JP3551071B2 - 電磁駆動弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁に係り、特に、弁体とアーマチャとの間に介装されたゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１０−２５２４２６号公報に開示される電磁駆動弁が公知である。この電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、弁体と連動するアーマチャと、アーマチャに弁体の開弁方向及び閉弁方向の電磁力をそれぞれ付与する開弁用及び閉弁用の電磁石とを備えている。従って、上記従来の電磁駆動弁によれば、各電磁石を交互に励磁することにより弁体を開閉駆動することができる。
【０００３】
また、上記従来の電磁駆動弁は、アーマチャが閉弁用電磁石に吸引され、かつ、弁体がバルブシートに着座した状態で、アーマチャと弁体との間に隙間が形成されるように構成されている。かかる構成によれば、弁体の熱膨張や、弁体と弁座との着座面の摩耗により弁体とアーマチャとの相対変位が生じた場合にも、上記隙間によりその相対変位を吸収して、弁体を弁座に着座するまで確実に変位させることができる。しかし、弁体とアーマチャとの間に隙間が形成されると、弁体を開弁させる際にアーマチャが弁体に衝突することにより衝突音が発生し、電磁駆動弁の作動音が増大してしまう。
【０００４】
かかる作動音の増大を防止するため、弁体とアーマチャとの間にゼロラッシュアジャスタを設けることが考えられる。ゼロラッシュアジャスタは、弁体とアーマチャとの相対変位に応じて伸縮する機構である。ゼロラッシュアジャスタを設けることで、弁体とアーマチャとの相対変位を吸収しつつ、弁体とアーマチャとの間に隙間が生ずるのを防止して作動音を低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部から駆動力（例えば油圧）が付与されることにより伸長する構成のゼロラッシュアジャスタでは、ゼロラッシュアジャスタを機能させるために動力源（例えば油圧ポンプ）が必要となる。かかる動力源を作動させるために余分なエネルギーが必要となってしまう。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、ゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁において、その作動音を許容範囲内に保ちつつゼロラッシュアジャスタへ付与すべき駆動力を低減することを目的とする。
【０００７】
【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、
内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、該弁体を駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、駆動力が付与されることにより前記弁体と前記アーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタと、を備える電磁駆動弁において、
前記内燃機関の運転音を検出又は推定する機関運転音検出推定手段と、
前記機関運転音検出推定手段による運転音が高いほど、前記ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減する駆動力変化手段と、を備える電磁駆動弁により達成される。
【０００８】
請求項１記載の発明において、ゼロラッシュアジャスタに付与される駆動力が不足すると、ゼロラッシュアジャスタの伸長量が小さくなり、弁体とアーマチャとの間に隙間が生ずる。かかる隙間が生ずると、弁体とアーマチャとの衝突音等により電磁駆動弁の作動音は増大する。ところで、内燃機関の運転音が大きい場合には、電磁駆動弁が大きな作動音を発しても、その作動音は気になり難い。すなわち、内燃機関の運転音が大きい場合は、電磁駆動弁の作動音の許容範囲は大きくなる。従って、本発明によれば、電磁駆動弁の作動音を許容範囲内に保ちつつ、ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減することができる。なお、本発明において、内燃機関の運転音とは、吸気弁及び排気弁の開閉動作に伴う音以外の運転音、すなわち、燃焼室での燃焼、ピストンの運動、クランク軸の回転等に伴って発生する運転音を意味する。
【０００９】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、
内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、該弁体を駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、駆動力が付与されることにより前記弁体と前記アーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタと、を備える電磁駆動弁において、
前記内燃機関の運転音を検出又は推定する機関運転音検出推定手段と、
前記機関運転音検出推定手段による運転音が所定値以上に高い場合には、該運転音が該所定値未満である場合に比して、前記ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減する駆動力変化手段と、を備える電磁駆動弁により達成される。
請求項２記載の発明において、ゼロラッシュアジャスタに付与される駆動力は、運転音が所定値以上に高い場合には、所定値未満である場合に比して低減される。従って、本発明によれば、電磁駆動弁の作動音を許容範囲内に保ちつつ、ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減することができる。
