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JP3405053B2 - Electromagnetic driven gas exchange device - Google Patents
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JP3405053B2 - Electromagnetic driven gas exchange device - Google Patents

Electromagnetic driven gas exchange device

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JP3405053B2
JP3405053B2 JP06851796A JP6851796A JP3405053B2 JP 3405053 B2 JP3405053 B2 JP 3405053B2 JP 06851796 A JP06851796 A JP 06851796A JP 6851796 A JP6851796 A JP 6851796A JP 3405053 B2 JP3405053 B2 JP 3405053B2
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gas exchange
valve
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electromagnetic coil
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動式ガス交
換装置に係り、特に、内燃機関のガス交換弁を駆動する
装置として好適な電磁駆動式ガス交換装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、例えば特開昭61−2485
06号に開示される如く、内燃機関のガス交換弁を電磁
力により駆動する装置が知られている。かかる装置は、
内燃機関のガス交換弁に連結される磁性板と、磁性板を
中立位置に付勢する弾性体と、磁性板の両側に配設さ
れ、交互に磁性板を吸着する2つの電磁石とを備えてい
る。ガス交換弁は、磁性板が一方の電磁石に吸着される
ことにより閉弁状態となり、磁性板が他方の電磁石に吸
着されることにより開弁状態となる。従って、上記の装
置によれば、電磁石への通電電流を適切に制御すること
により、ガス交換弁を内燃機関の運転状態に合わせて開
閉させることができる。 【0003】電磁石に対して一定の電流が供給されてい
る場合、電磁石と磁性板との間に作用する電磁力は、両
者が近接するに連れて増大される。従って、上記従来の
装置においては、中立位置近傍に位置するガス交換弁を
開弁位置または閉弁位置に引き寄せるためには比較的大
きな電流が要求されるが、ガス交換弁が開弁位置または
閉弁位置に到達した後は、より小さな電流によりガス交
換弁を開弁位置または閉弁位置に保持しておくことがで
きる。 【0004】このため、上記従来の装置には、ガス交換
弁が開弁位置と閉弁位置との間を変位する際には電磁石
に対して大きな電流を供給し、かつ、ガス交換弁が開弁
位置または閉弁位置に到達した後は、電磁石に対して所
定時間毎にパルス状の電流を供給する電流制御回路が搭
載されている。かかる電流制御回路によれば、電磁石に
供給される電流が、必要最小限の値に制御される。この
ため、上記従来の装置によれば、優れた省エネルギ性を
確保しつつ、確実にガス交換弁を駆動することができ
る。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】電磁石に内蔵される電
磁コイルを流れる電流が変化すると、電磁コイルには、
その変化を抑制しようとする誘導起電力が生ずる。ま
た、電磁コイルを流れる電流が変化し、その結果、電磁
石において発生されていた磁界に変化が生ずると、電磁
石には、その内部を還流する磁束の変化を抑制しようと
する渦電流が生ずる。このため、上記従来の装置におい
て、電磁石に対する電流の供給が停止された後、磁性板
が電磁石から離間し始めるまでの間にはある程度の遅延
時間が生ずる。 【0006】ガス交換弁の開閉時期の制御精度を高める
うえでは、かかる遅延時間が短いほど、すなわち、電磁
石への電流の供給が停止された後、磁性板が速やかに電
磁石から離間し始めるほど有利である。しかしながら、
上記従来の装置においては、電磁石から速やかに磁性板
を離間させることについては、何らの配慮もなされてい
なかった。この点、上記従来の装置は、ガス交換弁の開
閉時期を精度良く制御するうえで必ずしも最適な構成で
はなかった。 【0007】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ガス交換弁を移動終端に吸着保持している電磁
力の起因である励磁電流の遮断が図られた後、ガス交換
弁を速やかに移動終端から離間する方向に変位させ得る
電磁駆動式ガス交換装置を提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載する如く、弾性体により付勢されるプランジャに
電磁力を作用させることによりガス交換弁を駆動する電
磁駆動式ガス交換装置において、移動終端に保持される
プランジャに微小振動を付与する微小振動付与手段と、
前記プランジャが移動終端から離間する方向に微小変位
している際に、前記電磁力の起因となる励磁電流の供給
の停止を図る励磁電流停止手段と、を備え、前記微小振
動付与手段が、前記励磁電流を、前記弾性体および前記
プランジャを含むバネ質量系の固有振動周波数と実質的
に等しい周波数で振幅させる励磁電流制御手段を備える
と共に、前記励磁電流停止手段が、前記励磁電流の振幅
状態に基づいて前記励磁電流の停止を図る電磁駆動式ガ
ス交換装置により達成される。 【0009】本発明において、前記微小振動付与手段
は、電磁力によって移動終端に保持されているプランジ
ャに微小振動を付与する。また、前記励磁電流停止手段
は、プランジャが離間方向に微小変位している際に励磁
電流の遮断を図る。プランジャが離間方向に微小変位し
ている場合、プランジャには、移動終端から離間しよう
とする慣性が作用している。このため、かかるタイミン
グで励磁電流の遮断が図られ、その結果電磁力が減衰し
始めると、プランジャは速やかに移動終端から離間する
方向に変位し始める。 【0010】 【0011】本発明において、前記励磁電流制御手段
は、電磁力の起因である励磁電流に、バネ質量系の固有
振動周波数と実質的に等しい振幅を付与する。励磁電流
に係る振幅が付与されると、その振幅は電磁力にも反映
される。電磁力に生ずる振幅は、プランジャを含むバネ
質量系に伝達される。振幅の周波数がバネ質量系の固有
振動周波数と実質的に一致しているため、バネ質量系に
は微小な振動が励起される。バネ質量系に生ずる微小振
動は励磁電流の振幅周期に応答する。前記励磁電流停止
手段は、励磁電流の振幅周期に基づいて、バネ質量系が
移動終端から離間する方向に微小変位しているときに励
磁電流の遮断を図る。その結果、バネ質量系は、励磁電
流の遮断が図られた後、速やかに移動終端から離間する
方向に変位し始める。 【0012】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例である
電磁駆動式ガス交換装置10(以下、単にガス交換装置
10と称す)の全体構成を表す断面図を示す。ガス交換
装置10は、弁体12を備えている。弁体12は、図中
下端部を内燃機関の燃焼室内に露出させた状態でシリン
ダヘッド内に配設される部材であり、内燃機関の吸気
弁、又は排気弁を構成する。内燃機関のシリンダヘッド
には、弁体12に対する弁座を備えるポートが設けられ
ている。弁体12が弁座から離座すること、又は弁座に
着座することによりポートの導通状態が制御される。 【0013】弁体12には、弁軸14が固定されてい
る。弁軸14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、弁駆動装
置10のロアキャップ17に支持されている。弁軸14
の上部には、プランジャホルダ18が固定されている。
プランジャホルダ18は、例えばステンレス鋼やチタン
合金等の如く、硬度が高く、かつ、非磁性或いは低い磁
気特性を示す材料で構成されている。プランジャホルダ
18は、弁軸14の軸方向に延在する円筒部18aと、
円筒部18aのほぼ軸方向中央部に形成されたリング部
18bとを備えている。 【0014】プランジャホルダ18の下端部には、ロア
リテーナ20が固定されている。ロアリテーナ20とロ
アキャップ17との間には、両者を離間させる方向の付
