JPH10288013A - 電磁駆動弁を搭載する内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は吸気弁または排気弁として機能する
電磁駆動弁を複数搭載する内燃機関に関し、複数の電磁
駆動弁を少ない消費電力で、正確に開閉動作させること
を目的とする。 【解決手段】 内燃機関に複数搭載された電磁駆動弁
を、閉弁励磁電流を供給することで閉弁させ、かつ、閉
弁励磁電流の供給を停止した後に開弁励磁電流を供給す
ることで開弁させる。内燃機関の始動時に、複数の電磁
駆動弁を順次閉弁状態とする始動制御を実行する。この
際、電磁駆動弁に通常時の閉弁励磁電流Ｉ_UNに比して大
きな閉弁励磁電流Ｉ_ULを供給する。始動制御の直後に開
弁要求が生じた場合は弁体の開弁を遅らせる残留電磁力
の影響を考慮して開弁励磁電流Ｉ_LIを供給する。その後
更に開弁要求が生じた場合は開弁励磁電流Ｉ_LNを供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁を搭載
する内燃機関に係り、特に、吸気弁または排気弁として
機能する電磁駆動弁を複数搭載する内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、特開昭５９−２１３
９１３号に開示される如く、電磁駆動弁を搭載する内燃
機関が知られている。従来の電磁駆動弁は、内燃機関の
吸気弁または排気弁として機能する弁体と、弁体に連結
されたアーマチャとを備えている。弁体およびアーマチ
ャは、弁体の軸方向に変位することができる。以下、弁
体およびアーマチャを可動部と称す。

【０００３】アーマチャの上方には第１電磁石およびア
ッパスプリングが配設されている。また、アーマチャの
下方には第２電磁石およびロアスプリングが配設されて
いる。アーマチャは、アッパスプリングおよびロアスプ
リングにより中立位置に保持されている。第１電磁石お
よび第２電磁石は、それぞれ、励磁電流が供給されるこ
とによりアーマチャを引き寄せるための電磁力を発生す
る。

【０００４】上記従来の電磁駆動弁によれば、第１電磁
石に励磁電流を供給することで、アッパスプリングおよ
びロアスプリングに保持された可動部を第１電磁石側に
変位させることができる。アーマチャが第１電磁石側に
変位した後に第１電磁石への励磁電流の供給が停止され
ると、可動部は、アッパスプリングおよびロアスプリン
グのバネ力により単振動を開始する。

【０００５】単振動の周期Ｔは、可動部の質量Ｍと、ア
ッパスプリングおよびロアスプリングのバネ定数Ｋとで
定まる固有振動周期Ｔ₀ ＝２π√（Ｍ／Ｋ）に一致す
る。従って、上記従来の装置においては、第１電磁石へ
の励磁電流の供給が停止された後、所定時間“Ｔ₀ ／
２”が経過した時点で、可動部が第２電磁石の近傍に到
達すると判断できる。

【０００６】可動部が第２電磁石の近傍に到達した時点
で、第２電磁石に励磁電流を供給すると、アーマチャを
第２電磁石側に引き寄せる電磁力を発生させることがで
きる。上記の電磁力が発生すると、単振動時に生ずる摺
動損失分を補って、アーマチャを第２電磁石に到達する
まで変位させることができる。以後、繰り返し第１電磁
石および第２電磁石に、適当なタイミングで励磁電流を
供給すると、可動部の単振動を利用して、少ない消費電
力で弁体を開閉動作させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の電
磁駆動弁を非作動状態から作動状態に変化させるために
は、中立位置に保持されている弁体が閉弁位置に変位す
るように、アーマチャを第１電磁石に引きつけることが
必要である。中立位置に保持されている弁体を閉弁位置
まで変位させる際には、第１電磁石に対して、電磁駆動
弁が定常作動状態に移行した後に比して大きな励磁電流
を供給する必要がある。従って、電磁駆動弁の作動開始
時には、電磁駆動弁が定常作動状態に移行した後に比し
て大きな電力が消費される。

【０００８】内燃機関には、電磁駆動弁が複数搭載され
ることがある。このような内燃機関においては、一時期
に多大な電力が消費されるのを防止すべく、電磁駆動弁
の作動を、順次１つずつ開始することが考えられる。こ
の場合、複数の電磁駆動弁のうち、早期に閉弁状態とさ
れた電磁駆動弁は、他の全ての電磁駆動弁が閉弁状態と
なるまで、閉弁状態を維持することが必要となる。以
下、上記の制御を始動制御と称す。

【０００９】上述の如く、始動制御の実行中は、閉弁状
態に移行させようとする電磁駆動弁に対して、通常時に
比して多大な励磁電流を供給する必要がある。電磁駆動
弁に対してこのように多大な励磁電流が供給されると、
電磁駆動弁の弁体は、電磁駆動弁が定常作動状態に移行
した後に比して激しく弁座に衝突する。このため、始動
制御の実行中は、電磁駆動弁が定常作動状態に移行した
後に比して、弁体の閉弁に伴って内燃機関に大きな振動
が発生する。

【００１０】内燃機関に上記の如き大きな振動が生ずる
場合に、その時点で既に閉弁状態とされている電磁駆動
弁を適正に閉弁状態のまま維持するためには、その電磁
駆動弁が、大きな電磁力で弁体を閉弁位置に保持してい
ることが必要である。このため、始動制御の実行中は、
弁体を閉弁位置に維持するために各電磁駆動弁に供給す
る励磁電流を、全ての電磁駆動弁が定常作動状態に移行
した後に比して大きくすることが適切である。

