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JP2003314232A - Internal combustion engine with phase-controlled initial drive of solenoid drive valve - Google Patents

Internal combustion engine with phase-controlled initial drive of solenoid drive valve

Info

Publication number
JP2003314232A
JP2003314232A JP2002123877A JP2002123877A JP2003314232A JP 2003314232 A JP2003314232 A JP 2003314232A JP 2002123877 A JP2002123877 A JP 2002123877A JP 2002123877 A JP2002123877 A JP 2002123877A JP 2003314232 A JP2003314232 A JP 2003314232A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
armature
internal combustion
combustion engine
electromagnetic coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002123877A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Nishida
秀之 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002123877A priority Critical patent/JP2003314232A/en
Publication of JP2003314232A publication Critical patent/JP2003314232A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control an armature so as to be softly seated on a solenoid coil or core at the final stage with high assurance by smaller power consumption of the initial drive of the solenoid drive valve of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: The internal combustion engine comprises: the solenoid drive valve having a valve disc, first and second solenoid drive means, and first and second springs; and a valve opening/closing control means for controlling the opening/closing of the valve by controlling the energization of the first and second solenoid drive means. In this engine, the valve opening/closing control means is controlled so as to start supplying of exciting current to an electromagnetic coil via a predetermined phase transition from the start of the motion of the armature toward the coil at the initial drive time for bringing the valve from the stopping state to the operating state. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気ポートあるい
は排気ポートの開閉を制御する電磁駆動弁を有する内燃
機関に係り、特に電磁駆動弁の作動開始時に行われる初
期駆動に関する改良に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine having an electromagnetically driven valve for controlling the opening / closing of an intake port or an exhaust port, and more particularly to an improvement relating to an initial drive performed when the operation of the electromagnetically driven valve is started.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の吸気ポートあるいは排気ポー
トの開閉を電磁駆動弁により制御することは古くから考
えられている。内燃機関の吸気弁や排気弁には、弁を開
く時期、開いた弁を開状態に維持する期間、弁を閉じる
時期、閉じた弁を閉状態に維持する期間のそれぞれにつ
いて個別の要請がある。弁体と、弁体を開弁位置へ向け
て選択的に付勢する第一の電磁駆動手段と、弁体を閉弁
位置へ向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段と、
弁体を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のばね
と、弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢する第二のば
ねとを有する構造の電磁駆動弁は、開弁時期、開弁期
間、閉弁時期、閉弁期間を個別に制御できることから、
この構造のものが内燃機関の吸気弁および排気弁として
多く使用されている。
2. Description of the Related Art It has long been considered to control opening / closing of an intake port or an exhaust port of an internal combustion engine by an electromagnetically driven valve. For intake valves and exhaust valves of internal combustion engines, there are individual demands for the timing of opening the valve, the period of maintaining the opened valve in the open state, the timing of closing the valve, and the period of maintaining the closed valve in the closed state. . A valve body, a first electromagnetic drive means for selectively urging the valve body toward the valve opening position, and a second electromagnetic drive means for selectively urging the valve body toward the valve closing position;
An electromagnetically driven valve having a structure having a first spring for urging the valve element away from the valve opening position and a second spring for urging the valve element away from the valve closing position has a valve opening timing, Since the valve opening period, valve closing timing, and valve closing period can be controlled individually,
This structure is often used as an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine.

【0003】上記の如き基本構造を有する電磁駆動弁に
於いては、非作動時には弁体と連結されてこれを駆動す
る電磁駆動手段のアーマチュアがこれら第一および第二
の電磁駆動手段の電磁コイルのいずれからも隔たった中
立位置にあって、電磁コイルが発生する磁力に感応しに
くい状態にあるので、電磁駆動弁の作動開始に当たって
は、第一および第二の電磁コイルに、弁体とアーマチュ
アよりなる運動体の質量と第一および第二のばねとが構
成する振動系の固有振動に同期したパルス電流を供給
し、かかる振動系の共振を利用してアーマチュアの変位
を増大させ、アーマチュアを第一または第二の電磁コイ
ルに吸着された状態にもたらす初期駆動が行われる。か
かる初期駆動については、例えばアーマチュアと弁体よ
りなる運動体の固有振動数が弁軸の支持部に於ける摩擦
抵抗によって変化する等の種々の問題があり、これらの
問題に対処することが、特開2000-304154、特開2001-32
9815、特開平10-288014等に於いて提案されている。
In the electromagnetically driven valve having the basic structure as described above, the armature of the electromagnetically driven means which is connected to the valve body to drive the valve body when not operated is the electromagnetic coil of the first and second electromagnetically driven means. Since it is in a neutral position apart from both of the above and is in a state in which it is difficult to respond to the magnetic force generated by the electromagnetic coil, when starting the operation of the electromagnetically driven valve, the valve body and armature should be connected to the first and second electromagnetic coils. A pulse current synchronized with the natural vibration of the vibration system formed by the mass of the moving body and the first and second springs is supplied, the displacement of the armature is increased by utilizing the resonance of the vibration system, and the armature is Initial driving is performed to bring the magnetic flux into the state of being attracted to the first or second electromagnetic coil. Regarding such initial drive, there are various problems such as the natural frequency of the moving body composed of the armature and the valve body being changed by the frictional resistance in the support portion of the valve shaft, and it is necessary to deal with these problems. JP-A-2000-304154, JP-A-2001-32
9815 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-288014.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く第一および
第二の電磁駆動手段の電磁コイルに、弁体とアーマチュ
アよりなる運動体の質量と第一および第二のばねとが構
成する振動系の固有振動に同期したパルス電流を供給
し、該振動系の共振を利用してアーマチュアの変位を増
大させ、これを第一または第二の電磁コイルに吸着され
た状態にもたらす初期駆動については、それを如何にし
て、より少ない電力消費の下に、より高い確実性にて実
現し、しかも最終段階にてアーマチュアをよりソフトに
電磁コイル或は電磁コアに着座せしめるよう達成するか
が絶えざる課題である。
As described above, the vibration system in which the electromagnetic coil of the first and second electromagnetic drive means is constituted by the mass of the moving body composed of the valve body and the armature and the first and second springs. For the initial drive that supplies a pulse current that is synchronized with the natural vibration of the, increases the displacement of the armature by utilizing the resonance of the vibration system, and brings this into the state of being attracted to the first or second electromagnetic coil, How to achieve it with less power consumption, higher reliability, and more softly seating the armature on the electromagnetic coil or electromagnetic core at the final stage is a constant challenge. Is.

