JPH11294209A

JPH11294209A - 電磁弁の制御装置

Info

Publication number: JPH11294209A
Application number: JP10099504A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yotsueda; 啓二四重田; Isao Matsumoto; 功松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁とし
て構成された電磁駆動弁を駆動する電磁弁の制御装置に
関し、弁に開故障が生じた場合に、排気ガスが排気側か
ら吸気側へ逆流するのを防止することを目的とする。【解決手段】時刻ｔ₀において排気弁４４に脱調が生
じ、時刻ｔ₁において脱調が検出されると、以後、この
排気弁４４について復帰処理が実行されると共に、同一
シリンダ内の他の全ての吸気弁４２及び排気弁４４につ
いて開弁指令が無視され、閉弁状態が保持される。時刻
ｔ₂において復帰処理が終了すると、その直後の時刻ｔ
₃における吸気弁４２についての開弁指令は無視され、
時刻ｔ₄における排気弁４４の開弁処理から通常処理が
開始される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁の制御装置
に係り、特に、内燃機関の吸気弁及び排気弁として構成
された電磁駆動弁の制御に好適な電磁弁の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、特開昭５９−２１３
９１３号に開示される如く、電磁駆動弁が知られてい
る。上記従来の電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排
気弁として機能する弁体と、弁体に連結されたプランジ
ャとを備えている。弁体及びプランジャは弁体の軸方向
に変位することができる。以下、弁体及びプランジャを
可動部と称す。

【０００３】プランジャの上方には第１電磁石及びアッ
パスプリングが配設されている。また、プランジャの下
方には第２電磁石及びロアスプリングが配設されてい
る。プランジャはアッパスプリング及びロアスプリング
により、第１電磁石と第２電磁石との中間の中立位置に
保持されている。第１電磁石及び第２電磁石は、それぞ
れ、励磁電流が供給されることによりプランジャを吸引
する電磁力を発生する。

【０００４】上記従来の電磁駆動弁によれば、第１電磁
石に励磁電流を供給することで、可動部を第１電磁石側
に変位させることができる。また、第２電磁石に励磁電
流を供給することで、可動部を第２電磁石側に変位させ
ることができる。従って、上記従来の電磁駆動弁によれ
ば、第１電磁石及び第２電磁石に適当なタイミングで励
磁電流を供給することで、排気弁又は吸気弁を任意のタ
イミングで開閉させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電磁駆動弁
において、弁体が全閉位置又は全開位置にある状態、す
なわち、プランジャが第１電磁石又は第２電磁石に吸着
されている状態では、第１電磁石又は第２電磁石が発す
る電磁力とロアスプリング又はアッパスプリングが発す
る付勢力とを協働させることで、弁体を要求に応じて駆
動することができる。しかしながら、弁体の開閉駆動中
に、何らかの原因により弁体の変位振幅が減少し、プラ
ンジャが第１電磁石及び第２電磁石まで到達し得ない事
態が生ずることがある。かかる状況下では、プランジャ
に作用する電磁力が低下することで、付勢力と電磁力と
を適正に協働させることができなくなる。このため、弁
体の変位振幅は更に減少してゆき、やがて、弁体はロア
スプリング及びアッパスプリングにより中立位置に保持
されることとなる。かかる状態では、第１電磁石及び第
２電磁石からプランジャに十分な電磁力が付与されず、
弁体を開閉駆動することは困難となる。以下、上記の如
く、弁体の開閉駆動中に弁体が中立位置に保持され、弁
体の開閉駆動を行い得なくなる現象を「脱調」と称す。

【０００６】吸気弁又は排気弁を構成する電磁駆動弁に
脱調が生ずると、その吸気弁又は排気弁は常時開弁した
状態となる。従って、例えば、吸気弁を構成する電磁駆
動弁に脱調が生ずると、排気弁の開弁時には、吸気弁及
び排気弁の双方が開弁されることになる。同様に、排気
弁を構成する電磁駆動弁に脱調が生ずると、吸気弁の開
弁時に、吸気弁及び排気弁の双方が開弁されることにな
る。一般に、内燃機関の運転中には、排気系側は大気圧
に比して高圧に保たれているのに対して、吸気系側は大
気圧に比して低圧に保たれている。このため、吸気弁及
び排気弁が共に開弁されると、排気系側から吸気系側へ
排気ガスが逆流し、吸気系を汚染する等の不都合を招
く。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、内燃機関の吸気弁又は排気弁に開故障が生じた
場合に、吸気系側への排気ガスの逆流を防止することが
可能な電磁弁の制御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、内燃機関の吸気弁及び排気弁の各々を
構成する複数の電磁駆動弁を開閉駆動する電磁弁の制御
装置であって、各電磁駆動弁の開故障を検出する開故障
検出手段と、排気弁を構成する電磁駆動弁の開故障が検
出された場合に、少なくとも、同一シリンダ内の吸気弁
を構成する全ての電磁駆動弁を閉弁保持し、かつ、吸気
弁を構成する電磁駆動弁の開故障が検出された場合に、
少なくとも、同一シリンダ内の排気弁を構成する全ての
電磁駆動弁を閉弁保持する閉弁保持手段とを備える電磁
弁の制御装置により達成される。

【０００９】本発明において、閉弁保持手段は、排気弁
を構成する電磁駆動弁の開故障が検出された場合に、少
なくとも、同一シリンダ内の吸気弁を構成する全ての電
磁駆動弁を閉弁保持し、かつ、吸気弁を構成する電磁駆
動弁の開故障が検出された場合に、少なくとも、同一シ
リンダ内の排気弁を構成する全ての電磁駆動弁を閉弁保
持する。このため、何れかの電磁駆動弁に開故障が生じ
た場合に、排気弁及び吸気弁が共に開弁される事態が回
避される。その結果、排気ガスが排気系側から吸気系側
へ逆流することが防止される。

【００１０】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、請求項１記載の電磁弁の制御装置において、開故
障が検出された電磁駆動弁を正常状態へ復帰させる復帰
処理を実行する弁復帰手段と、前記復帰処理の終了後、
通常動作を、排気弁を構成する電磁駆動弁の開弁動作か
ら再開させる通常動作再開手段とを備える電磁弁の制御
装置により達成される。

