JP2002217027A

JP2002217027A - 電磁アクチュエータ制御装置

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Publication number: JP2002217027A
Application number: JP2001011699A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Ozawa; 英隆小沢; Kenji Abe; 賢治阿部; Yoshitomo Kono; 義朋河野; Minoru Nakamura; 稔中村; Toshihiro Yamaki; 利宏八巻
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: DE10201301A1; US6690563B2; DE10201301B4; JP4803882B2; US20020126434A1

Abstract

(57)【要約】【課題】アマチャの吸引力を制御してアマチャを安定的
に着座させる。【解決手段】アクチュエータ制御装置は、対向する方向
に働く一対のばねと、ばねに連結され非動作状態で該ば
ねにより与えられる中立位置に支持される機械要素に結
合したアマチャと、アマチャを２つの終端位置の間で駆
動する一対の電磁石と、アマチャが前記終端位置の一方
に吸引されるよう、該一方の終端位置に対応する電磁石
に、第１の所定期間にわたって電圧を印加する電圧印加
手段と、第１の所定期間において前記電磁石に流れる電
流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、ピーク
電流検出手段によって検出された電流のピーク値に従っ
て、第１の印加期間経過後に前記電磁石に印加する電圧
の印加期間を決定する電圧印加期間決定手段とを備え
る。電流ピーク値に従ってその後の過励磁動作が制御さ
れるので、安定した着座を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁バルブのア
クチュエータ制御装置に関し、より具体的には、自動
車、船舶等のエンジンにおけるバルブを駆動する電磁ア
クチュエータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる電磁バルブと呼ばれる電磁アク
チュエータによる動弁機構が提案されている。電磁アク
チュエータは、典型的には、対向した電磁石の中間部
に、それぞれオフセット荷重を予め与えた状態の一対の
ばねで挟まれた可動鉄片すなわちアマチャを備える。ア
マチャにはバルブが連結されている。対向した電磁石に
交互に電力を供給すると、アマチャが駆動され、よって
バルブが駆動される。このようなバルブ駆動において
は、従来、次のような駆動方法が採用されている。

【０００３】１）一方の電磁石がアマチャに及ぼす磁気
吸引力が、一対のばねの反発力に打ち勝ってアマチャを
吸引し、着座させる。このアマチャ（バルブ）は、その
後の電磁石への電力供給の停止などを契機として着座状
態から開放され、一対のばねの作用で余弦関数的に変位
を開始する。２）このアマチャの変位に応じたタイミングで、他方の
電磁石に適当な電流を供給して吸引力発生のための磁束
を成長させる。３）アマチャがこの磁束を発生しつつある他方の電磁石
に近づくにつれて磁束が急速に成長する。他方の電磁石
の吸引力による仕事が、一方の電磁石の残留磁束による
アマチャを引き戻そうとするわずかな仕事と、大部分の
仕事である機械的損失との和に打ち勝ち、アマチャが吸
引されて他方の電磁石に着座する。４）アマチャが着座する時期を見計らい、適切なタイミ
ングで他方の電磁石にアマチャを保持するための一定電
流を供給し、アマチャを保持し続ける。

【０００４】このように、アマチャが着座面に近づくに
つれて磁気吸引力は急速に大きくなる。また、アマチャ
の安定的な着座を実現させるために過剰の電力が投入さ
れることがある。これらに起因して、着座速度がたとえ
ば１ｍ／ｓ以上にもなり、着座時の騒音が励起される。
この着座速度を抑制するために様々な手法が提案されて
いる。

【０００５】たとえば特開平１０―２７４０１６号公報
には、アマチャ（可動子）を着座させるとき、第１の所
定期間にわたって電磁石を通電した後、第２の所定期間
の間通電を中止し、その後また電磁石への通電を再開す
るアクチュエータ駆動回路が開示されている。第１の所
定期間経過後に電磁石への通電が停止されると、アマチ
ャを吸引する吸引力は急激に減衰するが、慣性によりア
マチャは移動しつづける。その後通電を再開することに
より、アマチャを吸引する吸引力が再度増大する。第１
の所定期間および第２の所定期間は、アマチャの位置に
従って決定され、こうして、アマチャの着座速度を微調
整して着座に至らせる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、電磁アクチュエ
ータの電磁石に対し過励磁動作を行うために電力を供給
する方式として、一定電流を供給する方式および一定電
圧を印加する方式などがある。これらの電力供給方式に
おいては、磁気吸引力の増大カーブが急峻にならざるを
えず、その結果、アマチャが着座面に勢いよく衝突す
る。

【０００７】具体的な例として、電磁アクチュエータを
エンジンの動弁系のように高速で繰り返し動作させる場
合であって、過励磁期間において一定電圧を印加し、ア
マチャの着座速度が小さくなるよう最適化された場合の
動作を図１８を参照して説明する。左の縦軸は、アマチ
ャの変位量（ｍｍ）および速度（ｍ／ｓ）を示すととも
に、電磁石に供給される電流（Ａ）を示す。右の縦軸は
吸引力（Ｎ）を示すとともに電磁石に印加される電圧
（Ｖ）を示す。

【０００８】時刻ｔ１（このときの時刻をゼロとする）
において電磁石への通電を停止すると共に、閉弁側に着
座していたアマチャが開放される。これに応答して、ア
マチャの変位が増大し始める。ここで、閉弁側に着座し
ている時の変位が−０．２ｍｍになっているのは、バル
ブが閉じている時にバルブ軸とアマチャの間に発生する
隙間の大きさであり、バルブが完全に閉じるためのクリ
アランス機構に起因するものである。また、時刻ｔ２
（０．８ｍｓ）付近でアマチャ速度が急激に低下してい
るのは、アマチャ変位が０に達したことでバルブ軸との
隙間が０ｍｍとなり、アマチャが、静止しているバルブ
軸に衝突して合体し、バルブを押し出すためである。

【０００９】時刻３．２ｍｓ付近において、電磁石に過
励磁電圧を印加する。アマチャが開弁側に近づくにつれ
て磁気吸引力が急激に増大し、アマチャが開弁側に着座
した直後、吸引力は着座を維持するための最小保持吸引
力（４００Ｎ）を上回り、よってアマチャは着座する。
時刻ｔ３（４．２ｍｓ）付近で過励磁が終了した後、ア
マチャを保持するための一定電流制御に移行する。図に
示されるように、時刻ｔ３における着座時の速度は約
０．５ｍ／ｓであり、これは十分小さいとはいえない。
過励磁の開始および終了時刻を様々に調整しても、着座
速度を十分小さい値に制御することは困難である。

【００１０】また、このような着座面へのアマチャの衝
突を回避するため、上記の特開平１０−２７４０１６号
公報のように、着座付近においてアマチャの動きを変位
センサで検出し、変位またはアマチャ速度によるフィー
ドバック制御を行う場合には、変位センサに非常な高精
度が要求され、実現するのが困難である。