勢力を発生するロアスプリング22が配設されている。
ロアスプリング22は、ロアリテーナ20を、すなわち
プランジャホルダ18を、図1における上方へ向けて付
勢する付勢力を発生する。 【0015】一方、プランジャホルダ18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
リテーナの上部には、アッパースプリング26の下端部
が当接している。アッパースプリング26の周囲には、
その外周を取り巻くように円筒状のアッパーキャップ2
7が配設されている。更に、アッパースプリング26の
上端部は、アッパーキャップ27に螺着されるアジャス
トボルト28に当接している。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、プランジャホ
ルダ18を、図1における下方へ向けて付勢する付勢力
を発生する。 【0016】プランジャホルダ18の、リング部18b
の外周には、プランジャ30が接合されている。プラン
ジャ30は、Fe,Ni,Co等をベース材料とする軟
磁性材料で構成されたドーナツ状の部材である。プラン
ジャ30と、プランジャホルダ18とは、電子ビーム溶
接、レーザ溶接、ろう付け、カシメ、接着等の手法で接
合されている。 【0017】プランジャ30の上方には、第1電磁コイ
ル32及び第1コア34が配設されている。また、プラ
ンジャ30の下方には、第2電磁コイル36及び第2コ
ア38が配設されている。第1コア34および第2コア
38は、共に磁性材料で構成された部材であり、それぞ
れ第1電磁コイル32または第2電磁コイル36を収納
するための環状溝34a,38aと、それらの中央部を
軸方向に貫通する貫通孔34b,38bとを備えてい
る。 【0018】第1コア34の貫通孔34bの一端(図1
に於ける上端)には第1ベアリング40が配設されてい
る。また、第2コア38の貫通孔38bの一端(図1に
於ける下端)には第2ベアリング42が配設されてい
る。貫通孔34b,38bに挿入されるプランジャホル
ダ18の円筒部18aは、これら第1ベアリング40お
よび第2ベアリング42によって摺動可能に保持されて
いる。 【0019】第1コア34および第2コア38の外周に
は、外筒44が配設されている。第1コア34および第
2コア38は、両者間に所定の間隔が確保されるよう
に、外筒44により保持されている。また、上述したア
ッパーキャップ27は、第1コア34の上端面に固定さ
れている。一方、上述したロアキャップ17は、第2コ
ア38の下端面に固定されている。そして、上述したア
ジャスタボルト28は、プランジャ30の中立位置が、
第1コア34と第2コア38との中間点となるように調
整されている。 【0020】ガス交換装置10が備える第1電磁コイル
32および第2電磁コイル36は、電子制御ユニット4
6(以下、ECUと称す)に接続されている。ECU4
6はには、内燃機関の機関回転数NEに応じた周期でパ
ルス信号を発するNEセンサ48が接続されている。E
CU46は、NEセンサ48から出力されるパルス信号
に基づいて機関回転数NEを検出し、また、内燃機関の
回転角が基準クランク角に達した時期(以下、基準時期
と称す)を検出する。ECU46は、機関回転数NEお
よび基準時期に基づいて、適切なタイミングで弁体12
が開閉されるように、第1電磁コイル32および第2電
磁コイル36に対して交互に電流を供給する。尚、以下
の記載においては、第1電磁コイル32および第2電磁
コイル36に供給される電流を励磁電流と称す。 【0021】本実施例のガス交換装置10において、第
1電磁コイル32および第2電磁コイル36に励磁電流
が供給されていない場合は、プランジャ30がその中立
位置、すなわち、第1コア34と第2コア38との中間
部に維持される。プランジャ30が中立位置に維持され
ている状況下で第1電磁コイル32に励磁電流を流通さ
せると、第1電磁コイル32の内外周を還流する磁界が
発生する。この磁界は、第1コア34、プランジャ3
0、および第1コア34とプランジャ30との間のエア
ギャップからなる磁気回路を流通する磁束を発生させ
る。上記の如く発生される磁束は、プランジャ30を第
1コア34側へ吸引する吸引力、すなわち、弁体12を
図1において上方へ変位させる吸引力を発生させる。 【0022】プランジャ30に対して上記の吸引力が作
用すると、プランジャ30、プランジャホルダ18、ア
ッパリテーナ24、ロアリテーナ20、弁軸14および
弁体12(以下、これらを総称して可動部50と称す)
は、アッパスプリング26の付勢力に抗って図1におけ
る上方へ向けて変位する。そして、その変位は、プラン
ジャ30が第1コア34と当接するまで継続される。以
下、プランジャ30が第1コア34と当接する位置を、
プランジャ30または可動部50の上方側移動終端と称
す。 【0023】プランジャ30が上方側移動終端に保持さ
れている状態から、第1電磁コイル32に供給されてい
た励磁電流が遮断されると、プランジャ30に作用して
いた電磁力が消滅する。その結果、アッパスプリング2
6の付勢力に起因して、可動部50が図1における下方
へ向けて変位し始める。可動部50の変位量が所定値に
達した時点で、第2電磁コイル36に適当な励磁電流を
流通させると、今度はプランジャ30を第2コア38側
へ吸引する吸引力、すなわち、弁体12を図1において
下方へ変位させる吸引力が発生する。 【0024】プランジャ30に対して上記の吸引力が作
用すると、可動部50は、ロアスプリング22の付勢力
に抗ってプランジャ30が第2コア38と当接するまで
変位する。以下、プランジャ30が第2コア38と当接
する位置を、プランジャ30または可動部50の下方側
移動終端と称す。従って、ECU46によって上記の如
く第1電磁コイル32と第2電磁コイル36とに交互に
励磁電流が供給されると、可動部50は、上方側移動終
端と下方側移動終端との間を繰り返し往復運動する。ガ
ス交換装置10の弁体12は、可動部50が上方側移動
終端に位置する場合に、ポートの一端に設けられた弁座
に着座する。このため、ガス交換装置10によれば、内
燃機関の運動状態に応じた適当なタイミングで、ポート
を開閉させることができる。 【0025】ところで、第1電磁コイル32および第2
電磁コイル34には、それらの内部を流通する電流に変
化が生じた場合に、その変化を抑制しようとする誘導起
電力が生ずる。従って、第1電磁コイル32および第2
電磁コイル34を流れる励磁電流は、ECU46により
その停止が図られた後即座には消滅しない。更に、第1
電磁コイル32および第2電磁コイル34を流通する励
磁電流が減少すると、第1コア34および第2コア38
には、それらの内部を流れる磁束の減少を抑制する方向
に渦電流が流通する。このため、第1コア34とプラン
ジャ30との間、および第2コア38とプランジャ30
との間には、ECU46により励磁電流の停止が図られ
た後、ある程度の期間は電磁力が残存する。 【0026】ガス交換装置10によって、弁体12の開
閉タイミングを高精度に制御するうえでは、第1電磁コ
イル32および第2電磁コイル36に供給される励磁電
流の停止が図られた後、可動部50が変位し始めるまで
に要する遅延時間が短いほど有利である。本実施例のガ
ス交換装置10は、後述の処理に従って励磁電流を制御
することにより、かかる遅延時間の短縮化を実現してい
る点に特徴を有している。以下、図2および図3を参照
して、上記の機能を実現すべくECU46が実行する制
御の内容について説明する。 【0027】図2は、弁体12が開弁位置から閉弁位置
に変位する際のガス交換装置10の動作を説明するため
のタイムチャートを示す。図2(A)は、ECU46か
ら第1電磁コイル32に向けて発せられる励磁電流の指
令値(同図中に実線で示す波形)、および、現実に第1
電磁コイル32を流通する励磁電流の実測値(同図中に
一点鎖線で示す波形)を示す。図2(B)は、ECU4
6から第2電磁コイル36に向けて発せられる励磁電流
の指令値(同図中に実線で示す波形)、および、現実に
第2電磁コイル36を流通する励磁電流の実測値(同図
中に一点鎖線で示す波形)を示す。また、図2(C)
は、弁体12の変位位置を示す。尚、図2(A)におけ
る横軸、図2(B)における横軸、および図2(C)に
おける横軸は、それぞれ第1電磁コイル32の励磁電流
を制御するために設定される第1変換時間、第2電磁コ
イル32の励磁電流を制御するために設定される第2変
換時間、および、基準時間Tに設定されている。 【0028】図2(C)に示す如く、弁体12は、基準
時間における時刻T0 (以下、基準時刻T0 と称す)以
前は開弁位置に保持されている。図2(B)に示す如
く、第2電磁コイル36に供給される励磁電流の指令値