この場合、内燃機関の負荷が大きいほど、また、回転数が高いほど、内燃機関の運転音は増大する。従って、請求項３に記載する如く、前記機関運転音検出推定手段は、前記内燃機関の負荷及び回転数の少なくとも一方に基づいて前記運転音を推定することができる。
【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弁１０の構成を示す。また、図２は、電磁駆動弁１０が適用された内燃機関の構成を示す。本実施例の電磁駆動弁１０は内燃機関の各排気弁及び各吸気弁に対応して設けられている。先ず、図２を参照して、内燃機関の構成について簡単に説明する。
【００１３】
図２に示す如く、内燃機関は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１１により制御される。内燃機関は、シリンダブロック２００を備えている。シリンダブロック２００の内部には、シリンダ２０２およびウォータジャケット２０４が形成されている。ウォータジャケット２０４には、水温センサ２０６が配設されている。水温センサ２０６は、ウォータジャケット２０４内の冷却水の温度（以下、水温ＴＨＷと称す）に応じた信号をＥＣＵ１１に向けて出力する。ＥＣＵ１１は、水温センサ２０６の出力信号に基づいて水温ＴＨＷを検出する。
【００１４】
シリンダ２０２にはピストン２０８が摺動可能に収容されている。シリンダ２０２の内部のピストン２０８より上方には燃焼室２１０が画成されている。燃焼室２１０には、点火プラグ２１２の先端が露出している。燃焼室２１０には、また、吸気ポート２１４および排気ポート２１６が開口している。
吸気ポート２１４及び排気ポート２１６の燃焼室２１０への開口部には、それぞれ、吸気弁２１８及び排気弁２２０が設けられている。吸気弁２１８及び排気弁２２０は、それぞれ、電磁駆動弁１０により開閉駆動される。
【００１５】
吸気ポート２１４には、吸気マニホールド２２２が連通している。吸気マニホールド２２２には燃料噴射弁２２４が配設されている。吸気マニホールド２２２はサージタンク２２６を介して吸気管２２８に連通している。吸気管２２８にはスロットルバルブ２３０が配設されている。吸気管２２８には、エアクリーナ２３２を介して、スロットルバルブ２３０の開度に応じた量の空気が吸入される。吸気管２２８のスロットルバルブ２３０より上流側にはエアフローメータ２３４が配設されている。エアフローメータ２３４は、吸気管２２８に吸入される空気量（以下、吸入空気量ＧＡと称す）に応じた信号をＥＣＵ１１に向けて出力する。ＥＣＵ１１は、エアフローメータ２３４の出力信号に基づいて吸入空気量ＧＡを検出する。
【００１６】
一方、排気ポート２１６には、排気通路２３６が連通している。排気通路２３６には排気温センサ２３８が配設されている。排気音センサ２３８は燃焼室２１０から排出される排気ガスの温度（以下、排気温度Ｔｅと称す）に応じた信号をＥＣＵ１１に向けて出力する。ＥＣＵ１１は、排気温センサ２３８の出力信号に基づいて排気温度Ｔｅを検出する。
【００１７】
内燃機関には回転数センサ２４０が設けられている。回転数センサ２４０は内燃機関の回転数に応じた信号をＥＣＵ１１に向けて出力する。ＥＣＵ１１は、回転数センサ２４０の出力信号に基づいて内燃機関の回転数（以下、機関回転数Ｎｅと称す）を検出する。
次に、図１を参照して、電磁駆動弁１０の構成について詳細に説明する。図１に示す如く、電磁駆動弁１０は、吸気弁２１８又は排気弁２２０として機能する弁体１２を備えている。弁体１２は、内燃機関の燃焼室２１０内に露出するようにロアヘッド１６に配設されている。吸気ポート２１４及び排気ポート２１６はロアヘッド１６に形成されている。吸気ポート２１４又は排気ポート２１６の燃焼室２１０への開口部には、弁体１２に対する弁座２０が形成されている。吸気ポート２１４及び排気ポート２１６は、それぞれ、弁体１２が弁座２０から離座することにより導通状態となり、また、弁体１２が弁座２０に着座することにより遮断状態となる。
【００１８】
ロアヘッド１６の上部には、断熱プレート２２を介してシリンダヘッドスペーサ２４が配設されている。断熱プレート２２は、例えばベークライト等の断熱材料から構成されたシート状の部材であり、燃焼室２１０で発生した高熱がロアヘッド１６からシリンダヘッドスペーサ２４へ伝達されるのを抑制する機能を有している。シリンダヘッドスペーサ２４の更に上部には、アッパヘッド２５が固定されている。
【００１９】
弁体１２は上方に伸びる弁軸２６を備えている。弁軸２６はバルブガイド２８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２８はロアヘッド１６に保持されている。ロアヘッド１６の弁軸２６の略上半分を囲む部位には、円筒状に形成されたスプリング保持空間３０が設けられている。バルブガイド２８の上端部はスプリング保持空間３０の内部に露出している。スプリング保持空間３０内のバルブガイド２８の上端部近傍の周囲には、バルブステムシール３１が装着されている。
【００２０】
弁軸２６の上端部近傍には、コッタ３２が装着されている。コッタ３２は図１中上方ほど大径となるくさび状の外周面を有し、内周面には内向きの突起が設けられた略円筒状の部材である。コッタ３２内周面の突起は、弁軸２６の外周面に設けられた凹部に嵌合されている。また、コッタ３２の外周にはロアリテーナ３４が嵌着されている。
【００２１】
スプリング保持空間３０の底面にはスプリングシート３６が配設されている。スプリングシート３６とロアリテーナ３４との間には、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアスプリング３８が配設されている。ロアスプリング３８はロアリテーナ３４を介して弁体１２を上向き、即ち、弁座２０に向かう方向に付勢している。以下、弁体１２が弁座２０に向かう方向を閉弁方向と称し、また、弁体１２が弁座２０から離れる方向を開弁方向と称する。
【００２２】