【００１１】したがって、比較的簡単に実現することが
でき、アマチャの着座速度を十分小さくしてアマチャが
着座面に達するときに騒音が励起されないようにするア
クチュエータ制御装置が必要とされている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の電磁アクチュエータ制御装置は、対向す
る方向に働く一対のばねと、ばねに連結され非動作状態
で該ばねにより与えられる中立位置に支持される機械要
素に結合したアマチャと、アマチャを２つの終端位置の
間で駆動する一対の電磁石と、アマチャが前記終端位置
の一方に吸引されるよう、該一方の終端位置に対応する
電磁石に、第１の所定期間にわたって電圧を印加する電
圧印加手段と、第１の所定期間において前記電磁石に流
れる電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、
ピーク電流検出手段によって検出された電流のピーク値
に従って、前記第１の印加期間経過後に前記電磁石に印
加する電圧の印加期間を決定する電圧印加期間決定手段
と、を備えるという構成をとる。

【００１３】請求項１の発明によると、電流のピーク値
に従ってその後の電圧印加期間が決定されるので、騒音
を励起しない着座速度でアマチャを安定的に着座させる
ことができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明の電磁
アクチュエータ制御装置において、電圧印加決定手段
は、ピーク電流検出手段によって検出された電流のピー
ク値に従って、さらに、前記第１の印加期間経過後に前
記電磁石に印加する電圧値を決定するという構成をと
る。

【００１５】請求項２の発明によると、電流のピーク値
に従って、その後の電圧印加期間だけでなく印加する電
圧値をも決定することができるので、騒音を励起しない
着座速度でアマチャを安定的に着座させることができ
る。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１の発明の電磁
アクチュエータ制御装置において電圧印加決定手段は、
前記ピーク電流検出手段によって検出された電流のピー
ク値に従って、第２の電圧の第２の印加期間および第３
の電圧の第３の印加期間を決定し、電圧印加手段は、前
記第１の印加期間経過後に、前記決定された第２の印加
期間にわたって第２の電圧を前記電磁石に印加した後、
前記決定された第３の電圧の印加期間にわたって第３の
電圧を前記電磁石に印加し、前記第２の電圧は前記第１
の電圧よりも低く、前記第３の電圧は前記第２の電圧よ
りも低く設定されるという構成をとる。

【００１７】請求項３の発明によると、第１の印加期間
経過後に低い第２の電圧が印加され、その後に高い第３
の電圧が印加されるので、吸引力が抑制され、着座速度
を低くしてアマチャを着座させることができる。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１の発明の電磁
アクチュエータ制御装置において、アマチャを前記一方
の終端位置から他方の終端位置に駆動するとき、該アマ
チャを吸引動作する方の電磁石が生成する磁束を推定す
る磁束推定手段と、前記電圧印加期間決定手段によって
決定された印加期間にわたって前記電磁石への電圧印加
が終了した後、前記磁束推定手段によって推定された磁
束が、前記アマチャを前記他方の終端位置に保持するの
に必要な磁束に収束するよう、前記電磁石への通電を制
御する通電制御手段と、を備えるという構成をとる。

【００１９】請求項４の発明によると、電磁石から発生
する磁束が、アマチャの保持に必要な磁束に収束するよ
う制御されるので、アマチャの着座時以降における吸引
力が安定させられ、よってアマチャの着座状態を安定的
に維持することができる。

【００２０】請求項５の発明は、請求項１の発明の電磁
アクチュエータ制御装置において、アマチャを前記一方
の終端位置から他方の終端位置に駆動するとき、該アマ
チャを吸引動作する方の電磁石が生成する磁束を推定す
る磁束推定手段と、前記第１の印加期間が経過した後、
前記磁束推定手段によって推定された磁束が、前記ピー
ク電流検出手段によって検出された電流ピーク値に基づ
いて予め定められた磁束に収束するよう前記電磁石への
通電を制御する通電制御手段と、を備えるという構成を
とる。

【００２１】請求項５の発明によると、第１の印加期間
経過後に、電磁石から発生する磁束が、電流のピーク値
に従って予め定められた磁束に収束するよう制御される
ので、アマチャの着座および着座時以降における吸引力
が安定し、よって騒音を励起することなくアマチャを着
座させて、安定な着座状態を維持することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に図面を参照してこの発明の実
施の形態を説明する。図１は、電磁アクチュエータ制御
装置の全体的な構成を示すブロック図である。制御装置
１は、マイクロコンピュータおよびこれに付随する回路
素子で構成される中央演算処理装置２（以下「ＣＰＵ」
という）、実行するプログラムおよびデータを格納する
ＲＯＭ３（読み取り専用メモリ）、実行時の作業領域を
提供し演算結果などを記憶するＲＡＭ４（ランダムアク
セスメモリ）、および入出力インターフェース５を備え
る。

【００２３】入出力インターフェース５には、エンジン
回転数（Ｎｅ）、エンジン水温（Ｔｗ）、吸気温（Ｔ
ａ）、バッテリ電圧（ＶＢ）、イグニションスイッチ
（IGSW）等を表す各種センサ２５からの信号が入力さ
れ、また、要求負荷検出手段２６によって検出された所
望のトルクが入力される。要求負荷検出手段２６は、た
とえばアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル
ペダルセンサにより実現することができる。

【００２４】駆動回路８は、制御装置１からの制御信号
に基づいて、定電圧源６から供給される電力を、電磁ア
クチュエータ１００に設けられた第１の電磁石１１およ
び第２の電磁石１３に供給する。この発明の一実施形態
では、アマチャを吸引するための電力は定電圧として供
給され、アマチャを着座位置に保持するための電力は定
電流として供給される。定電流制御は、たとえば定電圧
源６から供給される電圧をパルス幅変調して電磁石に供
給するか、もしくは単純に目標電流と実際の電流とをコ
ンパレータで比較して、電圧のオン／オフを繰り返すこ
とにより実行することができる。

【００２５】駆動回路８には電圧検出器９が接続されて
おり、電圧検出器９は、第１および第２の電磁石１１お
よび１３に供給される電圧の大きさを検出して制御装置
１に入力する。また、駆動回路８には電流検出器１０が
接続されており、電流検出器１０は、第１および第２の
電磁石１１および１３に供給される電流の大きさを検出
して制御装置１に入力する。

【００２６】制御装置１は、上記の各種センサ２５およ
び要求負荷検出手段２６からの入力と、電圧検出器９お
よび電流検出器１０から入力された信号に基づいて、電
力供給のタイミング、供給する電圧の大きさ、電圧を供
給する期間などのパラメータを、予めＲＯＭ３に格納さ
れている制御プログラムに従って決定する。その後、制
御装置１は、電磁アクチュエータ１００を適切に制御す
る制御信号を入出力インターフェース５を介して駆動回
路８に出力する。このように、内燃機関の燃費向上、エ
ミッション低減および出力特性向上のため、駆動回路８
は、最適化された電流を第１および第２の電磁石１１お
よび１３に通電させることができる。

