JP2003269119A - 電磁駆動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ばね・質量振動系モデルを用いた電磁駆動弁の
制御精度の向上。 【解決手段】アーマチャが弁体に対して係合状態で作動
している期間と非係合状態でアーマチャのみ作動してい
る期間とをアーマチャの位置情報にて判断して（Ｓ１１
８）、モデルパラメータを切り替えている（Ｓ１２０，
Ｓ１２８）。このことにより実際のばね・質量振動系の
変化に対応してモデルパラメータを常に好適に設定する
ことができ、モデルを用いた電磁駆動弁の制御精度を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁駆動弁制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気弁や排気弁などを対象と
して電磁駆動弁を採用した場合の制御装置が提案されて
いる（特開２００１−２０７８７５、特開２０００−２
３４５３４、特開２００１−２２１０２２、特開２００
１−２２１３６０）。これらの制御装置の内、例えば可
動子による衝突騒音の低減を図るために内燃機関の特定
の運転領域において可動子を着座させないようにした
り、可動子の速度を着座時に「０」に近づけたり、可動
子の速度を切り替えたりするなどの目標作動特性になる
ように可動子の位置制御が行われている。

【０００３】これらの開示技術においては、上述した目
標作動特性を達成するために、電磁駆動弁をばね・質量
振動系としてモデル化するものが提案されており、可動
部の質量、ばね定数、粘性係数をモデルパラメータとし
た物理モデルに基づいて、目標作動特性を得るために電
磁石に出力される電流値を調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した開示技術では
可動部の質量、ばね定数及び粘性係数を固定したモデル
パラメータにより電磁駆動弁制御を実行している。しか
し電磁駆動弁は、ばね力と電磁力との協働により駆動さ
れる可動子と該可動子と係合可能な弁体とを備えてお
り、可動子の駆動に応じて可動子が弁体に係合すること
により開閉動作を実行している。このため可動子が弁体
に対して係合状態で作動している期間ばかりでなく、可
動子が弁体に対して非係合状態で作動している期間が存
在する。

【０００５】前記開示技術では、この非係合状態での作
動期間を考慮せず、全て係合状態で作動しているものと
考えて、固定したモデルパラメータによるモデルに基づ
いて電磁駆動弁制御を実行している。このため非係合状
態での作動期間では、ばね・質量振動系モデルが実際の
ばね・質量振動系とのずれが発生する。例えば、可動子
が閉弁側に移動する場合に弁体が着座した後は、可動子
は弁体から離れるので、実際の質量は可動子のみとな
り、実際のばね定数も可動子を付勢しているばねのみの
ばね定数となる。更に、実際の粘性係数についても可動
子のみの運動に起因した粘性係数となる。このようなば
ね・質量振動系モデルにおけるずれが生じることによ
り、電磁石による電磁力特性が目標作動特性に対応しな
くなり電磁駆動弁制御の精度が悪化する問題が生じる。

【０００６】本発明は、電磁駆動弁におけるばね・質量
振動系の変化に対応して、モデルパラメータひいてはモ
デルを常に好適なものとすることにより、モデルを用い
た電磁駆動弁の制御精度を向上させることを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１記載の電磁駆動弁制御装置は、ばね力と電磁力との
協働により駆動される可動子と該可動子と係合可能な弁
体とを備えて前記可動子の駆動に応じて前記可動子が前
記弁体に係合することにより前記弁体が開閉動作を実行
する電磁駆動弁に対する電磁駆動弁制御装置であって、
前記可動子の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
ばね・質量振動系として得られている前記電磁駆動弁の
モデルと前記位置情報検出手段にて検出された位置情報
とに基づいて前記可動子が目標作動状態となるように前
記可動子を駆動するための電磁力を調整する電磁力調整
手段と、前記位置情報検出手段により検出された位置情
報に基づいて、前記可動子が前記弁体に対して係合状態
で作動している期間か、前記可動子が前記弁体に対して
非係合状態で作動している期間かを判別し、判別された
期間に対応して前記電磁力調整手段における前記モデル
のモデルパラメータを切り替えるモデルパラメータ切替
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】このようにモデルパラメータ切替手段が、
可動子と弁体との係合時と非係合時とで電磁力調整手段
におけるモデルパラメータを切り替えているので、電磁
力調整手段は実際のばね・質量振動系の変化に対応して
適切なモデルを利用できるようになる。このため電磁力
調整手段による可動子の駆動を高精度なものにでき、モ
デルを用いた電磁駆動弁の制御精度を向上させることが
できる。

