JPH0216328A - 内燃機関の吸気制御装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の各気筒の吸気弁と別体に各気筒に
連通ずる吸気通路毎に配設された吸気制御弁の開閉に有
効な内燃機関の吸気制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、吸気通路毎にこうした吸気制御弁を設けるこ
とで、内燃機関の吸気通路での吸気の逆流を防止すると
いったことが考えられている。つまり、内燃機関の吸気
行程開始時には、バルブオーバラップによってシリンダ
や俳気通路内の既燃カスが吸気通路へ逆流し、吸気の充
填効率が低下することがあるので、吸気）Ｌす弾片を用
いて吸気の逆流を防止し、吸気の充血効率を向上して内
燃機関の出力アップを図ることが考えられているのであ
る。

ところで、こうした吸気制御弁の開閉を切り換えるもの
として、内燃機関の回転運動に連動するカムにより弁を
開閉するもの（米国特許第４，３６３．３０２号）、内
燃機関の吸気通路に配設されて吸気圧力にしたがって動
作するり一ド弁によるもの（米国特許第４，４２２，４
１６号）等が提案されていたが、これらは、その弁の開
閉が吸気圧やカムの運動等により一義的に定まるために
、所望の制御タイミングで弁を制御 答性が悪い間朋があった。

そこで、こうした問題を解消するものとして、吸気制御
弁の開閉動作をアクチュエータで制ｉ即する提案がなさ
れていた（特開昭６２−２７６２１９号公報および特開
昭６２−２９４７１９号公報）。即ち、第１４図に示す
ように、吸気通路Ａｌ内に回動可能に設けられた複数の
可動板Ａ２を、ロンＦＡ３を介してピエゾ圧電装置Ａ４
で上下動することにより、可動板Ａ２と固定板Ａ５との
隙間を調節して、吸入空気量を制ｉ即するようなされて
いた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来技術にあっては、ピエゾ圧
電装置Ａ４の様な直線的に往復運動する駆動手段を採用
し、その往復運動を、メカニカルな機構により弁の開閉
方向に変換して伝達するようになされているために、ピ
エゾ圧電装置Ａ４が高速に往復運動すると、そのメカニ
カルな機ｔ！：部分にガタが生じ易く（第１４図にあっ
ては、ロン１”　Ａ　３と可動板Ａ２との当接部にガタ
が生じ易い。

）、したがって、弁体の制御精度が低下する問題や、そ
のガタ部分から異音が生じる問題があった。

また、こうしたメカニカルな部分の耐久性が劣る問題も
あった。

また、ピエゾ圧電装置Ａ４は、往復運動が１版少なため
に、前記メカニカルな機構のてこ拡大能力で、往復運動
を弁の開閉方向に拡大するようになされているが、その
てこ拡大率は作動精度・耐久性等の理由によりあまり大
きくできないこともあり、従来例のように弁体部分を複
数化する必要があった。このために、構造が複雑になる
問題があった。