【００１１】本発明において、通常動作再開手段は、復
帰処理の終了後、通常動作を、排気弁を構成する電磁駆
動弁の開弁動作から再開させる。このため、再開された
通常動作においては、先ず、燃焼室内に存在するガスが
掃気される。従って、本発明によれば、燃焼室内に排気
ガスが存在する場合、通常動作の再開時に、この排気ガ
スが吸気系側へ逆流することが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
電磁弁の制御装置が適用された車載用内燃機関の構成図
を示す。本実施例のシステムはエンジンＥＣＵ１０によ
り制御される。内燃機関は、シリンダブロック１２を備
えている。シリンダブロック１２の内部には、シリンダ
１４およびウォータジャケット１６が形成されている。
本実施例の内燃機関は、４つのシリンダを備える４気筒
型内燃機関である。図１は、４つのシリンダのうち一の
シリンダ１４を表す。

【００１３】シリンダ１４の内部にはピストン１８が配
設されている。ピストン１８は、シリンダ１４の内部
を、図１における上下方向に摺動することができる。シ
リンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド２０が
固定されている。シリンダヘッド２０には、各シリンダ
毎に吸気ポート２２および排気ポート２４が形成されて
いる。

【００１４】シリンダヘッド２０の底面、ピストン１８
の上面、およびシリンダ１４の側壁は、燃焼室２６を画
成している。上述した吸気ポート２２および排気ポート
２４は、共に燃焼室２６に開口している。吸気ポート２
２の燃焼室２６側の開口端部、および、排気ポート２４
の燃焼室２６側の開口端部には、それぞれバルブシート
２８，３０が形成されている。

【００１５】シリンダヘッド２０には電磁駆動弁３８及
び４０が組み込まれている。電磁駆動弁３８は弁体４２
を備えている。弁体４２は内燃機関の吸気弁として機能
する。すなわち、弁体４２は、バルブシート２８に着座
することにより吸気ポート２２と燃焼室２６との間を遮
断し、また、バルブシート２８から離座することにより
吸気ポート２２と燃焼室２６との間を導通させる。以
下、弁体４２を吸気弁４２とも称す。一方、電磁駆動弁
４０は弁体４４を備えている。弁体４４は内燃機関の排
気弁として機能する。すなわち、弁体４４は、バルブシ
ート３０に着座することにより排気ポート２４と燃焼室
２６との間を遮断し、また、バルブシート３０から離座
することにより排気ポート２４と燃焼室２６との間を導
通させる。以下、弁体４４を排気弁４４とも称す。

【００１６】本実施例の内燃機関は、各シリンダに吸気
弁４２及び排気弁４４を２個ずつ備えている。従って、
電磁駆動弁３８、４０は、各シリンダについて２個ずつ
設けられている。電磁駆動弁３８及び４０は、同一の構
成を有している。以下、図２を参照して、それらの代表
例として、電磁駆動弁３８の構成および動作について説
明する。図２は、電磁駆動弁３８の全体構成を示す断面
図である。

【００１７】図２に示す如く、吸気弁４２は弁軸４５に
連結されている。弁軸４５はシリンダヘッド２０の内部
に固定されたバルブガイド４６により軸方向に変位可能
に保持されている。電磁駆動弁３８は、また、弁軸４５
の上端部に固定されたプランジャホルダ４８を備えてい
る。プランジャホルダ４８は、非磁性材料で構成された
ロッド状の部材である。プランジャホルダ４８の下端部
には、ロアリテーナ５０が固定されている。ロアリテー
ナ５０の下部にはロアスプリング５２が配設されてい
る。ロアスプリング５２の下端は、シリンダヘッド２０
に当接している。ロアスプリング５２は、ロアリテーナ
５０およびプランジャホルダ４８を、図２における上方
へ向けて付勢している。

【００１８】プランジャホルダ４８の上端部には、アッ
パリテーナ５４が固定されている。アッパリテーナ５４
の上部には、アッパスプリング５６の下端部が当接して
いる。アッパスプリング５６の周囲には、その外周を取
り巻くように円筒状のアッパキャップ５７が配設されて
いる。アッパスプリング５６の上端部は、アッパキャッ
プ５７に螺着されるアジャストボルト５８に当接してい
る。アッパスプリング５６は、アッパリテーナ５４およ
びプランジャホルダ４８を、図２における下方へ向けて
付勢している。

【００１９】プランジャホルダ４８の外周には、プラン
ジャ６０が接合されている。プランジャ６０は、軟磁性
材料で構成された環状の部材である。プランジャ６０の
上方には、第１電磁コイル６２及び第１コア６４が配設
されている。また、プランジャ６０の下方には、第２電
磁コイル６６及び第２コア６８が配設されている。第１
コア６４および第２コア６８は、共に磁性材料で構成さ
れた部材である。プランジャホルダ４８は、第１コア６
４および第２コア６８の中央部に、摺動可能に保持され
ている。

【００２０】第１コア６４および第２コア６８の外周に
は、外筒７４が配設されている。第１コア６４および第
２コア６８は、両者間に所定の間隔が確保されるよう
に、外筒７４により保持されている。また、上述したア
ッパキャップ５７は、第１コア６４の上端面に固定され
ている。上述したアジャスタボルト５８は、プランジャ
６０の中立位置が第１コア６４と第２コア６８の中央と
なるように調整されている。

【００２１】電磁駆動弁３８において、プランジャ６０
が第１コア６４に当接した状態では、吸気弁４２はバル
ブシート２８に着座する。この状態は、第１電磁コイル
６２に所定の励磁電流が供給されることにより維持され
る。以下、吸気弁４２がバルブシート２８に着座した状
態を閉弁状態と、また、その際の吸気弁４２の位置を閉
弁位置と称す。