【0005】本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁
として電磁駆動弁を用いる場合の上記の課題に対処し、
これをより一層高度に達成することができるよう電磁駆
動弁の作動制御に関し改良された内燃機関を提供するこ
とを課題としている。
The present invention addresses the above problems when using an electromagnetically driven valve as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine,
It is an object of the present invention to provide an improved internal combustion engine for controlling the operation of an electromagnetically driven valve so that this can be achieved to a higher degree.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するも
のとして、本発明は、弁体、前記弁体を開弁位置へ向け
て選択的に付勢する第一の電磁駆動手段、前記弁体を閉
弁位置へ向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段、
前記弁体を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のば
ね、および前記弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢す
る第二のばねを有する電磁駆動弁と、前記電磁駆動弁の
前記第一および第二の電磁駆動手段に対する通電を制御
することにより前記電磁駆動弁の開閉を制御する弁開閉
制御手段とを有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手
段は、前記電磁駆動弁を停止状態から作動状態にもたら
す初期駆動時に、前記第一および第二の電磁駆動手段の
少なくとも一方の電磁コイルに対する励磁電流の供給
を、アーマチュアが当該電磁コイルへ向かう運動を開始
してから所定の位相遷移を経て開始するよう制御する機
能を有していることを特徴とする内燃機関を提案するも
のである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a valve body, a first electromagnetic drive means for selectively energizing the valve body toward an open position, and the valve. Second electromagnetic drive means for selectively energizing the body toward the valve closed position,
An electromagnetically driven valve having a first spring for biasing the valve element in a direction away from the valve opening position, and a second spring for biasing the valve element in a direction away from the valve closing position; An internal combustion engine having a valve opening / closing control means for controlling opening / closing of the electromagnetically driven valve by controlling energization to the first and second electromagnetically driven means, wherein the valve opening / closing control means sets the electromagnetically driven valve to At the time of initial drive from the stopped state to the operating state, the exciting current is supplied to at least one of the electromagnetic coils of the first and second electromagnetic drive means in a predetermined phase after the armature starts moving toward the electromagnetic coil. The present invention proposes an internal combustion engine characterized by having a function of controlling to start after a transition.

【0007】前記弁開閉制御手段は、アーマチュアの振
幅の増大に連れて前記所定の位相遷移を大きくするよう
になっていてよい。この場合、位相遷移は励磁電流の供
給を遅らせる遅れ時間として管理され、アーマチュアの
振幅の増大に応じて遅れ時間が大きくされてよく、或は
また、位相遷移は励磁電流のパルス幅として管理され、
アーマチュアの振幅の増大に応じてパルス幅が小さくさ
れてもよい。
The valve opening / closing control means may increase the predetermined phase transition as the armature amplitude increases. In this case, the phase transition is managed as a delay time for delaying the supply of the exciting current, and the delay time may be increased according to the increase in the amplitude of the armature, or the phase transition is managed as the pulse width of the exciting current,
The pulse width may be reduced as the armature amplitude increases.

【0008】また、前記弁開閉制御手段は、前記電磁コ
イルに対する励磁電流の供給をアーマチュアが当該電磁
コイルへ向かう運動を開始してから所定の位相遷移を経
て開始する制御を、アーマチュアの振幅が所定値以上に
増大してから開始するようになっていてよい。
The valve opening / closing control means controls the start of the supply of the exciting current to the electromagnetic coil after a predetermined phase transition after the armature starts moving toward the electromagnetic coil, and the amplitude of the armature is predetermined. It may start after increasing the value or more.

