JP2000304154A - 電磁駆動弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電磁駆動弁の制御装置に関し、初
期駆動における通電の周期を可動部の振動特性に応じて
補正することで、初期駆動において弁体を効率的に駆動
することを目的とする。 【解決手段】 内燃機関の始動時に、所定周期Ｔ0 およ
び所定パルス幅τ0 の指令電流をアッパコイル３８およ
びロアコイル４２に供給することにより、可動部の振動
特性を利用して弁体１４を全閉位置まで変位させる初期
駆動を行う。距離センサ６４を用いて弁体１４の位置を
検出する。初期駆動中に、弁体１４が中立位置から可動
部の振動振幅の閉弁側のピークまで変位するのに要する
時間ｔ1 を計時する。その計時時間ｔ1 が所望の値でな
い場合、アッパコイル３８およびロアコイル４２への指
令電流の周期およびパルス幅を、その計時時間ｔ1 に応
じて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁の制御
装置に係り、特に、弁体を電磁力とバネ力とを用いて開
閉駆動する電磁駆動弁の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特公平４−６７００５
号に開示される如く、例えば内燃機関の吸気弁または排
気弁として機能する弁体を開閉駆動する電磁駆動弁が知
られている。この電磁駆動弁は、弁体と連動するアーマ
チャと、アーマチャを付勢する一対のバネと、アーマチ
ャに弁体の開弁方向および閉弁方向の電磁力をそれぞれ
付与する開弁用電磁石および閉弁用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
を交互に通電することにより、弁体を全閉位置と全開位
置との間で往復運動させることができる。以下、弁体、
および、弁体と連動する部位を可動部と称す。

【０００３】上記従来の電磁駆動弁において、中立位置
に停止している弁体を全閉位置または全開位置まで変位
させる手法として、開弁用電磁石および閉弁用電磁石の
両者を交互に適当な周期で通電することとしている。こ
のように電磁石への通電が行われると、可動部の質量と
バネのバネ定数とから定まる固有振動が励起され、弁体
は、その振動振幅が徐々に増加しながら全閉位置または
全開位置に達するまで変位することができる。従って、
上記従来の電磁駆動弁によれば、比較的少ない消費電力
で、中立位置に停止している弁体を全閉位置または全開
位置まで変位させることができる。以下、中立位置に停
止している弁体を全閉位置または全開位置まで変位させ
る制御を初期駆動と称す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電磁駆動弁の始動時に
は、バネの劣化や、弁体へのデポジットの付着等による
可動部の質量増加等により、バネ−質量系の固有振動特
性が変化している場合がある。また、弁軸とバルブガイ
ドとの間およびアーマチャ軸と軸受けとの間に供給され
る潤滑油の粘性抵抗等により可動部にフリクションが生
じ、可動部に作用する外力が変化している場合もある。
このような場合、それらの変化に応じて可動部の振動特
性は変化する。かかる状況下で予め設定されている周期
で電磁石への通電が行われると、実際の可動部の振動特
性に応じた周期に従って通電が行われないことで、弁体
の振動振幅が速やかに増幅されない事態が生ずる。この
場合、電磁駆動弁の初期駆動が効率的に行われなくな
り、電磁駆動弁の始動性が低下してしまう。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、初期駆動における通電の周期を可動部の振動特
性に応じて補正することで、初期駆動において弁体を効
率的に駆動することが可能な電磁駆動弁を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【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、弁体と連動するアーマチャと、通電さ
れることにより前記アーマチャに電磁力を付与する電磁
石とを備え、電磁力とバネ力とを協働させて前記弁体を
開閉駆動する電磁駆動弁の制御装置において、前記電磁
石に所定周期で通電し、バネ−質量系の固有振動を励起
することにより、前記弁体を変位端まで変位させる初期
駆動手段と、前記アーマチャの振動特性に応じたパラメ
ータを検出する振動特性検出手段と、前記パラメータに
応じて前記所定周期を補正する補正手段と、を備えるこ
とを特徴とする電磁駆動弁の制御装置により達成され
る。

【０００７】本発明において、弁体は、電磁石が所定周
期で通電されることでバネ−質量系の固有振動が励起さ
れることにより、所定の変位端まで駆動される。また、
アーマチャの振動特性に応じたパラメータが検出され
る。電磁石への通電がアーマチャの実際の振動特性に応
じた周期に従って行われていない場合は、上記の固有振
動が効率よく励起されず、弁体の振動振幅を速やかに増
加させることができない。本発明において、かかる場合
に電磁石への通電の周期がアーマチャの実際の振動特性
に応じた周期に補正される。従って、本発明によれば、
初期駆動において弁体の振動振幅を速やかに増加させる
ことができる。

【０００８】上記の目的は、請求項２に記載する如く、
弁体と連動するアーマチャと、通電されることにより前
記アーマチャに開弁方向および閉弁方向の電磁力をそれ
ぞれ付与する第１および第２の電磁石とを備え、電磁力
とバネ力とを協働させて前記弁体を開閉駆動する電磁駆
動弁の制御装置において、前記第１および第２の電磁石
に交互に所定周期で通電し、バネ−質量系の固有振動を
励起することにより、前記弁体を変位端まで変位させる
初期駆動手段と、前記弁体が開弁方向に変位する場合の
前記アーマチャの振動特性に応じた第１のパラメータ、
および、前記弁体が閉弁方向に変位する場合の前記アー
マチャの振動特性に応じた第２のパラメータをそれぞれ
検出する振動特性検出手段と、前記第１のパラメータお
よび前記第２のパラメータに応じて、前記初期駆動手段
による前記第１および第２の電磁石への１周期当たりの
通電時間長をそれぞれ補正する補正手段と、を備えるこ
とを特徴とする電磁駆動弁の制御装置により達成され
る。