【０００９】尚、前記「位置情報」とは座標位置そのも
のを表すばかりでなく位置変化、例えば速度や加速度な
どの位置に関する情報を含む概念である。他の請求項に
おいても同じである。

【００１０】又、前記モデルは、直接的にモデルを表す
関係式ばかりでなく、この関係式から導かれる各種の関
係式、例えばモデルから導かれる電磁力要求値算出式や
状態観測器なども含まれる。他の請求項においても同じ
である。

【００１１】請求項２記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項１において、前記電磁駆動弁は、前記可動子が第
１ばねにより前記弁体を開側に移動する方向に付勢さ
れ、前記弁体が第２ばねにより閉側に付勢されているこ
とを特徴とする。

【００１２】可動子が第１ばねにより弁体が第２ばねに
よりそれぞれ上述したごとくに付勢されていることによ
り、可動子と弁体との係合有無によりばねに関するモデ
ルパラメータが異なることになる。したがってモデルパ
ラメータ切替手段が係合有無によりモデルパラメータを
切り替えることにより、電磁力調整手段は実際のばね・
質量振動系の変化に対応して適切なモデルを利用できる
ようになる。このため、電磁力調整手段による可動子の
駆動を高精度なものにでき、モデルを用いた電磁駆動弁
の制御精度を向上させることができる。

【００１３】請求項３記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項１又は２において、前記モデルパラメータ切替手
段は、前記判別された期間に対応して、前記モデルパラ
メータ内における質量に関するパラメータを切り替える
ことを特徴とする。

【００１４】可動子と弁体との係合有無により、可動子
の運動に伴う移動質量が異なる。したがってモデルパラ
メータ切替手段は係合有無により質量に関するモデルパ
ラメータを切り替える。このことにより電磁力調整手段
は実際のばね・質量振動系に対応して適切なモデルを利
用できるようになる。このためモデルを用いた電磁駆動
弁の制御精度を向上させることができる。

【００１５】請求項４記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項３において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対して
係合状態で作動している期間である場合は、前記可動子
と前記弁体との合計の質量に基づいて前記モデルパラメ
ータ内の質量に関するパラメータを設定し、前記判別さ
れた期間が、前記可動子が前記弁体に対して非係合状態
で作動している期間である場合は、前記可動子の質量に
基づいて前記モデルパラメータ内の質量に関するパラメ
ータを設定することで、前記モデルパラメータの内で質
量に関するパラメータを切り替えることを特徴とする。

【００１６】可動子と弁体との係合時には可動子の運動
に伴って弁体も移動し、非係合時には可動子が運動して
も弁体は連動しない。したがって係合の有無による質量
上の差は、可動子と弁体との合計の質量と、可動子のみ
の質量との間の差が含まれている。このためモデルパラ
メータ切替手段は係合時は可動子と弁体との合計の質量
に基づくモデルパラメータとし、非係合時は可動子の質
量に基づくモデルパラメータとする。このことにより電
磁力調整手段は実際のばね・質量振動系に対応して適切
なモデルを利用できるようになり、モデルを用いた電磁
駆動弁の制御精度を向上させることができる。