は、基準時刻T0 以前、すなわち、第2変換時間におけ
る時刻t2 +hold以前において、所定周期Δtで振動す
るように制御される。以下、振幅中における指令値の中
心値を保持電流Ihと、また、その振幅をδと表す。
尚、第2変換時間は、内燃機関の回転角が、第2電磁コ
イル36に対して励磁電流の供給を開始すべき所定の回
転角に到達する毎にリセットされる時間である。 【0029】ところで、ガス交換装置10が備えるアッ
パスプリング26、ロアスプリング22、および可動部
50は、所定の固有振動周波数Fを有するバネ質量系を
構成している。尚、かかる固有振動周波数Fは、バネ質
量系のバネ定数をK、可動部重量をMとすると、F=
(1/2π)・√(K/M)と表すことができる。本実
施例において、弁体12が開弁位置に保持されている間
に第2電磁コイル36に対する励磁電流の指令値に付与
される所定周波数fは、実質的にf=Fが成立するよう
に、すなわち、ガス交換装置10のバネ質量系が有する
固有振動周波数Fと実質的に一致するように設定されて
いる。 【0030】第2電磁コイル36に供給される励磁電流
の指令値が、上記の如く固有振動周波数Fで振幅される
と、第2コア38とプランジャ30との間に作用する電
磁力にも、その固有振動周波数Fによる振幅が生ずる。
そして、かかる電磁力の振幅は、プランジャ30を介し
て可動部50に伝達され、可動部50に、固有振動数F
による微小な振動を発生させる。このため、図2(C)
に示す如く、弁体12の変位位置は、基準時刻T0 以前
において所定周期Δtで微小に振幅している。 【0031】図2(B)に示す如く、第2電磁コイル3
6に供給される励磁電流の指令値が振幅状態から“0”
に切替えられる時期は、その指令値が振幅時における最
小値“Ih−δ”となる時刻に一致している。第2電磁
コイル36への励磁電流の供給停止が図られた後、第2
電磁コイル36とプランジャ30との間に残存する電磁
力を速やかに消滅させるためには、励磁電流の供給停止
が図られる時点で第2電磁コイル36を流通している励
磁電流が小さいほど有利である。従って、上記の如く励
磁電流の指令値が“Ih−δ”となる時刻において第2
電磁コイル36の励磁電流の供給停止を図ることとすれ
ば、残存する電磁力を速やかに消滅させるうえで有利な
状況を形成することができる。 【0032】また、ガス交換装置10は、弁体12を、
励磁電流の指令値とが同相で振幅させる特性を有してい
る。従って、第2電磁コイル36に供給される励磁電流
の指令値が“Ih−δ”となる時刻において、弁体12
は、振幅の過程で、開弁側位置から最も大きく閉弁側に
変位した位置に存在している。そして、かかる状況下で
は、弁体12に対して閉弁側へ向かう慣性が作用してい
る。 【0033】このため、上記の如く第2電磁コイル36
への励磁電流の指令値の供給停止が、その指令値が“I
h−δ”となった時点で図られた場合、その後、第2コ
ア38とプランジャ30との間に電磁力が残存するにも
関わらず、弁体12を速やかに閉弁位置に向けて変位さ
せ始めることができる。従って、本実施例のガス交換装
置10によれば、弁体12を開弁位置から閉弁位置に向
けて変位させるにあたり、優れた制御性を得ることがで
きる。 【0034】基準時刻T0 の後、弁体12が閉弁位置か
ら所定距離だけ開弁位置側に変位すると、図2(A)に
示す如く、第1電磁コイル32に対して励磁電流の指令
値が供給され始める。本実施例においては、このように
第1電磁コイル32への指令値の供給が開始される時間
を第1変換時間における時刻t0 と称す。尚、第1変換
時間は、第1電磁コイル32に対する指令値の供給が開
始される毎にt0 にリセットされる時間である。 【0035】第1電磁コイル32に供給される励磁電流
の指令値は、時刻t0 の後所定時間最大値に保持された
後、第1変換時間における時刻t1 から時刻t2 にかけ
て所定の変化率で減少される。第1コア34とプランジ
ャ30との間に作用する電磁力は、第1電磁コイル32
を流れる電流が一定であるとすれば、プランジャ30が
第1コア34から離れている間は小さく、プランジャ3
0が第1コア34に近接するに従って増大される。この
ため、ガス交換装置10を駆動するにあたり、第1電磁
コイル34に常に最大の励磁電流を流通させることとす
れば、可動部50が上方側移動終端に近づくに連れて可
動部50の変位速度が増大されることになる。 【0036】可動部50が、高い変位速度を維持したま
ま上方側移動終端に到達するとすれば、可動部50が上
方側移動終端に到達した時点で大きな衝突音が発生す
る。従って、可動部50が移動終端に近づくに連れてそ
の変位速度が増大される上記の現象は、ガス交換装置1
0において優れた静粛性を得るうえで好ましくない現象
である。 【0037】そこで、本実施例においては、第1電磁コ
イル32に励磁電流を供給するにあたり、プランジャ3
0が第1コア34から離れている時刻t0 〜時刻1 の間
は励磁電流の指令値を最大値に維持し、プランジャ30
が第1コア34の近傍に到達する時刻t2 以降は、その
指令値を徐々に減少させることとした。かかる制御によ
れば、可動部50が第1コア34から離間している場合
に大きな電磁力を発生させ、かつ、可動部50が第1コ
ア34に近傍している場合に電磁力を小さく抑制するこ
とができる。従って、本実施例のガス交換装置10によ
れば、可動部50が上方側移動終端に到達する際に、優
れた静粛性を実現することができる。 【0038】電磁コイルに供給する励磁電流を常に最大
値とした場合に生ずる衝突音の問題は、可動部50を上
方側移動終端から下方側移動終端へ向けて変位させる場
合においても同様に生ずる。このため、ガス交換装置1
0においては、可動部50を上方側移動終端から下方側
移動終端へ変位させる際にも、プランジャ30が第2コ
ア38から離れている間は励磁電流の指令値を最大値に
維持し、プランジャ30が第2コア38の近傍に到達し
た後は、その指令値を徐々に減少させることとしてい
る。このため、ガス交換装置10によれば、可動部50
が上方側移動終端から下方側移動終端へ変位する場合、
および、可動部50が下方側移動終端から上方側移動終
端へ変位する場合の双方において、優れた静粛性を実現
することができる。 【0039】図2(A)に示す如く、第1電磁コイル3
2に供給される励磁電流の指令値は、第1変換時間にお
ける時刻t1 〜時刻t2 にかけて減少された後、所定周
期Δtで、Ih±δの範囲内で振幅するように制御され
る。そして、第1電磁コイル32に供給される励磁電流
の指令値は、時刻t2 の後、その指令値が“Ih−δ”
となる時刻t2 +holdにおいて“0”に切替えられる。
尚、時間holdは、内燃機関の運転状態に応じて、弁体1
2を閉弁位置に保持しておくべき時間として設定された
時間である。 【0040】上述した第2電磁コイル36の場合と同様
に、第1電磁コイル32に供給される励磁電流の指令値
が“Ih−δ”である場合にその供給が停止されると、
第1電磁コイル32とプランジャ30との間に残存する
電磁力を速やかに消滅させることができる。また、かか
るタイミングで励磁電流の停止を図ることとすると、励
磁電流の停止を図るに先立って、弁体12に開弁位置側
へ向かう慣性を作用させることができる。 【0041】このため、ガス交換装置10によれば、第
1電磁コイル32に供給される励磁電流の指令値が
“0”に切替えられた後に、第1コア34とプランジャ
30との間に電磁力が残存するにも関わらず、弁体12
を速やかに開弁位置に向けて変位させ始めることができ
る。従って、本実施例のガス交換装置10によれば、弁
体12を閉弁位置から開弁位置に向けて変位させるにあ
たり、優れた制御性を得ることができる。 【0042】図3は、第1電磁コイル32および第2電
磁コイル36に供給される励磁電流を制御するためにE
CU46が実行する制御ルーチンの一例のフローチャー
トを示す。図3に示すルーチンは、内燃機関の回転角が
第1電磁コイル32に対する励磁電流の供給を開始すべ
き角度CA1 に到達した際、および、第2電磁コイル3
6に対する励磁電流の供給を開始すべき角度CA2 に到
達した際に起動される。ECU46は、内燃機関の回転
角がCA1 に到達した後、図3に示す一連の処理を実行
することにより第1電磁コイル32に供給される励磁電
流を制御する。また、内燃機関の回転角がCA2 に到達
した後、図3に示す一連の処理を実行することにより第
2電磁コイル32に供給される励磁電流を制御する。以
下、図3に示す一連の処理の内容を、内燃機関の回転角
がCA1 に到達した場合を例に取って説明する。 【0043】上述の如く、内燃機関の回転角が所定角C
1 に到達すると、図3に示すルーチンが起動される。
図3に示すルーチンが起動されると、先ずステップ10