【0009】更にまた、前記弁開閉制御手段は、前記電
磁コイルに対する励磁電流の供給をアーマチュアが当該
電磁コイルへ向かう運動を開始してから所定の位相遷移
を経て開始する制御を、前記第一および第二の電磁駆動
手段の両方について行ない、前記第一および第二の電磁
コイルへの通電を交互に切り換える度に、前記所定の位
相遷移を、その時のアーマチュアの振幅の増大に応じて
増大させるようになっていてよい。
Furthermore, the valve opening / closing control means controls the supply of an exciting current to the electromagnetic coil to start after a predetermined phase transition after the armature starts moving toward the electromagnetic coil. For each of the second electromagnetic drive means, each time the energization of the first and second electromagnetic coils is alternately switched, the predetermined phase transition is increased in accordance with the increase in the amplitude of the armature at that time. May be

【0010】[0010]

【発明の作用及び効果】上記の如く、弁体、前記弁体を
開弁位置へ向けて選択的に付勢する第一の電磁駆動手
段、前記弁体を閉弁位置へ向けて選択的に付勢する第二
の電磁駆動手段、前記弁体を開弁位置より離れる方向に
付勢する第一のばね、前記弁体を閉弁位置より離れる方
向に付勢する第二のばねを有している電磁駆動弁に於い
ては、アーマチュアがその振動位相のうち例えば第一の
電磁コイルへ向かう位相にあるときには、その当初、ア
ーマチュアは第一の電磁コイルに対しその位相中で最も
隔たった位置にある。この場合、初期駆動の初期であっ
てアーマチュアが第一および第二の電磁コイルの間の中
央近くに位置している間は、第一または第二の電磁コイ
ルに対するアーマチュアの隔たりはいずれも弁リフトの
半分程度に留まるが、アーマチュアの振幅が次第に増大
してくると、その往復位相の各々の開始点に於けるアー
マチュアのそれより目指すべき電磁コイルからの隔たり
は振幅の増大に応じて増大する。しかし、電磁的吸引力
は通常距離の2乗に反比例して弱くなるので、アーマチ
ュアの振幅が増大してくると、その位相に於けるパルス
通電の初期の部分はアーマチュアが当該電磁コイルより
大きく隔たった状態にあるときに行われ、それがアーマ
チュアの加速に寄与する効果は、次第に低下してくる。
As described above, the valve element, the first electromagnetic drive means for selectively urging the valve element toward the valve opening position, and the valve element selectively toward the valve closing position. Second electromagnetic drive means for urging, a first spring for urging the valve element away from the valve opening position, and a second spring for urging the valve element away from the valve closing position In an electromagnetically driven valve, when the armature is in a phase of its vibration phase, for example, toward the first electromagnetic coil, the armature is initially at the most distant position in the phase with respect to the first electromagnetic coil. It is in. In this case, both the armature separation relative to the first or second magnet coil is valve lift during the initial drive and while the armature is located near the center between the first and second magnet coils. However, as the amplitude of the armature gradually increases, the distance from the electromagnetic coil to which the armature should be aimed at at the starting point of each of the reciprocating phases increases as the amplitude increases. However, since the electromagnetic attractive force generally weakens in inverse proportion to the square of the distance, when the amplitude of the armature increases, the armature is separated from the electromagnetic coil by a greater amount in the initial part of pulse energization in that phase. The effect of contributing to the acceleration of the armature when it is in a mere state is gradually reduced.

【0011】この点に於いて、本発明により、上記の如
く、電磁コイルに対する励磁電流の供給を、アーマチュ
アが当該電磁コイルへ向かう運動を開始してから所定の
位相遷移を経て開始するようにすれば、アーマチュアの
振動振幅が大きくなってきても、その振動位相中のアー
マチュアが電磁コイルより大きく隔たっている部分での
効率の悪い電磁コイルの作動を避け、アーマチュアの電
磁駆動をそれが効率よく行われる部分にてのみ行い、そ
のことによってアーマチュアが第一または第二の何れか
の電磁コイルに吸着された状態を達成するまでの時間が
多少長くなっても、電磁駆動弁の初期駆動に要する電力
消費を低減することができる。
In this respect, according to the present invention, as described above, the supply of the exciting current to the electromagnetic coil may be started after a predetermined phase transition from the movement of the armature toward the electromagnetic coil. For example, even if the vibration amplitude of the armature becomes large, it is possible to efficiently operate the armature electromagnetically by avoiding the inefficient operation of the electromagnetic coil in the part where the armature is separated from the electromagnetic coil during the vibration phase. The electric power required for the initial drive of the electromagnetically driven valve, even if it takes a little longer for the armature to reach the state of being attracted to either the first or the second electromagnetic coil. The consumption can be reduced.