弁軸２６の上方には、ゼロラッシュアジャスタ４０を隔てて、アーマチャシャフト４２が弁軸２６と同軸に配設されている。ゼロラッシュアジャスタ４０の構成については後に詳細に説明する。アーマチャシャフト４２の上端部には、上記コッタ３１と上下対称の構成を有するコッタ４４が装着されている。コッタ４４の周囲には、アッパリテーナ４６が嵌着されている。アッパリテーナ４６の上面には、アッパスプリング４８の下端部が当接している。アッパスプリング４８の周囲には、円筒状のアッパケース５０が配設されている。アッパケース５０の上部にはアジャスタボルト５２が螺着されている。アッパスプリング４８の上端部はスプリングガイド５４を介してアジャスタボルト５２に当接している。アッパスプリング４８はアッパリテーナ４６を介してアーマチャシャフト４２を下向きに付勢している。
【００２３】
アーマチャシャフト４２の軸方向中央部の外周にはアーマチャ５６が接合されている。アーマチャ５６は軟磁性材料により構成された円盤状の部材である。アーマチャ５６の上方にはアッパコイル５８及びアッパコア６０が配設されている。また、アーマチャ５６の下方にはロアコイル６２及びロアコア６４が配設されている。アッパコイル５８及びロアコイル６２はそれぞれ、アッパコア６０及びロアコア６４に形成された環状溝６０ａ及び６４ａに収容されている。
【００２４】
アッパコイル５８及びロアコイル６２は駆動回路６５に電気的に接続されている。駆動回路６５は、ＥＣＵ１１から付与される制御信号に応じた指令信号をアッパコイル５８及びロアコイル６２にそれぞれ供給する。
アッパコア６０及びロアコア６４はそれぞれ、その中央部を貫通する貫通穴６０ｂ及び６４ｂを備えている。アッパコア６０の貫通穴６０ｂの上端にはアッパブッシュ６６が配設されている。また、ロアコア６４の貫通穴６４ｂの下端にはロアブッシュ６８が配設されている。アーマチャシャフト４２はアッパブッシュ６６及びロアブッシュ６８により軸方向に摺動可能に保持されている。また、アッパコア６０の上端部及びロアコア６４の下端部には、それぞれ、フランジ部６０ｃ及び６４ｃが設けられている。
【００２５】
シリンダヘッドスペーサ２４には、その上下を貫通する円筒状のラッシュアジャスタ保持空間２４ａが、上記スプリング保持空間３０と同軸に形成されている。ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内部には、上記したゼロラッシュアジャスタ４０が保持されている。シリンダヘッドスペーサ２４の上面のラッシュアジャスタ保持空間２４ａの開口部近傍には、上向きに隆起した隆起部２４ｂが設けられており、更に、隆起部２４ｂの頂部には円筒部２４ｃが形成されている。
【００２６】
アッパヘッド２５には、その上下を貫通する円筒状のコア保持空間２５ａが、上記スプリング保持空間３０及びラッシュアジャスタ保持空間２４ａと同軸に形成されている。アッパコア６０はそのフランジ部６０ｃがシム７０を介してアッパヘッド２５に当接し、また、ロアコア６４はそのフランジ部６４ｃがアッパヘッド２５に当接するように、それぞれコア保持空間２５ａに挿入されている。アッパコア６０のフランジ部６０ｃは、アッパヘッド２５と、アッパケース５０の下端部に形成されたフランジ部５０ａとの間に挟持されている。また、ロアコア６４のフランジ部６４ｃは、アッパヘッド２５とロアブラケット７２との間に挟持されている。そして、アッパケース５０及びロアブラケット７２が固定ボルト７４、７６によりアッパヘッド２５に固定されることで、アッパコア６０とロアコア６４とは所定の間隔を隔てて固定されている。なお、アッパコア６０及びロアコア６４が上記の如く固定された状態で、シリンダヘッドスペーサ２４の隆起部２４ｂとロアコア６４の下面との間には所定の隙間が形成されている。また、上記したアジャスタボルト５２は、アーマチャ５６の中立位置がアッパコア６０とロアコア６４との中間点となるように調整されている。
【００２７】
シリンダヘッドスペーサ２４には、互いに連通する油供給路８０及び８２が設けられている。油供給路８２はラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内壁面の所定位置に開口している。油供給路８０には油圧配管８７を介して油圧ポンプ８６が接続されている。本実施例において、油圧ポンプ８８は電動式のポンプとして構成されている。油圧配管８７にはレギュレータ８８が設けられている。レギュレータ８８は、油圧ポンプ８６がオイルタンク９２から圧送した油を、ＥＣＵ１１から供給される制御信号に応じた油圧に調圧して油供給路８０、８２へ供給する。以下、油供給路８０、８２へ供給される油圧を供給油圧Ｐｃ と称す。
【００２８】
シリンダヘッドスペーサ２４には、更に、油回収穴９０が設けられている。油回収穴９０は、その上端がシリンダヘッド２４の隆起部２４ｂの周囲近傍に開口し、下端がスプリング保持空間３０内へ開口するように、シリンダヘッドスペーサ２４を上下に貫通している。油回収穴９０は、ゼロラッシュアジャスタ４０から上方へ漏出した油を集めてスプリング保持空間３０へ流入させ、この油をアーマチャシャフト４２及び弁軸２６の潤滑油として供する役割を有している。なお、油回収穴９０の上部が加工穴９０ａ、９０ｂにより構成されることで、油回収穴９０のシリンダヘッドスペーサ２４上面への開口面積が大きく確保されている。
【００２９】
次に、電磁駆動弁１０の動作について説明する。アッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発生する磁束によってアーマチャ５６にはアッパコア６０に向かう方向の電磁力が作用する。このため、図１に示される如く、アーマチャ５６はアッパスプリング４８による付勢力に抗してアッパコア６０に当接するまで変位する。以下、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接する位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の全閉位置と称する。この状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は閉弁状態となる。