0においてタイマtがt0 がリセットされる。尚、上記
の如くリセットされたタイマの値tは、本ルーチンにお
いては、第1変換時間における時刻に相当している。 【0044】上記の処理が終了すると、次にステップ1
02において励磁電流をオンとする処理が実行される。
本ルーチンにおいては、かかる処理により、第1電磁コ
イル32に供給される励磁電流の指令値が最大値に設定
される。ステップ102において励磁電流の指令値が最
大値とされると、次にステップ104において、変換時
刻tが、励磁電流の着座制御を開始すべき時刻t1 に到
達しているか否かが判別される。その結果、未だt≧t
1 が不成立であると判別される場合は、上記の条件が成
立するまで繰り返しステップ104の判別処理が実行さ
れる。そして、t≧t1 が成立すると判別されると、次
いでステップ106の処理が実行される。 【0045】ステップ106では、励磁電流の着座制御
を実現すべく、励磁電流を減少させるための処理が開始
される。そして、ステップ108では、変換時刻tが、
着座制御による励磁電流の減少処理を終了させるべき時
刻t2 に到達しているか否かが判別される。その結果、
未だt≧t2 が不成立であると判別される場合は、かか
る条件が成立するまで繰り返しステップ104の判別処
理が実行される。かかる処理が繰り返されている間に、
第1電磁コイル32に供給される励磁電流の指令値は、
所定の減少率で、所定値Ihに至るまで減少される。そ
して、t≧t2が成立すると判別されると、次いでステ
ップ110の処理が実行される。 【0046】ステップ110では、励磁電流の指令値
を、中心値Ih、振幅δ、かつ、周波数fで振幅させる
ためのディザ制御が開始される。尚、中央値Ihは、上
述の如く、可動部50を上方側移動終端に保持しておく
ために第1電磁コイル32に供給すべき保持電流であ
る。また、振幅δは、閉弁時におけるポートのシール性
を損なわない程度に弁体12を微小振動させるために設
定された振幅値である。更に、周波数fは、ガス交換装
置10が備えるバネ質量系の固有振動周波数Fと実質的
に同一の値である。 【0047】ステップ110の処理が終了すると、次
に、ステップ112において、弁体12を閉弁位置に保
持しておく時間、すなわち、保持時間holdの基礎とされ
る基準保持時間hold0 が演算される。弁体12を閉弁位
置に保持しておくべき時間、すなわち、弁体12によっ
て閉塞されるポートを閉弁状態に維持すべき時間は、内
燃機関の運転状態に応じて変化する。本ルーチンでは、
内燃機関の運転状態の代表値である機関回転数NEに基
づいて、最も理想的な保持時間f(NE)が演算され、
その値が基準保持時間hold0 として記憶される。 【0048】基準保持時間hold0 の演算が終了すると、
次にステップ114において、保持時間holdが演算され
る。保持時間holdは、ディザ制御による振動周期Δtを
整数倍した値n・Δtのうち、最も基準保持時間hold0
に近い値とされる。保持時間holdが、かかる値とされて
いる場合、時刻t2 の後、保持時間holdが経過した時点
では、常に励磁電流の指令値が“Ih−δ”となる。 【0049】上記ステップ114の処理が終了すると、
次にステップ116において、変換時刻tが、励磁電流
の指令値を“0”に切り換えるべき時刻、すなわち、第
1電磁コイル32への励磁電流の供給停止を図るべき時
刻t2 +holdに達しているか否かが判別される。その結
果、未だt≧t2 +holdが不成立であると判別される場
合は、かかる条件が成立するまで繰り返しステップ11
6の判別処理が実行される。そして、t≧t2 +holdが
成立すると判別されると、以後、ステップ118におい
て励磁電流の指令値が“0”に切替えられた後、今回の
ルーチンが終了される。 【0050】上記の処理によれば、可動部50が一方の
移動終端に吸着保持されている場合に、第1または第2
電磁コイル32,36に供給される励磁電流の指令値が
“Ih−δ”となった時点でその指令値の供給停止を図
ることができると共に、指令値の供給停止を図るに先立
って、可動部50に、他の移動終端に向かう慣性を付与
することができる。このため、本実施例のガス交換装置
10によれば、ECU46に上記の処理を実行させるこ
とにより、優れた制御性を以て弁体12を開閉弁させる
ことができる。 【0051】ところで、上記の実施例においては、ガス
交換装置10が、弁体12を励磁電流の指令値と同相で
振幅させる特性を有していることから、励磁電流の指令
値が“Ih−δ”となる時点で、すなわち、励磁電流の
指令値が振幅時における最小値となった時点で励磁電流
の指令値を“0”に切り換えることとしているが、本発
明はこれに限定されるものではない。すなわち、ガス交
換装置10が、弁体12を励磁電流の指令値と異なる位
相で振幅させる場合には、かかる位相差を考慮したうえ
で励磁電流の指令値を“0”に切り換えるタイミングを
設定することとしても良い。 【0052】また、上記の実施例においては、一方の移
動終端に吸着保持されている可動部50が、微小変位に
起因して、他方の移動終端に向けて最も大きく変位する
時点で励磁電流の供給停止を図ることとしているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、可動部50が、
他方の移動終端に向けて最も高速で変位する時点で励磁
電流の供給停止を図ることとしてもよい。 【0053】更に、上記の実施例においては、第1およ
び第2電磁コイル32,36に供給する励磁電流の指令
値を振動させることにより可動部50に微小振動を付与
することとしているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば機械的な機構によって可動部50に微
小振動を付与することとしてもよい。 【0054】尚、上記の実施例においては、アッパスプ
リング26およびロアスプリング22が前記請求項1記
載の弾性体に、弁体12が前記請求項1記載のガス交換
弁にそれぞれ相当している。また、上記の実施例におい
ては、ECU46が上記ステップ110の処理を実行す
ることにより前記請求項1記載の微小振動付与手段、お
び励磁電流制御手段が、上記ステップ112〜118
の処理を実行することにより前記請求項1記載の励磁電
流停止手段が、それぞれ実現されている。 【0055】 【発明の効果】上述の如く、請求項1記載の発明によれ
ば、励磁電流にバネ質量系の固有振動周波数と実質的に
等しい振幅を付与することにより、バネ質量系を効率良
く微小振動させることができる。これにより、電磁力の
起因である励磁電流の停止を図るに先立って、プランジ
ャに移動終端から離間する方向の慣性を付与すること、
すなわち、プランジャを移動終端から離間し易い状況に
置くことができる。また、その振動に起因して、バネ質
量系が移動終端から離間する方向に微小変位していると
きに励磁電流の遮断を図ることができる。このため、本
発明に係る電磁駆動式ガス交換装置によれば、励磁電流
の停止を図った後、速やかにガス交換弁を移動終端から
離間させることができる。 【0056】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetically driven gas exchange.
Related to a gas exchange device, in particular, driving a gas exchange valve of an internal combustion engine
The present invention relates to an electromagnetically driven gas exchange device suitable as a device. [0002] 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-2485
No. 06, the gas exchange valve of the internal combustion engine
Devices driven by force are known. Such a device,
A magnetic plate connected to a gas exchange valve of an internal combustion engine and a magnetic plate
Elastic body biasing to neutral position, and arranged on both sides of magnetic plate
And two electromagnets for attracting the magnetic plate alternately.