【００２２】吸気弁４２が閉弁位置に維持されている状
態で、第１電磁コイル６２に供給されていた励磁電流が
遮断されると、プランジャ６０に作用していた電磁力が
消滅する。プランジャ６０に作用していた電磁力が消滅
すると、アッパスプリング５６に付勢されることによ
り、プランジャ６０が図１における下方へ向けて変位す
る。なお、本実施例では、第１電磁コイル６２への励磁
電流の供給を遮断する際に、第１電磁コイル６２に一時
的にそれまでとは逆向きの電流（以下、逆電流と称す）
を供給することとしている。すなわち、第１電磁コイル
６２への励磁電流の供給を遮断するだけではヒステリシ
スの影響でプランジャ６０と第１コア６４との間に吸引
力が残るが、第１電磁コイル６２に逆電流が供給される
ことで、この吸引力を速やかに消滅する。従って、第１
電磁コイル６２に逆電流を供給することにより、プラン
ジャ６０を第１コア６４からより速やかに離脱させるこ
とができる。プランジャ６０が第１コア６４から離脱し
た後、プランジャ６０の変位量が所定値に達した時点
で、第２電磁コイル６６に適当な励磁電流が供給される
と、今度はプランジャ６０を第２コア６８側へ吸引する
吸引力、すなわち、吸気弁４２を図２において下方へ変
位させる吸引力が発生する。

【００２３】プランジャ６０に対して上記の吸引力が作
用すると、プランジャ６０は、吸気弁４２と共に、ロア
スプリング５２の付勢力に抗して図２における下方へ向
けて変位する。吸気弁４２の変位は、プランジャ６０が
第２コア６８と当接するまで継続する。以下、プランジ
ャ６０が第２コア６８に当接した状態を開弁状態と、ま
た、その際の吸気弁４２の位置を開弁位置と称す。この
開弁状態は、第２電磁コイル６６に所定の励磁電流が供
給されることにより維持される。

【００２４】吸気弁４２が開弁位置に維持されている状
態で、第２電磁コイル６６に供給されていた励磁電流が
遮断されると、プランジャ６０に作用していた電磁力が
消滅する。プランジャ６０に作用していた電磁力が消滅
すると、ロアスプリング５２に付勢されることにより、
プランジャ６０が図１における上方へ向けて変位する。
この場合も、一時的に第２電磁コイル６６に逆電流を供
給することで、プランジャ６０を第２コア６８からより
速やかに離脱させることができる。プランジャ６０の変
位量が所定値に達した時点で、第１電磁コイル６２に適
当な励磁電流が供給されると、今度はプランジャ６０を
第１コア６４側へ吸引する吸引力、すなわち、吸気弁４
２を図２において上方へ変位させる吸引力が発生する。

【００２５】プランジャ６０に対して上記の吸引力が作
用すると、プランジャ６０は、吸気弁４２と共に、アッ
パスプリング５６の付勢力に抗して図２における上方へ
向けて変位する。吸気弁４２の変位は、プランジャ６０
が第１コア６２と当接するまで、すなわち、閉弁状態と
なるまで継続する。上述の如く、電磁駆動弁３８によれ
ば、第１電磁コイル６２に適当な励磁電流を供給するこ
とにより吸気弁４２を閉弁位置に向けて変位させること
ができると共に、第２電磁コイル６６に適当な励磁電流
を供給することにより吸気弁４２を開弁位置に向けて変
位させることができる。従って、電磁駆動弁３８によれ
ば、第１電磁コイル６２と第２電磁コイル６６とに交互
に励磁電流を供給することにより、吸気弁４２を、開弁
位置と閉弁位置との間で繰り返し往復運動させることが
できる。

【００２６】本実施例において、排気弁４４を備える電
磁駆動弁４０は、上述した電磁駆動弁３８と同様に作動
する。従って、本実施例によれば、電磁駆動弁３８，４
０がそれぞれ備える第１電磁コイル６２および第２電磁
コイル６６に対して、適当なタイミングで交互に励磁電
流を供給することで、吸気弁４２および排気弁４４を任
意のタイミングで開閉駆動することができる。

【００２７】本実施例の内燃機関が備える全ての電磁駆
動弁３８、４０の第１電磁コイル６２及び第２電磁コイ
ル６６は共通の駆動回路７０に接続されている。駆動回
路７０にはバルブＥＣＵ７１が接続されている。駆動回
路７０は、バルブＥＣＵ７１から供給される指令信号に
応じて、各電磁駆動弁３８、４０の第１電磁コイル６２
及び第２電磁コイル６６に励磁電流を供給する。また、
後述する如く、駆動回路７０は各電磁駆動弁３８、４０
の脱調を検出する機能を有している。駆動回路７０は、
各電磁駆動弁３８、４０の脱調を検出した場合に所定の
フェール信号をバルブＥＣＵ７１に向けて出力する。

【００２８】図１に示す如く、内燃機関は吸気マニホー
ルド８０を備えている。吸気マニホールド８０はサージ
タンク８２と各吸気ポート２２とを連通する複数の枝管
を備えている。各枝管には、燃料噴射弁８３が配設され
ている。燃料噴射弁８３はエンジンＥＣＵ１０から付与
される指令信号に応じて燃料を枝管内に噴射する。サー
ジタンク８２の上流側には、吸気管８４が連通してい
る。吸気管８４には、スロットルバルブ８６が配設され
ている。スロットルバルブ８６はアクセルペダルに連動
して作動するように構成されている。スロットルバルブ
８６の近傍には、スロットル開度センサ８７が配設され
ている。また、吸気管８４内のスロットルバルブ８６よ
り下流側には、吸気圧センサ８８が配設されている。吸
気管８４の上流側端部にはエアクリーナ９０が連通して
いる。従って、吸気管８４にはエアクリーナ９０により
濾過された外気が流入する。

【００２９】内燃機関の排気ポート２４には、排気通路
９２が連通している。排気通路９２には、触媒装置９４
を介してマフラー９６が連通している。内燃機関から排
出される排気ガスは、触媒装置９４によって浄化され、
更にマフラー９６により消音された後大気中に排出され
る。内燃機関は、また、クランク角センサ９８を備えて
いる。クランク角センサ９８の出力信号はエンジンＥＣ
Ｕ１０及びバルブＥＣＵ７１に供給されている。エンジ
ンＥＣＵ１０及びバルブＥＣＵ７１は、クランク角セン
サ９８の出力信号に基づいて、クランク角ＣＡを検出す
る。