【００１７】請求項５記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項２において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対して
係合状態で作動している期間である場合は、前記可動
子、前記弁体、前記第１ばね及び前記第２ばねの合計の
質量に基づいて前記モデルパラメータ内の質量に関する
パラメータを設定し、前記判別された期間が、前記可動
子が前記弁体に対して非係合状態で作動している期間で
ある場合は、前記可動子及び前記第１ばねの質量に基づ
いて前記モデルパラメータ内の質量に関するパラメータ
を設定することで、前記モデルパラメータの内で質量に
関するパラメータを切り替えることを特徴とする。

【００１８】尚、係合の有無により作用するばねの数も
異なる場合には、係合の有無による質量上の差は、第１
ばねと第２ばねとの合計の質量と、第１ばねのみの質量
との間の差も含むことにより、より適切な質量差を得る
ことができる。

【００１９】このためモデルパラメータ切替手段は、係
合時は可動子、弁体、第１ばね及び第２ばねの合計の質
量に基づいてモデルパラメータを設定し、非係合時は可
動子及び第１ばねの質量に基づいてモデルパラメータを
設定する。このことにより電磁力調整手段は実際のばね
・質量振動系に対応して適切なモデルを利用できるよう
になりモデルを用いた電磁駆動弁の制御精度を更に向上
させることができる。

【００２０】請求項６記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項２において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間に対応して、前記モデルパラメータ
内におけるばね定数に関するパラメータを切り替えるこ
とを特徴とする。

【００２１】係合時には可動子を付勢する第１ばねと弁
体を付勢する第２ばねとが可動子の運動に関わり、非係
合時には可動子を付勢する第１ばねのみが可動子の運動
に関わる。したがってモデルパラメータ切替手段は係合
有無によりばね定数に関するモデルパラメータを切り替
えることにより、電磁力調整手段は実際のばね・質量振
動系に対応して適切なモデルを利用できるようになり、
モデルを用いた電磁駆動弁の制御精度を向上させること
ができる。

【００２２】請求項７記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項６において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対して
係合状態で作動している期間である場合は、前記第１ば
ねと前記第２ばねとの合成ばねのばね定数に基づいて前
記モデルパラメータ内のばね定数に関するパラメータを
設定し、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体
に対して非係合状態で作動している期間である場合は、
前記第１ばねのばね定数に基づいて前記モデルパラメー
タ内のばね定数に関するパラメータを設定することで、
前記モデルパラメータの内でばね定数に関するパラメー
タを切り替えることを特徴とする。

【００２３】モデルパラメータ切替手段は、係合時には
第１ばねと第２ばねとの合成のばね定数に基づき、非係
合時には第１ばねのみのばね定数に基づいて、ばね定数
に関するモデルパラメータを切り替える。このことによ
り電磁力調整手段は、実際のばね・質量振動系に対応し
て適切なモデルを利用できるようになり、モデルを用い
た電磁駆動弁の制御精度を向上させることができる。

【００２４】請求項８記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項２において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間に対応して、前記モデルパラメータ
内におけるばね定数及びばねのオフセットに関するパラ
メータを切り替えることを特徴とする。

【００２５】可動子と弁体との係合時には可動子を付勢
する第１ばねと弁体を付勢する第２ばねとが可動子の運
動に関わり、非係合時には可動子を付勢する第１ばねの
みが可動子の運動に関わる。この場合、単にばね定数が
切り替わるのみでなく、オフセットが切り替わる場合が
ある。

【００２６】したがってモデルパラメータ切替手段は、
係合有無によりばね定数とばねのオフセットとに関する
モデルパラメータを切り替えることにより、電磁力調整
手段は、実際のばね・質量振動系に対応して適切なモデ
ルを利用できるようになり、モデルを用いた電磁駆動弁
の制御精度を一層向上させることができる。

