JPH02181009A - 電磁駆動バルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの吸排気バルブを電磁力により動弁せ
しめてバルブ開度を制御する電磁駆動バルブ制御装置に
関する。

（従来の技術） ガソリンエンジンにおいては、エンジンへの吸気はスロ
ットルバルブを介し、空気量を制御してエンジン負荷を
変化させており、吸入気の流路はスロットルバルブから
シリンダの吸気バルブに至る距離の長い通路となってい
る。

一方、エンジンの吸排気バルブの開閉動作は古くからカ
ムシャフトなどの機械的な動弁機構により駆動されてい
るが、この機械的な機構に代えて、ソレノイドなどの吸
引力を用いた電動機構により動弁させる提案が、例えば
特開昭５８−１８３３０５・号公報、特開昭６１−７６
７１３号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 通常のガソリンエンジンの吸気流路は前述のように長い
距離のため、エンジンの応答性が劣ることになる。また
シリンダの吸気にて負圧が発生するためマニホールド内
圧が低下して冷間時では温度が低下することになり、こ
のため噴射ノズルからの燃料の気化が悪くなってレスポ
ンスが劣ったり、燃焼が悪化するという欠点が生じてい
る。

また、吸排気バルブの動弁に電動機構を用いる提案にお
いては、バルブの開閉タイミングは電動にての制御が行
われるが、エンジンの負荷に応じてのバルブ開度の制御
が考慮されていないという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は吸排気バルブの開閉弁駆動をエンジンの運転
状態に応じて変化させて応答性の向上を計ろうとする電
磁駆動バルブ制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、吸排気バルブを電磁力を用いた動弁機
構により開閉弁せしめる電磁駆動バルブ制御装置におい
て、エンジンの負荷状態を検出する検出手段と、該検出
手段からの情報に応じて必要混合気量な求める演算手段
と、求めた混合気量に基づいて燃料噴射ノズルと吸気バ
ルブの開弁量とを制御する制御手段とを備えた電磁駆動
バルブ制御装置が提供される。

（作用） 本発明では、エンジン負荷センサと回転センサとからの
情報により吸気バルブの開度やリフトが制御されるので
、無駄な開閉運動が避けられて、バルブの開閉の効率が
向上するとともに、燃料を吸気バルブに噴射するように
噴射ノズルを配置したので、バルブからの受熱や吸気の
流速により混合気の生成が促進される。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、１はエンジンであり、燃料の燃焼エネル
ギーによるエンジン出力で車両を駆動するもので、エン
ジン１への供給燃料を制御する燃料噴射装置１１は後述
する噴射ノズルを有し、コントローラからの指令により
所定の燃料を噴射するものである。１３はポジションセ
ンサて、エンジン１の燃焼サイクルにおけるピストン位
置を検出して吸排気バルブの開閉タイミングの基となる
信号を発するものである。１４は回転センサで、エンジ
ン１の出力軸に配置されてエンジン回転数を検出するも
ので、これらの各種センサからのそれぞれの検出信号は
後述するコントローラに送信される。

２は吸気バルブで、セラミックス素材が採用されて軽量
に形成され、シリンダヘッド３に設けたバルブガイド３
１により上下方向に滑動自在に保持されて、傘部２１が
シリンダヘッド３のバルブ座３２に接／離することによ
り吸気ボート３３を介して気筒が吸入する空気流を制御
するものである。

２２は吸気バルブ２のステムエンド部２３に設けた可動
子で、例えば軟鉄のような磁性材料が用いられ、可動子
コイル２４を有して上下方向に励磁されるよう構成され
ている。

２５は可動子２２に対応する固定子で、磁性材料よりな
り可動子２２の上方に配置され固定子コイル２６を有し
て、通電によって可動子２２を吸引／離反することによ
り吸気バルブ２を上下に動弁駆動する。なお２７はコイ
ル状のスプリングであり、可動子２２とバルブガイド３
１との間に設けられ、弾性力により常時は閉弁させるも
のである。

噴射ノズル１２はシリンダヘッド３の情報から吸気ボー
ト３３に貫入され、ノズル孔１２ａから噴射される燃料
の噴霧が吸気バルブ２の傘部２１に当って飛散し燃料の
気化が促進されるように噴射ノズル１２が取付けられて
いる。

３４は吸気ボート３３に配置されたエアフロー計であり
、例えば電流を通じた電熱線に当る空気流を、電熱線の
抵抗値変化により検出するもので、エアフロー量処理装
置３５が接続されて、該処理装置によって空気量が処理
され、吸気バルブ２の開度やリフトに基づく空気流の情
報はコントローラに入力される。

４はアクセルペダルであり、該アクセルペダルの踏込量
を検出するアクセルセンサ４１が取付けられ、検出信号
をコントローラ５に送出する。なお、この検出信号はエ
ンジンの負荷信号となるものである。