【０００９】本発明において、弁体は、第１および第２
の電磁石が所定周期で交互に通電されることでバネ−質
量系の固有振動が励起されることにより、所定の変位端
まで駆動される。弁体の開弁時と閉弁時とではアーマチ
ャの振動特性が異なっている場合がある。本発明におい
て、弁体が開弁方向に変位する場合のアーマチャの振動
特性に応じた第１のパラメータ、および、弁体が閉弁方
向に変位する場合のアーマチャの振動特性に応じた第２
のパラメータが、それぞれ検出される。第１および第２
電磁石への通電が、弁体の開弁時の振動特性に応じた時
間、および、弁体の閉弁時の振動特性に応じた時間に従
って行われていない場合は、第１および第２電磁石への
１周期当たりの通電時間長がそれらの時間に応じて補正
される。従って、本発明によれば、初期駆動において弁
体の振動振幅を速やかに増加させることができる。

【００１０】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、請求項１または２記載の電磁駆動弁の制御装置に
おいて、前記振動特性に応じたパラメータは、前記アー
マチャの振動周期であることとしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例の電
磁駆動弁１０の全体構成図を示す。電磁駆動弁１０は、
内燃機関の各吸気弁および排気弁に対応して設けられて
いる。電磁駆動弁１０は、電子制御ユニット（以下、Ｅ
ＣＵと称す）１２により制御される。図１に示す如く、
電磁駆動弁１０は、吸気弁または排気弁として機能する
弁体１４を備えている。弁体１４は、先端が内燃機関の
燃焼室内に露出するようにシリンダヘッド１６に配設さ
れている。シリンダヘッド１６には、ポート１８が形成
されている。ポート１８の、燃焼室への開口部には、弁
座２０が形成されている。ポート１８は、弁体１４が弁
座２０に着座することにより遮断状態となり、また、弁
体１４が弁座２０から離座することにより導通状態とな
る。

【００１２】弁体１４には、上方に延在する弁軸２２が
一体に設けられている。シリンダヘッド１６の内部に
は、バルブガイド２４が配設されている。バルブガイド
２４は、弁軸２２を軸方向に摺動可能に保持している。
弁軸２２がバルブガイド２４内を摺動する際、バルブガ
イド２４と弁軸２２との間には潤滑油が供給される。シ
リンダヘッド１２の、弁軸２２の略上半分を囲む部位に
は、円筒状に形成されたロアスプリング保持空間２６が
形成されている。バルブガイド２４の上部は、ロアスプ
リング保持空間２６の内部に露出している。

【００１３】弁軸２２の上端部には、ロアリテーナ２８
が固定されている。ロアリテーナ２８とロアスプリング
保持空間２６の底面との間には、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３０が配設されてい
る。ロアスプリング３０は、ロアリテーナ２８を介して
弁軸２２および弁体１４を、図１において上方、すなわ
ち、弁体１４が弁座２０に向かう方向に付勢している。
以下、弁体１４が弁座２０に向かう方向を閉弁方向と、
弁体１４が弁座２０から離間する方向を開弁方向と、そ
れぞれ称す。

【００１４】弁軸２２の上端面には、アーマチャ軸３２
の下端面が当接している。アーマチャ軸３２は、弁軸２
２と同軸に配設されている。アーマチャ軸３２の軸方向
中央部の外周には、アーマチャ３４が接合されている。
アーマチャ３４は、軟磁性材料で構成された環状の部材
である。アーマチャ３４の上方には、アッパコア３６お
よびアッパコイル３８が配設されている。また、アーマ
チャ３４の下方には、ロアコア４０およびロアコイル４
２が配設されている。アッパコイル３８およびロアコイ
ル４２は、それぞれ、アッパコア３６およびロアコア４
０に形成された環状溝３６ａおよび４０ａに収納されて
いる。アッパコイル３８およびロアコイル４２は、ＥＣ
Ｕ１２に電気的に接続されている。ＥＣＵ１２は、弁体
１４が適正に開閉駆動されるようにアッパコイル３８お
よびロアコイル４２に指令電流を供給する。

【００１５】シリンダヘッド１６には、円筒状のコア保
持空間４４が形成されている。コア保持空間４４は、ロ
アスプリング保持空間２６の上部に連通すると共に、シ
リンダヘッド１６の上方に開口している。アッパコア３
６およびロアコア４０は、所定の間隔を隔ててコア保持
空間４４内に固定されている。アッパコア３６およびロ
アコア４０は、それぞれ、その中央部を貫通する貫通穴
３６ｂおよび４０ｂを備えている。貫通穴３６ｂ，４０
ｂには、軸受け４６，４８が配設されている。アーマチ
ャ軸３２は、貫通穴３６ｂ，４０ｂを貫通すると共に、
軸受け４６，４８により軸方向に摺動可能に保持されて
いる。アーマチャ軸３２が軸受け４６，４８内を摺動す
る際、アーマチャ軸３２と軸受け４６，４８との間には
潤滑油が供給される。

【００１６】アーマチャ軸３２の上端部には、アッパリ
テーナ５０が固定されている。アッパリテーナ５０の上
面には、アッパスプリング５２の下端面が当接してい
る。アッパスプリング５２の周囲には、円筒状のアッパ
キャップ５４が配設されている。アッパキャップ５４
は、図示しないボルトによりシリンダヘッド１６の上面
に固定されている。