【００３０】
このように弁体１２が閉弁された状態で、アッパコイル５８への電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を全閉位置に保持するのに必要な電磁力は消滅する。このため、アッパコイル５８への電流の供給が停止されると、アーマチャシャフト４２は弁体１２と共に、アッパスプリング４８に付勢されることにより下方へ向けて単振動の運動を開始する。このため、弁体１２が弁座２０から離座することで弁体１２は開弁される。アーマチャシャフト４２の変位量が所定値に達した時点でロアコイル６２に励磁電流が供給されると、アーマチャ５６をロアコア６４に向けて付勢する電磁力が発生する。
【００３１】
アーマチャ５６に対して上記電磁力が作用すると、摩擦により失われた運動エネルギーが補われ、アーマチャ５６はロアスプリング３８の発する付勢力に抗してロアコア６４に当接するまで変位する。以下、アーマチャ５６がロアコア６４に当接した位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の全開位置と称す。
【００３２】
かかる状態で、ロアコイル６２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を全開位置に保持するのに必要な電磁力が消滅する。このため、弁体１２及びアーマチャシャフト４２はロアスプリング３８の発する付勢力により上方へ向けて単振動の運動を開始する。これらの変位量が所定値に達した時点でアッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発する電磁力により、摩擦による失われた運動エネルギーが補償され、アーマチャ５６はアッパコア６０に当接するまで変位する。アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は再び閉弁状態となる。
【００３３】
このように、本実施例によれば、アッパコイル５８とロアコイル６２とに、交互に適当なタイミングで電流を供給することにより、弁体１２及びアーマチャ５６等の可動部の質量と、ロアスプリング３８及びアッパスプリング４８のバネ定数で定まる周期の単振動の動きに従って、弁体１２を全閉位置と全開位置との間で繰り返し往復運動させることができる。
【００３４】
本実施例において、上記したゼロラッシュアジャスタ４０は、弁体１２とロアヘッド１６との間の熱膨張差や弁体１２と弁座２０との着座面の摩耗による弁体１２とアーマチャシャフト４２との相対変位を吸収することにより、両部材間に隙間が生ずるのを防止する機能を有している。以下、ゼロラッシュアジャスタ４０の構成及び動作について説明する。
【００３５】
図３は、ゼロラッシュアジャスタ４０及びその周辺部分を示す拡大断面図である。なお、図３は、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置にある状況下で実現される状態を示す。
図３に示す如く、ゼロラッシュアジャスタ４０は、プランジャボディ１００を備えている。プランジャボデイ１００は、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャボディ１００は一端（図２においては下端）が閉じた略円筒状の部材である。プランジャボディ１００は、その内部に、下端部に設けられたスプリング保持部１００ａと、スプリング保持部１００ａに比して大径に形成されたプランジャ保持部１００ｂとを備えている。
【００３６】
プランジャボディ１００のプランジャ保持部１００ｂには、プランジャ１０２が軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャ１０２の図２における下底面と、スプリング保持部１００ａの下底面との間には、油圧室１０４が画成されている。
プランジャ１０２は、その外周面に、プランジャ保持部１００ｂの内周面に対して摺動する大径部１０２ａと、図２における上端部に設けられた小径部１０２ｂとを備えている。一方、プランジャ収容部１００ｂの内周面の上端には、ストッパリング１０６が圧入されている。ストッパリング１０６は、プランジャ１０２の大径部１０２ａの外径に比して小さな内径を有している。従って、プランジャ１０２のプランジャ保持部１００ｂ内部における上向きの変位は、大径部１０２ａと小径部１０２ｂとの間の段差と、ストッパリング１０６とが当接することにより規制される。プランジャ１０２は、また、上方に向けて開口するリザーバ室１０８、及び、リザーバ室１０８と油圧室１０４とを連通する連通路１１０を備えている。
【００３７】
油圧室１０４には、リテーナ１１２及びプランジャスプリング１１４が配設されている。プランジャスプリング１１４は、リテーナ１１２を介してプランジャ１０２を上向きに付勢している。リテーナ１１２の内側にはチェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８が配設されている。チェックボールスプリング１１８は、チェックボール１１６を連通路１１０の開口部に向けて付勢している。チェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８は、油圧室１０４側がリザーバ室１０８側に比して低圧になった場合にのみ開弁するチェックバルブとして機能する。
【００３８】
ゼロラッシュアジャスタ４０は、また、リザーバキャップ１２０を備えている。リザーバキャップ１２０は一端（図３における下端）が閉じた円筒状の部材である。リザーバキャップ１２０は、その底面がプランジャ１０２の上端面に当接するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に摺動可能に配設されている。リザーバキャップ１２０の下底面には、その一部が切り欠かれてなるオーバフローリセス１２２が設けられている。オーバーフローリセス１２２は、リザーバ室１０８と常時連通している。