コントローラ５はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手段など
を格納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備えてお
り、前述の各種センサやエアフロー量処理装置３５など
からの信号が入力されると、メモリに格納された手順に
より処理が行われ、バルブ開度やリフトの計算、噴射タ
イミングの演算などがなされて動弁機構用の各種コイル
や噴射ノズルに対して制御指令が発せられるよう構成さ
れている。

なお、５１はバッテリであり、コントローラ５や動弁用
の各種コイルの電源となるものである。

第２図は本実施例における吸気バルブの開度とリフトの
状態を示す曲線図である。そして本実施例においては、
エンジンの負荷条件が決っていれば、その条件に合致し
た弁開度による空気流と、噴射ノズルによる燃料流量と
を設定し、混合気をシリンダに供給するよう作動するも
ので、第２図はエンジンの負荷条件に応じて、吸気バル
ブの開度とリフトとの制御を示すものである。

第３図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
り、つぎに同図により処理を説明する。

まずステップ１において、回転センサ１４からの検出信
号からエンジン１の回転数を読込み、ステップ２ではア
クセルセンサ４１の検出信号からエンジン負荷を読込む
。ついでステップ３ではこれらのエンジン負荷条件に基
づいて必要空気量を得るための吸気バルブの開度とリフ
トの計算を行うとともに、燃料の噴射量や噴射タイミン
グの演算を行う。

ステップ４ではエンジン１に設けたポジションセンサ１
３からの信号によりピストンの下死点（ＢＤＣ）を検出
し、ＢＤＣの検出後は該位置を基準とした所定のタイミ
ングの後、ステップ３にて計算したバルブ開度、リフト
により、動弁用の固定子コイル２６、および可動子コイ
ル２４に通電して吸気バルブ２の開弁な行う（ステップ
５）。

ついでステップ６では燃料噴射装置１１に対して、演算
を行った流量およびタイミングによって噴射ノズル１２
から燃料の噴射を行わせる。

つぎに、ステップ７ではポジションセンサ１３により上
死点（ＴＤＣ）を検出して、吸気バルブの開弁を確認し
、ステップ８では吸気バルブのリフトのチエツクを行い
、ステップ９では吸気行程の終期の下死点を通過したか
をチエツクし、ステップ１０ではつぎの上死点の通過を
確認してステップ１１に進む。そして、このステップ１
１では排気バルブの開度やリフトのタイミングの演算を
行った後、該演算にしたがって排気バルブの開弁制御を
ステップ１２にて行うことになる。

また、上述のステップ７からステップ１０に至る間に、
確認やチエツクが不能の場合はステップ１３に穆行して
、エンジンの回転を連続させるか否かを判断し、連続の
場合はステップ１４にて異常信号を発し、ステップ１５
にて吸気バルブを全閉することになる。

なお、第１図に示した実施例においては吸気バルブに関
する動弁機構について説明したが、排気バルブの動弁機
構はその開閉弁のタイミングが異るのみにて構成や作動
は吸気バルブのそれに準するため、排気バルブの説明は
省略する。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、セラミックス素材からなる軽量の吸排
気バルブの動弁用に固定子と可動子とを備え、これらの
コイルの通電制御によりバルブを駆動するため、従来の
カムシャフトなどの機械的な動弁機構と異り、バルブの
開度やリフトがエンジンの負荷条件に対応して制御でき
るという効果が得られ、無駄な開弁動作が減じて混合気
の吹返しが防止できる利点も生ずる。

また本発明によれば、エンジンに燃料を供給する噴射ノ
ズルをシリンダヘッドに取付け、吸気バルブの傘部に燃
料を吹付けるので、混合気の流路が短縮されてエンジン
の応答性が向上する効果が得られ、さらに吸気バルブに
燃料の噴射が当るため、バルブからの受熱や空気流によ
っての混合気の生成が促進される利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すプロワの一例を
示す処理フロー図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気パルプ、３・・・シリ
ンダヘッド、４・・・アクセルペダル、５・・・コント
ローラ、１２・・・噴射ノズル、１４・・・回転センサ
、２２・・・可動子、２５・・・固定子、３３・・・吸
気ボート、４１・・・アクセルセンサ。 特許出願人　　いすＸ自動車株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　　辻　　　　　實Ｑ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、吸排気バルブを電磁力を用いた動弁機構により
   開閉弁せしめる電磁駆動バルブ制御装置において、エン
   ジンの負荷状態を検出する検出手段と、該検出手段から
   の情報に応じて必要混合気量を求める演算手段と、求め
   た混合気量に基づいて燃料噴射ノズルと吸気バルブの開
   弁量とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
   電磁駆動バルブ制御装置。
2. （２）前記燃料噴射ノズルはシリンダヘッドに取付けら
   れ、燃料を吸気バルブヘッドに噴射して噴霧せしめるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の電磁駆動バルブ制御
   装置。