【００２７】図２は、図１の電磁アクチュエータ１００
の概略の構造を示す断面図である。バルブ２０は、内燃
機関の吸気ポートまたは排気ポート（以下、吸排気ポー
ト３０という）に設けられ、該吸排気ポート３０を開閉
する。バルブ２０は、電磁アクチュエータ１００によっ
て上方向に駆動されるとエンジンの吸排気ポート３０に
設けられたバルブシート３１に密着して停止し、吸排気
ポート３０を閉じる。また、バルブ２０は、電磁アクチ
ュエータ１００によって下方向に駆動されるとバルブシ
ート３１を離れ、バルブシート３１から所定の距離離れ
た位置まで下降して吸排気ポート３０を開く。

【００２８】バルブ２０には、その上方に向かってバル
ブシャフト２１が連設されている。バルブシャフト２１
は、バルブガイド２３によって軸方向に運動可能に保持
されており、その上端に軟磁性材料で作られた円板状の
アマチャ２２が取り付けられている。アマチャ２２は、
第１のばね１６および第２のばね１７により上下から付
勢されている。

【００２９】電磁アクチュエータ１００の非磁性材料の
ハウジング１８内には、アマチャ２２の上方に位置する
第１のソレノイド型の電磁石１１、およびアマチャ２２
の下方に位置する第２のソレノイド型の電磁石１３が設
けられている。第１の電磁石１１は第１の磁気ヨーク１
２で囲まれており、第２の電磁石１３は第２の磁気ヨー
ク１４で囲まれている。第１のばね１６および第２のば
ね１７は、第１の電磁石１１または第２の電磁石１３の
いずれにも励磁電流が通電されていない状態で、アマチ
ャ２２が第１の電磁石１１と第２の電磁石１３の間の中
間に位置するようなバランスで設けられている。

【００３０】駆動回路８（図１）によって第１の電磁石
１１に励磁電流が通電すると、第１の電磁石のヨーク１
２およびアマチャ２２が磁化されて互いに吸引しあい、
アマチャ２２が上方向に引きつけられる。その結果、バ
ルブシャフト２１によりバルブ２０が上方向に駆動さ
れ、バルブシート３１に密着して停止し、閉状態にな
る。

【００３１】第１の電磁石１１への励磁電流の供給を停
止し、第２の電磁石１３に励磁電流を通電すると、第２
の電磁石のヨーク１４およびアマチャ２２が磁化されて
アマチャ２２を下方向に吸引する力が働き、ばねのポテ
ンシャルエネルギーと相まってアマチャ２２が下方向に
駆動され、第２の電磁石のヨーク１４に接触した状態で
停止する。その結果、バルブシャフト２１によりバルブ
２０が下方向に駆動され、バルブ２０は開状態になる。

【００３２】図３は、この発明の一実施例に従う、図１
の電磁アクチュエータ制御装置１の詳細な機能ブロック
図である。この発明の一実施例においては、電磁石のコ
イル（以下、単に「コイル」というときは、電磁石のコ
イルを示すとする）への過励磁動作を第１から第３の３
つの期間に分けて実行する。

【００３３】電磁石制御部５０は、アマチャを吸引する
過励磁動作中は電磁石のコイルに一定電圧が印加される
よう駆動回路８を制御し、アマチャを保持する保持動作
中は電磁石のコイルに一定電流が供給されるよう駆動回
路８を制御する。

【００３４】Ｎｅ、Ｐｂ検出部５１は、エンジン回転数
センサの出力からエンジン回転数Ｎｅを検出し、吸気管
圧力センサの出力から吸気管圧力Ｐｂを検出する。Ｐｂ
はエンジンの負荷状態を表すパラメータであり、Ｎｅは
エンジンのバルブの動作速度、したがってアマチャの動
作速度を表す。アマチャ変位センサ５３は、アマチャの
変位（リフト）量を検出する。

【００３５】第１の印加期間決定部５２は、第１の過励
磁動作の開始および終了時刻を、Ｎｅ、Ｐｂに基づいて
決定する。具体的には、第１の印加期間決定部５２は、
予め用意されＲＯＭ３に格納されているＮｅ、Ｐｂ、電
圧の印加開始時刻および印加期間の対応関係を示す第１
の過励磁タイミングマップを参照し、現在のＮｅおよび
Ｐｂに基づく第１の印加開始時刻および印加期間を抽出
する。第１の印加開始時刻は、アマチャの１ｍｍ変位の
時点（アマチャが開放されて１ｍｍだけ変位した時点）
から起算される時間で表される。第１の過励磁タイミン
グマップは、高負荷になるにつれて印加期間が長くなる
よう作成されている。

【００３６】他の実施例においては、過励磁タイミング
マップは、Ｎｅ、Ｐｂ、印加電圧の対応関係を示す。こ
の場合、マップは、高負荷になるにつれて印加する電圧
が大きくなるよう作成されている。さらに他の実施例で
は、Ｎｅ、Ｐｂに加え、印加電圧および印加期間の両方
を含めた過励磁タイミングマップを用いてもよい。ま
た、過励磁タイミングマップを、吸気管圧力Ｐｂおよび
エンジン回転数Ｎｅに加え、またはこれらのパラメータ
の代わりに、アクセル開度、スロットル開度、コイルの
温度のような他のパラメータにも基づくよう作成しても
よい。

【００３７】電磁石制御部５０は、変位センサ５３によ
って検出されたアマチャの１ｍｍ変位に応答して、第１
の印加期間決定部５２から与えられた第１の印加開始時
刻において、予め設定された第１の電圧のコイルへの印
加を開始し、この電圧印加を、第１の印加期間が経過す
るまで続ける。

【００３８】ピーク電流検出部５４は、第１の印加期間
決定部５２によって決定された第１の印加期間の間コイ
ルに流れる電流をモニターし、該第１の印加期間におけ
るピークの電流値を検出する。第２の印加期間決定部５
５は、ピーク電流検出部５４によって検出された電流ピ
ーク値に従って、第１の印加期間経過後の過励磁動作に
ついて、電圧の印加期間を決定する。

【００３９】具体的にいうと、第２の印加期間決定部５
５は、ピーク電流および第２の印加期間の対応関係を示
す「第２の過励磁タイミングマップ」を参照し、検出さ
れた電流ピークに基づく第２の印加期間を抽出する。さ
らに、第２の印加期間決定部５５は、ピーク電流および
第３の印加期間の対応関係を示す「第３の過励磁タイミ
ングマップ」を参照し、検出された電流ピークに基づく
第３の印加期間を抽出する。

【００４０】電磁石制御部５０は、第１の印加期間が経
過した後、第２の印加期間決定部５５から与えられた第
２の印加期間の間、予め設定された第２の電圧をコイル
に印加する。さらに、第２の印加期間が経過した後、第
２の印加期間決定部５５から与えられた第３の印加期間
の間、予め設定された第３の電圧をコイルに印加する。
ここで、第２の電圧は、第１の電圧および第３の電圧よ
りも低く設定される。