【0012】また、上記の如く電磁コイルに対する励磁
電流の供給を、アーマチュアが当該電磁コイルへ向かう
運動を開始してから所定の位相遷移を経て開始するよう
制御することが行われれば、前期の所定位相遷移を適宜
に制御することにより、アーマチュアに対する電磁駆動
力の制御に時間的要素を組み込むことができ、初期駆動
の終端においてアーマチュアが電磁コイル或はコアに激
しく衝突して弾けるような事態の発生を回避し、初期駆
動の終端においてアーマチュアを電磁コイルまたは電磁
コアにソフトランディングさせることができる。
Further, if the supply of the exciting current to the electromagnetic coil is controlled so as to be started after a predetermined phase transition after the armature starts moving toward the electromagnetic coil as described above, the predetermined period of the previous period is determined. By appropriately controlling the phase transition, it is possible to incorporate a time factor in the control of the electromagnetic driving force for the armature, and at the end of the initial drive, the armature violently collides with the electromagnetic coil or core and rebounds. And the armature can be soft landed on the electromagnetic coil or core at the end of the initial drive.

【0013】上記の如く電磁駆動弁を停止状態から作動
状態にもたらす初期駆動時に、第一および第二の電磁駆
動手段の少なくとも一方の電磁コイルに対する励磁電流
の供給を、アーマチュアが当該電磁コイルへ向かう運動
を開始してから所定の位相遷移を経て開始するよう制御
するに当って、アーマチュアの振幅の増大に連れて前記
所定の位相遷移を大きくしたり、制御開始をアーマチュ
アの振幅が所定値以上に増大してからにしたり、それを
第一および第二の電磁駆動手段の両方について行い、前
記所定の位相遷移を、第一および第二の電磁コイルへの
通電が交互に切り換えられる度に、その時のアーマチュ
アの振幅の増大に応じて増大することにより得られる格
別の作用効果は、以下の実施例ついての説明より明らか
となるであろう。
At the time of initial drive for bringing the electromagnetically driven valve from the stopped state to the operating state as described above, the armature supplies the exciting current to the electromagnetic coil of at least one of the first and second electromagnetic driving means to the electromagnetic coil. In controlling to start after a predetermined phase transition after starting the motion, the predetermined phase transition is increased as the amplitude of the armature increases, or the control start is set to the amplitude of the armature or more. After that, the predetermined phase transition is performed every time the energization of the first and second electromagnetic coils is switched alternately. The particular effect obtained by increasing the armature amplitude in accordance with the above will be apparent from the following description of the embodiments.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】添付の図1は本発明による作動制
御の対象となる電磁駆動弁の一例を幾分解図的に示す縦
断面図である。電磁駆動弁は、図示の要領にて内燃機関
の吸気ポート或いは排気ポートを開閉する吸気弁或いは
排気弁を構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 attached herewith is a longitudinal cross-sectional view showing an exploded view of an example of an electromagnetically driven valve which is the object of operation control according to the present invention. The electromagnetically driven valve constitutes an intake valve or an exhaust valve that opens and closes an intake port or an exhaust port of the internal combustion engine in the manner shown in the figure.

【0015】図1に於いて、電磁駆動弁は周知の構造の
内燃機関Eの吸気または排気用のポート部に装着された
状態にて示されている。図に於いて、10にて全体的に
示された弁ハウジングは、弁軸ガイド部12、下部ばね
ハウジング部14、下部電磁コア16、上部電磁コア1
8、コア組立てハウジング部20、上部ばねハウジング
部22よりなっており、その内部を通って弁軸24を摺
動可能に案内している。弁軸の先端部には、内燃機関E
の吸気ポートまたは排気ポート26を開閉する弁ディス
ク28が設けられている。弁ディスク28が弁軸24に
より支持された弁要素をここでは弁体と称する。弁軸2
4には、下部電磁コア16と上部電磁コア18の間に位
置するアーマチュア30、下部ばね座32、上部ばね座
34が固定されている。
In FIG. 1, the electromagnetically driven valve is shown mounted on an intake or exhaust port of an internal combustion engine E having a known structure. In the drawing, a valve housing generally indicated by 10 includes a valve shaft guide portion 12, a lower spring housing portion 14, a lower electromagnetic core 16, and an upper electromagnetic core 1.
8, a core assembly housing part 20, and an upper spring housing part 22. The valve shaft 24 is slidably guided through the inside. At the tip of the valve shaft, the internal combustion engine E
A valve disc 28 for opening and closing the intake port or the exhaust port 26 is provided. The valve element in which the valve disc 28 is supported by the valve shaft 24 is referred to herein as the valve body. Valve shaft 2
An armature 30, a lower spring seat 32, and an upper spring seat 34, which are located between the lower electromagnetic core 16 and the upper electromagnetic core 18, are fixed to 4.