【００１１】電磁駆動弁は、上述した始動制御が終了し
た後、適当なタイミングで開閉動作を開始する。この
際、閉弁位置に保持されている弁体は、上述の如く、第
１電磁石への励磁電流の供給を停止し、次いで、適当な
時期に第２電磁石への励磁電流を供給を開始することで
開弁位置に変位させることができる。ところで、第１電
磁石は、その励磁電流の供給が停止された後ある程度の
期間は残留磁界を発生する。電磁駆動弁の弁体は、その
残留磁界が速やかに消滅するほど、第１電磁石への励磁
電流の供給が停止された後早期に開弁方向へ変位する。
一方、上記の残留磁界は、供給停止が図られる前に第１
電磁石に供給されていた励磁電流が小さいほど早期に消
滅し易い。従って、電磁駆動弁は、その弁体を閉弁位置
から開弁位置に変位させる際に、第１電磁石に供給され
ていた励磁電流が小さいほど優れた応答性を示す。

【００１２】このように、電磁駆動弁は、弁体を閉弁位
置に維持するための励磁電流の大きさに応じて、弁体を
閉弁位置から開弁位置に変位させる際に、異なる応答性
を示す。このため、始動制御の実行中と、全ての電磁駆
動弁が定常作動状態に移行した後とで、弁体を保持する
ための励磁電流を変化させると、始動制御中に実現され
る電磁駆動弁の開弁応答性が、通常時に実現される開弁
応答性に比して悪化する事態が生ずる。

【００１３】上述の如く、電磁駆動弁を閉弁状態から開
弁状態に移行される場合は、第１電磁石への励磁電流の
供給が停止された後、適当な時期に第２電磁石への励磁
電流の供給が開始される。第２電磁石とアーマチャとの
間に作用する電磁力は、アーマチャと第２電磁石とが接
近するに連れて急激に増大する。このため、電磁駆動弁
の駆動に要する消費電力を低減するうえでは、電磁駆動
弁を開弁状態に移行させる過程で、アーマチャが充分に
第２電磁石に接近した段階で、第２電磁石に供給する励
磁電流の低減を図ることが有効である。

【００１４】しかし、電磁駆動弁を閉弁状態から開弁状
態に移行させる過程でアーマチャが充分に第２電磁石に
接近するタイミングは、電磁駆動弁が優れた開弁応答性
を示すほど早期となる。このため、上述した始動制御の
直後は、第１電磁石への励磁電流の供給が停止された
後、アーマチャが充分に第２電磁石に接近する時期が、
電磁駆動弁が定常作動状態に移行した後に比して遅延す
る。従って、始動制御が終了した直後に電磁駆動弁の開
弁を図る場合に、通常時と同様にタイミングで第２電磁
石への励磁電流の低減が図られると、アーマチャが第２
電磁石に接近する以前にアーマチャを引き寄せる電磁力
が低下して、電磁駆動弁が適正に動作しない事態が生ず
る。

【００１５】上記の不都合は、始動制御の直後であって
も電磁駆動弁が適正に動作することができるように、第
２電磁石に供給する励磁電流の低減を図る時期を遅延す
ることによっても回避することができる。しかしなが
ら、かかる措置によれば、電磁駆動弁が定常作動状態に
移行した後は、常に電力を無駄に消費する期間が発生す
ることとなる。この点、上記の措置は、電磁駆動弁の省
電力化を図るうえで適切でない。

【００１６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、複数の電磁駆動弁を少ない消費電力で、正確に
開閉動作させることのできる内燃機関を提供することを
目的とする。

【００１７】

【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、吸気弁または排気弁として機能する弁
体を電磁力で駆動する電磁駆動弁が複数搭載された内燃
機関において、前記電磁駆動弁が、閉弁励磁電流の供給
を受けて前記弁体を閉弁側へ付勢する電磁力を発生し、
かつ、開弁励磁電流の供給を受けて前記弁体を開弁側へ
付勢する電磁力と発生すると共に、内燃機関の始動時
に、複数の前記電磁駆動弁を順次閉弁状態とする始動制
御を実行する始動制御手段と、前記始動制御の実行中
は、通常時に比して前記電磁駆動弁に供給される閉弁励
磁電流を大きくする閉弁励磁電流変更手段と、前記電磁
駆動弁のそれぞれに対して開弁要求が生じた際に、該開
弁要求の生じた電磁駆動弁に供給される閉弁励磁電流を
停止し、かつ、該開弁要求の生じた電磁駆動弁に対して
所定のパターンで開弁励磁電流を供給する開弁処理手段
と、前記始動制御の直後に前記開弁要求が生じた場合に
前記所定のパターンを第１のパターンとし、その後更に
前記開弁要求が生じた場合に前記所定のパターンを第２
のパターンとする開弁パターン変更手段と、を備える電
磁駆動弁を搭載する内燃機関により達成される。

【００１８】本発明において、弁体は、電磁駆動弁に閉
弁励磁電流が供給されることにより閉弁方向の付勢さ
れ、一方、電磁駆動弁に開弁励磁電流が供給されること
により開弁方向に付勢される。内燃機関の始動時には、
始動制御によって、複数の電磁駆動弁が順次閉弁状態と
される。始動制御の実行中は、電磁駆動弁に対して、弁
体を閉弁位置に保持するめに大きな閉弁励磁電流が供給
される。このため、既に閉弁している弁体は、他の電磁
駆動弁の閉弁に伴う振動に関わらず適正に閉弁位置に保
持される。