【００１７】アッパキャップ５４の上端部には、アジャ
スタボルト５６が螺着されている。アッパスプリング５
２の上端面は、アジャスタボルト５６に当接している。
アッパスプリング５２は、アッパリテーナ５０を介して
アーマチャ軸３２を図１において下向きに付勢してい
る。アジャスタボルト５６は、アーマチャ３２の中立位
置がアッパコア３６とロアコア４０との中間点となるよ
うに調整されている。

【００１８】アーマチャ軸３２の上端面には、軸部材６
０がアーマチャ軸３２と同軸に連結されている。アジャ
スタボルト５６の中央には、貫通穴５６ａが設けられて
いる。軸部材６０は、アッパスプリング５２内の中空部
およびアジャスタボルト５６の貫通穴５６ａを貫通して
上方に延在している。アッパキャップ５４の上部には、
ハウジング６２が固定されている。ハウジング６２に
は、距離センサ６４が配設されている。距離センサ６４
は、半導体レーザが発したレーザ光を軸部材６０の先端
面に照射し、その反射光を検出することにより軸部材６
０までの距離を検出する。そして、その距離に応じた信
号をＥＣＵ１２に向けて出力する。ＥＣＵ１２は、距離
センサ６４の出力信号に基づいて、距離センサ６４と軸
部材６０との間の距離を検出し、その距離に基づいてア
ーマチャ３４の位置Ｘを検出する。

【００１９】ＥＣＵ１２には、車両のキースイッチ６８
が接続されている。キースイッチ６８には、アクセサリ
スイッチ、イグニションスイッチ、および、スタータス
イッチが内蔵されている。電磁駆動弁１０は、スタータ
スイッチがオン状態になった時点で後述の初期駆動を開
始する。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３８およびロアコイル４２に励磁電流
が供給されていない場合は、図１に示す如く、アーマチ
ャ３４がその中立位置、すなわち、アッパコア３６とロ
アコア４０との中央に維持される。

【００２０】かかる状態でアッパコイル３８に励磁電流
が供給されると、アッパコイル３８が発生する磁束によ
ってアーマチャ３４には閉弁方向の電磁力が作用する。
このため、アーマチャ３４は、アッパスプリング５２の
付勢力に抗してアッパコア３６に当接するまで変位す
る。アーマチャ３４がアッパコア３６に当接した状態で
は、弁体１４は弁座２０に着座することにより全閉状態
となる。以下、アーマチャ３４がアッパコア３６と当接
する位置を、アーマチャ３４または弁体１４の全閉位置
と称す。

【００２１】弁体１４が閉弁された状態でアッパコイル
３８への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ３
４に作用していた閉弁方向への電磁力が消滅する。この
ため、上記の状態でアッパコイル３８への励磁電流の供
給が停止されると、アーマチャ３４は、弁体１４と共
に、アッパスプリング５２の発する付勢力により開弁方
向に向けて単振動の動作を開始する。

【００２２】アーマチャ３４が単振動の動作に従って変
位する過程では、弁軸２２とバルブガイド２４との間、
および、アーマチャ軸３２と軸受け４６，４８との間に
摺動摩擦が生ずる。アーマチャ３４の開弁方向への変位
量が所定値に達した時点でロアコイル４２に励磁電流が
供給されると、アーマチャ３４をロアコア４０に向けて
付勢する電磁力が発生する。アーマチャ３４にかかる電
磁力が作用すると、上記の摺動摩擦により失われたエネ
ルギを補って、アーマチャ３４は、ロアスプリング３０
の発する付勢力に抗してロアコア４０に当接するまで変
位する。アーマチャ３４がロアコア４０に当接した状態
では、弁体１４は全開状態となる。以下、アーマチャ３
４がロアコア４０に当接する位置を、アーマチャ３４ま
たは弁体１４の全開位置と称す。

【００２３】弁体１４が開弁された状態でロアコイル４
２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ３４
に作用していた開弁方向への電磁力が消滅する。この場
合、アーマチャ３４および弁体１４は、ロアスプリング
３０の発する付勢力により閉弁方向に向けて単振動の動
作を開始する。これらの変位量が所定値に達した時点で
アッパコイル３８に励磁電流の供給が開始されると、ア
ッパコイル３８の発する電磁力により、摺動摩擦により
失われたエネルギを補って、アーマチャ３４は、アッパ
コア３６に当接するまで変位する。アーマチャ３４がア
ッパコア３６に当接した状態では、弁体１４は、再び全
閉状態となる。

【００２４】このように、電磁駆動弁１０によれば、ア
ッパコイル３８に励磁電流を供給することにより弁体１
４を全閉位置まで変位させることができると共に、ロア
コイル４２に励磁電流を供給することにより弁体１４を
全開位置まで変位させることができる。従って、本実施
例の電磁駆動弁１０によれば、アッパコイル３８とロア
コイル４２とに交互に適当なタイミングで励磁電流を供
給することにより弁体１４を全開位置と全閉位置との間
で繰り返し往復運動させることができる。以下、電磁駆
動弁１０において弁体１４、および、弁体１４と連動す
る部位を可動部と称す。

【００２５】ところで、電磁駆動弁１０において、内燃
機関の停止中、弁体１４は、アッパスプリング５２およ
びロアスプリング３０により、全開位置と全閉位置との
中立位置に維持されている。このため、内燃機関の始動
が要求された後に電磁駆動弁１０を定常の作動状態に移
行させるためには、中立位置に維持されている弁体１４
を、全開位置または全閉位置まで変位させる必要があ
る。