【0016】下部電磁コア16および上部電磁コア18
には、それぞれの円環状溝部に下部電磁コイル36およ
び上部電磁コイル38が設けられている。上部ばねハウ
ジング部22の上端には環状の蓋板40が装着されてい
る。下部ばねハウジング部14と下部ばね座32の間に
は下部コイルばね42が、また上部ばね座34と蓋板4
0の間には上部コイルばね44が装着されている。下部
電磁コイル36および上部電磁コイル38の励磁(通
電)はマイクロコンピュータによる制御演算機能を備え
た弁開閉制御手段46により以下に説明される要領にて
制御される。弁軸24と弁ディスク28を主要部とする
弁体とアーマチュア30よりなる弁の運動体の動きは、
半導体レーザを用いた距離センサ48により上部ばね座
34上に装着された反射板50の変位を検出することに
より検出され、その情報が弁開閉制御手段46に送られ
るようになっている。
Lower electromagnetic core 16 and upper electromagnetic core 18
Is provided with a lower electromagnetic coil 36 and an upper electromagnetic coil 38 in each annular groove. An annular cover plate 40 is attached to the upper end of the upper spring housing portion 22. A lower coil spring 42 is provided between the lower spring housing portion 14 and the lower spring seat 32, and an upper spring seat 34 and the cover plate 4 are provided.
An upper coil spring 44 is mounted between 0. Excitation (energization) of the lower electromagnetic coil 36 and the upper electromagnetic coil 38 is controlled by the valve opening / closing control means 46 having a control calculation function by a microcomputer in the manner described below. The movement of the valve body consisting of the valve shaft 24 and the valve disc 28 and the armature 30 is as follows.
The distance sensor 48 using a semiconductor laser detects the displacement of the reflection plate 50 mounted on the upper spring seat 34, and the information is sent to the valve opening / closing control means 46.

【0017】下部コイルばね42および上部コイルばね
44のばね力は、内燃機関が停止しているとき、アーマ
チュア30が弁ディスク28その他の弁運動体に作用す
る重力と下部コイルばね42および上部コイルばね44
のばね力の釣合の下に、図示の如く下部電磁コア16と
上部電磁コア18より等距離隔たった中間位置にあるよ
う設定されており、このとき弁ディスク28は吸気ポー
トまたは排気ポート26を全閉状態と全開状態の間の中
間の状態にしている。
The spring forces of the lower coil spring 42 and the upper coil spring 44 are such that the armature 30 acts on the valve disc 28 and other valve moving bodies when the internal combustion engine is stopped, and the lower coil spring 42 and the upper coil spring 44 have the same force. 44
Under the balance of the spring force of, the valve disc 28 is set at an intermediate position equidistant from the lower electromagnetic core 16 and the upper electromagnetic core 18 as shown in the figure. It is in an intermediate state between the fully closed state and the fully open state.

【0018】図2は、図1に例示された如き基本構造を
有する電磁駆動弁を用いた内燃機関の運転開始に当っ
て、電磁駆動弁が本発明により初期駆動される要領を、
上部電磁コイル38の励磁通電(上励磁)、下部電磁コ
イル36の励磁通電(下励磁)、弁ディスク28および
アーマチュア30の変位(弁変位)として例示す線図で
ある。弁開閉制御装置46による弁の初期駆動の作動制
御が時点0にて開始されると、上部電磁コイルから始ま
って、上部電磁コイルと下部電磁コイルに交互に、アー
マチュアと弁体とからなる運動体の質量と上下のばねと
により構成される振動系の固有振動に同期した固有振動
周期の半分の持続時間のパルス電流が図にてパルス
(1)、(2)、(3)...として示されている如き
オンオフ経過にて供給される。これによってアーマチュ
アと弁体よりなる運動体は、励磁力の反転に共振しつつ
その振幅を次第に増大させる。
FIG. 2 shows a procedure in which the electromagnetically driven valve is initially driven according to the present invention when the internal combustion engine is started using the electromagnetically driven valve having the basic structure shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing examples of energization of the upper electromagnetic coil 38 (upper excitation), energization of the lower electromagnetic coil 36 (lower excitation), and displacement of the valve disc 28 and the armature 30 (valve displacement). When the operation control of the initial valve drive by the valve opening / closing control device 46 is started at time 0, the moving body including the armature and the valve body starts from the upper electromagnetic coil and alternates between the upper electromagnetic coil and the lower electromagnetic coil. In the figure, pulse currents having half the duration of the natural vibration period synchronized with the natural vibration of the vibration system constituted by the mass of the above and the upper and lower springs are pulse (1), (2), (3). . . Is supplied in the on-off progress as shown as. As a result, the moving body composed of the armature and the valve body resonates with the reversal of the exciting force and gradually increases its amplitude.

【0019】この場合、図示の例では、パルス電流
(6)程度までは、それが固有振動周期の半分に当たる
各位相幅の最初からかけられても、その時アーマチュア
はまだ休止時中立位置の近傍であり、それを今から吸引
しようとする電磁コイルよりさして大きく隔たってはい
ない。しかし、パルス電流(7)程度になると、その位
相の始点aに於いては、アーマチュアはそれを今から吸
引しようとする上部電磁コイルに対しかなり隔たった位
置にきており、その隔置距離の増大に応じてアーマチュ
アに対する上部電磁コイルの磁気的吸引効果は低下して
くる。
In this case, in the illustrated example, up to about the pulse current (6), even if it is applied from the beginning of each phase width corresponding to half of the natural oscillation period, the armature is still near the rest neutral position. Yes, it is not far apart than the electromagnetic coil it is trying to attract. However, when the pulse current (7) is reached, at the starting point a of the phase, the armature is located far away from the upper electromagnetic coil that is about to attract it, and the distance As it increases, the magnetic attraction effect of the upper electromagnetic coil on the armature decreases.

