では、こうした第２の特定領域において吸気弁２８を開弁させる際には、先の図７（ａ）及び図７（ｂ）に示したタイムチャートとほぼ同一の変化態様を示す電流波形を吸気側電磁駆動機構３０のアッパ電磁コイル及びロア電磁コイルへの通電制御に適用して、吸気弁２８の開弁動作を制御する。
（運転状態に関する認識）
ところで、上記第１〜第３の実施の形態にかかる各内燃機関１が排気電磁駆動弁機構３１への通電制御（第１又は第２の実施の形態）、若しくは吸気側電磁駆動弁機構３０への通電制御（第３の実施の形態）を行う場合、何れも先の「開弁量制御ルーチン」（図５参照）の処理手順に従って指示電流の電流波形を決定することは上述した通りである。
【０１３０】
ここで、電磁駆動弁機構３０又は３１のアーマチャをアッパ電磁コイルに当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、電流値Ｉ２を過渡的に適用するか否かに関する判断（第１、第３の実施の形態）、或いは遅角（進角）電流波形の適用に関する判断（第２の実施の形態）にあたっては、内燃機関１の運転状態が上述した第１の特定領域、或いはこれも上述した第２の特定領域に属するか否かの認識に基づくこととなる。
【０１３１】
このような認識は、上記「開弁量制御ルーチン」のステップＳ２で説明した各種運転状態に関するパラメータや要求トルクの認識に基づいて、例えば予め設定しておくマップを参照することで同ルーチンのステップＳ３において行うこととなる。
【０１３２】
以下、「開弁量制御ルーチン」のステップＳ２及び続くステップＳ３において行われる第１の特定領域に関する認識、或いは第２の特定領域に関する認識として好適に適用される具体例について説明する。
【０１３３】
図１５は、上記第１〜第３の実施の形態にかかる各内燃機関１に共通する機関サイクルの周期（排気行程から吸入行程、圧縮行程、燃焼行程へと順次続く）、燃料噴射時間、点火時期、及び吸排気弁のリフト量の推移を同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【０１３４】
同図１５に示すように、任意のＮ回目機関サイクルと、その前回（Ｎ−１回目）機関サイクルについて、各々の機関サイクル中における排気弁２９の開閉弁動作（リフト量の増大及び減少として実線ＥＸにより図示）と、これに続く吸気弁２８の開閉弁動作（リフト量の増大及び減少として二点鎖線ＩＮにより図示）とが行われる。ここで、燃料噴射弁３２による吸気ポート２６への燃料噴射は、一回の噴射時間を期間ＴＡＵとして吸気弁２８の開弁動作前に行われるのが通常であり、また、点火時期は、同図１５におけるタイムチャート上、各機関サイクルの最終行程（燃焼行程）の開始点にあたる。なお、Ｎ回目機関サイクルで適用される燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵは、それまでに検出された吸気圧や機関回転数の履歴に基づき同Ｎ−１回目機関サイクルにおける吸気弁２８の閉弁動作終了時までに決定する。
【０１３５】
そこで、Ｎ−１回目機関サイクルの終了までに得られた各種運転状態パラメータに基づいて、Ｎ回目機関サイクルにかかる運転状態が属することになる領域が第１の特定領域若しくは第２の特定領域に属することになるか否かを推定認識することとしてもよい。
【０１３６】
例えば、Ｎ回目サイクルにおける排気弁開弁時のガス流動（燃焼室２４から排気ポート２７に向かうガス流動）は、Ｎ−１回目サイクルにおいて燃焼室２４内にどれだけの混合ガスが充填されたか、その充填量より推定することができる。そこで、Ｎ−１回目サイクルの進行中に得られた吸気圧（吸気圧センサ４４の出力信号に基づく）と、吸気弁２８の閉弁時における燃焼室内容積Ｖ（クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づく）とを求め、さらに両者の関数（積）に基づいて燃焼室２４内に充填される混合ガスの充填量を推定すれば、この推定された混合ガスの充填量に基づいてＮ回目機関サイクルにかかる運転状態が属する領域を特定することとしてもよい。この他、吸気ポート２６内の圧力に応じた信号を出力する吸気ポート圧センサを内燃機関１の吸気ポート２６に取り付ければ、吸気圧センサ４４の出力信号に替え、吸気ポート圧センサの出力信号に基づき一層高い精度で高い混合ガスの充填量を推定することもできる。
【０１３７】
また、内燃機関１が、Ｎ回目サイクル或いはＮ−２回目以前のサイクルにおいて得られる混合ガスの充填量に基づいて、Ｎ回目サイクルで適用される燃料噴射量ＴＡＵを決定する制御をおこなっている場合には、この決定された燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記第１の特定領域や第２の特定領域を定義づけることとしてもよい。
【０１３８】
とくに、燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記第１の特定領域や第２の特定領域を定義づける制御構造によれば、例えば、「燃料噴射量ＴＡＵが所定値以下なら内燃機関１の運転状態が第１の特定領域、或いは第２の特定領域に属すると認識する」といったように、ＥＣＵ２０にとってごく小さな演算負荷で各特定領域の定義づけを的確に行うことができる。特にフューエルカットの実行・不実行に関係する第２の特定領域の定義づけは、この燃料噴射量ＴＡＵに基づいて行うのが好ましい。
【０１３９】
また、各種運転状態に基づいて現在の要求トルクを演算し、この要求トルクを基本量として吸排気弁のバルブタイミング、燃料噴射量、及び点火時期等といった各種運転条件を統括的に制御する方法を適用して機関運転を行う内燃機関にあっては、単に要求トルクのみに基づいて第１の特定領域や第２の特定領域の定義づけを行ってもよい。
【０１４０】
すなわち、Ｎ−１回目サイクルにおける各運転状態に基づいて演算された要求トルクが所定値以下である場合には、当該機関の運転状態が第１の特定領域、若しくは第２の特定領域にあると認識して、電磁駆動弁機構３０又は３１のアーマチャをアッパ電磁コイルに当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、電流値Ｉ２を過渡的に適用する制御（第１、第３の実施の形態）や、遅角（進角）電流波形を適用する制御（第２の実施の形態）を実施するようにしてもよい。
【０１４１】