【００１９】始動制御が終了すると、以後、内燃機関の
運転状態に応じて、所定のタイミングで、各電磁駆動弁
に対する開弁要求が生ずる。電磁駆動弁に対して開弁要
求が生ずると、その電磁駆動弁への閉弁励磁電流の供給
が停止される。閉弁励磁電流の供給が停止されると、弁
体を閉弁方向に付勢する電磁力が消滅する。その後、開
弁励磁電流が発生すると、弁体を開弁方向に付勢する電
磁力が発生して、電磁駆動弁が開弁状態となる。

【００２０】始動制御の実行中は電磁駆動弁に対して大
きな閉弁励磁電流が供給されているため、始動制御の終
了直後に電磁駆動弁の開弁が図られる場合には、励磁電
流の供給が停止された後、比較的長期に渡って弁体を閉
弁方向に付勢する電磁力が残留する。このため、始動制
御が終了した直後に開弁要求が生じた場合と、電磁駆動
弁が定常作動状態に移行した後に開弁要求が生じた場合
とで、開弁励磁電流が同様のパターンで供給されると、
電磁駆動弁が適正に作動しないことがある。本発明によ
れば、始動制御の直後に開弁要求が生じた際には、弁体
を閉弁方向に付勢する電磁力が比較的長期間残存するこ
とを考慮して、開弁励磁電流が第１のパターンで供給さ
れる。一方、電磁駆動弁が定常作動状態に移行した後に
開弁要求が生じた際には、弁体を閉弁方向に付勢する電
磁力が比較的早期に消滅することを考慮して、開弁励磁
電流が第２のパターンで供給される。この場合、電磁駆
動弁を、少ない消費電力で常に適正に作動させることが
できる。

【００２１】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、上記請求項１記載の電磁駆動弁を搭載する内燃機
関において、前記第１のパターンおよび前記第２のパタ
ーンが、共に前記開弁励磁電流を大電流から小電流に変
化させるパターンであると共に、前記閉弁励磁電流が停
止された後、前記開弁励磁電流が小電流となるまでの期
間が、前記第１のパターンに従う方が前記第２のパター
ンに従う場合に比して長期である電磁駆動弁を搭載する
内燃機関によっても達成される。

【００２２】本発明において、第１のパターンおよび第
２のパターンは、共に弁体が閉弁位置に近接する段階で
開弁励磁電流を大電流とし、かつ、弁体が開弁位置に接
近した段階で開弁励磁電流が小電流となるように設定さ
れている。開弁励磁電流が上記の如く変化すると、電磁
駆動弁は少ない消費電力で駆動される。第１のパターン
は、第２のパターンに比して、開弁励磁電流を小電流と
する時期が遅延されるように設定されている。第１のパ
ターンは、閉弁励磁電流の供給が停止された後、弁体を
閉弁方向に付勢する電磁力が残存し易い状況下で用いら
れるパターンである。開弁励磁電流が第１のパターンお
よび第２のパターンに従って変化する場合、電磁駆動弁
が状況に応じて異なる開弁応答性を示すにも関わらず、
電磁駆動弁を常に適正に開閉動作させることが可能とな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
電磁駆動弁１０の全体構成図を示す。電磁駆動弁１０
は、弁体１２を備えている。弁体１２は、内燃機関の吸
気弁を構成している。弁体１２は、内燃機関の燃焼室内
に露出するようにシリンダヘッド１３に配設されてい
る。内燃機関のシリンダヘッド１３には、吸気吸気ポー
ト１４が設けられている。吸気ポート１４には、弁体１
２に対する弁座１１が形成されている。吸気ポート１４
は、弁体１２が弁座１１から離座することにより導通状
態となり、また、弁体１２が弁座１１に着座することに
より遮断状態となる。

【００２４】弁体１２には、弁軸１５が固定されてい
る。弁軸１５は、バルブガイド１６により軸方向に摺動
可能に保持されている。バルブガイド１６は、シリンダ
ヘッド１３に支持されている。また、バルブガイド１６
には、電磁駆動弁１０のロアキャップ１８が固定されて
いる。弁軸１５の上部には、非磁性材料で構成されたプ
ランジャ２０が配設されている。また、弁軸１５の上端
部には、ロアリテーナ２１が固定されている。ロアリテ
ーナ２１とロアキャップ１８との間にはロアスプリング
２２が配設されている。ロアスプリング２２は、ロアリ
テーナ２１を、すなわち、プランジャ２０および弁体１
２を、図１における上方へ向けて付勢している。

【００２５】プランジャ２０の上端部には、アッパーリ
テーナ２４が固定されている。アッパーリテーナ２４の
上部には、アッパースプリング２６が配設されている。
アッパースプリング２６は、アッパーリテーナ２４を、
すなわち、プランジャ２０および弁体１２を、図１にお
ける下方へ向けて付勢している。アッパースプリング２
６の周囲には、円筒状のアッパーキャップ２７が配設さ
れている。アッパーキャップ２７の上端部には、アジャ
ストボルト２８が配設されている。アッパスプリング２
６の上端は、アジャスタボルト２８に当接している。

【００２６】プランジャ２０には、アーマチャ３０が接
合されている。アーマチャ３０は、磁性材料で構成され
た環状の部材である。アーマチャ３０の上方には、第１
電磁石３２が配設されている。第１電磁石３２は、アッ
パコイル３４およびアッパコア３６を備えている。ま
た、アーマチャ３０の下方には、第２電磁石３８が配設
されている。第２電磁石３８は、ロアコイル４０および
ロアコア４２を備えている。アッパコア３６およびロア
コア４２は磁性材料で構成された部材であり、その中央
部にプランジャ２０を摺動可能に保持している。