ざらに、ピエゾ圧電装置Ａ４に高電圧が供給されてその
ピエゾ圧電装置Ａ４が伸長した状態で、万一その電圧供
給線が断線を起こしたりすると、可動板Ａ２は、吸気通
路Ａ１を閉鎖した状態で停止してしまう可能性がある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、簡単な
構造で、制御精度の改善、異音の発生の防止および耐久
性の向上を図り、更には、吸気制御弁のアクチュエータ
が故障しても対応することのできる安全性に優れた内燃
機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、前記課題を解決するため
の手段として、本発明は以下に示す構成をとった。即ち
、本発明の内燃機関の吸気制御部装置は、第１図に例示
するように、 内燃機関Ｍ１の各気筒に連通ずる吸気通路Ｍ　２のスロ
ットルバルブＩＶＩ　３より上流側に配設され、中心軸
回りに回転可能に軸支された可動部材Ｍ４から成り、該
可動部材Ｍ４を中心軸回りに回転もしくは揺動すること
により前記吸気通路Ｍ２を開放・閉鎖する弁体Ｍ５と、 該弁体Ｍ５の可動部材Ｍ４の中心軸に連結された磁極を
有するロータＭ６を内部に有し、該ロータＭ６に対する
異なる方向の磁気力を発生させる少なくとも２つのソレ
ノイドＭ７，Ｍ８を該ロータＭ６の周囲に配設し、前記
弁ｆ＄Ｍ５の開放時に第１のソレノイドＭ７に順方向の
電流を流すと共に、前記弁体Ｍ５の閉鎖時に第２のソレ
ノイドＭ８に順方向の電流を流すことにより、前記可動
部材Ｍ４を回転もしくは揺動させる弁体駆動手段Ｍ９と
、 前記第１ソレノイドＭ７が正常に動作しているか否かを
判定する第１ソレノイド動作判定手段ＩＶＩ１０と、 該第１ソレノイド動作判定手段ＭＩＯにて前記第１のソ
レノイドＭ７が正常に動作していないと判定されたとき
に前記第２のソレノイドＭ８に逆方向の電流を流すこと
により、前記弁体を開放状態に制限する弁体駆動制限手
段Ｍｌｌと、を備えたことを特徴としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明の内燃機関の吸気制御装
置では、内燃機関Ｍ１の各気筒に連通する吸気通路Ｍ２
を弁体駆動手段Ｍ９でもって弁体により開放、閉鎖する
に際し、開放時には第１のソレノイドＭ７に順方向の電
流が流れる。すると、内部に設けられた磁極を有するロ
ータＭ６は、その第１のソレノイドＭ７により発生する
磁気力の方向に揺動し、このとき、そのロータＭ６に連
結された可動部材Ｍ４も、その中心軸回りに回転もしく
は揺動し、吸気通路Ｍ２を開放する。一方、閉鎖時には
、弁体駆動手段Ｍ９にあって、第２のソレノイドＭ８に
順方向の電流が流れ、ロータＭ６はその第２のソレノイ
ドＭ７により発生する磁気力の方向に回転し、そのロー
タＭ６に連結された可動部材Ｍ４も、その中心軸回りに
回転もしくは揺動し、吸気通路Ｍ２を閉鎖する。更に、
第１ソレノイド動作判定手段ＭＩＯにて第１のソレノイ
ドＭ７が正常に動作していないと判定されたときに、弁
体駆動制限手段Ｍｌｌによって第２のソレノイＦＭ８に
逆方向の電流が流され、前記弁体閉鎖時のロータ回転方
向と逆方向にロータＭ６は回転し、弁体Ｍ５は開放側に
制御される。

［実施例コ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の第１実施例である吸気制御装置が搭載
されるエンジンのシステム構成を第２図に示す。

同図に示すように、本システムは、４気両エンジン１、
該エンジン１の吸気系１ａに配設された吸気制御装置３
およびこれらを制御する電子制御装置（以下、単にＥＣ
Ｕと呼ぶ。）４から構成されている。

エンジン１は、４個の気筒５．　６．　７．　８を備え
、各気筒５．　６．　７．　８には、高速適合カムによ
り開閉されるインテークバルブ９．　１０．　１１゜１
２が配設され、さらに、エキゾーストバルブ１３．１４
，１５．１６も設けられている。吸気系１ａのスロット
ルバルブ１ｂより下流側には、吸気系１ａから分岐して
各気筒５．　６．　７．　８に連通ずる吸気ボー１−１
７．１８，１９．２０が配設されている４、７１．気ボ
ート１７．　１Ｂ、　　１９．　２０には、各々吸気制
御弁２１，２２，２３．２４が配設され、これらの吸気
制御弁２１．　２２．　２３２４は、各々アクチュエー
タ２５．２６，２７゜２８により開閉駆動される。ここ
で、吸気制御弁２１．２２，２３．２４は、インテーク
バルブ９゜１０．１１．１２の開閉とは独立して、回転
速度の下降に従って実質的にバルブオーバラップ間開が
減少するようＥＣＵ４の制御により開閉駆動される。す
なわち、高速適合カム使用のエンジンが、最大トルクを
出力可能な基準回転速度を上回る回転速度で運転されて
いるときは、吸気制御弁２１゜２２．２３．２４を、イ
ンテークバルブ９，１０゜１１．１２の開開間とほぼ同
じ間開に亘って開弁状態に保持するか、または、余聞間
に亘って開弁状態を保持する。一方、基準回転速度以下
の回転速度で運転されているときは、該回転速度に応じ
て短縮するよう予め定められているパルプオーバラップ
間開となるように吸気制御弁２１，２２゜２３．２４を
開閉する制御が行われる。

エンジン１には、検出器として、各気筒５，６゜７．８
の図示しないピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置すると
きにパルス信号を出力するクランク角センサ２９ａ、所
定のクランク角毎にパルス信号を出力する回転速度セン
サ２９ｂおよびエンジン１のノッキング発生を検出する
ノックセンサ２９ｃを備える。

前記各センサの信号はＥＣＵ４に人力され、該ＥＣＵ４
はエンジン１を制ｉ卸する。

ＥＣＵ４はＣＰ［Ｊ４ａ、ＲＯＭ４ｂ、ＲＡＭ４Ｃを中
心に論理演算回路として構成され、コモンバス４ｄを介
して人出力部４ｅに接続され、外部との人出力を行なう
。前記各センサの検出信号は、人出力部４ｅからＣＰＵ
４ａに人力される。一方、ＣＰＬ１４ａは、人出力部４
ｅを介して、アクチュエータ２５，２６，２７．２８に
制御信号を出力する。