【００３９】
アーマチャシャフト４２の下端面は、リザーバキャップ１２０の内側底面に当接している。一方、弁軸２６の上端面は、プランジャボディ１００の外側底面に当接している。また、油供給路８２は、図３に示す状態（すなわち、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置にある状態）で、オーバフローリセス１２２と連通するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内周面に開口している。
【００４０】
図３に示す状態においてアッパコイル５８への通電が遮断されると、上記の如く、アーマチャシャフト４２には開弁方向の付勢力が作用する。この開弁方向の力はリザーバキャップ１２０からプランジャ１０２に伝達される。プランジャ１０２に伝達される力がプランジャスプリング１１４の付勢力を越えると、プランジャ１０２が下向きに押圧されることで、油圧室１０４内の油が加圧される。このため、油圧室１０４の油圧がリザーバ室１０８の油圧に比して高圧となり、連通路１１０はチェックボール１１６により閉塞される。連通路１１０が閉塞されると、油圧室１０４とリザーバ室１０８との間の油の授受は禁止される。このため、プランジャ１０２に伝達された駆動力は油圧室１０４を介してプランジャボディ１００に伝達され、ゼロラッシュアジャスタ４０は、アーマチャシャフト４２及び弁体１２と共に開弁方向に変位する。ゼロラッシュアジャスタ４０が開弁方向に変位する過程では、油圧室１０４の油が加圧されることで、プランジャ１０２とプランジャボディ１００との摺動面を介して油圧室１０４から油が徐々に漏出し、ラッシュアジャスタ４０は油の漏出分に相当する僅かな量だけ収縮する。
【００４１】
アーマチャ５６がロアコア６４に当接するまで変位し、ロアコイル６２への通電が停止されると、アーマチャ５６は今度は閉弁方向に変位を開始する。そして、弁体１２が弁座２０に着座すると、プランジャボディ１００にロアスプリング３８の付勢力は作用しなくなる。一方、弁体１２が弁座２０に着座した後も、アーマチャ５６は、弁体１２が開弁方向に変位する過程でのラッシュアジャスタ４０の収縮分に相当する微小量だけ更に閉弁方向に変位する。この場合、プランジャ１０２は、プランジャスプリング１１４の付勢力により、リザーバキャップ１２０に追従して、プランジャボディ１００に対して上向きに摺動しようとし、油圧室１０４内の油圧は低下する。そして、油圧室１０４がリザーバ室１０８よりも低圧になると、チェックボール１１６が連通路１１０の開口部から離座することで、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通する。上述の如く、弁体１２が弁座２０に着座した状態では、油供給路８２とオーバーフローリセス１２２とが連通する。このため、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通すると、油圧ポンプ８６から油供給路８０へ供給された供給油圧Ｐｅ の油が、油供給路８２からリザーバ室１０８を経て油圧室１０４に供給されることで、プランジャ１０２はリザーバキャップ１２０に当接した状態を維持しながら上向きに摺動する。
【００４２】
このように、弁体１２が全閉位置に達した際にゼロラッシュアジャスタ４０に供給油圧Ｐｅ の油が供給されることによりゼロラッシュアジャスタ４０が伸長することで、弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に隙間が生ずることが防止される。
また、弁体１２とロアヘッド１６との熱膨張差や弁体１２と弁座２０との着座面の摩耗に起因して生ずる弁軸２６とアーマチャシャフト４２との間隔変化は、時間的に緩やかに生ずるものであり、弁体１２が全閉位置と全開位置とを一往復する間に生ずる間隔変化量は極く僅かである。このため、かかる間隔変化は、弁体１２が開弁している状態で僅かに収縮したゼロラッシュアジャスタ４０が、弁体１２が閉弁した際に伸長する過程で吸収されることとなる。
【００４３】
上述の如く、ゼロラッシュアジャスタ４０は、弁体１２が全閉位置近傍に達した際に、油供給路８２から供給油圧Ｐｅ の油が供給されることでプランジャボディ１００がプランジャ１０２に対して摺動し、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置に達した際に弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に隙間が生ずるのを防止する機構である。なお、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置に達した際に弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に生ずる隙間を、以下、タペットクリアランスと称す。
【００４４】
従って、供給油圧Ｐｅが不足すると、ゼロラッシュアジャスタ４０が十分に伸長せず、上記したタペットクリアランスが生ずることが起こり得る。タペットクリアランスが生ずると、弁体１２を開弁させる際にアーマチャシャフト４２が弁体１２に衝突することにより電磁駆動弁１０の作動音が増大してしまう。また、タペットクリアランスが生じた状態では、閉弁時に、弁体１２が弁座２０に着座した後、アーマチャ５６が更にタペットクリアランス分だけ変位してからアッパコア６０に当接することとなる。アッパコイル５８への通電は、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接する際の速度がほぼゼロになるように制御される。このため、タペットクリアランスが生ずると、弁体１２が弁座２０へ着座するタイミングが速まり、弁体１２が着座する際の速度（以下、弁体１２の着座速度と称す）が大きくなることによっても電磁駆動弁１０の作動音は増大する。このように、供給油圧Ｐｅ が不足すると、電磁駆動弁１０の作動音は増大することになる。