【００２６】図２（Ａ）および（Ｂ）は、内燃機関の始
動時に弁体１４を全閉位置まで変位させるべく、アッパ
コイル３８およびロアコイル４２にそれぞれ供給される
指令電流のタイムチャートを示す。また、図２（Ｃ）
は、各コイルに図２（Ａ）および（Ｂ）に示す指令電流
が供給された場合の弁体１４のリフト波形を示す。内燃
機関の始動が要求された後、図２（Ａ）および（Ｂ）に
示す如く、アッパコイル３８には、パルス幅τ0 を有す
る指令値Ｉ_U が所定周期Ｔ0 で現われるように指令電流
Ｉ_U が供給される。また、ロアコイル４２には、アッパ
コイル３８に供給される電流に対して位相を１８０゜反
転させて、パルス幅τ0 を有する指令値Ｉ_L が所定周期
Ｔ0 で現われるように指令電流Ｉ_L が供給される。尚、
所定周期Ｔ0 は、アッパスプリング５２およびロアスプ
リング３０のバネ定数と可動部の質量とで定まるバネ−
質量系の固有振動の周期に等しい値として予めＥＣＵ１
２に記憶されている周期である。

【００２７】このようにアッパコイル３８およびロアコ
イル４２に電流が供給されると、アーマチャ３４に閉弁
方向への電磁力と開弁方向への電磁力とが交互に周期Ｔ
0 で作用することで、可動部に固有振動が励起される。
その結果、図２（Ｃ）に示す如く、中立位置に維持され
ていた弁体１４は、その振動振幅が徐々に増幅しながら
所定周期Ｔ0 で単振動を行い、最終的には、弁体１４は
全閉位置に到達する。以下、内燃機関の始動が要求され
た後、可動部の固有振動を利用して、弁体１４を中立位
置から全閉位置まで変位させるための処理を初期駆動と
称す。

【００２８】ところで、電磁駆動弁１０の可動部につい
ては、次式（１）に示す運動方程式が成立する。 ｍ・（ｄｘ／ｄｔ）＋ｋ・ｘ＋ｃ・（ｄｘ／ｄｔ）＋ｆ ＝ ｆｅｍ ・・・（１） 但し、ｆｅｍはアーマチャ３４に作用する電磁力、ｍは
可動部の質量、ｘはアーマチャ３４の中立位置からの変
位量、ｋはアッパスプリング５２およびロアスプリング
３０のバネ定数、ｃは弁軸２２とバルブガイド２４との
間およびアーマチャ軸３２と軸受け４６，４８との間に
供給される潤滑油による粘性係数、ｆはそれらの摺動部
における摺動抵抗、および、内燃機関の筒内圧による抵
抗を含む外力項である。

【００２９】電磁駆動弁１０において、アッパスプリン
グ５２およびロアスプリング３０の劣化や、弁体１４へ
のデポジットの付着等による可動部の質量増加等が生じ
ると、バネ力ｋ・ｘが変化することになる。また、上記
の摺動部における潤滑油の量が増減すると潤滑油による
粘性抵抗等が変化することになる。このような場合、可
動部の振動特性は変化することになる。

【００３０】かかる状態で予めＥＣＵ１２に記憶されて
いる所定周期でアッパコイル３８およびロアコイル４２
に交互に励磁電流の供給が行われると、可動部の実際の
振動特性に応じた周期に従って通電が行われず、弁体１
４の振動振幅が速やかに増幅されない事態が生ずる。こ
の場合、電磁駆動弁１０の初期駆動が効率的に行われな
くなり、電磁駆動弁１０の始動性が低下してしまう。

【００３１】そこで、本実施例の電磁駆動弁１０では、
初期駆動時において可動部の実際の振動特性に応じた周
期でアッパコイル３８およびロアコイル４２への励磁電
流の供給が行われていない場合にその周期を適正な周期
に補正することとしている。以下、図３乃至図５を参照
して、本実施例の特徴部について説明する。図３（Ａ）
は、初期駆動が要求された場合にアッパコイル３８に供
給される指令電流のタイムチャートを示す。図３（Ｂ）
は、初期駆動が要求された場合にロアコイル４２に供給
される指令電流のタイムチャートを示す。また、図３
（Ｃ）は、各コイルに図３（Ａ）および（Ｂ）に示す指
令電流が供給された場合の弁体１４のリフト波形を示
す。尚、図３において、可動部の振動特性が初期状態か
ら変化している場合を実線で、また、可動部の振動特性
が初期状態に維持されている場合を破線で、それぞれ示
している。

【００３２】図３に示す如く、本実施例において、内燃
機関の始動が要求される（時刻ｔ＝０）と、まずアッパ
コイル３８にパルス幅τ0 の指令電流Ｉ_U が供給され
る。アッパコイル３８に指令電流Ｉ_U が供給されると、
中立位置に維持されていた弁体１４は、可動部の振動特
性に応じた周期に従って運動を開始する。可動部が弁体
１４の中立位置から最初に振動振幅のピークに達するま
での経過時間ｔが、始動要求後に最初にアッパコイル３
８に供給される指令電流Ｉ_U のパルス幅τ0 に一致する
場合（図３において時刻ｔ＝ｔ0 ）は、図３に破線で示
す如く、その後も、パルス幅τ0 の指令電流がロアコイ
ル４２およびアッパコイル３８に交互に供給される。
尚、本実施例において、各コイルに供給する指令電流の
パルス幅は同一の値に設定されている。従って、本実施
例では、パルス幅の２倍が各コイルに供給する指令電流
の周期に一致している。