なお、吸気制御弁２］、２２，２３．２４と、これらに
対応するアクチュエータ２５，２６，２７．２８の構造
は全て同一のため、吸気制御弁２１およびアクチュエー
タ２５を一例として、以下に説明する。

第３図に示すように、吸気制御弁２１は、吸気ボート１
７内に、吸気ボート１７の混合気流れ方向に対して垂直
に設けられ、一部が断面半円形に切り欠かれたシャフト
３１と、そのシャフト３１を軸支する軸受３３，３５と
、そのシャフト３１のｔＩＪり欠き邪にボルト３７．３
９で固定されて、吸気ポーＩ・１７内でそのシャフト３
１を軸として揺動可能な円盤状の可動板４１と、から構
成されている。なお、第３図のＡ−Ａ線拡大断面図であ
る第４図に示すように、可動板４１は、吸気ボート１７
の内径よりも大きな径を有しており、揺動時に、吸気ボ
ート１７の内壁に形成された衝突部としてのリング状の
段部１７ａに衝突してその動きが停止するようになされ
ている。なお、その衝突時の可動板４１の方向が、吸気
ボートの混合気流れ方向に対して所定角度θ（本実施例
の場合、６７．５°である。）と成るように、段部１７
　ａの位置および可動板４１の径が定められている。

一方、アクチュエータ２５は、いわゆるＰＭ型のステッ
ピングモータであり、第３図およ゛び第：３図のＢ−Ｂ
線断面図である第５図に示すように、外装としてケーシ
ング４３が用意され、該ケーシング４３内には、前記シ
ャフト３１に連結されるシャフト４５と、シャフト４５
の回りに固設された、２極ここ磁化された永久磁石４７
とを有し、ざらにケーシング４３の内壁には、２相４極
のコイル５Ｌ　　５２，５３．５４が永久磁石４７を囲
むように配設されている。詳しくは、−相のコイル５１
．５２は吸気ボート１７の混合気流れ方向に、また、他
の相のコイル５３．５４はそのコイル５１．５２の配列
方向と垂直となる方向に、それぞれ配列されて、永久磁
石４７を囲んでいる。コイル５１　５２，５３．５４は
、ケーシング４３の内壁にボルト５７等で固定されたボ
ビン５１ａ。

５２ａ、５３ａ、５４ａ！こ１木のエナメル線を巻いた
、モノファイラ巻の構成をしている。

こうして構成されたアクチュエータ２５の制御系の回路
図を第６図の回路図に示した。同図に示すように、コイ
ル５１，５２，５３．５４には、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４およびコンデンサＣＩ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がそ
れぞれ付設されており、ＥＣＵ４により、電源Ｅからコ
イル５１，５２．５３．５４にン禿れる電ン禿を制ｉ卸
している。詳しくは、電源Ｅとの閉路を、互いに対向す
る一相のコイル５１．５２と他の相のコイル５３．　５
４との間で切り換えて、コイル５１．　５２．　５３゜
５４の励磁位置を切り換えるように構成されており、更
には、コイル５３．５４に流れる電流方向を順方向（図
中Ｃ方向）、逆方向（図中Ｃ方向と逆方向）に切り換え
られるように構成されている。

なお、可動板４１の揺動可能範囲は、可動板４１の開放
時の安定位置を定めるコイル５２．５４の配列方向から
段部１７ａに衝突するまでの所定角度θであるが、この
所定角度θは、第６図に示すように、可動板４１の開放
時の安定位置を定めるコイル５１．５２の配配列方向と
可動板４１の閉鎖時の安定位置を定めるコイル５３．５
４の配列方向との成す角９０°よりも小さくなるように
構成されている。

以上のように構成された吸気制御弁２１およびアクチュ
エータ２５の動作を次に説明する。

Ｅ（ｊＪ４により、コイル５１．５２が励磁する位置に
切り換えられると、コイル５１からコイル５２（もしく
はコイル５２からコイル５１）への磁束が流れ、永久磁
石４７がその磁極で定まる所定の方向（第６図、矢印り
方向）に揺動し、このとき、その永久磁石４７にシャツ
）３１．４５を介して連結された可動板４１も同時に揺
動する。

その後、永久磁石４７は、コイル５１．５２で定まる安
定方向で揺動を停止して、可動板４１が吸気ボート１７
の泗合気流れ方向に向けられる。こうして、吸気ボート
１７は開放される。