【００４５】
一方、供給油圧Ｐｅが低圧になるほど油圧ポンプ８６の負荷が小さくなり、油圧ポンプ８８の消費電力は低減される。従って、油圧ポンプ８６の省電力化を図るうえでは、供給油圧Ｐｅを低圧に抑えることが望ましい。
本実施例では、上記の点に鑑みて、電磁駆動弁１０の作動音の増大が許容できる範囲内で供給油圧Ｐｅを低下させる。
【００４６】
図４は、機関回転数Ｎｅと、弁体１２が弁座２０へ着座する際の運動エネルギー（以下、着座エネルギーと称す）との関係を、電磁駆動弁１０の場合、及び、弁体１２をクランク軸の回転に同期して回転するカムにより駆動する従前の構成（以下、カム駆動と称す）の場合について、それぞれ、実線及び破線で示す。
上述の如く、電磁駆動弁１０は、アーマチャ５６や弁体１２等の可動部の重量と、ロアスプリング３８及びアッパスプリング４８のバネ定数とで定まる周期の単振動の動きに従って弁体１２を駆動するものである。このため、弁体１２の着座速度は機関回転数Ｎｅにかかわらず一定であり、図４に実線で示す如く、弁体１２の着座エネルギーも一定となる。弁体１２が弁座２０に着座する際には、着座エネルギーに応じた着座音が発生する。従って、電磁駆動弁１０では、機関回転数Ｎｅにかかわらず、弁体１２の着座音は一定となる。
【００４７】
一方、カム駆動では、弁体１２の着座速度は機関回転数Ｎｅの上昇に比例して増加する。このため、図４に破線で示す如く、弁体１２の着座エネルギーは機関回転数Ｎｅの二乗に比例することになる。従って、カム駆動の場合は、機関回転数Ｎｅの上昇に応じて着座音は増加する。
図４において、機関回転数ＮｅがＮｃ以上の領域では、カム駆動における着座エネルギーが電磁駆動弁１０における着座エネルギーを上回っている。従って、機関回転数ＮｅがＮｃよりも十分に高い領域では、タペットクリアランスが発生することにより電磁駆動弁１０の作動音が増加しても、その作動音をカム駆動の場合と同等以下に抑えることが可能となる。つまり、従前のカム駆動における作動音を基準とすれば、機関回転数Ｎｅが高いほど電磁駆動弁１０の作動音の許容範囲は大きくなる。なお、弁体１２と弁座２０との着座面には着座エネルギーに応じた摩耗が発生する。従って、電磁駆動弁１０における着座エネルギーがカム駆動の場合と同等以下になると、上記着座面の摩耗もカム駆動の場合と同等以下に抑えられることとなる。
【００４８】
また、機関回転数Ｎｅが高いほど、内燃機関の運転音（燃焼室における燃焼、ピストンの摺動、クランク軸の回転等の電磁駆動弁１０以外の原因で生ずる騒音を意味する）は大きくなる。このため、内燃機関の高回転運転領域では、電磁駆動弁１０の作動音が増大しても、車両の乗員等は違和感を感じ難い。この点においても、機関回転数Ｎｅが高いほど電磁駆動弁１０の作動音の許容範囲は大きくなるといえる。
【００４９】
従って、機関回転数Ｎｅが高い運転領域で供給油圧Ｐｅを低減することで、作動音を許容範囲内に抑えつつ、油圧ポンプ８６の消費電力を低減することができるのである。以下、図５を参照して、本実施例においてＥＣＵ１１が実行する具体的な処理の内容を説明する。
図５は、機関回転数Ｎｅに応じて供給油圧Ｐｅを制御すべくＥＣＵ１１が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンは、所定時間間隔で起動される割り込みルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ずステップ３００の処理が実行される。
【００５０】
ステップ３００では、機関回転数Ｎｅが所定値Ｎ０ 未満であるか否かが判別される。その結果、Ｎｅ＜Ｎ０ が成立する場合は、次にステップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３００においてＮｅ＜Ｎ０ が不成立であれば、次にステップ３０４の処理が実行される。
ステップ３０２では、レギュレータ８８に付与する制御信号により供給油圧Ｐｅを所定値Ｐ０ に制御する処理が実行される。所定値Ｐ０ は、弁体１２が全閉位置に達した際に、タペットクリアランスがゼロになるまでゼロラッシュアジャスタ４０を速やかに伸長させ得る供給油圧Ｐｅの値として予め実験的に求められている。ステップ３０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５１】
ステップ３０４では、レギュレータ８８に付与する制御信号により供給油圧Ｐｅを上記所定値Ｐ０ よりも小さな所定値Ｐ１ に制御する処理が実行される。ステップ３０４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
上述の如く、図５に示すルーチンによれば、機関回転数Ｎｅが所定値Ｎ０ 未満の低回転領域では供給油圧Ｐｅが所定値Ｐ０ に制御される。この場合、タペットクリアランスがゼロになるまでゼロラッシュアジャスタ４０が伸長することで、電磁駆動弁１０の作動音が低減される。また、機関回転数Ｎｅが所定値Ｎ０ を超え、電磁駆動弁１０の作動音の許容範囲が大きくなる高回転領域では、供給油圧ＰｅがＰ０ からＰ１ に低下することで、油圧ポンプ８６の消費電力は低減される。このように、本実施例によれば、機関回転数Ｎｅに基づいて供給油圧Ｐｅを変化させることで、電磁駆動弁１０の作動音を許容範囲に抑えつつ油圧ポンプ８６の省電力化を図ることが可能となっている。
【００５２】
ところで、機関回転数Ｎｅが上昇するほど吸気弁２１８及び排気弁２２０の開閉頻度が高くなる。この場合、電磁駆動弁１０のアッパコイル５８及びロアコイル６２への通電頻度も高くなることで電磁駆動弁１０の消費電力は増加する。つまり、高回転運転領域では電磁駆動弁１０の消費電力は大きくなる。これに対して、本実施例では、かかる高回転運転領域において油圧ポンプ８６の省電力化が図られるため、内燃機関全体の消費電力が過大になるのを防止することができる。