【００２７】請求項９記載の電磁駆動弁制御装置では、
請求項８において、前記モデルパラメータ切替手段は、
前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対して
係合状態で作動している期間である場合は、前記第１ば
ねと前記第２ばねとの合成ばねのばね定数及び該合成ば
ねのオフセットに基づいて前記モデルパラメータ内のば
ね定数及びオフセットに関するパラメータを設定し、前
記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対して非
係合状態で作動している期間である場合は、前記第１ば
ねのばね定数及び該第１ばねのオフセットに基づいて前
記モデルパラメータ内のばね定数及びオフセットに関す
るパラメータを設定することで、前記モデルパラメータ
の内でばね定数及びオフセットに関するパラメータを切
り替えることを特徴とする。

【００２８】モデルパラメータ切替手段は、係合時には
第１ばねと第２ばねとの合成のばね定数とそのオフセッ
トとに基づき、非係合時には第１ばねのみのばね定数と
そのオフセットとに基づいて、ばね定数及びオフセット
に関するモデルパラメータを切り替える。このことによ
り電磁力調整手段は、実際のばね・質量振動系に対応し
て適切なモデルを利用できるようになり、モデルを用い
た電磁駆動弁の制御精度を一層向上させることができ
る。

【００２９】請求項１０記載の電磁駆動弁制御装置で
は、請求項１又は２において、前記モデルパラメータ切
替手段は、前記判別された期間に対応して、前記モデル
パラメータ内における粘性係数に関するパラメータを切
り替えることを特徴とする。

【００３０】可動子と弁体との係合有無により可動子の
運動時における粘性係数が異なる。係合時に可動子と弁
体とが共に運動する場合には、可動子のみが移動する場
合に比較して、移動速度に応じて発生する抵抗力が変化
する。すなわち粘性係数が変わる。したがってモデルパ
ラメータ切替手段は係合有無により粘性係数に関するモ
デルパラメータを切り替えることにより、電磁力調整手
段は実際のばね・質量振動系に対応して適切なモデルを
利用できるようになり、モデルを用いた電磁駆動弁の制
御精度を向上させることができる。

【００３１】請求項１１記載の電磁駆動弁制御装置で
は、請求項１０において、前記モデルパラメータ切替手
段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に
対して係合状態で作動している期間である場合は、前記
可動子の運動に起因する粘性係数と前記弁体の運動に起
因する粘性係数との合計の粘性係数に基づいて前記モデ
ルパラメータ内の粘性係数に関するパラメータを設定
し、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対
して非係合状態で作動している期間である場合は、前記
可動子の運動に起因する粘性係数に基づいて前記モデル
パラメータ内の粘性係数に関するパラメータを設定する
ことで、前記モデルパラメータの内で粘性係数に関する
パラメータを切り替えることを特徴とする。

【００３２】モデルパラメータ切替手段は係合時には可
動子と弁体との両者の運動に起因する粘性係数に基づ
き、非係合時には可動子の運動に起因する粘性係数に基
づいてモデルパラメータを切り替える。このことにより
電磁力調整手段は実際のばね・質量振動系に対応して適
切なモデルを利用できるようになり、モデルを用いた電
磁駆動弁の制御精度を向上させることができる。

【００３３】請求項１２記載の電磁駆動弁制御装置で
は、請求項２において、前記モデルパラメータ切替手段
は、前記判別された期間に対応して、前記モデルパラメ
ータ内における質量、ばね定数、ばねのオフセット及び
粘性係数から選択された２〜４個のいずれかの組み合わ
せからなる物理量に関するパラメータを切り替えること
を特徴とする。

【００３４】このようにモデルパラメータ切替手段は、
係合有無により、モデルパラメータの内で質量、ばね定
数、ばねのオフセット及び粘性係数から選択された２〜
４個のいずれかの組み合わせからなる物理量に関するパ
ラメータを切り替える。このことにより、電磁力調整手
段は実際のばね・質量振動系に対応して適切なモデルを
利用できるようになり、モデルを用いた電磁駆動弁の制
御精度を更に向上させることができる。