You. In the gas exchange valve, the magnetic plate is attracted to one electromagnet
As a result, the valve is closed and the magnetic plate is attracted to the other electromagnet.
The valve is opened by being worn. Therefore, the above equipment
According to the configuration, it is necessary to appropriately control the current flowing through the electromagnet.
To open the gas exchange valve according to the operating condition of the internal combustion engine.
Can be closed. [0003] A constant current is supplied to the electromagnet.
The electromagnetic force acting between the electromagnet and the magnetic plate
Increases as the person approaches. Therefore, the above conventional
In the device, the gas exchange valve located near the neutral position
Relatively large to pull to open or closed position
Is required, but the gas exchange valve is
After reaching the closed position, the gas
The change valve can be held in the open or closed position.
Wear. [0004] For this reason, the above-mentioned conventional apparatus includes gas exchange.
When the valve is displaced between the open and closed positions,
Supply a large current to the gas and the gas exchange valve opens
After reaching the position or valve closed position,
A current control circuit that supplies a pulsed current at regular time intervals is installed.
It is listed. According to such a current control circuit,
The supplied current is controlled to the minimum necessary value. this
Therefore, according to the above-mentioned conventional device, excellent energy saving is achieved.
The gas exchange valve can be reliably driven while securing
You. [0005] SUMMARY OF THE INVENTION
When the current flowing through the magnetic coil changes, the electromagnetic coil:
An induced electromotive force is generated to suppress the change. Ma
In addition, the current flowing through the electromagnetic coil changes,
When the magnetic field generated in the stone changes, electromagnetic
The stones try to suppress the change of the magnetic flux flowing back inside
An eddy current is generated. For this reason, in the above-mentioned conventional apparatus,
After the current supply to the electromagnet is stopped,
Some delay before the body begins to separate from the electromagnet
Time occurs. [0006] Improving the control accuracy of the opening / closing timing of the gas exchange valve
Above, the shorter the delay time, that is, the electromagnetic
After the supply of current to the stone is stopped, the magnetic plate
It is advantageous to start moving away from the magnet. However,
In the above conventional device, the magnetic plate is quickly moved from the electromagnet.
No attention has been paid to the separation of
Did not. In this regard, the above-described conventional apparatus requires the opening of the gas exchange valve.
With an optimal configuration for controlling the closing timing accurately
There was no. The present invention has been made in view of the above points.
Electromagnetic holding the gas exchange valve at the end of movement
After the excitation current, which is the cause of the force, is cut off,
Valve can be quickly displaced away from the end of travel
An object of the present invention is to provide an electromagnetically driven gas exchange device. [0008] The above object is achieved by the present invention.
As described in, the plunger urged by the elastic body
The electric force that drives the gas exchange valve by applying electromagnetic force
Held at the end of movement in a magnetically driven gas exchange
Micro vibration applying means for applying micro vibration to the plunger;
Small displacement in the direction in which the plunger moves away from the end of movement
Supply of the exciting current causing the electromagnetic force
Exciting current stopping means for stopping theAnd the micro vibration
Motion imparting means, the excitation current, the elastic body and the
Natural frequency and substantial frequency of spring-mass system including plunger
Excitation current control means to make the amplitude equal to
Together with the exciting current stopping means,
Stop the excitation current based on the stateElectromagnetic drive
This is achieved by a switching device. In the present invention, the minute vibration applying means is provided.
Is a plunge held at the end of movement by electromagnetic force
Micro vibration is applied to the keyer. Further, the exciting current stopping means
Is excited when the plunger is slightly displaced in the separation direction.
Cut off the current. The plunger is slightly displaced
Move the plunger away from the end of travel
And inertia is acting. Because of this,
To cut off the exciting current, and as a result, the electromagnetic force is attenuated.
When started, the plunger quickly moves away from the end of travel
Begins to displace in the direction. [0010] In the present invention, the exciting current control means
Is the characteristic of the spring-mass system
An amplitude substantially equal to the vibration frequency is provided. Excitation current
Is applied to the electromagnetic force
Is done. The amplitude generated by the electromagnetic force is determined by the spring including the plunger.
Is transmitted to the mass system. The frequency of the amplitude is unique to the spring-mass system
Since it substantially matches the vibration frequency,
Is excited by a minute vibration. Micro vibration generated in spring mass system
The movement responds to the amplitude period of the exciting current. The excitation current stop
The means is based on the amplitude period of the exciting current,
Excited when there is a slight displacement in the direction away from the end of movement
Cut off magnetic current. As a result, the spring mass system
Move away from the end of movement immediately after the flow is interrupted
Begins to displace in the direction. [0012] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Electromagnetically driven gas exchange device 10 (hereinafter simply referred to as gas exchange device)
10 (referred to as 10). Gas exchange
The device 10 includes a valve body 12. Valve element 12 is shown in the figure.
With the lower end exposed in the combustion chamber of the internal combustion engine,
This is a member that is installed in the
Construct a valve or exhaust valve. Cylinder head of internal combustion engine
Is provided with a port having a valve seat for the valve body 12.
ing. When the valve body 12 separates from the valve seat, or
The seating controls the conduction state of the port. A valve shaft 14 is fixed to the valve body 12.
You. The valve shaft 14 slides in the axial direction by the valve guide 16
It is kept possible. The valve guide 16 is a valve driving device.
It is supported by the lower cap 17 of the device 10. Valve shaft 14
A plunger holder 18 is fixed to the upper part of the plunger.
The plunger holder 18 is made of, for example, stainless steel or titanium.
High hardness and non-magnetic or low magnetic like alloys
It is made of a material exhibiting air characteristics. Plunger holder
18 is a cylindrical portion 18a extending in the axial direction of the valve shaft 14,
A ring portion formed substantially at the center in the axial direction of the cylindrical portion 18a
18b. The lower end of the plunger holder 18 has a lower
The retainer 20 is fixed. Lower retainer 20
There is a direction between the cap 17 and the cap 17 to separate them.
A lower spring 22 for generating power is provided.
The lower spring 22 holds the lower retainer 20, that is,
Attach the plunger holder 18 upward in FIG.
Generates a biasing force. On the other hand, at the upper end of the plunger holder 18
The upper retainer 24 is fixed. upper
At the top of the retainer, the lower end of the upper spring 26
Is in contact. Around the upper spring 26,
A cylindrical upper cap 2 surrounding the outer periphery
7 are provided. Further, the upper spring 26
The upper end is an adjuster screwed to the upper cap 27
It is in contact with the bolt 28. Upper spring 26
The upper retainer 24, that is, the plunger
An urging force for urging the rudder 18 downward in FIG.
Occurs. The ring portion 18b of the plunger holder 18
A plunger 30 is joined to the outer periphery of the plunger. plan
The jaw 30 is made of a soft material such as Fe, Ni, Co, or the like.
It is a donut-shaped member made of a magnetic material. plan
The jar 30 and the plunger holder 18 are connected to each other by electron beam fusion.
Welding, laser welding, brazing, caulking, bonding, etc.
Have been combined. Above the plunger 30, a first electromagnetic coil is provided.
And a first core 34 are provided. In addition,
A second electromagnetic coil 36 and a second core
A 38 is provided. First core 34 and second core
Numeral 38 is a member made of a magnetic material.
Accommodates the first electromagnetic coil 32 or the second electromagnetic coil 36
Annular grooves 34a, 38a for
And through holes 34b and 38b penetrating in the axial direction.
You. One end of the through hole 34b of the first core 34 (FIG. 1)
A first bearing 40 is disposed at the upper end of the first bearing 40).
You. Also, one end of the through hole 38b of the second core 38 (see FIG. 1)
A second bearing 42 is disposed at the lower end of the second bearing 42).
You. Plunger holder inserted into through holes 34b, 38b
The cylindrical portion 18a of the die 18 has these first bearings 40 and
And slidably held by the second bearing 42
I have. On the outer periphery of the first core 34 and the second core 38
Is provided with an outer cylinder 44. The first core 34 and the
The two cores 38 have a predetermined space therebetween.