【００４１】他の実施例においては、第２および第３の
過励磁タイミングマップは、ピーク電流、印加する電圧
および該電圧の印加期間の対応関係を示すマップであ
る。この場合、第２および第３の電圧は、予め固定的に
設定されていない。第２の印加期間決定部５５は、第２
および第３の過励磁タイミングマップを参照して、電流
ピーク値に基づく電圧および印加期間の両方を抽出す
る。電磁石制御部５０は、第２の印加期間決定部５５か
ら与えられた第２の電圧を、同じく第２の印加期間決定
部５５から与えられた第２の印加期間の間、コイルに印
加する。第２の印加期間経過後、電磁石制御部５０は、
第２の印加期間決定部５５から与えられた第３の電圧
を、同じく第２の印加期間決定部５５から与えられた第
３の印加期間の間、コイルに印加する。

【００４２】さらに他の実施例においては、第２および
第３の過励磁タイミングマップは、ピーク電流、印加す
る電圧の対応関係を示すマップである。この場合、第２
および第３の印加期間は、予め設定されている。第２の
印加期間決定部５５は、第２および第３の過励磁タイミ
ングマップを参照して、電流ピーク値に基づく第２およ
び第３の電圧を抽出する。電磁石制御部５０は、第２の
印加期間決定部５５から与えられた第２の電圧を、予め
決められた第２の印加期間の間コイルに印加し、その
後、第２の印加期間決定部５５から与えられた第３の電
圧を、予め決められた第３の印加期間の間コイルに印加
する。

【００４３】次に、図４を参照して、この発明の一実施
例に従う、三期間分割過励磁方式の動作例を説明する。
時刻３．２ｍｓ付近において、第１の過励磁動作（で
示されている）が起動される。第１の過励磁動作におい
ては、第１の印加期間にわたって第１の電圧４２Ｖがス
イッチング素子を介してコイルに印加される。コイルに
電圧が印加されることで電磁アクチュエータに磁気エネ
ルギーが蓄えられ、この磁気エネルギーの一部が、アマ
チャを引きつける機械仕事に変換される。第１の印加期
間が終了した時点におけるアマチャと電磁石のヨーク着
座面との間の空隙は０．２７７ｍｍであり、吸引力は１
０６Ｎである。

【００４４】第１の印加期間が経過した後、第２の過励
磁動作（で示されている）が起動される。第２の過励
磁動作においては、第２の印加期間にわたって、第１の
電圧よりも低い第２の電圧がスイッチング素子を介して
コイルに印加される。この例では、第２の印加電圧は０
Ｖであり、そのため、フライホイールダイオードを用い
る。低い第２の電圧を印加したことにより、駆動回路側
のスイッチング素子などに発生する電圧降下に伴うエネ
ルギーが電磁アクチュエータ側から駆動回路側へ供給さ
れ、駆動回路側で損失となる。一方、アマチャはこの期
間中にも慣性によって移動を継続しており、よって空隙
は徐々に減少していく。それにより、磁気抵抗が低下す
ることと、磁路を流れる磁束が増大することが作用しあ
って、参照番号７１に示されるように、吸引力の増加が
抑制される。第２の印加期間が終了した時点における空
隙は０．０６６ｍｍであり、吸引力は１４３Ｎである。

【００４５】第２の印加期間が経過した後、第３の過励
磁動作（で示されている）が起動される。第３の過励
磁動作においては、第３の印加期間にわたって、第２の
印加電圧よりも大きい第３の印加電圧４２Ｖがスイッチ
ング素子を介してコイルに印加される。この例では、第
３および第１の印加電圧は同じ大きさであるが、異なる
大きさであってもよい。図に示されるように、この第３
の印加期間の最初の方は吸引力が小さいために、また終
わりの方はアマチャ速度が小さいために、第３の印加期
間全体にわたって「吸引力×アマチャ速度」、すなわち
吸引力による機械仕事は増大しない。

【００４６】このように、第１の印加期間によってアマ
チャを吸引し、その後に第２の印加期間に低い電圧を印
加することで、吸引力の増大にブレーキがかかり、かつ
アマチャの速度も低減される。そのため、第３の印加期
間において、吸引力は、アマチャを保持するのに必要な
最小保持吸引力を過大に超えることがない。よってアマ
チャを安定的に着座させることができる。

【００４７】この実施例においては３期間に分けて過励
磁動作を行うが、他の実施例においては、３期間以上に
細分して電圧を印加するようにしてもよい。または、第
１の印加期間における電流ピーク値に従って第２の印加
期間および／または第２の電圧を調整し、第２の印加期
間において着座させるよう制御してもよい。

【００４８】また、この実施例によると、第１の印加期
間では４２Ｖ、第２の印加期間では０Ｖ、第３の印加期
間では４２Ｖの電圧が、コイルに印加される。しかしな
がら、これらの電圧の値は、電源電圧などに依存して適
切に変更されることのできる値であり、これらの値に限
定されるわけではない。

【００４９】図５は、従来技術および本発明の実施例に
従う着座付近の機械仕事の遷移を示す。曲線７３は、従
来技術における機械仕事を示し、曲線７４は本発明の一
実施例に従う機械仕事を示す。図１８を参照して説明し
たように、従来技術においては着座付近において吸引力
が急激に増加するために、アマチャの運動エネルギーが
増えて着座速度が増加する。これに対し、本発明による
と、第１の印加期間においてアマチャを吸引した後に、
第２の印加期間において低い電圧をコイルに印加するの
で、着座直前における機械仕事の上昇がなだらかにな
る。したがって、アマチャの速度上昇が抑制され、騒音
をほとんど励起することなく着座に至ることができる。

【００５０】上記のような複数の期間に分割して過励磁
を行う方式の能力を十分引き出すため、何らかの原因で
アマチャの変位にばらつきが生じた場合でも安定な動作
を実現するのが好ましい。アマチャ変位のばらつきに
は、位相および振幅の２種類が考えられる。位相ばらつ
きは、アマチャリフトの変位を示すグラフが時間軸方向
へシフトすることであり、振幅ばらつきは、アマチャが
自由振動している時の自由振動ピーク位置から着座面ま
での距離（以下、未到達距離という）に変化が生じるこ
とである。原因としては、前者は主に、電磁アクチュエ
ータの吸引力のばらつきなどによるアマチャ開放時刻の
変動であり、後者は主に、バルブシャフトのフリクショ
ン（摩擦）のばらつきである。

【００５１】このようなばらつきに対処するため、これ
らのばらつきを検出する必要がある。位相ばらつきにつ
いては、着座面からアマチャが１ｍｍだけ変位した時点
を検出することにより、どのくらい位相がシフトしてい
るかを検出することができる。振幅ばらつきについて
は、コイルに過励磁電圧を印加したときの電流のピーク
値によって検出することができる。