【００５３】
なお、上記実施例では、機関回転数Ｎｅに基づいて供給油圧Ｐｅを２段階に変化させることとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、機関回転数Ｎｅが大きくなるほど供給油圧Ｐｅが低圧となるように、供給油圧Ｐｅを３段階以上に、又は、連続的に変化させることとしてもよい。
また、上記実施例では、レギュレータ８８により供給油圧Ｐｅを低下させることとしたが、レギュレータ８８が設けられない構成では、油圧ポンプ８６の回転数により供給油圧Ｐｅを変化させることとしてもよい。あるいは、油圧ポンプ８６を間欠的に駆動し、その駆動時間により供給油圧Ｐｅを変化させることとしてもよい。
【００５４】
更に、上記実施例では、油圧ポンプ８６が電動式のポンプであるものとしたが、内燃機関の出力軸の回転を動力源として駆動されるポンプであってもよい。この場合にも、内燃機関の高回転領域で供給油圧Ｐｅを低下させることで、油圧ポンプ８６を駆動するのに要する動力が減少し、これにより、燃費の向上等の効果を得ることができる。
【００５５】
また、上記実施例では、高回転領域において供給油圧Ｐｅを下げることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、油圧ポンプ８６のオン・オフをＥＣＵ１１により制御可能な構成とし、高回転領域では油圧ポンプ８６を停止させることとしてもよい。この場合、高回転領域で油圧ポンプ８６の消費電力がゼロとなるので、省電力化をより有効に図ることができる。
【００５６】
ところで、内燃機関の運転音はその負荷の大きさにも依存し、負荷が大きいほど運転音は増大する。従って、機関回転数Ｎｅに代えて内燃機関の負荷（例えば、吸入空気量ＧＡ、スロットルバルブ２３０の開度、筒内圧等）を用い、負荷が所定値を超える場合に供給油圧Ｐｅを下げ、又は油圧ポンプ８６を停止させることとしてもよい。あるいは、内燃機関の運転音のレベルを検出する騒音センサを設け、内燃機関の運転音を直接検出することとしてもよい。
【００５７】
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例では、上記図１〜図３に示すシステム構成において、弁体１２の熱膨張を考慮して供給油圧Ｐｅを制御する。なお、本実施例において、油圧ポンプ８６は、吸気弁２１８側の電磁駆動弁１０と、排気弁２２０側の電磁駆動弁１０とにそれぞれ対応して設けられており、また、各油圧ポンプ８６のオン・オフはＥＣＵ１１により制御可能であるものとする。
【００５８】
内燃機関の運転中は燃焼室２１０での燃焼に伴う熱が排気弁２２０に伝達されることで、排気弁２２０として機能する弁体１２には比較的大きな熱膨張が生ずる。弁体１２に熱膨張が生ずると、弁体１２が弁座２０に着座した状態でのアーマチャシャフト４２と弁体１２との間隔は狭まる。この場合、ゼロラッシュアジャスタ４０が伸長しなくても、タペットクリアランスは小さくなり電磁駆動弁１０の作動音の増加は抑えられる。
【００５９】
そこで、本実施例では、排気温度Ｔｅに基づいて、排気弁２２０を構成する弁体１２の温度を推定し、弁体１２が高温である場合には排気弁２２０に対応する油圧ポンプ２２０を停止させる。以下、図６を参照して、本実施例においてＥＣＵ１１が実行する具体的な処理の内容について説明する。
図６は、本実施例においてＥＣＵ１１が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンは所定時間間隔で繰り返し起動される割り込みルーチンである。図８に示すルーチンが起動されると、先ずステップ３５０の処理が実行される。
【００６０】
ステップ３５０では、排気温度Ｔｅが所定値Ｔ０ 以上であるか否かが判別される。その結果、Ｔｅ≧Ｔ０ が成立する場合は、排気弁２２０が高温状態であると判断される。この場合、次にステップ３５２において排気弁２２０側の油圧ポンプ８６を停止状態とする処理が実行された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３５０においてＴｅ≧Ｔ０ が不成立であれば、次にステップ３５４において、排気弁２２０側の油圧ポンプ８６を運転状態とする処理が実行された後、今回のルーチンは終了される。
【００６１】
上述の如く、図６に示すルーチンによれば、排気弁２２０の熱膨張によりタペットクリアランスが小さくなる場合に排気弁２２０側の油圧ポンプ８６が停止される。従って、本実施例によれば、電磁駆動弁１０の作動音の増大を抑制しつつ、油圧ポンプ８６の省電力化を図ることができる。
なお、上記第２実施例においては、排気温度Ｔｅに基づいて弁体１２の温度を推定するものとしたが、これに限らず、例えば水温ＴＨＷに基づいて弁体１２の温度を推定してもよい。また、内燃機関の負荷が大きいほど弁体１２の温度は上昇すると考えられるため、負荷に基づいて弁体１２の温度を推定してもよい。更に、弁体１２に熱電対等の温度センサを設け、弁体１２の温度を直接的に検出することとしてもよい。
【００６２】
なお、上記第２実施例では、油圧ポンプ８６が吸気弁２１８側と排気弁２２０側にそれぞれ設けられるものとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、吸気弁２１８及び排気弁２２０に共通の油圧ポンプ８６が設けられる場合には、排気弁２２０に対応するゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給を遮断し得る遮断弁を例えば油圧配管８７に設け、排気弁２２０の高温時にこの遮断弁により油圧供給を遮断することとしてもよい。すなわち、排気弁２２０側のゼロラッシュアジャスタへの油圧供給が遮断されると、油圧ポンプ８６の吐出流量が半減することで、油圧ポンプ８６の消費電力が低減されるのである。