【0020】そこで、このとき、本発明によれば、距離
センサ48にて検出された弁の位相位置に関する情報に
基づく弁開閉制御手段46の制御判断により、パルス電
流(7)の通電開始を点bの位相位置まで遅らせること
が行われる。このような判断を行うために、弁開閉制御
手段46には、例えば図3に示されている如き振幅の絶
対値に対応して上記の位相遅れを求めるマップが組み込
まれていてよく、これによって点aにおける振幅Aaが
所定のしきい値As以上に増大したときには、それに対
応してパルス電流の供給開始を遅らせる位相遅れの値D
aを求めるようになっていてよい。同様にして、パルス
電流(8)の通電開始位相位置は、点cに於ける振幅に
基づき、点cの位相位置より点dの位相位置まで遅らさ
れる。以下、パルス電流(8)〜(13)に於いても、
パルス電流の通電開始の位相位置はそれぞれ正規の周期
開始位置より点e.f,g,h,iにて示されている位
相位置まで遅らされる。
Therefore, at this time, according to the present invention, the energization of the pulse current (7) is started by the control judgment of the valve opening / closing control means 46 based on the information on the phase position of the valve detected by the distance sensor 48. Delaying to the phase position of b is performed. In order to make such a determination, the valve opening / closing control means 46 may incorporate a map for obtaining the above-mentioned phase delay corresponding to the absolute value of the amplitude as shown in FIG. 3, for example. When the amplitude Aa at the point a increases above the predetermined threshold value As, the phase delay value D that delays the start of the pulse current supply correspondingly.
You can ask for a. Similarly, the energization start phase position of the pulse current (8) is delayed from the phase position of the point c to the phase position of the point d based on the amplitude at the point c. Hereinafter, even in the pulse current (8) to (13),
The phase position at which the energization of the pulse current starts is the point e.g. from the normal cycle start position. It is delayed to the phase position indicated by f, g, h, i.

【0021】尚、パルス電流の通電開始の位相位置を正
規の各周期開始位置より点b,d,e,...の如く遅
らせることは、そのことによってパルス電流のパルス幅
を縮小することに相当するので、制御の態様としては、
図3の如く振幅の絶対値に対応して位相遅れを求めるマ
ップに代えて、図4に示す如く振幅の絶対値に対応して
パルス幅を求め、パルス通電の幅を目標値とする制御が
行われてもよい。この場合にも、パルス幅の縮小はアー
マチュアの振幅が所定のしきい値As以上に増大したと
き行なわれることとされてよい。
It should be noted that the phase position at which the energization of the pulse current is started is defined by points b, d, e ,. . . As described above, since it corresponds to reducing the pulse width of the pulse current, the control mode is as follows.
Instead of the map for obtaining the phase delay corresponding to the absolute value of the amplitude as shown in FIG. 3, the control for obtaining the pulse width corresponding to the absolute value of the amplitude as shown in FIG. May be done. Also in this case, the reduction of the pulse width may be performed when the amplitude of the armature increases above the predetermined threshold value As.

【0022】図示の例に於いては、初期駆動の終端にお
けるパルス電流(13)およびそれより一つ前のパルス
電流(12)の通電開始位相位置は,それぞれ点iおよ
びhにて示されている如く正規の周期開始点より半周期
以上にわたって大きく遅らされており、これによって初
期駆動の最終段階に於いてアーマチュアに及ぼされる電
磁駆動力は、アーマチュアが電磁コイルにかなり近づい
てから発生される。このようにアーマチュアがそれに吸
引力を及ぼす電磁コイルにかなり近づいてから該電磁コ
イルに対するパルス電流の供給が開始されるようにする
ことにより、通電はその当初からアーマチュアの駆動に
高い効率にて寄与し、電磁駆動弁の初期駆動に要する電
力消費が節減されると同時に、アーマチュアが振動の最
後に第一または第二の電磁コイル或いは電磁コア上に当
接して着座するとき、それがソフトに行われ、アーマチ
ュアが電磁コイルや電磁コアに激しく衝突することによ
る振動や騒音の発生が回避される。
In the illustrated example, the energization start phase positions of the pulse current (13) at the end of the initial drive and the pulse current (12) immediately before it are indicated by points i and h, respectively. As shown in the figure, it is greatly delayed by more than half a cycle from the starting point of the normal cycle, and the electromagnetic driving force exerted on the armature in the final stage of the initial drive is generated after the armature comes very close to the electromagnetic coil. . In this way, energization contributes to the driving of the armature with high efficiency from the beginning by allowing the supply of the pulse current to the electromagnetic coil to be started after the armature comes very close to the electromagnetic coil that exerts an attractive force on it. , The power consumption required for the initial drive of the electromagnetically driven valve is reduced, and at the same time, when the armature abuts and seats on the first or second electromagnetic coil or electromagnetic core at the end of the vibration, it is done softly. The generation of vibration and noise due to the armature violently colliding with the electromagnetic coil or the electromagnetic core is avoided.