【００５２】図６は、位相ばらつきの検出方法を説明す
るための図である。実線で示される曲線８１は、位相シ
フトおよび振幅シフトが生じていない場合の、標準のア
マチャ変位波形を示す。破線で示される曲線８２は、対
向側の保持吸引力が増加したために、標準波形８１に対
して位相がシフトした場合のアマチャ変位波形を示す。
２つの曲線の１ｍｍリフト検出時点ｔ５およびｔ６の
差、すなわち位相シフトは、０．４５ｍｓである。この
ように、１ｍｍ変位の時間差を検出することにより、標
準波形８１に対してどのくらい位相がシフトしているか
を検出することができる。

【００５３】一方、点線で示される曲線８３は、フリク
ションが約３倍に達したために着座面までの未到達距離
が大きくなった場合の波形を示す。図から明らかなよう
に、曲線８１および８３はほとんど同じ軌跡を有してお
り、この図からだけでは振幅ばらつきを検出することは
できない。

【００５４】また、実線で示される曲線８５は、標準の
アマチャ波形８１に対応するアマチャ速度であり、破線
で示される曲線８６は、位相がシフトしたアマチャ変位
波形８２に対応するアマチャ速度であり、点線で示され
る曲線８７は、振幅がシフトしたアマチャ変位波形８３
に対応するアマチャ速度である。図から明らかなよう
に、位相シフトは、アマチャ速度の波形からも検出する
ことができる。しかし、曲線８５および８７はほぼ重な
り合っており、よってアマチャ速度からは振幅シフトを
検出することができない。

【００５５】図７の（ａ）は、アマチャの自由振動とフ
リクションの関係を示す図である。点線で示される曲線
８９は、フリクションが標準（１倍）の場合の自由振動
時の時間波形を示し、実線で示される曲線８８は、フリ
クションが標準に対して３倍である場合の自由振動時の
時間波形を示す。図から明らかなように、フリクション
が大きくなると自由振動の収束が速くなる。したがっ
て、フリクションが大きくなると、アマチャの着座面ま
での未到達距離が大きくなる。

【００５６】図７の（ｂ）は、振幅ばらつきを検出する
方法を説明するための図である。前述したように、フリ
クションが増大するにつれて未到達距離は長くなるが、
コイルに流れる電流のピーク値も比例して増大する。こ
れは、未到達距離が長くなるにつれて、アマチャと電磁
石のヨークとの間の空隙が大きくなり、磁路を流れる総
磁束の変化、すなわちコイルの逆起電力が小さくなるの
を補償するようにコイルに流れる電流が上昇するからで
ある。したがって、第１の印加期間中における電流ピー
ク値を検出することにより、振幅ばらつきを検出するこ
とができる。

【００５７】検出された位相および振幅ばらつきに従っ
て、前述した３期間分割過励磁のやり方を制御する。具
体的にいうと、１）位相および振幅に全くばらつきが無い場合：アマチ
ャの１ｍｍ変位を検出し、これに応答して「第１の過励
磁タイミングマップ」を参照し、第１の印加開始時刻お
よび第１の印加期間を決定する。２）位相変化がある場合：アマチャの１ｍｍ変位を検出
し、これが標準の１ｍｍ変位の時刻と異なる場合は、そ
の差分だけ第１の印加開始時刻をシフトする。したがっ
て、上記１）の場合と同様に、「第１の過励磁タイミン
グマップ」に基づいて第１の印加開始時刻および第１の
印加期間を決定する。３）振幅変化がある場合：第１の印加期間における電流
のピーク値を検出し、該ピーク値に基づいて予め定めら
れた「第２の過励磁タイミングマップ」から第２の印加
期間を決定し、同じくピーク値に基づいて予め定められ
た「第３の過励磁タイミングマップ」から第３の印加期
間を決定する。

【００５８】図８の（ａ）に、第２の過励磁タイミング
マップの例を概略的に示す。また、図８の（ｂ）に、第
３の過励磁タイミングマップの例を概略的に示す。フリ
クションが大きくて未到達距離が大きいということは、
着座面までの到達距離が大きいということを示す。ま
た、前述したように、第２の印加期間においては、第１
の印加期間に印加される電圧よりも低い第２の電圧がコ
イルに印加され、第３の印加期間においては、第２の電
圧よりも高い第３の電圧が印加される。したがって、第
２の過励磁タイミングマップは、電流のピーク値が大き
くなるにつれて（すなわち未到達距離が大きくなるにつ
れて）、第２の印加期間が短くなるよう作成されてい
る。第３の過励磁タイミングマップは、電流のピーク値
が大きくなるにつれて、第３の印加期間が長くなるよう
作成されている。これらのマップは、予め作成されＲＯ
Ｍに格納される。

【００５９】次に、この発明の第２の実施例を説明す
る。この実施例によると、コイルへの過励磁動作を終了
してアマチャの保持動作を実行するとき、吸引力を目標
吸引力に収束させるよう制御して、アマチャの安定した
着座を実現する。しかしながら、アマチャが動作してい
る時の吸引力を実測することは困難であるので、電磁ア
クチュエータのコイルの直流抵抗から総磁束を推定する
方法により、吸引力の大きさを見積もる。

【００６０】電磁石のヨーク部を電力トランスのように
積層構造にすると、磁性材の渦電流損失の影響をきわめ
て小さくすることができ、負荷としては純粋なインダク
タンス素子に近くなる。この場合、電磁気回路の方程式
は、次のようになる。

【００６１】

【数１】

【００６２】すなわち、電磁アクチュエータの端子電圧
Ｅは、コイルの直流抵抗Ｒと駆動電流Ｉとの積と、総磁
束Φ_allの時間変化の和に近い値を示す。実際には渦電
流損失の影響があるので、Ｒはコイルの直流抵抗より大
きく、しかも時間の関数になるが、この差異を見込んで
Ｒを直流抵抗よりわずかに大きい値に設定することによ
り、実用上十分な精度を得ることができる。この式に基
づいて総磁束Φ_allは、次の式で求めることができる。

【００６３】

【数２】

【００６４】図1を参照すると、電圧Ｅおよび電流Ｉは、
電圧検出器９および電流検出器１０で計測されるので、
ある時刻における総磁束Φ_allは、積分値リセット機能
を付加した積分器で演算することができる。なお、式
（２）におけるΦ_allは総磁束の推定値であり、これ
を、以降は便宜上「推定総磁束」と呼ぶ。

【００６５】図９は、第２の実施例の詳細な機能ブロッ
ク図である。ここで、図３に示した機能ブロック図と同
じ参照番号のものは、図３を参照して説明したものと同
じ機能を有するので、説明を省略する。

【００６６】目標総磁束決定部５６は、Ｎｅ、Ｐｂ検出
部５１から検出された現在のＮｅおよびＰｂに基づい
て、アマチャを着座させるのに必要な総磁束の目標値を
決定する。この決定は、予め用意されＲＯＭ３に格納さ
れているＮｅ、Ｐｂ、および目標総磁束の対応関係を示
すマップを参照して行われる。