【００２７】第１電磁石３２および第２電磁石３８の外
周には、外筒４４が配設されている。外筒４４は、第１
電磁石３２と第２電磁石３８との間に所定の間隔が確保
されるようにそれらを保持している。上述したアッパー
キャップ２７は、第１電磁石３２の上端面に当接するよ
うに、取り付けブラケット４６および取り付けボルト４
８によってシリンダヘッド１３に固定されている。一
方、上述したロアキャップ１８は、第２電磁石３８の下
端部近傍に当接するように、シリンダヘッド１３の内部
に固定されている。そして、上述したアジャスタボルト
２８は、アーマチャ３０の中立位置が、第１電磁石３２
と第２電磁石３８との中間点となるように調整されてい
る。

【００２８】以下、電磁駆動弁１０の動作について説明
する。アッパコイル３４およびロアコイル４０に励磁電
流が供給されていない場合は、アーマチャ３０がその中
立位置、すなわち、第１電磁石３２と第２電磁石３８と
の中間に維持される。アーマチャ３０が中立位置に維持
された状態で、アッパコイル３４への励磁電流の供給が
開始されると、アーマチャ３０と第１電磁石３２との間
に、アーマチャ３０を第１電磁石３２側へ引き寄せる電
磁力が発生する。

【００２９】このため、電磁駆動弁１０によれば、アッ
パコイル３４に適当な励磁電流を供給することで、アー
マチャ３０、プランジャ２０、および、弁体１２等を第
１電磁石３２側へ変位させることができる。以下、アー
マチャ３０と共に変位する部分を可動部５０と称す。電
磁駆動弁１０において、可動部５０の変位は、アーマチ
ャ３０がアッパコア３６と当接するまで継続させること
ができる。電磁駆動弁１０は、アーマチャ３０がアッパ
コア３６と当接するまで変位した際に、弁体１２が弁座
１１に着座するように設計されている。従って、電磁駆
動弁１０によれば、アッパコイル３４に適当な励磁電流
を供給することで、弁体１２を閉弁位置まで変位させる
ことができる。

【００３０】弁体１２が閉弁位置に維持されている場
合、アッパスプリング２６およびロアスプリング２２
は、可動部５０を中立位置に向けて付勢する付勢力を発
生する。かかる状況下で、アッパコイル３４への励磁電
流の供給が停止されると、可動部５０は、以後、アッパ
スプリング２６およびロアスプリング２２のバネ力によ
り単振動を開始する。

【００３１】単振動の周期Ｔは、可動部５０の質量Ｍ
と、アッパスプリング２６およびロアスプリング２２の
バネ定数Ｋとで定まる固有振動周期Ｔ₀ ＝２π√（Ｍ／
Ｋ）に一致する。従って、電磁駆動弁１０においては、
アッパコイル３４への励磁電流の供給が停止された後、
所定時間“Ｔ₀ ／２”が経過した時点で、アーマチャ３
０がロアコア４２の近傍に到達すると判断できる。

【００３２】アーマチャ３０がロアコア４２の近傍に到
達した時点で、ロアコイル４０に励磁電流を供給する
と、アーマチャ３０を第２電磁石３８側に引き寄せる電
磁力を発生させることができる。上記の電磁力が発生す
ると、単振動時に生ずる摺動損失分を補って、アーマチ
ャ３０がロアコア４２に当接するまで可動部５０の変位
を継続させることができる。

【００３３】電磁駆動弁１０は、アーマチャ３０がロア
コア４２に当接する際に、弁体１２が全開位置に到達す
るように設計されている。従って、アッパコイル３４へ
の励磁電流の供給が停止された後、上記の如く所定のタ
イミングでロアコイル４０へ励磁電流を供給すれば、少
ない消費電力で弁体１２を閉弁位置から全開位置まで変
位させることができる。

【００３４】アーマチャ３０がロアコア４２に当接した
後、ロアコア４２への励磁電流の供給が停止されると、
可動部５０は、以後、固有振動周期Ｔ₀ の振動周期で単
振動を開始する。その結果、アーマチャ３０は、図１に
おける上方へ向かって変位する。以後、適当なタイミン
グで、繰り返しアッパコイル３４およびロアコイル４０
に励磁電流を供給すると、少ない消費電力で適切に弁体
１２を開閉動作させることができる。

【００３５】上述の如く、停止中の電磁駆動弁１０を作
動させるためには、中立位置に保持されているアーマチ
ャ３０を、一旦はアッパコア３６（またはロアコア４
２）に当接するまで変位させる必要がある。上記の変位
は、例えば、アッパコイル３４に対して、充分に大きな
励磁電流を連続的に供給することによっても発生させる
ことができる。しかしながら、上記の変位をかかる手法
で発生させようとすると、電磁駆動弁１０の始動時に大
電流が消費される。

【００３６】電磁駆動弁１０の可動部５０は、中立位置
から変位した位置でその拘束が解かれると、以後、上述
した固有振動周期Ｔ₀ を伴う単振動を開始する。また、
可動部５０の単振動に伴う振幅は、可動部５０が第１電
磁石３２に向かって変位している際に第１電磁石に電磁
力を発生させ、かつ、可動部５０が第２電磁石３８に向
かって変位している過程で第２電磁石３８に電磁力を発
生させることにより成長させることができる。

【００３７】図２は、弁体１２が中立位置に保持されて
いる状況下で、上記の条件が満たされるように、第１電
磁石３２および第２電磁石３８に電磁力を発生させた場
合に弁体１２に生ずる変位を示す。図２に示す如く、上
記の処理によれば、第１電磁石３２および第２電磁石３
８に著しく大きな励磁電流を供給することなく、弁体１
２が閉弁位置に到達するまで、弁体１２の振幅を徐々に
成長させることができる。