And is held by an outer cylinder 44. In addition,
The upper cap 27 is fixed to the upper end surface of the first core 34.
Have been. On the other hand, the lower cap 17 described above is
It is fixed to the lower end surface of the door 38. Then,
When the neutral position of the plunger 30 is
Adjusted so as to be an intermediate point between the first core 34 and the second core 38.
It is arranged. First electromagnetic coil provided in gas exchange device 10
32 and the second electromagnetic coil 36 are connected to the electronic control unit 4.
6 (hereinafter, referred to as ECU). ECU4
6 is a power cycle at a cycle corresponding to the engine speed NE of the internal combustion engine.
An NE sensor 48 that emits a loose signal is connected. E
The CU 46 is a pulse signal output from the NE sensor 48
The engine speed NE is detected based on the
When the rotation angle reaches the reference crank angle (hereinafter referred to as the reference
) Is detected. The ECU 46 determines the engine speed NE and
And the valve body 12 at an appropriate timing based on the
The first electromagnetic coil 32 and the second
A current is alternately supplied to the magnetic coils 36. The following
In the description of the first electromagnetic coil 32 and the second electromagnetic coil 32
The current supplied to the coil 36 is called an exciting current. In the gas exchange device 10 of the present embodiment,
Excitation current to the first electromagnetic coil 32 and the second electromagnetic coil 36
Is not supplied, the plunger 30 is in its neutral position.
Position, ie, between the first core 34 and the second core 38
Maintained in the department. Plunger 30 is maintained in the neutral position
The exciting current flows through the first electromagnetic coil 32
Then, a magnetic field that circulates between the inner and outer circumferences of the first electromagnetic coil 32
appear. This magnetic field is generated by the first core 34, the plunger 3
0, and air between the first core 34 and the plunger 30
Generates magnetic flux flowing through the magnetic circuit consisting of the gap
You. The magnetic flux generated as described above causes the plunger 30 to
The suction force for suction to the 1 core 34 side, that is, the valve body 12
In FIG. 1, a suction force for displacing upward is generated. The above-mentioned suction force acts on the plunger 30.
When used, the plunger 30, the plunger holder 18,
Partainer 24, lower retainer 20, valve shaft 14, and
Valve element 12 (hereinafter, these are collectively referred to as movable section 50)
In FIG. 1 against the urging force of the upper spring 26.
Displaces upward. And the displacement is the plan
The operation is continued until the jaw 30 contacts the first core 34. Less than
Below, the position where the plunger 30 contacts the first core 34,
Termed the upper moving end of the plunger 30 or the movable part 50
You. The plunger 30 is held at the upper moving end.
From the state of being supplied to the first electromagnetic coil 32.
When the exciting current is interrupted, it acts on the plunger 30
The electromagnetic force disappears. As a result, the upper spring 2
6, the movable portion 50 moves downward in FIG.
Begins to displace towards. The displacement amount of the movable part 50 reaches a predetermined value.
At that point, an appropriate exciting current is applied to the second electromagnetic coil 36.
When circulating, the plunger 30 is now placed on the second core 38 side.
In FIG. 1, the suction force for sucking
An attraction force displaced downward is generated. The above-mentioned suction force acts on the plunger 30.
When used, the movable part 50 exerts the urging force of the lower spring 22.
Until the plunger 30 contacts the second core 38
Displace. Hereinafter, the plunger 30 contacts the second core 38.
To the position below the plunger 30 or the movable part 50.
This is called the end of movement. Therefore, as described above,
The first electromagnetic coil 32 and the second electromagnetic coil 36 alternately.
When the exciting current is supplied, the movable section 50 is moved upward.
It reciprocates repeatedly between the end and the lower moving end. Moth
The movable body 50 of the valve body 12 of the switching device 10 moves upward.
Valve seat at one end of the port when located at the end
To sit down. For this reason, according to the gas exchange device 10,
At the appropriate timing according to the operating state of the fuel engine,
Can be opened and closed. Incidentally, the first electromagnetic coil 32 and the second
The electromagnetic coils 34 are converted into electric currents flowing through them.
When a change occurs, the induction
Power is generated. Therefore, the first electromagnetic coil 32 and the second
The exciting current flowing through the electromagnetic coil 34 is
It does not disappear immediately after its suspension. Furthermore, the first
The excitation flowing through the electromagnetic coil 32 and the second electromagnetic coil 34
When the magnetic current decreases, the first core 34 and the second core 38
Direction to suppress the reduction of magnetic flux flowing inside them
Eddy current flows through Therefore, the first core 34 and the plan
Between the second core 38 and the plunger 30.
In between, the excitation current is stopped by the ECU 46.
After that, the electromagnetic force remains for a certain period. The gas exchange device 10 opens the valve body 12.
To control the closing timing with high accuracy, the first electromagnetic
Excitation electricity supplied to the coil 32 and the second electromagnetic coil 36
After the flow is stopped, until the movable part 50 begins to displace
It is advantageous that the delay time required is shorter. In this embodiment,
The exchange device 10 controls the exciting current according to the process described below.
By doing so, the delay time has been reduced.
It is characterized by the fact that Hereinafter, refer to FIGS. 2 and 3.
The control executed by the ECU 46 to realize the above functions
The contents of your request will be described. FIG. 2 shows that the valve body 12 is moved from the open position to the closed position.
To explain the operation of the gas exchange device 10 when displacing to
3 shows a time chart. FIG. 2A shows whether the ECU 46
Of the exciting current generated toward the first electromagnetic coil 32 from the
(The waveform shown by the solid line in the figure) and the actual
The measured value of the exciting current flowing through the electromagnetic coil 32 (in FIG.
(A waveform indicated by a chain line). FIG. 2B shows the ECU 4
Excitation current generated from 6 to the second electromagnetic coil 36
Command value (the waveform shown by the solid line in the figure) and the actual
The measured value of the exciting current flowing through the second electromagnetic coil 36 (see FIG.
The waveform shown by the dashed line is shown in FIG. FIG. 2 (C)
Indicates a displacement position of the valve body 12. In addition, in FIG.
2B, the horizontal axis in FIG. 2B, and FIG.
The horizontal axis represents the exciting current of the first electromagnetic coil 32, respectively.
The first conversion time and the second electromagnetic
The second variable set for controlling the exciting current of the
The switching time and the reference time T are set. As shown in FIG. 2C, the valve element 12 is
Time T in time0(Hereafter, the reference time T0)
Previously, it was held in the valve open position. As shown in FIG.
Command value of the exciting current supplied to the second electromagnetic coil 36
Is the reference time T0Previously, at the second conversion time
Time tTwoBefore + hold, it oscillates at a predetermined cycle Δt.
Is controlled as follows. Below, the command value in the amplitude
The center value is represented by the holding current Ih, and its amplitude is represented by δ.
The second conversion time is determined by the rotation angle of the internal combustion engine,
A predetermined time when the supply of the exciting current to the
This is the time that is reset each time the turning angle is reached. By the way, the gas exchange device 10 has
Pa spring 26, lower spring 22, and movable part
50 is a spring mass system having a predetermined natural vibration frequency F.
Make up. The natural frequency F is determined by
Assuming that the spring constant of the quantity system is K and the weight of the movable part is M, F =
(1 / 2π) √ (K / M). Real truth
In the embodiment, while the valve body 12 is held at the valve open position,
To the command value of the exciting current for the second electromagnetic coil 36
The predetermined frequency f is set so that f = F is substantially satisfied.
That is, the spring mass system of the gas exchange device 10 has
Set to substantially match the natural vibration frequency F
I have. Excitation current supplied to second electromagnetic coil 36
Is amplitude at the natural vibration frequency F as described above.
Between the second core 38 and the plunger 30.
The magnetic force also has an amplitude due to its natural vibration frequency F.
The amplitude of the electromagnetic force is transmitted through the plunger 30.
Is transmitted to the movable part 50, and the natural frequency F
Generates minute vibrations. For this reason, FIG.