【００３３】一方、可動部の振動特性の変化に起因し
て、上記の経過時間ｔがパルス幅τ0に一致しない場合
（図３において時刻ｔ＝ｔ1 ）は、図３に実線で示す如
く、その後に、アッパコイル３８に供給される指令電流
Ｉ_U およびロアコイル４２に供給される指令電流Ｉ_L の
パルス幅は共に、可動部における実際の振動特性に応じ
たパルス幅τ1 に変更される。この場合、可動部におけ
る実際の振動特性に応じた周期と、アッパコイル３８お
よびロアコイル４２への通電の周期とが一致すること
で、弁体１４の振動振幅は速やかに増幅することとな
る。このため、本実施例の電磁駆動弁１０によれば、初
期駆動を効率的に行うことができ、その結果、始動性の
向上を図ることができる。

【００３４】図４は、上記の機能を実現すべく、本実施
例においてＥＣＵ１２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４に示すルーチンは、その処
理が終了する毎に繰り返しに起動されるルーチンであ
る。図４に示すルーチンが起動されると、まずステップ
１００の処理が実行される。ステップ１００では、前回
の処理サイクルから今回の処理サイクルにかけて初期駆
動の要求が行われたか否かが判別される。具体的には、
キースイッチ６８に内蔵されるスタータスイッチがオフ
状態からオン状態に切り替わったか否かが判別される。
その結果、上記の条件が成立しないと判別された場合、
すなわち、スタータスイッチがオフ状態のまま、或い
は、オン状態のままであると判別された場合は、以後、
何ら処理が進められることなく、今回のルーチンが終了
される。一方、上記の条件が成立すると判別された場合
は、次にステップ１０２の処理が実行される。

【００３５】ステップ１０２では、所定パルス幅τ0 の
指令電流をアッパコイル３８およびロアコイル４２に交
互に供給する処理が実行される。本ステップ１０２の処
理が実行されると、中立位置に維持されていた弁体１４
が、まず閉弁方向への変位を開始する。ステップ１０４
では、弁体１４の変位がピークに達したか否か、具体的
には、アーマチャ３４の位置Ｘの変化勾配がゼロである
か、或いは、前回の処理時から今回の処理時にかけて変
化勾配の符号が反転したか否かが判別される。本ステッ
プ１０４の処理は、上記の条件が成立すると判別される
まで繰り返し実行される。その結果、弁体１４の変位が
ピークに到達したと判別された場合は、次にステップ１
０６の処理が実行される。

【００３６】ステップ１０６では、上記ステップ１０２
の処理が開始された後、本ステップ１０６の処理が開始
されるまでに要した時間ｔ1 が算出される。ステップ１
０８では、上記ステップ１０６で算出された変位時間ｔ
1 と、所定値ｔ0 との差が遅れ時間ｔx として算出され
る。尚、所定値ｔ0 は、コイルに指令電流が供給された
後、弁体１４が可動部の振動特性に従って振動振幅のピ
ークに達すると予想される時間であり、予めＥＣＵ１２
に記憶されている。

【００３７】ステップ１１０では、上記ステップ１０８
で算出された遅れ時間ｔx に基づいて、アッパコイル３
８およびロアコイル４２に供給する指令電流のパルス幅
補正量Δτx が決定される。図５は、遅れ時間ｔx とパ
ルス幅補正量Δτx との最適な関係を、予め実験的に求
めることにより得られたマップを示す。上記ステップ１
１０では、図５に示すマップを参照することによりパル
ス幅補正量Δτx が決定される。

【００３８】ステップ１１２では、パルス幅補正量Δτ
x に所定パルス幅τ0 を加算して得られた値を、アッパ
コイル３８およびロアコイル４２に供給する指令電流の
パルス幅τ1 にする処理が実行されると共に、そのパル
ス幅の２倍を指令電流の周期Ｔ1 にする処理が実行され
る。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で演算さ
れたパルス幅τ1 および周期Ｔ1 に従って、アッパコイ
ル３８およびロアコイル４２に指令電流を供給する処理
が実行される。本ステップ１１４の処理が終了すると、
今回のルーチンは終了される。

【００３９】上記の処理によれば、初期駆動が要求され
た後に最初に可動部が振動振幅のピークに達するのに要
した経過時間ｔが所望の時間ｔ0 でない場合に、アッパ
コイル３８およびロアコイル４２への指令電流を、その
経過時間ｔに応じたパルス幅および周期に変更すること
ができる。このため、本実施例によれば、初期駆動時
に、可動部における実際の振動特性に応じた周期でアッ
パコイル３８およびロアコイル４２への通電を行うこと
ができ、弁体１４の振動振幅を速やかに増幅させること
ができる。従って、本実施例の電磁駆動弁１０によれ
ば、可動部の振動特性を有効に利用できるので初期駆動
を効率的に行うことができ、始動性の向上を図ることが
できる。これにより、内燃機関の始動性の向上を図るこ
とが可能となっている。

【００４０】本実施例においては、初期駆動が要求され
た直後に弁体１４が中立位置から閉弁側に向けて変位す
る過程において可動部の振動特性を検出し、その振動特
性に基づいて各コイルへの指令電流のパルス幅および周
期を補正することとしている。このため、本実施例によ
れば、初期駆動の早い段階から弁体１４の振動振幅を速
やかに増幅させることができる。従って、本実施例の電
磁駆動弁１０によれば、更に効率的な初期駆動を実現す
ることができる。