【００６７】コイルへの電圧印加が開始されると、積分
器５７が、コイルに印加される電圧およびコイルに流れ
る電流に基づいて、上記の式（２）に従って総磁束の積
分計算を開始する。

【００６８】電磁石制御部５０は、目標総磁束決定部５
６から与えられた目標磁束と、積分器５７から与えられ
た現在の推定総磁束の値とを比較し、現在の推定総磁束
と目標総磁束との磁束差を算出する。電磁石制御部５０
は、磁束制御部５８から磁束差を受け取り、この磁束差
がゼロになるよう、すなわち現在の推定総磁束が目標総
磁束に収束するよう、コイルへの通電を制御する。

【００６９】図１０は、第２の実施例に従って、コイル
への過励磁動作を実行した後に磁束を制御する場合を示
す。時刻３．２ｍｓで４２Ｖの電圧の印加を開始する
と、この電圧はほぼ一定なので、式（２）で算出される
推定総磁束は、曲線９１で示されるようにほぼ直線的に
増大する。しかしながら、アマチャが変位を開始した初
期の段階ではアマチャに鎖交する磁束はごく少なく、漏
れ磁束が大きい。このため、アマチャに鎖交する磁束
は、実際には曲線９２のようになる。この曲線９２で示
される総磁束が、実際に吸引力に寄与する磁束である。
漏れた磁束は、空隙その他の漏れ磁束空間を鎖交する。

【００７０】アマチャの変位が進み着座が間近になるに
つれ、漏れていた磁束もアマチャを鎖交するようにな
り、鎖交する磁束は急激に大きくなる。この急激な磁束
の増大は、アマチャが電磁石のヨークに着座したときに
弱まる。曲線９１の最大値と曲線９２の最大値との差
は、式（２）のＲを直流抵抗より大きい値に設定したこ
と、および磁性材の磁気飽和領域にさしかかって漏れ磁
束が再び増大したことが原因であると考えられる。

【００７１】しかし、実際の動作において、磁気吸引力
と式（２）で得られる推定総磁束との相関が判明すれ
ば、これに基づいて制御装置を設計することができるの
で、上記の差は、問題とならない。たとえば、Ｒの値を
直流抵抗値の１．８倍程度に設定することで、磁束の最
終的な推定値を真の値に一致させることができる。な
お、Ｒは動作温度などによっても変化するので、総磁束
推定値の曲線９１は、動作温度等を考慮して修正された
ものを使用するのが好ましい。

【００７２】３期間の過励磁動作の終了と同時に、式
（２）で逐次計算される推定総磁束の値を、エンジン回
転数Ｎｅおよび吸気管圧力Ｐｂに基づいて予め設定され
た目標総磁束（この例では、曲線９１上の黒い丸印で示
される点に対応する磁束であり、３４ｍＷｂである）に
収束させるようフィードバック制御が開始される。具体
的には、第４の印加期間（で示されている）の間、コ
イルに±１２Ｖの電圧を繰り返し印加することによって
スイッチング制御する。式（２）で計算される推定総磁
束を目標総磁束に収束させることにより、吸引力に寄与
する磁束を、アマチャを着座状態に保持させるのに必要
な最小保持総磁束に収束させることができる。図に示さ
れる例では、時刻５．０ｍｓ付近で、推定総磁束は目標
総磁束に収束する。

【００７３】図１０の例では、時刻５．０ｍｓ付近で推
定総磁束を目標総磁束に収束させた後、最小保持総磁束
に対して吸引力寄与磁束に余裕を持たせるため、推定総
磁束が少し増大するよう磁束制御を行っている。

【００７４】このように、吸引動作する側のコイルが生
成する磁束を推定して該磁束を目標磁束に収束させるこ
とにより、アマチャ着座時以降における吸引力を最適化
することができる。こうして、アマチャの着座状態が安
定的に維持される。

【００７５】図１１は、この発明の第３の実施例の動作
を示す。図１０に示される第２の実施例においては、現
在の総磁束を式（２）に従って推定し、この推定された
総磁束を、現在のＮｅおよびＰｂに基づいて算出された
目標総磁束に収束させるようコイルへの通電を制御し
た。それに対し、図１１に示される第３の実施例におい
ては、予め用意され格納された、第１の印加期間におけ
る電流のピーク値に基づく、第１の印加期間経過後の目
標総磁束の時間波形を参照し、この目標総磁束の時間波
形に収束するようコイルへの通電を制御する。この実施
例によると、第１の印加期間における電流のピーク値に
基づく目標総磁束に現在の推定総磁束を収束させるの
で、第１の印加期間におけるアマチャの振動方向の変動
に応じて吸引力を適切に制御させることができる。した
がって、第１の印加期間が経過した後、アマチャを安定
的に着座させることができ、かつその後の着座状態を安
定的に維持することができる。

【００７６】図１１においては、第１の印加期間が経過
した後、前述した第２および第３の印加期間に相当する
期間において、式（２）で推定される総磁束を目標総磁
束に速やかに収束させるために±４２Ｖでスイッチング
制御する。第３の印加期間が経過した後、第４の印加期
間（で示されている）において、安定的な着座状態を
維持するため、±１２Ｖでスイッチング制御する（しか
し、第３の印加期間が経過した後も、±４２Ｖのスイッ
チング制御を引き続き行うようにしてもよい。）。こう
して、現在の推定総磁束を目標総磁束に収束させる。

【００７７】図１２は、この発明の第１の実施例に従
う、電磁アクチュエータ制御の動作を示すフローチャー
トである。このフローチャートは、一定間隔で繰り返し
実行される。ステップ１０１において、アマチャの変位
が１ｍｍに達したかどうか判断する。達していなければ
このままルーチンを抜け、達したならば、第１の過励磁
動作許可フラグに値１を設定して、第１の過励磁動作ル
ーチンを実行する（１０２）。第１の過励磁動作ルーチ
ンを実行した後、第２の過励磁動作ルーチンを実行し
（１０３）、次に第３の過励磁動作ルーチンを実行する
（１０４）。３回にわたる過励磁動作が終了した後、ア
マチャを着座状態に保持するための保持動作ルーチンを
実行する（１０５）。すなわち、コイルに流れる電流
が、現在のエンジン回転数Ｎｅおよび吸気管圧力Ｐｂに
基づいて設定される目標保持電流に維持されるよう、た
とえば±１２Ｖの電圧を印加することによりスイッチン
グ制御する。予め設定されたアマチャの開放時刻が到来
したならば、ステップ１０６において、アマチャの開放
動作を実行する。

【００７８】図１３は、図１１のステップ１０２で実行
される第１の過励磁動作を示すフローチャートである。
ステップ１５１に示されるように、第１の過励磁動作許
可フラグに値１がセットされたとき、このルーチンに入
る。ステップ１５２において、第１の過励磁タイミング
マップから、第１の印加開始時刻および第１の印加期間
を抽出する。前述したように、第１の過励磁タイミング
マップは、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管圧力Ｐｂ、電圧
印加開始時刻、および印加期間の対応関係を示すマップ
である。電圧印加開始時刻は、１ｍｍ変位検出時点から
起算された値として表される。