As shown in the figure, the displacement position of the valve element 12 is0Before
At a predetermined period Δt. As shown in FIG. 2B, the second electromagnetic coil 3
The command value of the excitation current supplied to 6 changes from the amplitude state to “0”.
When the command value is changed to the
The time coincides with the time when the small value becomes “Ih−δ”. 2nd electromagnetic
After the supply of the exciting current to the coil 36 is stopped, the second
Electromagnetic remaining between the electromagnetic coil 36 and the plunger 30
To extinguish the force quickly, stop supplying the exciting current.
At the time when the current is flowing through the second electromagnetic coil 36.
The smaller the magnetic current, the more advantageous. Therefore, as described above,
At the time when the command value of the magnetic current becomes “Ih−δ”, the second
To stop supplying the exciting current of the electromagnetic coil 36,
Is advantageous for quickly eliminating the remaining electromagnetic force.
The situation can be shaped. The gas exchange device 10 includes a valve body 12
It has the characteristic that the excitation current command value and the
You. Therefore, the exciting current supplied to the second electromagnetic coil 36
At the time when the command value of the valve body 12 becomes “Ih−δ”,
Is the largest from the valve-opening position to the valve-closing side during the amplitude process.
It exists at the displaced position. And under such circumstances
Indicates that inertia toward the valve closing side acts on the valve body 12.
You. Therefore, as described above, the second electromagnetic coil 36
When the supply of the excitation current command value to the
h−δ ″, then the second
A Even if electromagnetic force remains between plunger 30 and plunger 30
Regardless, the valve body 12 is quickly displaced toward the valve closing position.
You can begin to let. Therefore, the gas exchange device of this embodiment is
According to the position 10, the valve body 12 is moved from the valve opening position to the valve closing position.
Excellent controllability when displacing
Wear. Reference time T0The valve body 12 is closed
From the valve opening position side by a predetermined distance from
As shown, an excitation current command is issued to the first electromagnetic coil 32.
The value starts to be supplied. In the present embodiment,
Time at which supply of the command value to first electromagnetic coil 32 is started
At time t in the first conversion time0Called. Note that the first conversion
During the time, the supply of the command value to the first electromagnetic coil 32 is open.
Every time it starts0It is time to be reset to Excitation current supplied to first electromagnetic coil 32
At the time t0Held at the maximum value for a predetermined time after
Then, the time t in the first conversion time1From time tTwoTo
At a predetermined rate of change. First core 34 and plunge
The electromagnetic force acting between the first electromagnetic coil 32 and the
Is constant, the plunger 30
While being away from the first core 34, the plunger 3 is small.
0 is increased as approaching the first core 34. this
Therefore, when driving the gas exchange device 10, the first electromagnetic
It is assumed that the maximum exciting current always flows through the coil 34.
If the movable part 50 approaches the upper moving end,
The displacement speed of the moving part 50 will be increased. The movable part 50 maintains a high displacement speed.
If the movable end 50 reaches the upper moving end,
Loud collision sound is generated when reaching the end of the one side movement
You. Therefore, as the movable part 50 approaches the end of movement,
The above phenomenon that the displacement speed of the gas exchange device is increased
Phenomenon unfavorable for obtaining excellent quietness at 0
It is. Therefore, in this embodiment, the first electromagnetic
In supplying the exciting current to the coil 32, the plunger 3
Time t when 0 is away from the first core 340~Times of Day1Between
Maintains the command value of the exciting current at the maximum value,
T reaches the vicinity of the first core 34TwoAfter that,
The command value was gradually reduced. With such control
If the movable part 50 is separated from the first core 34
Generates a large electromagnetic force, and the movable part 50
A To reduce the electromagnetic force when it is close to
Can be. Therefore, according to the gas exchange device 10 of the present embodiment,
If the movable part 50 reaches the upper end of the movement,
Excellent quietness can be realized. The exciting current supplied to the electromagnetic coil is always maximum.
The problem of collision noise that occurs when the value is
When displacing from the side end of movement to the end
This also occurs in any case. Therefore, the gas exchange device 1
In the case of 0, the movable section 50 is moved downward from the upper end of the movement.
The plunger 30 is also moved to the second
A) While away from 38, set the excitation current command value to the maximum value.
The plunger 30 reaches the vicinity of the second core 38,
After that, the command value is gradually reduced.
You. Therefore, according to the gas exchange device 10, the movable unit 50
Is displaced from the upper moving end to the lower moving end,
And the movable part 50 is moved from the lower end to the upper end.
Excellent quietness when moving to the edge
can do. As shown in FIG. 2A, the first electromagnetic coil 3
The command value of the excitation current supplied to the second conversion time
Time t1To time tTwoAfter being reduced to
In the period Δt, the amplitude is controlled to be within the range of Ih ± δ.
You. Then, the exciting current supplied to the first electromagnetic coil 32
At the time tTwoAfter that, the command value becomes “Ih−δ”
Time tTwoIt is switched to "0" at + hold.
It should be noted that the time hold depends on the operation state of the internal combustion engine and the valve element 1
2 is set as the time to hold in the closed position
Time. As in the case of the second electromagnetic coil 36 described above.
The command value of the exciting current supplied to the first electromagnetic coil 32
Is "Ih-δ" and its supply is stopped,
Remains between the first electromagnetic coil 32 and the plunger 30
The electromagnetic force can be quickly eliminated. Also heel
If the excitation current is stopped at a certain timing,
Prior to stopping the magnetic current, the valve body 12 is opened to the valve opening position side.
Inertia can be applied. For this reason, according to the gas exchange device 10,
The command value of the exciting current supplied to one electromagnetic coil 32 is
After being switched to “0”, the first core 34 and the plunger
Despite the remaining electromagnetic force between the valve body 12 and
Can be quickly displaced toward the valve opening position.
You. Therefore, according to the gas exchange device 10 of the present embodiment, the valve
When the body 12 is displaced from the valve closing position to the valve opening position,
Or excellent controllability can be obtained. FIG. 3 shows the first electromagnetic coil 32 and the second
E to control the exciting current supplied to the magnetic coil 36
Flowchart of an example of a control routine executed by the CU 46
Show In the routine shown in FIG.
The supply of the exciting current to the first electromagnetic coil 32 should be started.
Angle CA1And the second electromagnetic coil 3
6 at which to start supplying the exciting current toTwoReached
Fired when it reaches. The ECU 46 controls the rotation of the internal combustion engine.
Corner is CA1After reaching, a series of processing shown in FIG. 3 is executed.
The excitation electric power supplied to the first electromagnetic coil 32
Control the flow. Also, when the rotation angle of the internal combustion engine is CATwoReach
After that, the series of processes shown in FIG.
(2) The exciting current supplied to the electromagnetic coil 32 is controlled. Less than
Below, the contents of a series of processes shown in FIG.
Is CA1Will be described by way of an example in which the value has been reached. As described above, the rotation angle of the internal combustion engine is equal to the predetermined angle C.
A1Is reached, the routine shown in FIG. 3 is started.
When the routine shown in FIG.
0, the timer t is t0Is reset. The above
The timer value t reset as described above is used in this routine.
The time corresponds to the time in the first conversion time. When the above processing is completed, the process proceeds to step 1
At 02, a process of turning on the exciting current is executed.
In this routine, the first electromagnetic command
The command value of the excitation current supplied to the file 32 is set to the maximum value
Is done. In step 102, the excitation current command value
If the value is set to a large value, then at step 104
The time t is the time t at which the seating control of the exciting current should be started.1Reached
It is determined whether or not it has been reached. As a result, t ≧ t
1Is not satisfied, the above conditions are met.
The determination process of step 104 is repeatedly executed until the
It is. And t ≧ t1If it is determined that
Then, the process of step 106 is executed. In step 106, the seating control of the exciting current is performed.
Process to reduce the excitation current to achieve
Is done. Then, in step 108, the conversion time t is
When to end the excitation current reduction process by seating control
Time tTwoIs determined. as a result,
Still t ≧ tTwoIf it is determined that is not established,
Until the condition is satisfied.