【００３５】請求項１３記載の電磁駆動弁制御装置で
は、請求項１２において、前記モデルパラメータ切替手
段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に
対して係合状態で作動している期間である場合は、前記
可動子に関する前記物理量と前記弁体に関する前記物理
量との組み合わせにより得られた物理量に基づいて前記
モデルパラメータ内の前記物理量に関するパラメータを
設定し、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体
に対して非係合状態で作動している期間である場合は、
前記可動子に関する前記物理量に基づいて前記モデルパ
ラメータ内の前記物理量に関するパラメータを設定する
ことで、前記モデルパラメータの内で前記物理量に関す
るパラメータを切り替えることを特徴とする。

【００３６】モデルパラメータ切替手段は、係合時には
可動子と弁体との両方の組み合わせによる前記物理量に
関するモデルパラメータとし、非係合時には可動子につ
いての前記物理量に関するモデルパラメータとする。こ
のことにより電磁力調整手段は実際のばね・質量振動系
に対応して適切なモデルを利用できるようになり、モデ
ルを用いた電磁駆動弁の制御精度を更に向上させること
ができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は上述した
発明が適用された電磁駆動弁２の概略構成図である。こ
こで電磁駆動弁２は、車両に搭載された内燃機関の吸気
弁及び排気弁として用いられているものである。尚、吸
気弁も排気弁も共に基本的な構成は同じであるので、図
１の電磁駆動弁２を吸気弁であるとして説明する。

【００３８】電磁駆動弁２はバルブ部４、電磁駆動部６
及び変位センサ部７（位置情報検出手段に相当）を備え
て構成されている。バルブ部４はポペット型の弁体８を
有し、弁軸８ａによりシリンダヘッド１０に往復動可能
に支持されている。シリンダヘッド１０には燃焼室１２
に通じる吸気ポート１４が形成されており、吸気ポート
１４の燃焼室１２側の開口部には、弁体８が離着座する
弁座１６が形成されている。

【００３９】弁軸８ａの一端側にはロアリテーナ１８が
設けられている。ロアリテーナ１８とシリンダヘッド１
０との間にはロアスプリング２０（第２ばねに相当）が
圧縮状態で配設されている。このロアスプリング２０に
より弁体８全体は閉弁方向（図１の上方向）に付勢され
ている。

【００４０】電磁駆動部６はアーマチャ２２（可動子に
相当）、ロアコア２４及びアッパコア２６を備えてい
る。これらアーマチャ２２、ロアコア２４及びアッパコ
ア２６は高透磁率材料からなる。円盤状のアーマチャ２
２の中心部にはアーマチャシャフト２２ａが設けられて
ロアコア２４及びアッパコア２６の中心孔を摺動可能に
貫通している。そしてアッパコア２６を貫通したアーマ
チャシャフト２２ａにはアッパリテーナ２８が固定され
ており、このアッパリテーナ２８と電磁駆動部６のケー
シング６ａとの間にはアッパスプリング３０（第１ばね
に相当）が圧縮状態で配置されている。このアッパスプ
リング３０によりアーマチャシャフト２２ａは弁体８方
向（図１の下方向）に付勢されている。

【００４１】したがってアーマチャシャフト２２ａの下
端部２２ｂと弁軸８ａの上端部８ｂとは、アッパスプリ
ング３０とロアスプリング２０との付勢力により当接す
ることで、アーマチャ２２と弁体８とは図示したごとく
係合でき、この係合状態でアーマチャ２２と弁体８とは
一体となって移動できる。そしてロアコア２４及びアッ
パコア２６が励磁されていない場合には、ロアスプリン
グ２０とアッパスプリング３０とのばね力の平衡する位
置にてアーマチャシャフト２２ａと弁軸８ａとは停止す
る。尚、ロアスプリング２０とアッパスプリング３０と
は同一のばねを用いている。このばね力の平衡位置では
アーマチャ２２はロアコア２４とアッパコア２６との中
央に位置するように設定されている。図１はこの平衡状
態を示している。この平衡位置をアーマチャ２２の変位
量Ｘ＝０（ｍｍ）とし、ロアコア２４側をマイナス、ア
ッパコア２６側をプラスとする。