【００４１】尚、上記の実施例においては、アッパコア
３６およびアッパコイル３８、および、ロアコア４０お
よびロアコイル４２が請求項１記載の「電磁石」に、可
動部が弁体１４の中立位置から閉弁側のピークに到達す
るのに要した時間ｔ1 が請求項１記載の「パラメータ」
に相当していると共に、ＥＣＵ１２が、上記ステップ１
０２の処理を実行することにより請求項１記載の「初期
駆動手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行するこ
とにより請求項１記載の「振動特性検出手段」が、上記
ステップ１１２の処理を実行することにより請求項１記
載の「補正手段」が、それぞれ実現されている。

【００４２】次に、上記図１と共に図６および図７を参
照して、本発明の第２実施例について説明する。本実施
例のシステムは、上記図１に示す電磁駆動弁１０におい
て、ＥＣＵ１２が図７に示すルーチンを実行することに
より実現される。弁体１４が閉弁側から開弁側へ変位す
る場合と、開弁側から閉弁側へ変位する場合とでは、可
動部の振動特性が異なる場合がある。以下、弁体１４が
閉弁側から開弁側へ変位する場合の可動部の振動特性を
開弁側振動特性と、弁体１４が開弁側から閉弁側へ変位
する場合の可動部の振動特性を閉弁側振動特性と、それ
ぞれ称す。かかる状況下で弁体１４の振動振幅を速やか
に増幅させるためには、開弁側振動特性に応じたパルス
幅の指令電流をロアコイル４２に供給し、閉弁側振動特
性に応じたパルス幅の指令電流をアッパコアイル３８に
供給すると共に、それらの振動特性から定まる周期で各
指令電流の供給を行うことが有効である。

【００４３】そこで、本実施例においては、初期駆動が
要求された後に、可動部が閉弁側のピークに達した後開
弁側のピークまで変位するのに要した経過時間に基づい
てロアコイル４２への指令電流のパルス幅を変更すると
共に、可動部が開弁側のピークに達した後閉弁側のピー
クまで変位するのに要した経過時間に基づいてアッパコ
イル３８への指令電流のパルス幅を変更することとして
いる。

【００４４】図６（Ａ）は、本実施例において、初期駆
動が要求された場合にアッパコイル３８に供給される指
令電流のタイムチャートを示す。図６（Ｂ）は、初期駆
動が要求された場合にロアコイル４２に供給される指令
電流のタイムチャートを示す。また、図６（Ｃ）は、各
コイルに図６（Ａ）および（Ｂ）に示す指令電流が供給
された場合の弁体１４のリフト波形を示す。

【００４５】図６に示す如く、本実施例において、内燃
機関の始動が要求される（時刻ｔ＝０）と、上記第１実
施例と同様に、まずアッパコイル３８にパルス幅τ0 の
指令電流Ｉ_U が供給される。アッパコイル３８に指令電
流Ｉ_U が供給されると、中立位置に維持されていた弁体
１４は、可動部の閉弁側振動特性に応じた周期で運動を
開始する。また、弁体１４が閉弁側のピークに達した後
に開弁方向に向けて変位する場合は、弁体１４は、可動
部の開弁側振動特性に応じた周期で運動を開始する。

【００４６】本実施例においては、弁体１４が可動部の
振動振幅の閉弁側のピークに達した後開弁側のピークま
で変位するのに要する時間Ｔ2 （図６においてＴ2 ＝ｔ
3 −ｔ2 ）、および、開弁側のピークに達した後閉弁側
のピークまで変位するのに要する時間Ｔ3 （図６におい
てＴ3 ＝ｔ4 −ｔ3 ）が、それぞれ、ロアコイル４２お
よびアッパコイル３８への指令電流のパルス幅τ_{L ,} τ
_U として用いられると共に、それらの和（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）
がアッパコイル３８およびロアコイル４２への指令電流
の周期Ｔ1 として用いられる（Ｔ1 ＝Ｔ2 ＋Ｔ3 ）。そ
して、時間Ｔ2と時間Ｔ3 とに基づいて、アッパコイル
３８およびロアコイル４２に供給する指令電流Ｉ_U ，Ｉ
_L のパルス幅が、それぞれ、可動部における実際の振動
特性に応じたパルス幅τ_U （＝Ｔ3 ），τ_L （＝Ｔ2 ）
に変更されると共に、それらの周期が周期Ｔ1 （＝τ_U
＋τ_L ）に変更される。

【００４７】この場合、弁体１４が可動部の閉弁側振動
特性に従って開弁側のピークから閉弁側のピークまで変
位するのに要する時間と、アッパコイル３８への通電の
パルス幅とが一致し、弁体１４が可動部の開弁側振動特
性に従って閉弁側のピークから開弁側のピークまで変位
するのに要する時間と、ロアコイル４２への通電のパル
ス幅とが一致し、また、可動部がその振動振幅の一方の
ピークから再び一方のピークまで変位するのに要する周
期とアッパコイル３８およびロアコイル４２への通電の
周期とが一致することで、弁体１４の振動振幅は速やか
に増幅することとなる。このため、本実施例の電磁駆動
弁１０によれば、上記第１実施例の場合に比して更に効
率的に初期駆動を行うことができ、その結果、始動性の
向上を図ることができる。

【００４８】図７は、上記の機能を実現すべく、本実施
例においてＥＣＵ１２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７に示すルーチンは、その処
理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。
尚、図７において、上記図４に示すステップと同一の処
理を実行するステップについては、同一の符号を付して
その説明を省略する。すなわち、図７に示すルーチンに
おいては、上記ステップ１０４の処理が終了した後、ス
テップ１２０の処理が実行される。