【００７９】ステップ１５３において、ゼロから開始す
る第１の過励磁タイマ（アップタイマである）を起動す
る。過励磁タイマが最初に第１の印加開始時刻に達した
とき（１５４）、まだ第１の印加期間を経過していない
ので（１５５）、ステップ１５６に進み、第１の過励磁
電圧をコイルに印加する。

【００８０】ステップ１５５において過励磁タイマが第
１の印加期間が経過したことを示すならば、第１の印加
期間における電流のピーク値を検出する（１５７）。ス
テップ１５８において、検出したピーク電流値に基づい
て、第２および第３の過励磁タイミングマップを参照
し、第２および第３の印加期間をそれぞれ抽出する。前
述したように、第２の過励磁タイミングマップは、第１
の印加期間のピーク電流値と第２の印加期間の対応関係
を示すマップであり、第３の過励磁タイミングマップ
は、第１の印加期間のピーク電流値と第３の印加期間の
対応関係を示すマップである。

【００８１】第１の印加期間が終了したので、ステップ
１５９において、第１の過励磁動作許可フラグにゼロを
設定し、第２の過励磁動作ルーチンを起動するために第
２の過励磁動作許可フラグに値１をセットする。

【００８２】図１４は、図１１のステップ１０３で実行
される第２の過励磁動作を示すフローチャートである。
ステップ１７１において、図１３のステップ１５９でセ
ットされる第２の過励磁動作許可フラグが値１のとき、
このルーチンに入る。ステップ１７２において、第２の
過励磁タイマに、図１３のステップ１５８で第２の過励
磁タイミングマップから抽出された第２の印加期間をセ
ットし、該タイマを起動させる。このタイマはダウンタ
イマである。

【００８３】ステップ１７３および１７４において、第
２の印加期間が経過するまで、第２の過励磁電圧をコイ
ルに印加する。第２の印加期間が経過したならば、ステ
ップ１７５に進み、第２の過励磁動作許可フラグにゼロ
をセットし、次の第３の過励磁動作ルーチンを起動する
ために第３の過励磁動作許可フラグに値１をセットす
る。

【００８４】図１５は、図１１のステップ１０４で実行
される第３の過励磁動作を示すフローチャートである。
ステップ１８１において、図１４のステップ１７５でセ
ットされる第３の過励磁動作許可フラグが値１のとき、
このルーチンに入る。ステップ１８２において、第３の
過励磁タイマに、図１３のステップ１５８で第３の過励
磁タイミングマップから抽出された第３の印加期間をセ
ットし、該タイマを起動させる。このタイマは、ダウン
タイマである。

【００８５】ステップ１８３および１８４において、第
３の印加期間が経過するまで、第３の過励磁電圧をコイ
ルに印加する（１８４）。第３の印加期間が経過したな
らば、ステップ１８５に進み、第３の過励磁動作許可フ
ラグにゼロをセットし、次の保持動作ルーチンを起動す
るために保持動作許可フラグに値１をセットする。

【００８６】図１６は、この発明に従う第２の実施例の
動作を示すフローチャートである。過励磁動作と保持動
作との間に、ステップ２０５で示される磁束制御が実行
される点で、図１２に示される第１の実施例と異なる。
ステップ２０１〜２０４の過励磁動作、ステップ２０６
の保持動作、およびステップ２０７のアマチャ開放動作
については、第１の実施例と同様なので、ここでは説明
を省略する。

【００８７】３期間に分割された過励磁動作が終了した
後、目標保持電流になるよう電流を制御する前に、ステ
ップ２０５において、所定期間の間（たとえば、１ｍ
ｓ）、推定総磁束を目標総磁束に収束させるようコイル
への通電を制御する。前述したように、目標総磁束は、
現在のエンジン回転数Ｎｅおよび吸気管圧力Ｐｂに基づ
いて予め定められる値であり、推定総磁束は、式（２）
に従って、現在のコイルの電流および電圧に基づいて算
出される値である。推定総磁束の変化は吸引力の変化と
考えることができるので、推定総磁束を目標総磁束に収
束させることにより、アマチャに対する吸引力を最適化
して、安定した着座状態を実現することができる。ステ
ップ２０５における磁束制御が実行される上記所定期間
は予め設定される。しかしながら、代替的に、推定総磁
束が目標総磁束に収束するまで磁束制御を継続するよう
にしてもよい。

【００８８】図１７は、前述した、この発明に従う第３
の実施例の動作を示すフローチャートである。第１の過
励磁動作と保持動作との間に、ステップ３０３で示され
る磁束制御が実行される点で、図１１に示される第１の
実施例と異なる。ステップ３０１〜３０２の第１の過励
磁動作、ステップ３０４の保持動作、およびステップ３
０５のアマチャ開放動作については、第１の実施例と同
様なので、ここでは説明を省略する。

【００８９】第１の過励磁動作が終了した後、目標保持
電流になるよう電流を制御する前に、ステップ３０３に
おいて、［第２の印加期間＋第３の印加期間＋所定期
間］に相当する期間の間、第１の印加期間における電流
ピーク値に基づいて予め設定された目標総磁束の時間波
形に推定総磁束を収束させるようコイルへの通電を制御
する。この所定期間は、たとえば１ｍｓである。前述し
たように、目標総磁束は、第１の印加期間におけるピー
ク電流に基づいて予め定められており、推定総磁束は、
式（２）に従って、現在のコイルの電流および電圧に基
づいて算出される。第２の実施例と同様に、推定総磁束
の変化は吸引力の変化と考えることができるので、推定
総磁束を目標総磁束に収束させることにより、アマチャ
の吸引力を最適化して、安定的に着座させることがで
き、その後の着座状態を安定的に維持することができ
る。ステップ３０３における上記所定期間は予め設定さ
れる。しかしながら、代替的に、推定総磁束が目標総磁
束に収束するまで磁束制御を継続するようにしてもよ
い。

【００９０】このように、第１の印加期間における電流
のピーク値に基づいて、それ以降の過励磁動作の形態を
調整することにより、アマチャを安定的に着座させるこ
とができる実施形態の例を説明してきた。これまで参照
した図に示される印加電圧の値（４２Ｖなど）、スイッ
チング制御における電圧の値（±１２Ｖなど）は単なる
例であり、電源電圧の大きさに従って、他の大きさの電
圧を用いることができる。たとえば、保持動作を４２Ｖ
の電源で実行することも可能である。

【００９１】

【発明の効果】請求項１の発明によると、電流のピーク
値に従ってその後の電圧印加期間が決定されるので、騒
音を励起しない着座速度でアマチャを安定的に着座させ
ることができる。

【００９２】請求項２の発明によると、電流のピーク値
に従って、その後の電圧印加期間だけでなく印加する電
圧値をも決定することができるので、騒音を励起しない
着座速度でアマチャを安定的に着座させることができ
る。