なお、上述したように、内燃機関の運転状態が第１の特定領域や第２の特定領域にあるか否かに関する認識は、いずれも排気弁若しくは吸気弁の開弁動作開始直後のガス流動の状態の予測に基づくものである。このため、予測値の誤差や、当該ガス流動の状態が過渡的に変化する際に生じる予測の追従遅れを予め加味して、上記運転状態に関する認識を行うのが好ましい。すなわち、上記内燃機関の運転状態が第１の特定領域や第２の特定領域にあるか否かを認識するための判定基準は、当該第１の特定領域や第２の特定領域の範囲をやや広げたかたちで設定するのが好ましい。実際には第１若しくは第２の特定領域内ある運転状態で、電流値Ｉ２を適用する通電制御や遅角（進角）電流波形を適用する制御を実行しない場合には、開弁時における吸気弁２８若しくは排気弁２９の動作速度（着座速度）が過度となることを免れない一方、実際には当該各特定領域外にある運転状態で、電流値Ｉ２を適用する通電制御や遅角（進角）電流波形を適用する制御を実行することとなっても、ロア電磁コイルの電磁力を付与することによって各弁２８，２９の開弁にかかる動作速度の不足分を補うことは容易だからである。
【０１４２】
また、周知の吸気ポート圧センサや排気ポート圧センサ、さらに筒内圧センサを採用して吸気ポート２６や排気ポート２７、さらに気筒２１（燃焼室２４）内の圧力を直接検出し、得られた検出値を運転状態に関するパラメータとして適用してもよい。この場合、例えば排気ポート２７内の圧力と燃焼室２４内の圧力との差圧、或いは吸気ポート２６内の圧力と燃焼室２４内の圧力との差圧に基づいて各々第１の特定領域、或いは第２の特定領域の定義づけを行うこと等により、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【０１４３】
また、上記各実施の形態で採用することとした各電磁駆動弁機構３０，３１は、アーマチャの変位する両変位端にそれぞれ電磁コイルを備えるとともに、これとは別途に、２本のスプリングがアーマチャを中立位置に保持べく互いに対向する方向に向かって各リテーナ３１１、３１２を付勢する構成を有している。これに対し、アーマチャの変位方向に沿って、一方の側からのみスプリングが弁若しくは弁と連動する部材を付勢するとともに他方の側にはアーマチャの変位動作を規制する規制部材を設け、さらに、スプリングの付勢力と対向する方向のみに向かってアーマチャに吸引力が作用するように電磁コイルを配設するよう各電磁駆動弁機構を構成してもよい。
【０１４４】
また、上記各実施の形態にかかる電磁駆動弁機構３１（３０）では、弁軸２９ｂを２本の軸体に分離し、分離された両軸体間にラッシュアジャスタ機構を備えるものとした。これに対し、こうしたラッシュアジャスタ機構を設けることなく、単に弁軸を２つの軸体に分離し、分離された両軸体の端部が適宜互いに当接するのみの構成としてもよい。さらに、分離部位自体をとくに設けることなく、弁軸を一本の軸体として形成してもよい。
【０１４５】
また、上記各実施の形態で採用することとした内燃機関１は、吸気経路（吸気ポート）に燃料を噴射供給するいわゆる４サイクルガソリンエンジンであるが、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備したエンジンや、ディーゼルエンジン、さらには、２サイクルエンジンといった他の内燃機関にも本発明を適用することはできる。
【０１４６】
とくに、上記各実施の形態にかかる電磁駆動弁機構３０，３１のように、高い精度をもって吸気弁や排気弁の動作を制御することができる電磁駆動弁機構を搭載した内燃機関１では、スロットル弁３９を設けずに、吸気弁や排気弁の開閉弁操作のみをもって当該内燃機関１を運転させるシステム構成（いわゆるスロットルレス・システム）を適用することとしてもよい。
【０１４７】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【０１４８】
また、第２の発明によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、吸気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【０１４９】
さらに、第１又は第２の発明によれば、閉弁位置から開弁位置に向かって動作する電磁駆動弁の弁体の離脱動作を抑制することで、前記閉弁位置から離脱した前記弁体がその離脱動作方向にかかる外力の影響により、過度な速度で動作する状態にあっても、開弁位置への到達直前における同弁体の動作の制御を容易にすることができるようになる。
【０１５０】
また、弁体による閉弁位置からの離脱動作に関し、当該離脱動作の開始時期における加速度、若しくは初速度の増大を抑制することとなるため、当該弁体の離脱後動作にかかる制御の緻密性が容易に向上する。
【０１５１】
また、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかる状態を好適に回避することとなる。
また、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を、実際に同吸排気弁を駆動することなく正確に予測し、各弁の開弁動作の最適化を図ることができるようになる。
【０１５２】
また、ガス流動の態様に基づき、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際しその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を正確に推定することができるようになる。
【０１５３】
また、ガス流動の大きさを決定づける信頼性の高いパラメータである要求トルクを適用することにより、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を正確に認識することができるようになる。
【０１５４】
また、ガス流動の大きさに関連が大きく且つ、本来、機関運転状態の最適化制御に適用されるパラメータである燃料を適用することにより、簡易かつ高い精度で、弁体による閉弁位置からの離脱動作を制御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁駆動弁を有する内燃機関の第１の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】同実施の形態に採用される排気側電磁駆動弁機構の内部構造を示す側断面図。
【図３】同実施の形態に採用されるＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図４】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図５】同実施の形態にかかる開弁量制御手順を示すフローチャート。