【００４９】ステップ１２０では、弁体１４が可動部の
振動振幅の閉弁側のピークに達した後開弁側のピークま
で変位するのに要する時間Ｔ2 の計時が開始される（図
６において時刻ｔ＝ｔ2 ）。ステップ１２２では、上記
ステップ１０４と同様の手法により、弁体１４の変位が
ピークに達したか否かが判別される。その結果、否定判
別がされた場合は、再び本ステップ１２２の処理が実行
される。一方、本ステップ１２２において肯定判別がさ
れた場合は、弁体１４の変位が開弁側のピークに到達し
たと判断できる。かかる判別がなされた場合は、次にス
テップ１２４の処理が実行される。

【００５０】ステップ１２４では、時間Ｔ2 の計時が終
了されると共に、弁体１４が可動部の振動振幅の開弁側
のピークに達した後閉弁側のピークまで変位するのに要
する時間Ｔ3 の計時が開始される（図６において時刻ｔ
＝ｔ3 ）。ステップ１２６では、上記ステップ１０４お
よび１２２と同様の手法により、弁体１４の変位がピー
クに達したか否かが判別される。その結果、否定判別が
された場合は、再び本ステップ１２６の処理が実行され
る。一方、本ステップ１２６において肯定判別がされた
場合は、弁体１４の変位が閉弁側のピークに到達したと
判断できる。かかる判別がなされると、次にステップ１
２８の処理が実行される。

【００５１】ステップ１２８では、時間Ｔ3 の計時が終
了される（図６において時刻ｔ＝ｔ4 ）。ステップ１３
０では、時間Ｔ2 をロアコイル４２に供給する指令電流
Ｉ_L のパルス幅τ_L に、時間Ｔ3 をアッパコイル３８に
供給する指令電流Ｉ_U のパルス幅τ_U にする処理が実行
されると共に、時間Ｔ2 とＴ3 との和（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）
を、アッパコイル３８およびロアコイル４２に供給する
指令電流Ｉ_U ，Ｉ_L の周期Ｔ1 にする処理が実行され
る。

【００５２】ステップ１３２では、上記ステップ１３０
で演算されたパルス幅τ_U ，τ_L および周期Ｔ1 に従っ
て、アッパコイル３８およびロアコイル４２に指令電流
を供給する処理が実行される。本ステップ１１４の処理
が終了すると、今回のルーチンは終了される。上記の処
理によれば、初期駆動が要求された後に、弁体１４が可
動部の振動振幅の閉弁側のピークに達した後開弁側のピ
ークまで変位するのに要した時間Ｔ2、および、開弁側
のピークに達した後閉弁側のピークまで変位するのに要
した時間Ｔ3 に基づいて、アッパコイル３８およびロア
コイル４２に供給する指令電流のパルス幅および周期を
変更することができる。このため、本実施例によれば、
初期駆動時に、可動部の開弁側振動特性および閉弁側振
動特性に応じた周期でアッパコイル３８およびロアコイ
ル４２への通電を行うことができ、弁体１４の振動振幅
を更に速やかに増幅させることができる。従って、本実
施例の電磁駆動弁１０によれば、可動部の開弁側振動特
性および閉弁側振動特性に従って初期駆動を効率的に行
うことができ、その結果、始動性の更なる向上を図るこ
とができる。

【００５３】尚、上記の第２実施例においては、アッパ
コア３６およびアッパコイル３８、および、ロアコア４
０およびロアコイル４２が請求項２記載の「第１および
第２の電磁石」に、可動部が閉弁側のピークに達した後
開弁側のピークまで変位するのに要した時間Ｔ2 が請求
項２記載の「第１のパラメータ」に、可動部が開弁側の
ピークに達した後閉弁側のピークまで変位するのに要す
る時間Ｔ3 が請求項２記載の「第２のパラメータ」に、
それぞれ相当している。

【００５４】また、上記の第２実施例においては、ＥＣ
Ｕ１２が、上記ステップ１０２の処理を実行することに
より請求項２記載の「初期駆動手段」が、上記の時間Ｔ
2 およびＴ3 を検出することにより請求項２記載の「振
動特性検出手段」が、上記ステップ１３０においてアッ
パコイル３８およびロアコイル４２に供給する指令電流
のパルス幅を変更することにより請求項２記載の「補正
手段」が、上記ステップ１３０においてアッパコイル３
８およびロアコイル４２に供給する指令電流の周期を変
更することにより請求項１記載の「補正手段」が、それ
ぞれ実現されている。

【００５５】ところで、上記の第２実施例においては、
アッパコイル３８およびロアコイル４２への指令電流の
パルス幅を、それぞれ、可動部が振動振幅の開弁側のピ
ークから閉弁側のピークまで変位するのに要した時間Ｔ
2 、および、可動部が振動振幅の閉弁側のピークから開
弁側のピークまで変位するのに要した時間Ｔ3 に変更す
ることとしているが、それらの時間Ｔ2 とＴ3 との平均
値（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）／２を算出して、アッパコイル３８へ
の指令電流およびロアコイル４２への指令電流のパルス
幅を、その平均値に変更することとしてもよい。