【００６３】
また、上記第２実施例では、排気弁２２０の高温時に油圧ポンプ８６を停止させるものとしたが、これに限らず、供給油圧Ｐｅを低下させることにより油圧ポンプ８６の消費電力を低減することとしてもよい。
なお、弁体１２の熱膨張量が大きいほど、弁体１２が弁座２０に着座した状態でのアーマチャシャフト４２と弁体１２との間隔が狭まるため、タペットクリアランスがゼロとなるまでのゼロラッシュアジャスタ４０の伸長量は小さくなる。従って、弁体１２が高温になるほど、タペットクリアランスをゼロとするために必要な供給油圧Ｐｅは小さくて足りる。そこで、排気弁２２０の高温時に油圧ポンプ８６を停止させることに代えて、排気弁２２０が高温になるのに応じて、供給油圧Ｐｅを低下させることとしてもよい。この場合、ゼロラッシュアジャスタ４０によりタペットクリアランスの発生を確実に防止しつつ、油圧ポンプ８６の省電力化を図ることができる。
【００６４】
更に、上記実施例では、排気弁２２０が特に高温になることから、排気弁２２０の高温時に油圧ポンプ８６の省電力化を図るものとしたが、内燃機関の運転中は吸気弁２１８の温度も上昇する。従って、排気弁２２０と同様に、排気温度Ｔｅや水温ＴＨＷ等に基づいて吸気弁２１８の温度を推定又は測定し、その温度に応じて吸気弁２１８側の油圧ポンプ８６のオン・オフ又は吐出圧を制御することとしてもよい。
【００６５】
また、上記第１及び第２実施例では、ゼロラッシュアジャスタ４０が油圧を駆動力として機能するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電磁力を駆動力として機能するゼロラッシュアジャスタを用いることとしてもよい。
なお、上記第１及び第２実施例においては、ＥＣＵ１１が図５に示すルーチンのステップ３００の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した機関作動音検出推定が、図６に示すルーチンのステップ３５０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した弁体温度検出推定手段が、図５に示すルーチンのステップ３０２及び３０４、又は図６に示すルーチンのステップ３５２及び３５４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した駆動力変化手段が、それぞれ実現されている。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明によれば、内燃機関の運転音に応じてゼロラッシュアジャスタへの駆動力を変化させることで、電磁駆動弁の作動音を許容範囲内に保ちつつ上記駆動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁の構成図である。
【図２】本実施例の電磁駆動弁が適用された内燃機関の構成図である。
【図３】本実施例の電磁駆動弁が備えるゼロラッシュアジャスタ及びその周辺部分の拡大断面図である。
【図４】機関回転数Ｎｅと、弁体が弁座に着座する際の運動エネルギー（着座エネルギー）との関係を、本実施例の電磁駆動弁の場合及び従前のカム駆動の場合について示す図である。
【図５】本実施例において機関回転数Ｎｅに基づいて供給油圧Ｐｅを制御すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例において排気温度Ｔｅに基づいて供給油圧Ｐｅを制御すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電磁駆動弁
１１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１２ 弁体
４０ ゼロラッシュアジャスタ
４２ アーマチャシャフト
５６ アーマチャ
８６ 油圧ポンプ

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、該弁体を駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、駆動力が付与されることにより前記弁体と前記アーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタと、を備える電磁駆動弁において、
   前記内燃機関の運転音を検出又は推定する機関運転音検出推定手段と、
   前記機関運転音検出推定手段による運転音が高いほど、前記ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減する駆動力変化手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
2. 内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、該弁体を駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、駆動力が付与されることにより前記弁体と前記アーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタと、を備える電磁駆動弁において、
   前記内燃機関の運転音を検出又は推定する機関運転音検出推定手段と、
   前記機関運転音検出推定手段による運転音が所定値以上に高い場合には、該運転音が該所定値未満である場合に比して、前記ゼロラッシュアジャスタに付与する駆動力を低減する駆動力変化手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
3. 請求項１又は２記載の電磁駆動弁において、
   前記機関運転音検出推定手段は、前記内燃機関の負荷及び回転数の少なくとも一方に基づいて前記運転音を推定することを特徴とする電磁駆動弁。

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