【００３０】上述の如く、本実施例の電磁駆動弁３８、
４０において、弁体４２、４４が閉弁位置から開弁位置
へ向けて変位する場合には、弁体４２、４４はアッパス
プリング５６の付勢力により開弁側へ駆動され、適当な
タイミングで第２電磁コイル６６に通電されることによ
り、開弁位置まで駆動される。また、弁体４２、４４が
開弁位置から閉弁位置へ向けて変位する場合には、弁体
４２、４４はロアスプリング５２の付勢力により閉弁側
へ駆動され、適当なタイミングで第１電磁コイル６２に
通電されることにより、開弁位置まで駆動される。従っ
て、弁体４２、４４が開弁位置又は閉弁位置にある状態
では、第１電磁コイル６２又は第２電磁コイル６６が発
する電磁力とアッパスプリング５６又はロアスプリング
５２が発する付勢力とを協働させることで、弁体４２、
４４を要求に応じて適正に開閉駆動することができる。

【００３１】しかしながら、弁体４２、４４の開閉駆動
時に、摩擦抵抗の一時的な増加等の原因で弁体４２、４
４の変位振幅が減少し、弁体４２、４４が開弁位置又は
閉弁位置に到達し得ない事態が生ずることがある。この
場合、弁体４２、４４の変位振幅の減少に伴って弁体４
２、４４に作用する電磁力が低下する。かかる状況下で
は、電磁力とスプリングの付勢力とを適正に協働させる
ことができなくなる。このため、弁体４２、４４のの変
位振幅は更に減少し、やがて、弁体４２、４４はロアス
プリング５２及びアッパスプリング５６により開弁位置
と閉弁位置との間の中立位置に保持されるようになる。
かかる状態では、プランジャ６０に対して十分な電磁力
が付与されないため、弁体４２、４４を開閉駆動するこ
とが困難となる。本実施例において、上記の如く弁体４
２、４４がその開閉駆動中に中立位置に保持され、弁体
４２、４４の開閉駆動を行い得なくなる現象を、弁体４
２（吸気弁４２）、弁体４４（排気弁４４）、又は電磁
駆動弁３８、４０の脱調と称す。弁体４２、４４が中立
位置にある状態では、弁体４２、４４はバルブシート２
８，３０から離脱している。すなわち、脱調が生ずる
と、弁体４２、４４は、常時、一定量開弁した状態とな
る。

【００３２】図３は、吸気弁４２に脱調が生じた後、同
一シリンダ内の排気弁４４について通常通りのタイミン
グで開閉駆動が行われた場合の、吸気弁４２及び排気弁
４４の開閉状態を例示するタイムチャートである。ま
た、図４は、排気弁４４に脱調が生じた後、同一シリン
ダ内の吸気弁４２について通常通りのタイミングで開閉
駆動が行われた場合の、吸気弁４２及び排気弁４４の開
閉状態を例示するタイムチャートである。

【００３３】図３に示す如く、排気弁４４に脱調が生ず
ると、以後、排気弁４４は一定量開弁された状態に保持
される。このため、吸気弁４２の開弁期間（同図に示す
期間）において、吸気弁４２及び排気弁４４が共に開
弁されることになる。また、同様に、図４に示す如く、
吸気弁４２に脱調が生ずると、排気弁４４の開弁期間
（同図に示す期間）において、吸気弁４２及び排気弁
４４が共に開弁されることになる。一般に、内燃機関の
運転中には、排気系側は大気圧に比して高圧に保たれて
いるのに対して、吸気系側は大気圧に比して低圧に保た
れている。このため、内燃機関の運転中に、吸気弁４２
及び排気弁４４が共に開弁した状態が生ずると、排気ガ
スが排気系側から吸気系側へ逆流する。この場合、吸気
系、すなわち、吸気ポート２０、吸気マニホールド８
０、サージタンク８２、吸気管８４等を汚染すると共
に、サージタンク８２を介して他のシリンダの吸気ポー
ト２０に排気ガスが回り込み、内燃機関全体の動作に支
障が生ずる可能性がある。

【００３４】これに対して、本実施例のシステムは、吸
気弁４２又は排気弁４４に脱調が生じた場合にも、排気
ガスが排気系側から吸気系側へ逆流するのを防止し得る
点に特徴を有している。以下、本実施例のかかる特徴部
について説明する。上述の如く、本実施例の駆動回路７
０は電磁駆動弁３８、４０の脱調を検出する機能を有し
ている。先ず、駆動回路７０により電磁駆動弁３８、４
０の異常を検出する手法について説明する。図５は、駆
動回路７０から第１電磁コイル６２及び第２電磁コイル
６６に付与される指令電流Ｉ_Cの波形の一例を、弁体４
２、４４の開閉状態と共に示すタイムチャートである。
図５において（Ａ）は弁体４２、４４の開閉状態を、
（Ｂ）は第２電磁コイル６６に対する指令電流Ｉ_Cの波
形を、（Ｃ）は第１電磁コイル６２に対する指令電流Ｉ
_Cの波形を、それぞれ示す。

【００３５】図５（Ｂ）の期間に示す如く、弁体４
２、４４を閉弁位置から開弁位置へ向けて変位させる場
合には、第２電磁コイル６６に対する指令電流Ｉ_Cは比
較的大きな吸引電流Ｉ_Aに設定される。そして、遷移期
間を経て、期間において、指令電流Ｉ_Cが吸引電流
Ｉ_Aに比して小さな保持電流Ｉ_Hに設定されることで、
プランジャ６０が第２コア６８に当接した状態、すなわ
ち、閉弁状態が維持される。そして、弁体４２、４４を
開弁位置から閉弁位置へ変位させる際、上記したよう
に、プランジャ６０を第２コア６８から速やかに離脱さ
せるため、期間において、第２電磁コイル６６に対す
る指令電流Ｉ_Cは、保持電流Ｉ_Hとは逆向きの逆電流Ｉ
_Rに設定される。