【００４２】変位センサ部７は電磁駆動部６のケーシン
グ６ａに取り付けられ、ケーシング６ａを貫通して挿入
されているアーマチャシャフト２２ａの挿入量を検出す
ることでアーマチャ２２の変位量Ｘを検出し、この変位
量Ｘを表す変位信号を電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２
に出力している。このアーマチャ２２の変位量Ｘは、開
側（図１の下側）から全閉状態（弁体８が弁座１６に当
接した状態）までは、アーマチャ２２と弁体８との一体
物の移動位置を表している。しかし後述するごとく全閉
状態からアーマチャ２２が更に閉側（図１の上側）に移
動すると、弁体８は弁座１６に着座したままで位置は変
化しなくなる。このような領域では、変位量Ｘは弁体８
から分離したアーマチャ２２のみの移動位置を示すこと
になる。

【００４３】ロアコア２４内部にはロアコイル２４ａ
が、アッパコア２６内部にはアッパコイル２６ａが配置
されており、それぞれＥＣＵ３２から出力される励磁電
流により、ロアコア２４及びアッパコア２６にアーマチ
ャ２２を吸引あるいは保持する電磁力を生じさせること
ができる。ロアコイル２４ａに励磁電流Ｉｌｏｗが供給
されてロアコア２４が離れているアーマチャ２２を吸引
すると、アーマチャ２２はアッパスプリング３０のばね
力とロアコア２４による電磁力とを、弁体８側に付与す
る。このことにより弁体８は、ロアスプリング２０のば
ね力に抗して弁座１６から離れる方向に移動し吸気弁と
しての開度を大きくする。そしてアーマチャ２２がロア
コア２４に当接した状態にて吸気弁は最大の開度とな
る。このように弁体８を弁座１６から離している時は、
図１及び図２（Ａ）に示すごとく、アーマチャシャフト
２２ａの下端部２２ｂは弁軸８ａの上端部８ｂに当接し
たままであり、アーマチャ２２と弁体８とは一体に移動
する状態となっている。尚、図２（Ａ）は全開状態を示
している。

【００４４】アッパコイル２６ａに励磁電流Ｉｕｐが供
給されてアッパコア２６がアーマチャ２２を吸引した場
合には、アーマチャ２２はアッパスプリング３０のばね
力に抗してアッパコア２６側に移動する。このことによ
り弁体８はロアスプリング２０のばね力により弁体８を
弁座１６に近づける方向に移動させて、吸気弁としての
開度を小さくする。図２（Ｂ）に示すごとく、アーマチ
ャ２２がアッパコア２６に当接した状態では既に弁体８
は弁座１６に当接しており吸気弁は全閉となっている。
尚、アーマチャ２２がアッパコア２６に当接する前の段
階で、弁体８が弁座１６に着座するために、アーマチャ
シャフト２２ａの下端部２２ｂは弁軸８ａの上端部８ｂ
から離れる。したがって閉弁時の最終段階（図示、タペ
ットクリアランスである距離ｘｇ分の移動）において
は、ロアスプリング２０の付勢力はアーマチャ２２側に
は作用せず、アーマチャ２２のみが電磁力によりアッパ
スプリング３０のばね力に抗して図示上方へ移動する。

【００４５】ＥＣＵ３２はマイクロコンピュータを中心
として構成された電子回路である。ＥＣＵ３２は、図１
に示したごとく変位センサ部７や内燃機関等に配置され
た各種センサを含むセンサ類３４からの信号や、内燃機
関制御用ＥＣＵを含む他のＥＣＵ３６とのデータ通信に
より各種情報を得ている。そしてこれらの情報に基づい
て各コイル２４ａ，２６ａへの励磁電流Ｉｌｏｗ，Ｉｕ
ｐを調整して電磁駆動弁２の駆動制御を実行している。