【００９３】請求項３の発明によると、第１の印加期間
経過後に低い第２の電圧が印加され、その後に高い第３
の電圧が印加されるので、吸引力が抑制され、着座速度
を低くしてアマチャを着座させることができる。

【００９４】請求項４の発明によると、電磁石から発生
する磁束が、アマチャの保持に必要な磁束に収束するよ
う制御されるので、アマチャの着座時以降における吸引
力が安定させされ、よってアマチャの着座状態を安定的
に維持することができる。

【００９５】請求項５の発明によると、第１の印加期間
経過後に、電磁石から発生する磁束が、電流のピーク値
に従って予め定められた磁束に収束するよう制御される
ので、アマチャの着座および着座時以降における吸引力
が安定し、よって騒音を励起することなくアマチャを着
座させて、安定な着座状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タ制御装置の全体的なブロック図。

【図２】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タの機械的構造を示す図。

【図３】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タ制御装置の機能ブロック図。

【図４】この発明の一実施例における、３期間に分割し
て過励磁動作を実行したときの各パラメータの関係を示
す図。

【図５】この発明の一実施例におけるアマチャ吸引によ
る機械仕事の変化と、背景技術におけるアマチャ吸引に
よる機械仕事の変化を示す図。

【図６】この発明の一実施例における、アマチャの通常
動作時、位相シフトが生じたとき、振幅シフトが生じた
ときの各パラメータの関係を示す図。

【図７】この発明の一実施例における、（ａ）アマチャ
の自由振動の時間波形、および（ｂ）アマチャの未到達
距離と、第１の印加期間におけるピーク電流との関係を
示す図。

【図８】この発明の一実施例における、（ａ）ピーク電
流値と第２の印加期間の対応を示す第２の過励磁タイミ
ングマップの例、および（ｂ）ピーク電流値と第３の印
加期間の対応を示す第３の過励磁タイミングマップの例
を概略的に示す図。

【図９】この発明の第２および第３の実施例における電
磁アクチュエータ制御装置の機能ブロック図。

【図１０】この発明の第２の実施例における、第１から
第３の過励磁動作を実行した後に磁束制御を実行した場
合の各パラメータの関係を示す図。

【図１１】この発明のさらに第３の実施例における、第
１の過励磁動作を実行した後に磁束制御を実行した場合
の各パラメータの関係を示す図。

【図１２】この発明の一実施例における、電磁アクチュ
エータ制御の全体的な動作を示すフローチャート。

【図１３】この発明の一実施例における第１の過励磁動
作を示すフローチャート。

【図１４】この発明の一実施例における第２の過励磁動
作を示すフローチャート。

【図１５】この発明の一実施例における第３の過励磁動
作を示すフローチャート。

【図１６】この発明の第２の実施例における、電磁アク
チュエータ制御の全体的な動作を示すフローチャート。

【図１７】この発明の第３の実施例における、電磁アク
チュエータ制御の全体的な動作を示すフローチャート。

【図１８】背景技術の電磁アクチュエータ制御における
各パラメータの関係を示す図。

【符号の説明】

５０電磁石制御部５２電圧印
加決定部５３アマチャ変位センサ５４ピーク
電流検出部５５第２の印加期間決定部５６目標総
磁束決定部５７積分器５８磁束制
御部

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月５日（２００２．２．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ１６Ｋ 31/06 ３１０Ｈ０１Ｆ 7/18 ＵＨ０１Ｆ 7/18 7/16 Ｈ (72)発明者河野義朋埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者中村稔埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者八巻利宏埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB19 BA38 CA16 DA36 DA41 DA70 EA02 EA11 EA17 EA35 FA01 FA06 FA07 GA01 GA33 GA36 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 EA01 EA02 EA03 EA04 EA28 EA29 EC06 EC09 FA11 FA13 FA14 HA04Z HA06Z HA13X HC08Z HE01Z HE08Z HF02Z 3G301 HA01 HA19 JA37 LA07 LC01 NA07 NB06 ND02 NE03 NE08 NE18 NE20 PA10Z PE00A PE00Z PE01Z PE08Z PF03Z PF16Z PG01Z 3H106 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 EE20 FB33 FB43 KK17 5E048 AA08 AD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する方向に働く一対のばねと、前記ばねに連結され非動作状態で該ばねにより与えられ
る中立位置に支持される機械要素に結合したアマチャ
と、前記アマチャを２つの終端位置の間で駆動する一対の電
磁石と、前記アマチャが前記終端位置の一方に吸引されるよう、
該一方の終端位置に対応する電磁石に、第１の所定期間
にわたって電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１の所定期間において前記電磁石に流れる電流の
ピーク値を検出するピーク電流検出手段と、前記ピーク電流検出手段によって検出された電流のピー
ク値に従って、前記第１の印加期間経過後に前記電磁石
に印加する電圧の印加期間を決定する電圧印加期間決定
手段と、を備える電磁アクチュエータ制御装置。
【請求項２】前記電圧印加決定手段は、前記ピーク電流
検出手段によって検出された電流のピーク値に従って、
さらに、前記第１の印加期間経過後に前記電磁石に印加
する電圧値を決定する請求項１に記載の電磁アクチュエ
ータ制御装置。
【請求項３】前記電圧印加決定手段は、前記ピーク電流
検出手段によって検出された電流のピーク値に従って、
第２の電圧の第２の印加期間および第３の電圧の第３の
印加期間を決定し、前記電圧印加手段は、前記第１の印加期間経過後に、前
記決定された第２の印加期間にわたって第２の電圧を前
記電磁石に印加した後、前記決定された第３の電圧の印
加期間にわたって第３の電圧を前記電磁石に印加し、前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも低く、前記第３
の電圧は前記第２の電圧よりも低く設定される請求項１
に記載の電磁アクチュエータ制御装置。
【請求項４】前記アマチャを前記一方の終端位置から他
方の終端位置に駆動するとき、該アマチャを吸引動作す
る方の電磁石が生成する磁束を推定する磁束推定手段
と、前記電圧印加期間決定手段によって決定された印加期間
にわたって前記電磁石への電圧印加が終了した後、前記
磁束推定手段によって推定された磁束が、前記アマチャ
を前記他方の終端位置に保持するのに必要な磁束に収束
するよう、前記電磁石への通電を制御する通電制御手段
と、を備える請求項１に記載の電磁アクチュエータ制御装
置。
【請求項５】前記アマチャを前記一方の終端位置から他
方の終端位置に駆動するとき、該アマチャを吸引動作す
る方の電磁石が生成する磁束を推定する磁束推定手段
と、前記第１の印加期間が経過した後、前記磁束推定手段に
よって推定された磁束が、前記ピーク電流検出手段によ
って検出された電流ピーク値に基づいて予め定められた
磁束に収束するよう前記電磁石への通電を制御する通電
制御手段と、を備える請求項１に記載の電磁アクチュエータ制御装
置。