【００３６】第２電磁コイル６６に実際に流れる電流Ｉ
_M（以下、実電流Ｉ_Mと称す）が変化すると、第２電磁
コイル６６には、次式（１）で表される逆起電力ｅが発
生する。ｅ＝−Ｌ（ｄＩ_M／ｄｔ）（１）ただし、Ｌは、第２電磁コイル６６とプランジャ６０と
の間のインダクタンスであり、その値は第２電磁コイル
６６とプランジャ６０との間の距離の２乗に反比例す
る。

【００３７】上記の逆起電力ｅは、実電流Ｉ_Mが増加す
る場合には、第２電磁コイル６６に流れる実電流Ｉ_Mを
減少させる向きに作用し、また、実電流Ｉ_Mが減少する
場合には、実電流Ｉ_Mを増加させる向きに作用する。こ
のため、大きな逆起電力ｅが発生するほど、実電流Ｉ_M
は指令電流Ｉ_Cの変化に対して大きな遅れを伴いながら
変化する。

【００３８】電磁駆動弁３８、４０が脱調していない場
合、第２電磁コイル６６に対する指令電流Ｉ_Cが保持電
流Ｉ_Hに設定されている状態では、プランジャ６０は第
２コア６８に当接している。かかる状態では、上記
（１）式におけるインダクタンスＬが大きな値となる。
このため、逆電流Ｉ_Rが指令された場合、指令電流Ｉ_C
の変化に伴う実電流Ｉ_Mの変化によって大きな逆起電力
ｅが発生し、図５（Ｂ）の期間に破線で示す如く、実
電流Ｉ_Mは指令電流Ｉ_cに対して大きな遅れを伴いなが
ら変化する。一方、電磁駆動弁３８、４０に脱調が生ず
ると、第２電磁コイル６６に対する指令電流Ｉ_Cが保持
電流Ｉ_Hに設定された状態でも、プランジャ６０は第２
コア６８から離間している。かかる状態では、上記
（１）式におけるインダクタンスＬは小さな値となる。
このため、逆電流Ｉ_Rが指令された場合、指令電流Ｉ_C
の変化に伴う実電流Ｉ_Mの変化によって発生する逆起電
力ｅは小さくなり、図５（Ｂ）の期間に一点鎖線で示
す如く、実電流Ｉ_Mの指令電流Ｉ_cの変化に対する遅れ
は小さくなる。

【００３９】このように、電磁駆動弁３８、４０に脱調
が生ずると、期間における実電流Ｉ_Mは、指令電流Ｉ
_Cの変化に対して、脱調が生じない場合に比して小さな
遅れで変化する。従って、例えば、指令電流Ｉ_Cが保持
電流Ｉ_Hから逆電流Ｉ_Rに変化された後、逆電流Ｉ_Rと
実電流Ｉ_Mとの差が所定値を下回るまでの時間Ｔ_dを検
出し、この時間Ｔ_dが所定時間よりも短ければ脱調が生
じていると判断することができる。あるいは、指令電流
Ｉ_Cが保持電流Ｉ_Hから逆電流Ｉ_Rに変化された後、一
定時間が経過した時点での実電流Ｉ_Mの値に基づいて脱
調の有無を検出することもできる。

【００４０】同様に、弁体４２、４４が閉弁位置から開
弁位置に向けて変位する際にも、第１電磁コイル６２に
対する指令電流Ｉ_Cが逆電流Ｉ_Rに設定される期間（図
５（Ｃ）に示す期間）における実電流Ｉ_Mの変化に基
づいて、脱調の有無を検出することができる。なお、以
上の説明においては、プランジャ６０を第１コア６４又
は第２コア６８から離脱させる場合に、指令電流Ｉ_Cを
逆電流Ｉ_Rに設定するものとしたが、逆電流Ｉ_Rの指令
を行わない場合には、指令電流Ｉ_Cを保持電流Ｉ_Hから
ゼロに変化させた場合の実電流Ｉ_Mの変化に基づいて脱
調の有無を検出することができる。

【００４１】駆動回路７０は、各電磁駆動弁３８、４０
の第１電磁コイル６２及び第２電磁コイル６６をそれぞ
れ流通する実電流Ｉ_Mを検出する電流検出器を備えてお
り、検出された実電流Ｉ_Mに基づいて、上記の手法によ
り各電磁駆動弁３８、４０について脱調の有無を検出す
る。そして、何れかの電磁駆動弁３８又は４０の脱調を
検出すると、脱調が生じた旨、及び、何れのシリンダの
何れの電磁駆動弁３８又は４０に脱調が生じたかを示す
フェール信号をバルブＥＣＵ７１に向けて出力する。

【００４２】本実施例において、エンジンＥＣＵ１０
は、吸気弁４０及び排気弁４２の開閉及び燃料噴射弁８
３による燃料噴射がクランク角ＣＡに同期した所定のタ
イミングで実行されるように、バルブＥＣＵ７１及び燃
料噴射弁８３に対して指令信号を供給する。バルブＥＣ
Ｕ７１は、何れの電磁駆動弁３８、４０にも脱調が検出
されない場合、すなわち、駆動回路７０がフェール信号
を出力していない場合は、エンジンＥＣＵ１０から供給
される指令信号に応じて吸気弁４２及び排気弁４４を開
閉させる。以下、バルブＥＣＵ７１がエンジンＥＣＵ１
０からの指令信号に応じて吸気弁４２及び排気弁４４を
開閉させる処理を「通常処理」と称す。

【００４３】一方、バルブＥＣＵ７１は、駆動回路７０
からフェール信号を受信すると、脱調が検出された電磁
駆動弁３８又は４０（以下、脱調弁と称す）を含むシリ
ンダ（以下、脱調シリンダと称す）について以下の異常
処理を実行する。先ず、バルブＥＣＵ７１は、エンジン
ＥＣＵ１０に対して、脱調シリンダについて燃料噴射弁
８３による燃料噴射をさせるべき旨の燃料遮断信号（以
下、Ｆ／Ｃ信号と称す）を出力する。エンジンＥＣＵ１
０は、Ｆ／Ｃ信号を受信すると、脱調シリンダについて
燃料噴射弁８３による燃料噴射を禁止する。また、バル
ブＥＣＵ７１は、脱調シリンダ内の脱調弁を除く全ての
電磁駆動弁３８、４０（以下、正常弁と称す）の各々に
ついて次の処理を実行する。