一方、ＥＣＵ４により、コイル５３．５４が励磁する位
置に切り換えられると、コイル５３からコイル５４（も
しくはコイル５４からコイル５３１）への磁束力行荒れ
、永久磁石４７がその磁極で定まる所定の方向（第６図
、矢印Ｅ方向）に揺動し、このとき、その永久磁石４７
に連結された可動板４１も同時に揺動する。そして、永
久磁石４７がその揺動の際に既述した所定角度θだけ回
転したときに、可動板４１は吸気ボート１７の内壁に形
成された段部１７ａに衝突する。こうして、吸気ボート
１７は、可動板４１により閉鎖される。

再び、第２図に戻り、既述した吸気制御弁２１の軸受３
３の上部には、可動板４１の回転速度を検出する弁回転
速度センサ５９が設けられている。

この弁回転速度センサ５９は、シャフト３１に連結され
る永久磁石を内部に有し、その周囲に？！数のコイルが
配置された構成をしており、そのコイルに発生する電流
信号から可動板４１の回転速度が検出される。なお、こ
の弁回転速度センサ５９の検出信号は、・ＥＣＵ４に人
力されて、各種の吸気制御に用いられることになるが、
第２図においてはその弁回転速度センサ５９の記載を省
略している。

次に、ＥＣＵ４が実行する吸気制御処理を、第７図のフ
ローチャートに基づいて説明する。本吸気制御処理は、
ＥＣＵ４の起動に伴って開始される。

まず、ステップ１００では、現在のエンジン１の回転速
度が基準回転速度４．５００ｒ、ｐ、ｍ以下であるか否
かを判定し、肯定判断されるとステップ１１０に、一方
、否定判断されるとステ・ンブ１２０に各々進む。ここ
で、基準回転速度の（直は、現在使用されている高速適
合カムが最大充填効率を達成可能な回転速度であって、
本実施例では４，５００ｒ、ｐ、ｒｎ、であるが、エン
ジンの仕様が異なる場合は、そのエンジン固有の回転速
度に設定する。現在の回転速度が４，５００ｒ、ｐ。

ｍ、以下であると判定されたときに実行されろステップ
１１０では、現在の回転速度Ｎｅから、第８図に示すマ
ツプに基づいて、バルブオーバーラップ間間を演算する
処理を行なった後、ステップ１３０に進む。一方、ステ
・ンブ１００で、現在の回転速度が基準回転速度４．５
００ｒ、ｐ、ｍ、を上回ると判定されたときに実行され
るステップ１２０では、へ°ル）゛オーパーラ・ンブ■
月間を２２．５°の一定値に固定する処理を行なった後
、ステップ１３０に進む。ここで、バルブオーバーラッ
プ間間は、高速適合カムが最大充填効率を達成可能な値
であって、本実施例では２２．５°であるが、一般にエ
ンジンの仕様に応じて異なる。続く、ステップ１３０で
は、インテークバルブ９，１０゜１１．１２と吸気制御
弁２１．　２２．　２３．　２４との実際のバルブオー
バラップ間間を、前記ステップ１１０もしくはステップ
１２０で求めたバルフ′オーバ゛う・ンブ其月間とする
ように、アクチュエータ２５．２６，２７．２８に制御
信号を出力する処理を行う。即ち、実際のバルブオーバ
ラップ間間がステップ１１０もしくはステップ１２０で
求めたバルブオーバラップ間間となるように、所定の開
弁時刻Ｔ１に、コイル５１＋　　５２に順方向の電流を
流す制ｉ卸信号を出力して、吸気側ｉ卸弁２１（２２〜
２４）を開弁し、所定の開弁時刻Ｔ２に、コイル５３．
５４に順方向の電流を流す制御信号を出力して、吸気制
御８弁２１（２２〜２４）を閉弁する。その後、−旦、
本吸気制御処理を終了する。以後、本吸気制御処理は、
ステップ１００〜１３０を繰り返して実行する。

次に、ＥＣＵ４が実行する吸気制御弁のフェイルセーフ
処理を、第９図のフローチャートに基づいて説明する。

この吸気制御弁のフェイルセーフ処理は、所定時間毎の
割込処理にて実行される。

まず、ステップ２００では、前記吸気制御弁２１を開放
する所定開弁時刻Ｔ１であるか否かを判断し、肯定判断
されるとステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、クランク角センサ２９ａの出力値
からクランク角ｔを読み込み、続くステップ２２０では
、弁回転速度センサ５９の出力（直から吸気制御弁２１
の開度θを読み込む。続くスチップ２３０では、その読
み込まれた吸気制御装置２１の開度θが吸気制御弁２１
の全開時の所定角αと等しいか否かを判断する。ここで
、前記開度θが所定角αと等しいと判断されると、処理
はステップ２４０に進み、ステップ２１０で読み込んだ
クランク角ｔが、第１０図に示すような、開弁時刻Ｔ１
の所定許容幅（ＴＩ−△ｔ１〜Ｔ１＋△ｔｌ）内に収ま
っているか否かを判断する。ここで肯定判断されると、
処理はｒＲＥＴＵＲＮＪに抜けて一旦終了する。また、
ステップ２４０で否定判断されると、処理はステップ２
５０に進み、この開弁時刻ＴＩからのクランク角のずれ
に応じただけコイル５１．５２の駆動電流を補正する駆
動電流補正ルーチンを実行し、その後、処理はｒＲＥＴ
ＵＲＮＪに抜けて一旦終了する。