【００３８】本実施例の電磁駆動弁１０は、内燃機関の
始動が要求された後、上記の手法により弁体１２を閉弁
位置まで変位させる。このため、本実施例によれば、第
１電磁石３２に対して連続的に励磁電流を供給すること
で弁体１２を閉弁位置まで変化させる手法が採られる場
合に比して、少ない消費電力で電磁駆動弁１０を作動状
態とすることができる。

【００３９】図３は、電磁駆動弁１０が搭載されるシリ
ンダヘッド１３を、図１に示すIII矢視で表した図を示
す。図３に示す如く、シリンダヘッド１３は、４気筒式
の内燃機関に用いられるシリンダヘッドである。また、
シリンダヘッド１３には、♯１気筒〜♯４気筒のそれぞ
れに対応して２つの吸気ポート１４、および、２つの排
気ポート５２が形成されている。

【００４０】シリンダヘッド１３に形成された全ての吸
気ポート１４には、上述した電磁駆動弁１０が配設され
る。また、シリンダヘッド１３に形成された全ての排気
ポート５２には、弁体の径を除いて上記図１に示す電磁
駆動弁１０と同様の構成を有する電磁駆動弁が配設され
る。以下、排気ポート５２に配設される電磁駆動弁と吸
気ポート１４に配設される電磁駆動弁１０とを総称し
て、電磁駆動弁１０と称す。

【００４１】上述の如く、電磁駆動弁１０を作動状態と
するためには、第１電磁石３２および第２電磁石３８に
所定の周期で励磁電流を供給して、弁体１２を閉弁位置
まで変位させる必要がある。電磁駆動弁１０が定常作動
状態に移行した後は、第１電磁石３２および第２電磁石
３８に対して摺動損失を補うに足る電力を供給すること
で、電磁駆動弁１０の作動状態を適正に維持することが
できる。これに対して、弁体１２の振幅を成長させるた
めには、第１電磁石３２および第２電磁石３８に対し
て、より大きな電力を供給する必要がある。このため、
電磁駆動弁１０の弁体１２を中立位置から閉弁位置に変
位させる過程では、電磁駆動弁１０が定常作動状態に移
行した後に比して、大きな電力消費が発生する。

【００４２】車両の始動時に極めて多大な電力が電磁駆
動弁１０によって消費されることは、内燃機関の始動性
やバッテリの能力および耐久性等、種々の観点より好ま
しいことではない。このため、本実施例においては、内
燃機関の始動が要求された後、シリンダヘッド１３に配
設される電磁駆動弁１０を、順次１つずつ、或いは、順
次２〜３個ずつ閉弁状態とすることとしている。上記の
制御手法によれば、内燃機関の始動時に、極めて多大な
電力が短時間の間に消費されるのを防止することができ
る。以下、上述の如く、複数の電磁駆動弁１０を順次１
つずつ閉弁状態とする制御を始動制御と称す。

【００４３】弁体１２を中立位置から閉弁位置に変位さ
せる過程では、上記の如く、電磁駆動弁１０に対して大
きな励磁電流が供給される。電磁駆動弁１０がこのよう
な大きな励磁電流により駆動されると、弁体１２は、電
磁駆動弁１０が定常作動状態に移行した後に比して、大
きな変位速度を伴って閉弁位置に到達する。このため、
始動制御の実行中は、電磁駆動弁１０が定常作動状態に
移行した後に比して、弁体１２が閉弁位置に到達した際
に、シリンダヘッド１３に大きな振動が生ずる。

【００４４】始動制御が開始された後、他の電磁駆動弁
１０に先立って閉弁状態とされた電磁駆動弁１０は、他
の全ての電磁駆動弁１０が閉弁状態となるまで閉弁状態
を維持しなければならない。シリンダヘッド１３に上記
の如き大きな振動が生ずる場合に、適正に閉弁状態を維
持するためには、その電磁駆動弁１０が発生する閉弁方
向の電磁力を、通常時に比して増大させておく必要があ
る。

【００４５】図４（Ａ）は、弁体１２を閉弁状態に維持
すべき状況下で、アッパコイル３４に供給される励磁電
流の波形を示す。図４（Ａ）中に実線で示す波形は、始
動制御の実行中に供給される励磁電流Ｉ_UIの波形であ
る。一方、図４（Ａ）中に破線で示す波形は、電磁駆動
弁１０が定常作動状態に移行した後に供給される励磁電
流Ｉ_UNの波形である。

【００４６】図４（Ａ）に示す如く、本実施例において
は、電磁駆動弁１０が定常作動状態に移行した後に供給
される励磁電流が比較的小さな電流Ｉ_UNに設定されてい
るのに対して、始動制御の実行中に供給される励磁電流
が比較的大きな電流Ｉ_UIに設定されている。励磁電流
が、始動制御中とその後とで上記の如く変化すると、電
磁駆動弁１０が定常作動状態に移行した後に、アッパコ
イル３４に供給される励磁電流が不必要に大きな値とな
るのを防止できると共に、始動制御の実行中に弁体１２
を閉弁方向に付勢する向きに大きな電磁力を発生させる
ことができる。このため、本実施例のシステムによれ
ば、始動制御の実行中に弁体１２が不当に開弁するのを
防止することができると共に、優れた省電力特性を実現
することができる。