【００４４】すなわち、バルブＥＣＵ７１は、フェール
信号を受信した時点で、正常弁が閉弁状態にあれば、以
後、その正常弁についてエンジンＥＣＵ１０からの指令
信号を無視し、閉弁状態に保持する。また、フェール信
号を受信した時点で、正常弁が閉弁状態になければ、そ
の正常弁について閉弁状態となるまで通常動作を続行す
る。そして、閉弁状態が実現されると、以後、エンジン
ＥＣＵ１０からの指令信号を無視して正常弁を閉弁状態
に保持する。一方、脱調弁については、脱調状態から正
常動作状態に復帰させるための処理（以下、復帰処理と
称す）を実行する。

【００４５】図６は、復帰処理において脱調弁の第１電
磁コイル６２及び第２電磁コイル６６に供給される励磁
電流の電流波形を示す。図６において（Ａ）は第２電磁
コイル６６に供給される励磁電流の波形パターン（パタ
ーンＡ）を、また、（Ｂ）は第１電磁コイル６２に供給
される励磁電流の波形パターン（パターンＢ）を、それ
ぞれ示す。

【００４６】図６（Ａ）に示す如く、パターンＡの電流
波形は、「０」と所定値Ｉ_iniとの間を所定の周期Ｔで
変化するＮ_ini個のパルスを有し、最終的には「０」に
保持されるパルス波形である。また、図６（Ｂ）に示す
如く、パターンＢの電流波形は、パターンＡより位相が
１８０゜遅れた状態で、「０」と所定値Ｉ_iniとの間を
所定の周期Ｔで変化するＮ_ini個のパルスを有し、最終
的には上記した保持電流Ｉ_Hに保持されるパルス波形で
ある。上記した所定の周期Ｔは、電磁駆動弁３８、４０
の可動部（すなわち、プランジャ６０，及び、弁体４
２、弁軸４５、プランジャホルダ４８、プランジャ６０
等のプランジャ６０と一体に運動する部分）の質量と、
アッパスプリング５６及びロアスプリング５２のばね定
数によって定まるバネ−質量系の共振振動周期に等しい
値に設定されている。また、パルス数Ｎ_iniは、後述す
る如く、プランジャ６０の共振振動の振幅を、プランジ
ャ６０が全閉位置又は全開位置に達するまで増大させる
のに十分な値に設定されている。

【００４７】復帰処理においては、脱調弁について、図
６（Ａ）に示すパターンＡの励磁電流が第２電磁コイル
６６に供給され、図６（Ｂ）に示すパターンＢの励磁電
流が第１電磁コイル６２に付与される。このため、中立
位置にあるアーマチャ６０には開弁側へ向かう電磁力
と、閉弁側へ向かう電磁力とが、交互にその共振周期に
等しい周期Ｔで作用する。かかる電磁力がアーマチャ６
０に作用することで、アーマチャ６０の共振振動が励起
される。その結果、アーマチャ６０の振動振幅は次第に
増大し、アーマチャ６０が開弁位置又は閉弁位置に達す
る（すなわち、アーマチャ６０が第１コア６４又は第２
コア６８に当接する）ようになる。そして、アーマチャ
６０が第１コア６４に当接した状態で、第１電磁コイル
６２に保持電流Ｉ_Hが供給されると共に、第２電磁コイ
ル６６へ供給される励磁電流が「０」とされることで、
アーマチャ６０は第１コア６４に吸引保持され、脱調弁
は閉弁状態とされる。そして、その後は、第１電磁コイ
ル６２及び第２電磁コイル６６に対して図５に示す如き
指令電流を付与することで、脱調弁を開閉駆動すること
ができる。すなわち、上記の復帰処理によれば、脱調弁
を正常動作状態に復帰させることができる。

【００４８】上記の復帰処理が終了すると、脱調シリン
ダ内の全ての吸気弁４２及び排気弁４４は閉弁状態とさ
れる。そして、バルブＥＣＵ７１は、復帰処理が終了す
ると、脱調シリンダ内の全ての電磁駆動弁３８、４０が
正常動作可能であると判断し、脱調シリンダについて通
常処理を再開する。バルブＥＣＵ７１は通常処理を再開
するにあたり、排気弁４４の開弁動作から開始させる。
すなわち、バルブＥＣＵ７１は、復帰処理の終了後、ク
ランク角ＣＡに基づいて、通常処理において脱調シリン
ダ内で次に開弁させるべき弁が排気弁４４であるか否か
を判別する。そして、次に開弁すべき弁が排気弁４４で
あると判別された時点で、脱調シリンダについて通常処
理、すなわち、エンジンＥＣＵ１０からの指令信号に応
じて吸気弁４２及び排気弁４４を開閉させるための処理
を再開する。

【００４９】図７は、本実施例において、例えば排気弁
４４に対応する電磁駆動弁４０に脱調が生じた場合の、
脱調シリンダ内の吸気弁４２及び排気弁４４の開閉状態
を例示するタイムチャートである。図７に例示する状況
では、時刻ｔ₀において排気弁４４に脱調が生じ、その
閉弁動作時（すなわち、排気弁４４を構成する電磁駆動
弁４０の第１電磁コイル６２に対して逆電流Ｉ_Rに指令
される期間）の時刻ｔ ₁において脱調が検出されてい
る。このため、時刻ｔ₁以降、同一シリンダ内の他の排
気弁４４及び脱調シリンダ内の全ての吸気弁４２につい
て、エンジンＥＣＵ１０から開弁すべき旨の指令信号
（以下、開弁指令と称す）が出力されても、その指令は
無視され、これらの弁は閉弁状態に保持される。また、
時刻ｔ₁以降、脱調弁である排気弁４４について復帰処
理が実行され、時刻ｔ₂において復帰処理が終了してい
る。復帰処理の終了後、時刻ｔ₃において吸気弁４２に
ついて開弁指令が出力されても、その指令は無視され
る。そして、時刻ｔ₄において排気弁４４の開弁指令が
出力されると、この指令に従って、排気弁４２の開弁動
作と共に通常処理が再開される。