一方、ステップ２３０で、吸気制御弁２１の開度θが所
定角αと等しくないと判断されると、処理はステップ２
６０に移り、ステップ２１０で読み込んだクランク角ｔ
が、第１０図に示すような、開弁時刻Ｔ１の所定許容幅
（ＴＩ−△ｔ２〜Ｔｌ＋Δｔ２：△ｔ２　＞△ｔｌ）内
に収まっているか否かを判断する。ここで肯定判断され
ると、処理はステップ２１０に戻り、ステ・ンブ２１０
からの処理を繰り返す。一方、ステップ２６０で否定判
断されると、所定時間内に吸気制御弁２１が全開状態に
ならず、コイル５１．５２が正常に動作していないもの
と判断され、続くステップ２７０に処理は移る。なお、
前記ステップ２１０〜２６０の処理が実行されることで
、第１ソレノイド動作判定手段ＭＩＯが実現されている
。

ステップ２７０では、コイル５３．５４に逆方向の電流
を流す制御信号をアクチュエータ２５に常時出力する処
理を行い、吸気制御弁２１を開放側に制御し、続くステ
ップ２８０で、アクチュエータ２５に故障があったこと
を警告表示する。その後、本ルーチンの処理を一旦終了
する。

ステップ２００で否定判断されると、処理はステップ３
００に進む。

ステップ３００では、前記吸気制御弁２１を閉鎖する所
定閉鎖時刻Ｔ２であるか否かを判断し、肯定判断される
とステップ３１０に進む。ステップ３１０では、クラン
ク角センサ２９ａの出力（直からクランク角ｔを読み込
み、続くステップ３２０では、弁回転速度センサ５９の
出力値から吸気側ｉ卸弁２１の開度θを読み込む。続く
ステップ３３０では、その読み込まれた吸気制御弁２１
の開度θが吸気制御弁２１の全閉時の所定角βと等しい
か否かを判断する。ここで、前記開度θが所定角βと等
しいと判断されると、処理はステップ３４０に進み、ス
テップ３１０で読み込んだクランク角ｔが、第１０図に
示すような、閉弁時刻Ｔ２の所定許容幅（Ｔ２−△ｔ３
〜Ｔ２＋△ｔ３）内に収まっているか否かを判断する。

ここで肯定判断されると、処理はｒＲＥＴＵＲＮＪに抜
けて一旦終了する。また、ステップ３４０で否定判断さ
れると、処理はステップ３５０に進み、この閉弁時刻Ｔ
２からのクランク角のずれに応じただけコイル５３＋　
　５４の駆動電流を補正する駆動電流補正ルーチンを実
行し、その後、処理はｒＲＥＴＵＲＮＪに抜けて一旦終
了する。

一方、ステップ３３０で、吸気制御弁２１の開度θが所
定角βと等しくないと判断されると、処理はステップ３
６０に移り、ステップ３１０で読み込んだクランク角ｔ
が、第１０図に示すような、閉弁時刻Ｔ２の所定許容幅
（Ｔ２−△ｔ４〜Ｔ２＋△ｔ４：△ｔ４　＞△ｔ３）内
に収まっているか否かを判断する。ここで肯定判断され
ると、処理はステツプ３１０に戻り、ステップ３１０か
らの処理を繰り返す。一方、ステップ３６０で否定判断
されると、所定時間内に吸気制御弁２１が全閉状態にな
らず、コイル５３．５４が正常に動作していないものと
判断され、続くステップ３７０に処理は移る。ステップ
３７０では、コイル５１．５２に順方向の電流を流す制
御信号をアクチュエータ２５に常時出力する処理を行い
、吸気制御弁２１を開放側に制御し、続くステップ３８
０で、アクチュエータ２５に故障があったことを警告表
示する。