【００５６】また、上記の第１および２実施例において
は、可動部の振動周期を可動部の振動特性を表す値とし
て用いているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、可動部の振動振幅のピーク値の増加率を可動部の振
動特性を表す値として用いることとしてもよい。図８
は、可動部の振動特性を表す値として用いられる振動振
幅のピーク値Ｐの変化を説明するための図である。可動
部の振動振幅のピーク値Ｐの増加率（図８において（Ｐ
4 −Ｐ2 ）／Ｐ2 および（Ｐ3 −Ｐ1 ）／Ｐ1 ）は、そ
の振動特性に応じて変動する。すなわち、可動部の振動
特性に応じた周期でアッパコイル３８およびロアコイル
４２に指令電流が供給されている場合（図８に実線で示
す）に比して、指令電流の供給が可動部の振動特性に応
じた周期で行われていない場合（図８に破線で示す）に
は、上記したピーク値の増加率は小さな値となる。従っ
て、可動部の振動振幅のピーク値の増加率を可動部の振
動特性を表す値として用い、この値に応じて指令電流の
周期を補正させることとすればよい。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１乃至３記載の発明
によれば、初期駆動における通電の周期を可動部の振動
特性に応じて補正することで、初期駆動時において弁体
の振動振幅を速やかに増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である電磁駆動弁の全体構
成図である。

【図２】図２（Ａ）は、本実施例の電磁駆動弁において
初期駆動が要求された場合にアッパコイルに供給される
指令電流のタイムチャートを示す図である。図２（Ｂ）
は、本実施例の電磁駆動弁において初期駆動が要求され
た場合にロアコイルに供給される指令電流のタイムチャ
ートを示す図である。図２（Ｃ）は、各コイルに図２
（Ａ）および（Ｂ）に示す指令電流が供給された場合の
弁体のリフト波形を示す図である。

【図３】図３（Ａ）は、初期駆動が要求された場合にア
ッパコイルに供給される指令電流のタイムチャートを、
可動部の振動特性が初期状態から変化している場合と初
期状態に維持されている場合とで比較した図である。図
３（Ｂ）は、初期駆動が要求された場合にロアコイルに
供給される指令電流のタイムチャートを、可動部の振動
特性が初期状態から変化している場合と初期状態に維持
されている場合とで比較した図である。図３（Ｃ）は、
各コイルに図３（Ａ）および（Ｂ）に示す指令電流が供
給された場合の弁体のリフト波形を、可動部の振動特性
が初期状態から変化している場合と初期状態に維持され
ている場合とで比較した図である。

【図４】本実施例においてＥＣＵが実行する制御ルーチ
ンの一例のフローチャートである。

【図５】本実施例において遅れ時間ｔx とパルス幅補正
量Δτx との最適な関係を予め実験的に求めることによ
り得られたマップを示す図である。

【図６】図６（Ａ）は、本発明の第２実施例において、
初期駆動が要求された場合にアッパコイルに供給される
指令電流のタイムチャートを示す図である。図６（Ｂ）
は、初期駆動が要求された場合にロアコイルに供給され
る指令電流のタイムチャートを示す図である。図６
（Ｃ）は、各コイルに図６（Ａ）および（Ｂ）に示す指
令電流が供給された場合の弁体のリフト波形を示す図で
ある。

【図７】本実施例においてＥＣＵが実行する制御ルーチ
ンの一例のフローチャートである。

【図８】可動部の振動特性を表す値として用いられる振
動振幅のピーク値の変化を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 電磁駆動弁 １２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １４ 弁体 ３０ ロアスプリング ３４ アーマチャ ３６ アッパコア ３８ アッパコイル ４０ ロアコア ４２ ロアコイル ５２ アッパスプリング ６４ 距離センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/22 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３２０ ３７０ ３７０ Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｆ (72)発明者 田中 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 四重田 啓二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 KA01 LC02 LC10 PF16Z PG02Z 3H106 DA07 DA13 DA25 DB14 DB26 DB32 DC02 DC17 DD09 EE05 FB08 GA30 KK17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体と連動するアーマチャと、通電され
   ることにより前記アーマチャに電磁力を付与する電磁石
   とを備え、電磁力とバネ力とを協働させて前記弁体を開
   閉駆動する電磁駆動弁の制御装置において、 前記電磁石に所定周期で通電し、バネ−質量系の固有振
   動を励起することにより、前記弁体を変位端まで変位さ
   せる初期駆動手段と、 前記アーマチャの振動特性に応じたパラメータを検出す
   る振動特性検出手段と、 前記パラメータに応じて前記所定周期を補正する補正手
   段と、 を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
2. 【請求項２】 弁体と連動するアーマチャと、通電され
   ることにより前記アーマチャに開弁方向および閉弁方向
   の電磁力をそれぞれ付与する第１および第２の電磁石と
   を備え、電磁力とバネ力とを協働させて前記弁体を開閉
   駆動する電磁駆動弁の制御装置において、 前記第１および第２の電磁石に交互に所定周期で通電
   し、バネ−質量系の固有振動を励起することにより、前
   記弁体を変位端まで変位させる初期駆動手段と、 前記弁体が開弁方向に変位する場合の前記アーマチャの
   振動特性に応じた第１のパラメータ、および、前記弁体
   が閉弁方向に変位する場合の前記アーマチャの振動特性
   に応じた第２のパラメータをそれぞれ検出する振動特性
   検出手段と、 前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータに応
   じて、前記初期駆動手段による前記第１および第２の電
   磁石への１周期当たりの通電時間長をそれぞれ補正する
   補正手段と、 を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電磁駆動弁の制
   御装置において、 前記振動特性に応じたパラメータは、前記アーマチャの
   振動周期であることを特徴とする電磁駆動弁の制御装
   置。