【００４７】図４（Ｂ）中に実線で示す波形は、時刻ｔ
₀ に励磁電流Ｉ_UIが消滅した場合に実現される弁体１２
の変位を示す。また、図４（Ｂ）中に破線で示す波形
は、時刻ｔ₀ に励磁電流Ｉ_UNが消滅した場合に実現され
る弁体１２の変位を示す。第１電磁石３２は、アッパコ
イル３４に励磁電流Ｉ_UIまたはＩ_UNが流通している間、
その励磁電流Ｉ_UIまたはＩ_UNに応じて電磁力を発生す
る。また、第１電磁石３２は、励磁電流Ｉ_UIまたはＩ_UN
が消滅した後、ある程度の期間は残留磁界に起因する電
磁力（以下、残留電磁力と称す）を発生する。弁体１２
は、その残留電磁力が消滅した後に開弁方向へ変位し始
める。

【００４８】第１電磁石３２の残留電磁力は、第１電磁
石に供給されていた励磁電流が小さいほど早期に消滅す
る。このため、第１電磁石３２の残留電磁力は、アッパ
コイル３４に供給されていた励磁電流がＩ_UIであった場
合は、その励磁電流がＩ_UNであった場合に比して長期間
残存する。従って、弁体１２は、図４（Ｂ）に示す如
く、時刻ｔ₀ に消滅した励磁電流がＩ_UNである場合はそ
の後速やかに開弁方向へ変位する。また、時刻ｔ₀ に消
滅した励磁電流がＩ_UNである場合は、その後ある程度の
時間が経過した時点で開弁方向へ変位する。

【００４９】図４（Ｃ）中に実線で示す波形は、始動制
御が終了した直後に電磁駆動弁１０の開弁が要求された
場合に、その電磁駆動弁１０のロアコイル４０に対して
供給される励磁電流Ｉ_LIの波形を示す。また、図４
（Ｃ）中に破線で示す波形は、定常作動状態い移行した
後の電磁駆動弁１０に対して開弁要求が生じた場合に、
その電磁駆動弁１０のロアコイル４０に供給される励磁
電流Ｉ_LNの波形を示す。

【００５０】上述の如く、電磁駆動弁１０によれば、第
１電磁石３２への励磁電流の供給を停止した後、適当な
時期に第２電磁石３８へ励磁電流を供給し始めること
で、可動部５０の摺動に伴って生ずる摺動損失を補って
弁体１２を開弁位置まで変位させることができる。とこ
ろで、第２電磁石３８とアーマチャ３０との間に作用す
る電磁力は、両者の間隔が小さくなるに連れて急増す
る。このため、アーマチャー３０が充分に第２電磁石３
８に接近した後は、第２電磁石３８に供給する励磁電流
を充分に小さな値としても、電磁駆動弁１０の作動に必
要な電磁力を得ることができる。

【００５１】図４（Ｃ）に示す如く、定常作動状態に移
行した後の電磁コイル１０に供給される励磁電流Ｉ
_LNは、時刻ｔ₁ に第１の電流Ｉ₁ とされ、その後、時刻
ｔ₃ に第２の電流Ｉ₂ （＜Ｉ₁ ）となるように制御され
る。時刻ｔ₁ および時刻ｔ₃ は、アッパコイル３４への
励磁電流Ｉ_UNの供給が停止される時刻ｔ₀ を基準とし
て、それぞれ、弁体１２が中立位置の近傍に到達する時
刻、および、弁体１２が開弁位置に到達する時刻として
定められている。

【００５２】同様に、始動制御の終了直後に電磁コイル
１０に供給される励磁電流Ｉ_LIは、時刻ｔ₂ に第１の電
流Ｉ₁ とされ、その後、時刻ｔ₄ に第２の電流Ｉ₂ （＜
Ｉ₁）となるように制御される。時刻ｔ₂ および時刻ｔ
₄ は、アッパコイル３４への励磁電流Ｉ_UIの供給が停止
される時刻ｔ₀ を基準として、かつ、残留電磁力の影響
で弁体１２が開弁方向に変位し始める時期が遅延するこ
とを考慮したうえで、それぞれ、弁体１２が中立位置の
近傍に到達する時刻、および、弁体１２が開弁位置に到
達する時刻として定められている。

【００５３】始動制御が終了した直後の電磁駆動弁１
０、および、定常作動状態に移行した後の電磁駆動弁１
０に、上記のパターンで電流値を変化させる励磁電流Ｉ
_LIおよびＩ_LNが供給されると、何れの状況下でもアーマ
チャ３０と第２電磁石３８とが離間している間は励磁電
流が第１の電流Ｉ₁ に制御される。また、何れの状況下
でも、アーマチャ３０と第２電磁石３８とが接近するに
従って励磁電流が第１の電流Ｉ₁ から第２に電流Ｉ₂ に
低減される。このため、本実施例のシステムによれば、
始動制御が終了した直後、および、電磁駆動弁１０が定
常作動状態に移行した後の何れの状況下でも、弁体１２
を、少ない消費電力で確実に閉弁位置まで変位させるこ
とができる。

【００５４】図５は、ロアコイル４０に供給される励磁
電流のパターンを、状況に応じて励磁電流Ｉ_LIのパター
ンまたは励磁電流Ｉ_LNのパターンの何れかに設定すべく
電磁駆動弁１０において実行される制御ルーチンの一例
のフローチャートを示す。図５に示すルーチンは、所定
時間毎に起動される定時割り込みルーチンである。本ル
ーチンが起動されると、先ずステップ１００の処理が実
行される。