【００５０】上述の如く、本実施例によれば、吸気弁４
２又は排気弁４４に脱調が生ずると、以後、脱調シリン
ダ内の他の全ての吸気弁４２及び排気弁４４が閉弁状態
に保持される。このため、吸気弁４２又は排気弁４４の
何れかに脱調が生じても、吸気弁４２及び排気弁４４が
共に開弁状態とされることが防止される。従って、本実
施例のシステムによれば、吸気弁４２又は排気弁４４に
脱調が生じた場合に、排気ガスが排気系側から吸気系側
へ逆流するのを防止することができる。

【００５１】また、何れかの吸気弁４２又は排気弁４４
に脱調が生じた時点では、燃焼室２６内に燃焼後の排気
ガスが存在している可能性がある。この場合、脱調弁に
ついての復帰動作の終了後に最初に吸気弁４２が開弁さ
れると、燃焼室２６内に存在する排気ガスが吸気系側へ
逆流し、吸気系内を汚染するなどの不都合を招いてしま
う。これに対して、本実施例においては、上記の如く、
復帰処理の終了後、通常処理が排気弁４４の開弁から再
開されるため、再開された通常処理では、先ず、燃焼室
２６内のガスが掃気される。従って、本実施例のシステ
ムによれば、通常処理の再開時に、燃焼室２６内に存在
する排気ガスが吸気系側に逆流するのを防止することが
できる。

【００５２】本実施例のシステムが有する上記の機能
は、バルブＥＣＵ７１が所定のルーチンを実行すること
により実現される。以下、図８を参照して、本実施例に
おいてバルブＥＣＵ７１が実行するルーチンの内容を説
明する。図８は、本実施例において、駆動回路７０から
フェール信号が出力された場合、すなわち、何れかの吸
気弁４２又は排気弁４４について脱調が検出された場合
にバルブＥＣＵ７１が実行するルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。なお、バルブＥＣＵ７１は、駆動
回路７０からフェール信号が出力されていない場合に
は、通常処理、すなわち、エンジンＥＣＵ１０から供給
される指令信号に従って、駆動回路７０により各電磁駆
動弁３８、４０を開閉駆動させるための処理を実行す
る。

【００５３】図８に示すルーチンが起動されると、先
ず、ステップ２０２の処理が実行される。ステップ２０
２では、駆動回路７０から出力されるフェール信号に基
づいて、脱調弁及び脱調シリンダが識別される。なお、
フェール信号がバルブＥＣＵ７１により受信されると、
駆動回路７０によるフェール信号の出力は解除される。
ステップ２０２の処理が終了すると、次にステップ２０
４へ進む。

【００５４】ステップ２０４では、エンジンＥＣＵ１０
に対して脱調シリンダについてのＦ／Ｃ信号が出力され
る。エンジンＥＣＵ１０は、このＦ／Ｃ信号を受信する
と、以後、Ｆ／Ｃ解除信号を受信するまで、脱調シリン
ダについて燃料噴射弁８３による燃料噴射を禁止する。
ステップ２０４の処理が終了すると、ステップ２０６に
進む。

【００５５】ステップ２０６では、脱調弁について復帰
処理が開始される。具体的には、ステップ２０６におい
て、バルブＥＣＵ７１は、脱調弁の第２電磁コイル６６
及び第１電磁コイル６２に対して、それぞれ、図６に示
すパターンＡ及びＢの励磁信号を供給すべく、駆動回路
７０に対する指令信号の出力を開始する。ステップ２０
６が終了すると、ステップ２０８に進む。

【００５６】ステップ２０８では、正常弁の各々につい
て閉弁状態にあるか否かが判別される。その結果、正常
弁が閉弁状態であれば、次に、ステップ２１０におい
て、その正常弁について、以後、エンジンＥＣＵ１０か
ら供給される開弁指令を無視するための処理が実行され
る。ステップ２１０の処理が終了すると、ステップ２１
４に進む。一方、ステップ２０８において、正常弁が閉
弁状態でなければ、次にステップ２１２において、その
正常弁について通常処理、すなわち、エンジンＥＣＵ１
０から供給される指令信号に従って開閉駆動するための
処理が実行された後、再びステップ２０８の処理が実行
される。すなわち、ステップ２１２における通常処理
は、正常弁が閉弁されるまで継続される。従って、上記
ステップ２０８、２１０、及び２１２の処理が実行され
ると、以後、脱調シリンダ内の全ての正常弁が閉弁状態
に保持される。

【００５７】ステップ２１４では、脱調弁についての復
帰処理が終了したか否か、すなわち、脱調弁の第２電磁
コイル６６及び第１電磁コイル６２に対するパターンＡ
及びＢの励磁信号の出力が終了したか否かが判別され
る。その結果、復帰処理が終了しているならば、次にス
テップ２１６の処理が実行される。一方、ステップ２１
４において、復帰処理が終了していなければ、再びステ
ップ２１４の処理が実行される。従って、ステップ２１
６の処理は、復帰処理の終了後にのみ実行される。

【００５８】ステップ２１６では、クランク角ＣＡに基
づいて、通常処理において脱調シリンダ内で次に開弁さ
せるべき弁が排気弁４４であるか否かが判別される。そ
の結果、次に開弁させるべき弁が排気弁４４でないなら
ば、再びステップ２１６の処理が実行される。一方、ス
テップ２１６において、次に開弁させるべき弁が排気弁
４４であると判別されたならば、続くステップ２１８に
おいて、エンジンＥＣＵ１０に対してＦ／Ｃ解除信号が
出力された後、今回のルーチンは終了される。上記の如
く、駆動回路７０によるフェール信号の出力は、バルブ
ＥＣＵ７１がフェール信号を受信した時点で解除されて
いる。従って、本ルーチンが終了されると、通常処理は
排気弁４４の開弁処理から再開されることになる。

【００５９】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、何れかの吸気弁４２又は排気弁４４に脱調が生じた
場合にも、排気ガスが排気系側から吸気系側に逆流する
ことが防止できる。また、復帰処理の終了後、再開され
た通常処理において、先ず、燃焼室２６内に存在するガ
スを掃気することができる。このため、本実施例のシス
テムによれば、脱調の発生時に燃焼室２６内に存在して
いたガスが、通常処理の再開時に吸気系側に逆流するの
を防止することもできる。