Is executed. While such processing is repeated,
The command value of the exciting current supplied to the first electromagnetic coil 32 is:
At a predetermined reduction rate, the value is reduced to a predetermined value Ih. So
And t ≧ tTwoIf it is determined that
Step 110 is executed. In step 110, the command value of the exciting current
At a center value Ih, an amplitude δ, and a frequency f.
Dither control is started. The median Ih is
As described above, the movable unit 50 is held at the upper end of the movement.
Current to be supplied to the first electromagnetic coil 32
You. The amplitude δ is the port sealing performance when the valve is closed.
Is installed to cause the valve body 12 to vibrate minutely without damaging the
It is a specified amplitude value. Further, the frequency f depends on the gas exchange device.
The natural vibration frequency F of the spring mass system provided in the device 10 is substantially
Have the same value. When the process of step 110 is completed,
Then, in step 112, the valve body 12 is maintained at the valve closing position.
The time to hold, that is, the basis for the hold time hold
Hold time0Is calculated. The valve body 12 is closed.
Depending on the time to be held in the
The time during which a closed port should be kept closed is
It changes according to the operating state of the fuel engine. In this routine,
Based on the engine speed NE, which is a representative value of the operating state of the internal combustion engine,
Then, the most ideal holding time f (NE) is calculated,
The value is the reference hold time hold0Is stored as Reference hold time hold0When the calculation of
Next, in step 114, the hold time hold is calculated.
You. The hold time hold is determined by the oscillation period Δt by dither control.
The reference hold time hold of the integer n times Δt0
It is assumed to be a value close to The hold time hold is assumed to be such a value
Time tTwoAfter the hold time elapses
In this case, the command value of the exciting current is always “Ih−δ”. When the processing of step 114 is completed,
Next, at step 116, the conversion time t is set to
At which to switch the command value to “0”,
1 When the supply of the exciting current to the electromagnetic coil 32 should be stopped
Time tTwoIt is determined whether or not + hold has been reached. The result
As a result, t ≧ tTwoWhen it is determined that + hold is not established
In this case, step 11 is repeated until such a condition is satisfied.
6 is performed. And t ≧ tTwo+ Hold
If it is determined that the condition is satisfied, the process proceeds to step 118.
After the excitation current command value is switched to “0” by
The routine ends. According to the above processing, the movable part 50 is
The first or second
The command value of the exciting current supplied to the electromagnetic coils 32 and 36 is
Stop supplying the command value when “Ih-δ” is reached
As well as prior to stopping the supply of command values.
Thus, the inertia toward the other end of movement is given to the movable portion 50.
can do. For this reason, the gas exchange device of the present embodiment
According to FIG. 10, it is possible to make the ECU 46 execute the above processing.
With this, the valve element 12 is opened and closed with excellent controllability.
be able to. By the way, in the above embodiment, the gas
The exchange device 10 sets the valve body 12 in phase with the excitation current command value.
Since it has the characteristic to make it swing,
When the value becomes “Ih−δ”, that is, when the exciting current
When the command value reaches the minimum value during amplitude, the excitation current
Command value is switched to “0”.
Ming is not limited to this. That is, gas exchange
The switching device 10 moves the valve body 12 to a position different from the excitation current command value.
In case of amplitude in phase, take this phase difference into account
To change the timing of switching the excitation current command value to "0".
It may be set. Also, in the above embodiment, one of
The movable part 50 sucked and held at the end of movement
Due to the largest displacement towards the other end of travel
At this point, the supply of the excitation current is to be stopped.
The invention is not limited to this.
Excited at the time of displacement at the highest speed toward the other end of movement
The supply of current may be stopped. Further, in the above embodiment, the first and the second
Of the exciting current supplied to the first and second electromagnetic coils 32 and 36
Micro vibration is applied to the movable part 50 by vibrating the value
However, the present invention is not limited to this.
Instead, for example, a fine mechanism is
A small vibration may be given. Incidentally, in the above embodiment, the
The ring (26) and the lower spring (22) described above.
The gas exchange according to claim 1, wherein the valve body (12) is mounted on the elastic body.
Each corresponds to a valve. Also, in the above embodiment,
In other words, the ECU 46 executes the processing of step 110 described above.
The micro vibration applying means according to claim 1,
YoEncouragementThe magnetic current control means performs steps 112 to 118 described above.
Claims by executing the processing of1 noteExcitation electricity
Flow stop means are respectively realized. [0055] As described above, according to the first aspect of the present invention,
IfThe excitation current is substantially equal to the natural vibration frequency of the spring-mass system.
By giving equal amplitudes, the spring mass system can be made more efficient
It can vibrate very finely. This allowsOf electromagnetic force
Before attempting to stop the excitation current,
Imparting inertia in a direction away from the end of movement to the
In other words, in a situation where the plunger is easily separated from the end of movement.
Can be placed.Also, due to its vibration,
If the quantity system is slightly displaced away from the end of movement
In this case, the exciting current can be cut off.For this reason, books
According to the electromagnetically driven gas exchange device according to the invention, the exciting current
Stop the gas exchange valve immediately from the end of movement.
Can be separated. [0056]

【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式ガス交換装
置の全体構成を表す断面図である。 【図2】図2(A)は第1電磁コイルに供給される励磁
電流の指令値のタイムチャートである。図2(B)は第
2電磁コイルに供給される励磁電流の指令値のタイムチ
ャートである。図2(C)は弁体の変位位置を示すタイ
ムチャートである。 【図3】図1に示す電磁駆動式ガス交換装置において実
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 電磁駆動式ガス交換装置 12 弁体 18 プランジャホルダ 30 プランジャ 32 第1電磁コイル 34 第1コア 36 第2電磁コイル 38 第2コア 40 第1ベアリング 42 第2ベアリング 46 電子制御ユニット(ECU)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of an electromagnetically driven gas exchange device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2A is a time chart of a command value of an exciting current supplied to a first electromagnetic coil. FIG. 2B is a time chart of the command value of the exciting current supplied to the second electromagnetic coil. FIG. 2C is a time chart showing the displacement position of the valve element. FIG. 3 is a flowchart of an example of a control routine executed in the electromagnetically driven gas exchange device shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electromagnetic driven gas exchange device 12 Valve element 18 Plunger holder 30 Plunger 32 First electromagnetic coil 34 First core 36 Second electromagnetic coil 38 Second core 40 First bearing 42 Second bearing 46 Electronic control unit (ECU)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 9/04 F16K 31/06 305 F16K 31/06 385 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01L 9/04 F16K 31/06 305 F16K 31/06 385

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 弾性体により付勢されるプランジャに電
磁力を作用させることによりガス交換弁を駆動する電磁
駆動式ガス交換装置において、 移動終端に保持されるプランジャに微小振動を付与する
微小振動付与手段と、 前記プランジャが移動終端から離間する方向に微小変位
している際に、前記電磁力の起因となる励磁電流の供給
の停止を図る励磁電流停止手段と、を備え、 前記微小振動付与手段が、前記励磁電流を、前記弾性体
および前記プランジャを含むバネ質量系の固有振動周波
数と実質的に等しい周波数で振幅させる励磁電流制御手
段を備えると共に、 前記励磁電流停止手段が、前記励磁電流の振幅状態に基
づいて前記励磁電流の停止を図る ことを特徴とする電磁
駆動式ガス交換装置。
(57) [Claim 1] In an electromagnetically driven gas exchange device that drives a gas exchange valve by applying an electromagnetic force to a plunger urged by an elastic body, the plunger is held at a moving end. Micro-vibration applying means for applying micro-vibration to the plunger; excitation-current stopping means for stopping supply of excitation current caused by the electromagnetic force when the plunger is slightly displaced away from the end of movement When, wherein the micro-vibrating means, said excitation current, the elastic member
And natural frequency of spring-mass system including plunger
Excitation current control means to oscillate at a frequency substantially equal to the number
A step, and wherein the exciting current stopping means is based on an amplitude state of the exciting current.
And stopping the exciting current .
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