【００５５】ステップ１００では、電磁駆動弁１０が定
常作動状態に移行しているか否かが判別される。本ステ
ップ１００では、具体的には、フラグＸＮＯＲＭＡＬが
オン状態であるか否かが判別される。フラグＸＮＯＲＭ
ＡＬは、後述の如く、電磁駆動弁１０が定常作動状態に
移行した後にオン状態とされるフラグである。上記の判
別の結果、既に電磁駆動弁１０が定常作動状態に移行し
ていると判別される場合は、以後、何ら処理が進められ
ることなく今回のルーチンが終了される。一方、未だ電
磁駆動弁１０が定常作動状態に移行していないと判別さ
れる場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。

【００５６】ステップ１０２では、電磁駆動弁１０の開
弁要求が生じているか否かが判別される。その結果、電
磁駆動弁１０の開弁要求が生じていないと判別される場
合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルー
チンが終了される。一方、電磁駆動弁１０の開弁要求が
生じていると判別される場合は、次にステップ１０４の
処理が実行される。

【００５７】ステップ１０４では、今回の処理サイクル
で検出された開弁要求が、始動制御が終了した後始めて
の要求であるか否かが判別される。本ステップ１０４で
は、具体的には、フラグＸＩＮＩＴがオフ状態であるか
否かが判別される。フラグＩＮＩＴは、始動制御が終了
した後、初回の開弁要求が生じた際にオン状態とされる
フラグである。従って、上記の判別の結果、未だＸＩＮ
ＩＴ＝ＯＦＦが成立すると判別される場合は、今回の開
弁要求が始動制御が終了した後始めて生じた要求である
と判断できる。この場合、次にステップ１０６の処理が
実行される。

【００５８】ステップ１０６では、ロアコイル４０に供
給する励磁電流のパターンを上記図４（Ｃ）に示す励磁
電流Ｉ_LIのパターンとする処理が実行される。本ステッ
プ１０６の処理が実行されると、以後、ロアコイル４０
には、励磁電流Ｉ_LIのパターンで、すなわち、第１電磁
石３２に残存する残留電磁力の影響を考慮したパターン
で励磁電流が供給される。本ステップ１０６の処理が終
了すると、次にステップ１０８の処理が実行される。

【００５９】ステップ１０８では、フラグＸＩＮＩＴを
オン状態とする処理が実行される。本ステップ１０８の
処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。上記
ステップ１０８の処理が実行された後、再び電磁駆動弁
１０の開弁要求が発生すると、今度は、上記ステップ１
０４で、ＸＩＮＩＴ＝ＯＦＦが成立しない、すなわち、
今回の開弁要求が始動制御が終了した後初回の要求では
ないと判別される。この場合、ステップ１０８に次い
で、ステップ１１０の処理が実行される。

【００６０】ステップ１１０では、ロアコイル４０に供
給する励磁電流のパターンを上記図４（Ｃ）に示す励磁
電流Ｉ_LNのパターンとする処理が実行される。本ステッ
プ１１０の処理が実行されると、以後、ロアコイル４０
には、励磁電流Ｉ_LNのパターンで、すなわち、第１電磁
石３２への励磁電流の供給が停止された後、弁体１２が
速やかに開弁方向へ変位し始めることを前提としたパタ
ーンで励磁電流が供給される。本ステップ１１０の処理
が終了すると、次にステップ１１２の処理が実行され
る。

【００６１】ステップ１１２では、フラグＸＮＯＲＭＡ
Ｌをオン状態とする処理が実行される。本ステップ１１
２の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
上記ステップ１１２の処理が実行されると、以後、本ル
ーチンが起動される毎に、上記ステップ１００で、ＸＮ
ＯＲＭＡＬ＝ＯＮが成立する、すなわち、電磁駆動弁１
０が既に定常作動状態に移行していると判別される。従
って、ロアコイル４０に供給される励磁電流のパターン
は、以後、励磁電流Ｉ_LNのまま維持される。

【００６２】上記の処理によれば、始動制御が終了した
直後に電磁駆動弁１０の開弁が要求される場合、およ
び、電磁駆動弁１０が定常作動状態に移行した後に、そ
の開弁が要求される場合に、ロアコイル４０に供給され
る励磁電流を、それぞれ、優れた省電力特性を実現する
うえで、また、電磁駆動弁１０を適正に開閉動作させる
うえで適切なパターンに制御することができる。従っ
て、本実施例のシステムによれば、小さな消費電力で全
ての電磁駆動弁１０を適正に開閉作動させることができ
る。

【００６３】ところで、上記の実施例においては、始動
制御の終了直後は、第１電磁石３２に残留電磁力が残存
し易いことを考慮して、始動制御直後の励磁電流Ｉ_LIが
第１の電流Ｉ₁ または第２の電流Ｉ₂ に変化する時期
を、通常時の励磁電流Ｉ_LNに同様の変化が生ずる時期に
対して遅延させることとしているが、励磁電流Ｉ_LIのパ
ターンはこれに限定されるものではない。

【００６４】すなわち、始動制御の終了直後の励磁電流
Ｉ_LIのパターンは、励磁電流Ｉ_LIが通常時の励磁電流Ｉ
_LNに比して第１の電流Ｉ₁ を長期間維持するように設定
してもよい。また、始動制御の終了直後の励磁電流Ｉ_LI
のパターンは、励磁電流Ｉ_LIが通常時の励磁電流Ｉ_LNに
比してより大きなピーク電流を発生するように設定して
もよい。励磁電流Ｉ_LIを上記の如く設定すれば、始動制
御の終了直後に電磁駆動弁１０の開弁が要求される場合
に、弁体１２を開弁方向に付勢する電磁力を大きな値と
することができ、残留電磁力の存在に関わらず、電磁駆
動弁１０に優れた開弁応答性を付与することが可能とな
る。