【００６０】なお、上記実施例においては、何れかの吸
気弁４２又は排気弁４４の脱調が検出された場合に、同
一シリンダ内の他の全ての吸気弁４２及び排気弁４４を
閉弁させることとした。しかしながら、排気系側から吸
気系側への排気ガスの逆流を防止するうえでは、吸気弁
４２及び排気弁４４の双方が開弁状態となる事態を防止
できればよい。従って、例えば、同一シリンダ内の吸気
弁４２の一方に脱調が生じた場合には、同一シリンダ内
の全ての排気弁４４を閉弁させればよく、他方の吸気弁
４２については必ずしも閉弁させることなく、排気系側
から吸気系側への排気ガスの逆流を防止することができ
る。同様に、同一シリンダ内の排気弁４４の一方に脱調
が生じた場合には、同一シリンダ内の全ての吸気弁４２
を閉弁させればよく、他方の排気弁４４については必ず
しも閉弁させることなく、排気ガスの逆流を防止するこ
とができる。ただし、上記の如く、脱調弁について復帰
処理が終了した後、通常動作を排気弁４４の開弁動作か
ら開始させるため、復帰処理の終了時点では、脱調シリ
ンダ内の全ての吸気弁４２及び排気弁４４が閉弁状態に
保持されている必要がある。かかる観点からは、上記実
施例の如く、脱調が検出された場合に、脱調シリンダ内
の全ての正常弁を閉弁状態とすることが好ましい。

【００６１】なお、上記実施例においては、バルブＥＣ
Ｕ７１が駆動回路７０により出力されるフェール信号に
基づいて各電磁駆動弁３８、４０の脱調の有無を検出す
ることにより請求項１に記載した開故障検出手段が、バ
ルブＥＣＵ７１が図８に示すルーチンのステップ２０
８、２１０、２１２の処理を実行することにより請求項
１に記載した閉弁保持手段が、ステップ２０６の処理を
実行することにより請求項２に記載した弁復帰手段が、
ステップ２１４、２１６の処理を実行することにより通
常動作再開手段が、それぞれ実現されている。

【００６２】なお、上記実施例においては、吸気弁４２
又は排気弁４４に生ずる開故障として、脱調のみを考慮
したが、弁体の固着などに起因して、吸気弁４２又は排
気弁４４が開弁した状態のまま動作し得なくなるような
開故障が生ずることもある。かかる開故障が生ずると、
上記の復帰処理を実行しても、その弁を正常状態に復帰
させることができない。この場合、上記図８に示すルー
チンの終了後、通常処理が実行されると直ちに脱調が検
出されるため、このルーチンは繰り返し実行されること
になる。従って、図８に示すルーチンが一定回数以上繰
り返して実行される場合には、脱調でない開故障が生じ
ていると判断し、以後、当該シリンダについての動作を
一切禁止することで、脱調以外の開故障に対処すること
ができる。

【００６３】また、上記実施例では、本発明が各気筒に
排気弁及び吸気弁を２個ずつ備える４気筒型内燃機関に
適用された場合について説明したが、これに限らず、各
気筒が備える排気弁及び吸気弁の数は任意であり、ま
た、内燃機関が備える気筒数も任意である。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、内燃機関の吸気弁又は排気弁に開故障が発生した場
合に、排気ガスが排気系側から吸気系側に逆流するのを
防止することができる。また、請求項２記載の発明によ
れば、復帰処理の終了後、通常処理の再開時に、燃焼室
内の排気ガスが吸気系側に逆流するのを防止することが
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弁の制御装置が適
用された内燃機関の構成図である。

【図２】内燃機関が備える電磁駆動弁の全体構成図であ
る。

【図３】排気弁に脱調が生じた後に通常動作が続行され
た場合の排気弁及び吸気弁の開閉状態を示すタイムチャ
ートである。

【図４】吸気弁に脱調が生じた後に通常動作が続行され
た場合の排気弁及び吸気弁の開閉状態を示すタイムチャ
ートである。

【図５】（Ａ）は排気弁又は吸気弁の開閉状態を示すタ
イムチャートである。（Ｂ）は電磁駆動弁の第２電磁コ
イルに対する指令電流波形を示すタイムチャートであ
る。（Ｃ）は電磁駆動弁の第１電磁コイルに対する指令
電流波形を示すタイムチャートである。

【図６】（Ａ）は復帰処理において電磁駆動弁の第２電
磁コイルに供給される励磁電流の波形パターンを示す図
である。（Ｂ）は復帰処理において電磁駆動弁の第１電
磁コイルに供給される励磁電流の波形パターンを示す図
である。

【図７】本実施例において、排気弁に脱調が生じた場合
の、排気弁及び吸気弁の開閉状態を例示するタイムチャ
ートである。

【図８】本実施例において、何れかの吸気弁又は排気弁
に脱調が検出された場合にバルブＥＣＵが実行するルー
チンの一例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０エンジンＥＣＵ３８、４０電磁駆動弁４２吸気弁４４排気弁７０駆動回路７１バルブＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気弁及び排気弁の各々を構
成する複数の電磁駆動弁を開閉駆動する電磁弁の制御装
置であって、各電磁駆動弁の開故障を検出する開故障検出手段と、排気弁を構成する電磁駆動弁の開故障が検出された場合
に、少なくとも、同一シリンダ内の吸気弁を構成する全
ての電磁駆動弁を閉弁保持し、かつ、吸気弁を構成する
電磁駆動弁の開故障が検出された場合に、少なくとも、
同一シリンダ内の排気弁を構成する全ての電磁駆動弁を
閉弁保持する閉弁保持手段とを備えることを特徴とする
電磁弁の制御装置。
【請求項２】請求項１記載の電磁弁の制御装置におい
て、開故障が検出された電磁駆動弁を正常状態へ復帰させる
復帰処理を実行する弁復帰手段と、前記復帰処理の終了後、通常動作を、排気弁を構成する
電磁駆動弁の開弁動作から再開させる通常動作再開手段
とを備えることを特徴とする電磁弁の制御装置。