【図６】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図７】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図８】アッパ電磁コイルに通電する電流値の大きさと、同コイルより発生する電磁力の大きさとの関係を示すグラフ。
【図９】アッパ電磁コイルに通電する指示電流の変化態様を示すタイムチャート。
【図１０】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１１】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図１２】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１３】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図１４】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１５】機関サイクルの周期、燃料噴射時間、点火時期、及び吸排気弁のリフト量の推移を同一時間軸上に示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関
１ａ シリンダヘッド
１ｂ シリンダブロック
１ｃ 冷却水路
２０ ＥＣＵ
２１ 気筒
２３ クランクシャフト
２４ 燃焼室
２５ 点火栓
２５ａ イグナイタ
２６ 吸気ポート
２７ 排気ポート
２８ 吸気弁
２９ 排気弁
２９ａ 弁体
２９ｂ 弁軸
２９ｃ ラッシュアジャスタ
２９ｄ キャップ
３０ 吸気側電磁駆動弁機構
３０ｂ 駆動回路
３１ 排気側電磁駆動弁機構
３１ｂ 駆動回路
３２ 燃料噴射弁
３３ 吸気枝管（吸気通路）
３４ サージタンク
３５ 吸気管（吸気通路）
３９ スロットル弁
４０ スロットル用アクチュエータ
４１ スロットルポジションセンサ
４２ アクセルペダル
４３ アクセルポジションセンサ
４４ 吸気圧センサ
４５ 排気枝管（排気通路）
４６ 排気浄化触媒
４７ 排気管（排気通路）
４８ 空燃比センサ
５１ａ タイミングロータ
５１ｂ 電磁ピックアップ
５２ 水温センサ
２００ 弁座
２０１ バルブガイド
３０１ アッパコア
３０２ ロアコア
３０３ アッパ電磁コイル（ＥＣＵと併せて閉弁電磁力付与手段を構成する）
３０４ ロア電磁コイル（ＥＣＵと併せて開弁電磁力付与手段を構成する）
３０５ アーマチャ
３０６ アッパスプリング
３０７ ロアスプリング
３１１ アッパリテーナ
３１２ ロアリテーナ
４００ 双方向性バス
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＯＭ
４０３ ＲＡＭ
４０４ バックアップＲＡＭ
４０５ 外部入力回路
４０６ 外部出力回路

Claims (8)

1. 電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を排気弁として有する内燃機関において、
   前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、
   前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、
   当該機関の燃焼後、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、
   前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを特徴とする電磁駆動弁を有する内燃機関。
2. 電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を吸気弁として有する内燃機関において、
   前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、
   前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、
   前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、
   前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを特徴とする電磁駆動弁を有する内燃機関。
3. 前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期に該弁体に電磁力を付与することにより、当該離脱動作を抑制することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
4. 前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期を変更することにより、前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
5. 前記認識手段は、予め求められる当該機関の運転状態に関するパラメータに基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を予測認識することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
6. 前記認識手段は、前回の機関サイクルにおいて当該機関の燃焼に供された混合ガスの充填量に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
7. 当該機関の運転に要求される機関トルクを演算する要求機関トルク演算手段をさらに備え、
   前記認識手段は、前回の機関サイクルにおいて演算された機関トルクに基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
8. 当該機関の燃焼に供される燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、該噴射供給される燃料の供給量を認識する燃料供給量認識手段とを備え、
   前記認識手段は、前記認識される燃料の供給量に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置に達する状態を認識することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。

Images