その後、本ルーチンの処理を一旦終了する。

以上詳述したように本実施例の吸気制御装置３は、吸気
ボート１７内に、混合気の流れ方向に対して垂直になる
ように円盤状の可動板４１を設け、アクチュエータ２５
の回転運動によりその可動板４１を揺動させて、吸気ポ
ート１７の開放・閉鎖を行なうよう構成されている。し
たがって、従来例のようにアクチュエータの直線運動を
メカニカルな機構により他の方向に変換して弁を開閉す
るものではないために、そのメカニカルな部分に力夕が
生じるようなこともなく、吸気制御装置３の耐久性が高
い。また、吸気制御弁２１の作動が迅速になり、その応
答性・追従性も高く、制御精度も高い。さらに、アクチ
ュエータ２５の回転運動をそのまま可動板４１に伝達す
るようになされているために、従来例のように弁体部分
を複数化する必要がなく、構造が簡単である。

ざらに、以上のような各効果に伴い、基準回転速度以下
の回転速度でエンジンが運転されているどきでも、バル
ブオーバラップ間開を最適に設定可能なため、充填効率
の向上およびＩ・ルク特性の改善が可能になる。

また、所謂ミラーサイクル（Ａｔｋｉｎｓｏｎ　Ｃｙｃ
ｌｅ）を実現できるため、エンジンの吸気行程における
ポンプ損失を低減できると共に、圧縮温度低下によりノ
ッキングの発生を抑制でき、エンジンの熱効率等の性能
も向上する。なお、圧縮比も低下させられるので、始動
性も改善できる。

さらに、本実施例の吸気制御装置３は、吸気制御弁２１
の開放時に、コイル５１．５２が所望の全開状態になっ
ていないと判断されると、コイル５１．５２が正常に動
作していないものと判定して、コイル５３．５４に逆方
向の電流を常時流し、吸気制御弁２１を開放側に固定す
るように構成されている。このため、コイル５Ｌ５２に
断線等の故障が発生しても、吸気ボート１７が閉鎖する
がことなく、安全性に優れている。なお、吸気制御弁２
１の閉鎖時に、コイル５３．５４に故障が見うけられた
ときにも、コイル５１．５２に１１１０方向の電流を常
時流すことで吸気制御弁２１を開放側に固定するように
構成されているために、より安全性を高めることができ
る。

次に、本発明の第２実施例を説明する。本実施例の内燃
機関の吸気制御装置は、第１実施例と比較して、アクチ
ュエータ２５の構成およびその制御部系が異なるだけで
、他の構成は全く同じものである。

本実施例における吸気制御弁２１のアクチュエータ４０
０は、第１１図に示すように、永久磁石４７のＹ」囲に
配設されたコイルが、２相４極ではなく、第１相のコイ
ル４０１，４０２、第２相のコイル４０３，４０４およ
び第３相のコイル４０５．４０６というように３相６極
となっている。

そして、その制御系としてのＥＣＵは、吸気制御弁２１
の開弁時には、第２相のコイル４０３．　４０４に順方
向の電流を流してコイル４０３，４０４を励磁し、その
後、第１相のコイル４０１，４０２に順方向の電流を流
してコイル４０１，４０２を励磁することで、その開弁
を行い、また、吸気制御弁２１の閉弁時には、第２相の
コイル４０３．４０４に順方向の電流を流してコイル４
０３゜４０４を励磁し、その後、第３相のコイル４０５
゜４０６に順方向の電流を流してコイル４０５．　４０
６を励磁することで、その閉弁を行う制ｉ卸を実行する
。なお、Ｅ　Ｃ（Ｊ　４は、これらコイルに接続される
図示しない抵抗器の両端電圧を検出し、この両端電圧か
ら当該コイルに？禿れる電流（直を読み込むことのでき
るように構成されている。

そしてＥ　ＣＵ　４により実行される吸気制御弁のフェ
イルセーフ処理について、第１２図のフローチャートに
基づいて説明する。この吸気制御弁のフェイルセーフ処
理は、所定時間毎の割込処理にて実行される。なお、ス
テップ５００，５１０゜５４０〜５６０，５８０，６０
０，６１０，６４０〜６６０．６８０は、既述した第１
実施例におけるフェイルセーフ処理（第９図）のステッ
プ２００．２１０，２４０〜２６０，２８０，３００゜
３１０．３４０〜３６０，３８０と同じ処理であり、説
明は省略し、他のステップだけ説明する。

ステップ５２０では、前述したように、コイルに接続さ
れた抵抗器の両端電圧からコイル４０１４０２に流れる
電流値を読み込む。続くステップ５３０では、その電流
順の変動から、第１３図にボすようなへこみａが検知さ
れたか否かを判断する。へこみａは、吸気制御弁２１が
開側に制御されたときに、永久磁石４７からの誘導起電
力に起因して受けるコイル４０１，４０２の駆動電流の
変化であり、ステップ５３０でそのへこみａを検知する
ことで、吸気制御卸弁２１が全開状態に制御されたこと
を知ることができる。