【００６５】尚、上記の実施例においては、アッパコイ
ル３４に供給される励磁電流Ｉ_UIおよびＩ_UNが前記請求
項１記載の「閉弁励磁電流」に、ロアコイル４０に供給
される励磁電流Ｉ_LIおよびＩ_LNが前記請求項１記載の
「開弁励磁電流」に、それぞれ相当していると共に、全
ての電磁駆動弁１０の弁体１２を、順次１つずつ中立位
置から閉弁位置に変位させることにより前記請求項１記
載の「始動制御手段」が、電磁駆動弁１０が第１電磁石
３２に対して励磁電流Ｉ_UIおよびＩ_UNの何れかを供給
し、かつ、第２電磁石３８に対して励磁電流Ｉ_LIおよび
Ｉ_LNの何れかを供給することにより前記請求項１記載の
「閉弁励磁電流変更手段」および「開弁処理手段」が、
また、電磁駆動弁１０が上記ステップ１００〜１１２の
処理を実行することにより前記請求項１記載の「開弁パ
ターン変更手段」が、それぞれ実現されている。

【００６６】更に、上記の実施例においては、第１の電
流Ｉ₁ が前記請求項２記載の「大電流」に、第２の電流
Ｉ₂ が前記請求項２記載の「小電流」に、また、図４中
に示す時刻ｔ₀ 〜ｔ₃ の期間、および、時刻ｔ₀ 〜ｔ₄
の期間が、前記請求項２記載の「前記閉弁励磁電流が停
止された後、前記開弁励磁電流が小電流となるまでの期
間」に、それぞれ相当している。

【００６７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明および
請求項２記載の発明によれば、始動制御の終了直後に開
弁要求が発生した場合、および、電磁駆動弁が定常作動
状態に移行した後に開弁要求が生じた場合に、それぞ
れ、適切なパターンで、電磁駆動弁に対して開弁励磁電
流を供給することができる。このため、本発明によれ
ば、複数の電磁駆動弁を、少ない消費電力で、常に適正
に開閉動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁の全体構成
図である。

【図２】本実施例のシステムで始動制御が実行される過
程で図１に示す電磁駆動弁の弁体に生ずる変位を表す図
である。

【図３】本実施例の電磁駆動弁を搭載するシリンダヘッ
ドを図１に示すIII 矢視で表した図である。

【図４】図４（Ａ）は、始動制御の実行中または終了直
後に第１電磁石に供給される励磁電流Ｉ_UI、および、電
磁駆動弁が定常作動状態に移行した後に第１電磁石に供
給される励磁電流Ｉ_UNの波形である。図４（Ｂ）は、始
動制御の直後に供給される励磁電流Ｉ_UIが時刻ｔ₀ に消
滅した場合に実現される弁体の変位、および、電磁駆動
弁が定常作動状態に移行した後に供給される励磁電流Ｉ
_UNが時刻ｔ₀ に消滅した場合に実現される弁体の変位を
示す図である。図４（Ｃ）は、始動制御の実行中または
終了直後に第２電磁石に供給される励磁電流Ｉ_LI、およ
び、電磁駆動弁が定常作動状態に移行した後に第２電磁
石に供給される励磁電流Ｉ_LNの波形である。

【図５】本実施例の電磁駆動弁において実行される制御
ルーチンの一例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 電磁駆動弁 １２ 弁体 １３ シリンダヘッド １４ 吸気ポート ３２ 第１電磁石 ３４ アッパコイル ３６ アッパコア ３８ 第２電磁石 ４０ ロアコイル ４２ ロアコア ５２ 排気ポート Ｉ_UL，Ｉ_UN，Ｉ_LI，Ｉ_LN 励磁電流 Ｉ₁ 第１の電流 Ｉ₂ 第２の電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁または排気弁として機能する弁体
   を電磁力で駆動する電磁駆動弁が複数搭載された内燃機
   関において、 前記電磁駆動弁が、閉弁励磁電流の供給を受けて前記弁
   体を閉弁側へ付勢する電磁力を発生し、かつ、開弁励磁
   電流の供給を受けて前記弁体を開弁側へ付勢する電磁力
   と発生すると共に、 内燃機関の始動時に、複数の前記電磁駆動弁を順次閉弁
   状態とする始動制御を実行する始動制御手段と、 前記始動制御の実行中は、通常時に比して前記電磁駆動
   弁に供給される閉弁励磁電流を大きくする閉弁励磁電流
   変更手段と、 前記電磁駆動弁のそれぞれに対して開弁要求が生じた際
   に、該開弁要求の生じた電磁駆動弁に供給される閉弁励
   磁電流を停止し、かつ、該開弁要求の生じた電磁駆動弁
   に対して所定のパターンで開弁励磁電流を供給する開弁
   処理手段と、 前記始動制御の直後に前記開弁要求が生じた場合に前記
   所定のパターンを第１のパターンとし、その後更に前記
   開弁要求が生じた場合に前記所定のパターンを第２のパ
   ターンとする開弁パターン変更手段と、 を備えることを特徴とする電磁駆動弁を搭載する内燃機
   関。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁駆動弁を搭載する内
   燃機関において、 前記第１のパターンおよび前記第２のパターンが、共に
   前記開弁励磁電流を大電流から小電流に変化させるパタ
   ーンであると共に、 前記閉弁励磁電流が停止された後、前記開弁励磁電流が
   小電流となるまでの期間が、前記第１のパターンに従う
   方が前記第２のパターンに従う場合に比して長期である
   ことを特徴とする電磁駆動弁を搭載する内燃機関。