【0023】図2の弁変位を示す線図に於いて、破線は
パルス電流の通電が従来通り正規の周期開始位相位置に
て開始された場合の弁変位を示している。この場合に
は、初期駆動は例えばパルス電流(11)にて終了す
る。これと比較すれば、本発明を適用することにより、
更にパルス電流(12)および(13)を要することに
なるが、それでも尚図の解図的表示からも理解される通
り、本発明により節約される電力量、即ちパルス電流
(7)〜(11)に於ける白抜き部分の面積よりパルス
電流(12)および(13)の面積を差し引いた差は明
らかに正であり、こうして本発明により初期駆動に要す
る電力消費が節約される。
In the diagram showing the valve displacement shown in FIG. 2, the broken line shows the valve displacement when the pulse current is started at the regular cycle start phase position as in the prior art. In this case, the initial drive ends with the pulse current (11), for example. By comparison with this, by applying the present invention,
Further pulse currents (12) and (13) will be required, but as will be understood from the schematic representation of the figure, the amount of power saved by the invention, namely pulse currents (7)-(11). The difference between the areas of the white areas in () minus the areas of the pulse currents (12) and (13) is clearly positive, thus the present invention saves the power consumption required for the initial drive.

【0024】また、パルス電流の通電が従来通り正規の
周期開始位置にて開始された場合には、アーマチュアの
振幅が増大してからも各パルス電流毎に強力な加速力が
これに付与されたので、アーマチュアはその振動の終点
j或いは更にそのひとつ手前の頂点kにて、電磁コイル
または電磁コアに激しく衝突し、振動や騒音を発生する
恐れがある。これに対し、本発明によれば、アーマチュ
アの振幅の増大の度合いに応じてパルス電流の通電開始
位相位置を適度に遅らせ、アーマチュアに付与する加速
力を適度に低減することによりアーマチュアをその振動
の終端にて電磁コイルまたは電磁コア上にソフトに着座
させることができる。
Further, when the energization of the pulse current is started at the regular cycle start position as in the conventional case, a strong acceleration force is applied to each pulse current even after the amplitude of the armature is increased. Therefore, the armature may violently collide with the electromagnetic coil or the electromagnetic core at the end point j of its vibration or at the vertex k immediately before that, causing vibration and noise. On the other hand, according to the present invention, by appropriately delaying the energization start phase position of the pulse current according to the degree of increase in the amplitude of the armature, and appropriately reducing the acceleration force applied to the armature, the armature can be reduced in vibration. It can be soft seated on the electromagnetic coil or core at the end.

【0025】以上に於いては本発明を一つの実施例につ
いて詳細に説明したが、これらの実施例について本発明
の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にと
って明らかであろう。
Although the present invention has been described above in detail with reference to one embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to these embodiments within the scope of the present invention. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による内燃機関において作動制御の対象
となる電磁駆動弁の一例を幾分解図的に示す縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an exploded view of an example of an electromagnetically driven valve which is an object of operation control in an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】内燃機関の運転開始に当って、電磁駆動弁が、
本発明に従った初期駆動より、開閉の中間にある停止状
態より完全に閉じた状態にもたらされる要領の一例を示
す線図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an electromagnetically driven valve for starting operation of an internal combustion engine.
The line diagram which shows an example of the point brought to a completely closed state from the stopped state in the middle of opening and closing by the initial drive according to the present invention.

【図3】電磁コイルへのパルス電流の通電開始を遅らせ
る位相遅れをアーマチュアの振幅の絶対値対応して設定
する要領の一例を示すマップ。
FIG. 3 is a map showing an example of how to set a phase delay that delays the start of energization of a pulse current to an electromagnetic coil in correspondence with an absolute value of an armature amplitude.

【図4】電磁コイルへ供給されるパルス電流のパルス幅
をアーマチュアの振幅の絶対値対応して設定する要領の
一例を示すマップ。
FIG. 4 is a map showing an example of a procedure for setting the pulse width of the pulse current supplied to the electromagnetic coil in correspondence with the absolute value of the amplitude of the armature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…弁ハウジング 12…弁軸ガイド部 14…下部ばねハウジング部 16…下部電磁コア 18…上部電磁コア 20…コア組立てハウジング部 22…上部ばねハウジング部 24…弁軸24 26…吸気ポートまたは排気ポート26 28…弁ディスク 30…アーマチュア 32…下部ばね座 34…上部ばね座 36…下部電磁コイル 38…上部電磁コイル 40…蓋板 42…下部コイルばね 44…上部コイルばね 46…弁開閉制御手段 48…距離センサ 50…反射板 10 ... Valve housing 12 ... Valve shaft guide 14 ... Lower spring housing part 16 ... Lower electromagnetic core 18 ... Upper electromagnetic core 20 ... Core assembly housing part 22 ... Upper spring housing part 24 ... Valve shaft 24 26 ... Intake port or exhaust port 26 28 ... Valve disc 30 ... Armature 32 ... Lower spring seat 34 ... Upper spring seat 36 ... Lower electromagnetic coil 38 ... Upper electromagnetic coil 40 ... Lid plate 42 ... Lower coil spring 44 ... Upper coil spring 46 ... Valve opening / closing control means 48 ... Distance sensor 50 ... Reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G018 AB09 CA12 EA22 FA01 GA02 GA37 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 EA17 EC08 FA11 FA24 HA13X 3H106 DA07 DA23 DB02 DB14 DB26 DB32 DC02 DD03 EE05 EE22 FA04 KK17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 3G018 AB09 CA12 EA22 FA01 GA02                       GA37                 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05                       EA17 EC08 FA11 FA24 HA13X                 3H106 DA07 DA23 DB02 DB14 DB26                       DB32 DC02 DD03 EE05 EE22                       FA04 KK17