また、ステ・ンブ５６０で否定判断されると、所定時間
内に吸気制御装置２１が全開状態にならず、コイル４０
１，４０２が正常に動作していないものと判断され、続
くステップ５７０に移る。なお、前記ステップ５１０〜
５６０の処理が実行されることで、第１ソレノイド動作
判定手段ＭＩＯが実現されている。

ステップ５７０では、コイル４０５．４０６に逆方向の
電流を流す制御信号をアクチュエータ４００に出力する
処理を行う。即ち、開弁制御用のコイル４０１，４０２
に故障が発見されると、閉弁ｊＩ；ｌ　ｉ部用のコイル
４０５，４０６に逆方向電流を流し、吸気制御卸弁２１
を開放側に制御する。

続くステップ５９０では、コイルに接続された抵抗器の
両端電圧からコイル４０５，４０６に流れる電流値を読
み込み、続くステップ５９２で、その電流値の変動から
、へこみが検知されたか否かを判断する。そのへこみは
、前記ステップ５７０で吸気制御弁２１が開側に制御さ
れたときに、永久磁石４７からの誘導起電力に起因して
受けるコイル４０５，４０６の駆動電流の変化であり、
ステップ５９２でそのへこみを検知することで、吸気制
御弁２１が全開状態に制御されたことを知ることができ
る。

ステップ５９２でへこみが検知されたと判断されると、
処理はステップ５９４に移り、ステップ５７０で出力さ
れた制御信号を常時出力することで、吸気制御卸弁２１
を全開（ｊ１］に固定する。一方、ステップ５９２でへ
こみが検知されなかったと判断されると、ステップ５７
０の処理を実行したにもかかわらず吸気制御弁２１が全
開状態にならず、このことから、コイル４０５，４０６
が正常に動作していないものと判断され、続くステップ
５９６で、コイル４０３，４０４？こ順方向の電流を常
時流し、吸気制御弁２１をコイル４０３，４０４で定ま
る半開位置に固定する。ステップ５９４または５９６の
実行後、本ルーチンの処理を一旦終了する。

一方、ステップ〔；２０では、ステップ５２０と同様に
、コイルに接続された抵抗器の両端電圧からコイル４０
５．４０６に流れる電ン禿１直を読み込む。続くステッ
プ６３０では、その電流値の変動から、第１３図に示す
ようなへこみｂが検知されたか否かを判断する。へこみ
ｂは、吸気制御弁２１が閉側に制御されたときに、永久
磁石４７からの誘導起電力に起因して受けるコイル４０
５．　４０６の駆動電流の変化であり、ステップ６３０
でそのへこみｂを検知することで、吸気制御弁２１が全
開状態に制御されたことを知ることができる。

また、ステップ６６０で否定判断されると、所定時間内
に吸気制御弁２１が全閉状態にならず、コイル４０５，
４０６が正常に動作していないものと判断され、続くス
テップ６７０では、コイル４０１．４０２に順方向の電
流を流す制御Ｂ信号をアクチュエータ４００に出力する
処理を行う。ｌ１ｉｔｌち、閉鎖制御用のコイル４０５
，４０６に故障が発見されると、開放制御用のコイル４
０１，４０２に順方向電流を流し、吸気制御弁２１を開
放側に制ｉ卸する。

以上のように構成された本実施例の吸気制御装置は、第
１実施例と同様に、アクチュエータ４゜Ｏの開弁制御用
のコイル４０１，４０２に故障が生じた場合の安全性が
高い。しかも、本実施例は、開弁制御用のコイル４０１
，４０２と閉弁制ｉ卸用のコイル４０５，４０６との双
方が故障した場合にも、コイル４０１，４０２とコイル
４０５．　４０６との中間に配置されたコイル４０３，
４０４で、吸気制御弁２１を半開位置に固定するような
されており、より安全性を高めることができる。

なお、既述した第２の実施例における吸気制御卸弁のフ
ェイルセーフ処理（第１２図）において、ステップ５２
０，５３０の処理を、コイル４０５゜４０６に流れる電
流値を読み込み、第１３図に示すようなへこみＣが検知
されたか否かを判断するように構成してもよく、また、
ステップ６２０゜６３０の処理を、コイル４ＯＬ　　４
０２に流れる電流値を読み込み、第１３図に示すような
へこみｄが検知されたか否かを判断するように構成して
もよく、第２実施例と同様な効果を秦することができる
。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の内燃機関の吸気制御装置
は以下のような効果を奏する。

■　従来例のようにアクチュエータの直線運動をメカニ
カルな機構により他の方向に変換して弁体を開閉するも
のではなく、弁体駆動手段の回転運動をそのまま弁体に
伝達するようになされているために、従来例のようにそ
のメカニカルな部分にカタが生じるようなこともなく、
吸気制御装置の耐久性が高い。さらには、吸気制御弁の
作動が迅速になり、その応答性・追従性も高く、また、
制ｉ卸精度も高い。