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弁体、前記弁体を開弁位置へ向けて選択的
に付勢する第一の電磁駆動手段、前記弁体を閉弁位置へ
向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段、前記弁体
を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のばね、およ
び前記弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢する第二の
ばねを有する電磁駆動弁と、前記電磁駆動弁の前記第一
および第二の電磁駆動手段に対する通電を制御すること
により前記電磁駆動弁の開閉を制御する弁開閉制御手段
とを有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は、前
記電磁駆動弁を停止状態から作動状態にもたらす初期駆
動時に、前記第一および第二の電磁駆動手段の少なくと
も一方の電磁コイルに対する励磁電流の供給を、アーマ
チュアが当該電磁コイルへ向かう運動を開始してから所
定の位相遷移を経て開始するよう制御する機能を有して
いることを特徴とする内燃機関。
1. A valve body, a first electromagnetic drive means for selectively urging the valve body toward a valve opening position, and a second electromagnetic drive means for selectively urging the valve body toward a valve closing position. An electromagnetically driven valve having an electromagnetic drive means, a first spring for urging the valve element away from the valve opening position, and a second spring for urging the valve element away from the valve closing position; An internal combustion engine having valve opening / closing control means for controlling opening / closing of the electromagnetically driven valve by controlling energization of the electromagnetically driven valve to the first and second electromagnetically driven means, wherein the valve opening / closing control means comprises: During the initial drive that brings the electromagnetically driven valve from the stopped state to the operating state, the excitation current is supplied to the electromagnetic coil of at least one of the first and second electromagnetic drive means, and the armature starts the movement toward the electromagnetic coil. Through a predetermined phase transition from Internal combustion engine, characterized in that it has a function of controlling to start.
【請求項2】前記弁開閉制御手段は、アーマチュアの振
幅の増大に連れて前記所定の位相遷移を大きくするよう
になっていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機
関。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve opening / closing control means is adapted to increase the predetermined phase transition as the amplitude of the armature increases.
【請求項3】前記位相遷移は励磁電流の供給を遅らせる
遅れ時間として管理され、アーマチュアの振幅の増大に
応じて前記遅れ時間が大きくされることを特徴とする請
求項2に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the phase transition is managed as a delay time for delaying the supply of the exciting current, and the delay time is increased according to an increase in the amplitude of the armature.
【請求項4】前記位相遷移は励磁電流のパルス幅として
管理され、アーマチュアの振幅の増大に応じて前記パル
ス幅が小さくされることを特徴とする請求項2に記載の
内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the phase transition is managed as a pulse width of an exciting current, and the pulse width is reduced as the amplitude of the armature increases.
【請求項5】前記弁開閉制御手段は、前記電磁コイルに
対する励磁電流の供給をアーマチュアが当該電磁コイル
へ向かう運動を開始してから所定の位相遷移を経て開始
する制御を、アーマチュアの振幅が所定値以上に増大し
てから開始するようになっていることを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載の内燃機関。
5. The valve opening / closing control means controls the start of supply of an exciting current to the electromagnetic coil after a predetermined phase transition after the armature starts moving toward the electromagnetic coil, the amplitude of the armature being predetermined. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the internal combustion engine is started after being increased to a value or more.
【請求項6】前記弁開閉制御手段は、前記電磁コイルに
対する励磁電流の供給をアーマチュアが当該電磁コイル
へ向かう運動を開始してから所定の位相遷移を経て開始
する制御を、前記第一および第二の電磁コイルへの通電
を交互に切り換える度に、前記第一および第二の電磁駆
動手段の両方について行ない、前記所定の位相遷移を、
その時のアーマチュアの振幅の増大に応じて増大するよ
うになっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
かに記載の内燃機関。
6. The valve opening / closing control means controls the supply of an exciting current to the electromagnetic coil to start after a predetermined phase transition after the armature starts moving toward the electromagnetic coil. Each time the energization of the two electromagnetic coils is switched alternately, both the first and second electromagnetic drive means are carried out and the predetermined phase transition is performed.
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the internal combustion engine is configured to increase in response to an increase in the amplitude of the armature at that time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7472884B2 (en) 2004-09-03 2009-01-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control unit for electromagnetically driven valve
JP2010264840A (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Fuji Heavy Ind Ltd Control device of transfer clutch for four-wheel drive vehicle

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