■　既述したように、弁体駆動手段の回転運動をそのま
ま弁体に伝達するようになされているために、従来例の
ように弁体部分を″ｆｐｉ数化する必要がなく、構造が
簡単である。

■　前記の各効果に伴い、バルブオーバラップ間開を品
適に調節できるため、充填効率が向上し、広範囲の回転
速度において大きなトルクを出力できる。また、従来の
オツトーサイクルやサバナサイクル等に替えて、所謂ミ
ラーサイクル（Ａｔｋｉｎｓｏｎ　Ｃｙｃｌｅ）を実現
できるため、内燃機関の吸気行程におけるポンプ損失を
低減できると共に、圧縮温度低下によりノッキングの発
生を抑制でき、内燃機関の熱効率等の性能も向上する。

なお、圧縮比が低下するので、始動性も改善される。

■　開弁制御用の第１のソレノイドが正常に動作してい
ないと判定されると、閉弁制御用の第２のソレノイドに
逆方向の電流を流し、弁体を開放側に制ｉ卸するように
なされているために、第１のソレノイドに断線等の故障
が発生しても、吸気通路Ｍ２を閉鎖することがなく、安
全性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の第１実施例の内燃機関の吸気制ｉＩＩ装
置が搭載されるエンジンのシステム構成図、第３図はそ
の吸気制御弁およびアクチュエータを示す縦断面図、第
４図は第３図のＡ−Ａ線拡大断面図、第５図は第３図の
Ｂ−Ｂ線断面図、第６図はそのアクチュエータの制御系
を示す回路図、第７図はその電子制′Ｉａｌｌ装置にて
実行される吸気制御処理を示すフローチャート、第８図
はその制御に利用されるマツプを示すグラフ、第９図は
その電子側ｆｌ　Ｅ！％置にて実行される吸気制御弁の
フェイルセーフ処理を示すフローチャート、第１０図は
その制御におけるクランク角の許容幅を示すグラフ、第
１１図は本発明の第２実施例におけるアクチュエータの
コイルの配置状態を示す説明図、第１２図はその電子制
御装置にて実行される吸気制御弁のフェイルセーフ処理
を示すフローチャート、第１３図はその制御におけるコ
イル電流値のへこみを示すグラフ、第１４図は従来例に
おける吸気制御弁およびアクチュエータを示す縦断面図
である。 １−・・エンジン ３・・・吸気制御装置 ４・・・電子制御装置（ＥＣＵ） １ｂ・・・スロットルバルブ １７．１８，１９．２０・・・吸気ボート２１．２２．
２３．２４・・・吸気制御処理２５　２６．２７　２８
・・・アクチュエータ３１・・・シャフト４１・・−可
動板 ４７・・・永久磁石 ５１．５２，５３，５４，４０１，４０２゜４０３．４
０４，４０５，４０６・・・コイル代理人　　弁理士　
　定立　勉　（ほか２名）第１図 ／へイ３　ズロ、ヒＪレハルブ′ Ｍ４町動郭７オ 、Ｍ２欧孔、ａ語 ＩＯ １・・・エンジン 第３図 ５４・・・コイル 図 第４図 第５図 バ ユｚａ　コ２ 第 図 第６図 第８ｒ￥１ ：出退適合カム ：低速適合カム エンジン回転速度 Ｎｅ　［ｒ、ｐ、／Ｔ１．］ 第１０図 第１１プ ／４０１ を間　１１ｊノ 第１３図 クランク％Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の各気筒に連通する吸気通路のスロットルバル
   ブより上流側に配設され、中心軸回りに回転可能に軸支
   された可動部材から成り、該可動部材を中心軸回りに回
   転もしくは揺動することにより前記吸気通路を開放・閉
   鎖する弁体と、該弁体の可動部材の中心軸に連結された
   磁極を有するロータを内部に有し、該ロータに対する異
   なる方向の磁気力を発生させる少なくとも２つのソレノ
   イドを該ロータの周囲に配設し、前記弁体の開放時に第
   １のソレノイドに順方向の電流を流すと共に、前記弁体
   の閉鎖時に第２のソレノイドに順方向の電流を流すこと
   により、前記可動部材を回転もしくは揺動させる弁体駆
   動手段と、前記第１ソレノイドが正常に動作しているか
   否かを判定する第１ソレノイド動作判定手段と、該第１
   ソレノイド動作判定手段にて前記第１のソレノイドが正
   常に動作していないと判定されたときに前記第２のソレ
   ノイドに逆方向の電流を流すことにより、前記弁体を開
   放状態に制限する弁体駆動制限手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。