【００４６】内燃機関の運転に伴う電磁駆動弁２の駆動
制御は、ＥＣＵ３２により図３のタイミングチャートに
例示するごとく行われる。尚、図示していないが内燃機
関の始動時においては、図１に示した状態から、ＥＣＵ
３２はロアコイル２４ａとアッパコイル２６ａとに繰り
返し励磁電流を流すことにより、アーマチャ２２と弁体
８とを励振し、振幅を次第に大きくすることにより、電
磁駆動弁２を開弁状態あるいは閉弁状態に誘導してい
る。

【００４７】図３の時刻ｔ０以前においては、既に図２
（Ａ）に示したごとくアーマチャ２２はロアコア２４に
当接して保持状態にあるものとする。閉弁要求が他のＥ
ＣＵ３６からなされた場合には、直ちに、ロアコイル２
４ａに保持電流として供給されている励磁電流Ｉｌｏｗ
が停止される（時刻ｔ０）。このことによりロアスプリ
ング２０とアッパスプリング３０との合成ばねのばね力
によりアーマチャ２２と弁体８とは一体となって閉弁側
（図示上方）への移動を開始する。そしてアーマチャ２
２がロアコア２４とアッパコア２６との中央位置（変位
量Ｘ＝０）よりもアッパコア２６側に設定してある閉弁
時通過基準位置Ｘｕｐに到達すると（時刻ｔ１）からア
ッパコイル２６ａの励磁電流Ｉｕｐとして吸引電流の供
給が開始されて、アーマチャ２２をアッパコア２６側へ
吸引する。そしてアーマチャ２２の変位量Ｘが最大変位
量Ｘｍａｘとなると（時刻ｔ３）、アーマチャ２２がア
ッパコア２６に当接するので、アッパコイル２６ａに対
する励磁電流Ｉｕｐは保持電流に変化し、アーマチャ２
２はアッパコア２６に保持される（時刻ｔ３〜ｔ４）。
尚、アーマチャ２２の変位量Ｘが最大変位量Ｘｍａｘと
なる途中（時刻ｔ２）にて弁体８は弁座１６に着座して
全閉となり弁体８は停止する。このことによりアーマチ
ャ２２は弁体８とは分離し非係合状態で最大変位量Ｘｍ
ａｘまで移動する。

【００４８】次に開弁要求が他のＥＣＵ３６からなされ
た場合には、直ちにアッパコイル２６ａに保持電流とし
て供給されている励磁電流Ｉｕｐが停止される（時刻ｔ
４）。このことにより最初は（時刻ｔ４〜ｔ５）アーマ
チャ２２は弁体８とは非係合状態にあるので、アッパス
プリング３０のみのばね力によりアーマチャ２２は開弁
側（図示下方）への移動を開始する。更にアーマチャシ
ャフト２２ａの下端部２２ｂが弁軸８ａの上端部８ｂに
当接した後は（時刻ｔ５〜）、アーマチャ２２は弁体８
と係合状態となるので、ロアスプリング２０とアッパス
プリング３０との合成ばねのばね力によりアーマチャ２
２と弁体８とは一体となって開弁側（図示下方）へ移動
する。そしてアーマチャ２２がロアコア２４とアッパコ
ア２６との中央位置（変位量Ｘ＝０）よりもロアコア２
４側に設定してある開弁時通過基準位置Ｘｌｏｗに到達
すると（時刻ｔ６）、ロアコイル２４ａに対する励磁電
流Ｉｌｏｗとして吸引電流の供給が開始されて、アーマ
チャ２２をロアコア２４へ吸引する。そしてアーマチャ
２２の変位量Ｘが最小変位量Ｘｍｉｎとなると（時刻ｔ
７）、アーマチャ２２がロアコア２４に当接するので、
ロアコイル２４ａに対する励磁電流Ｉｌｏｗは保持電流
に変化し、アーマチャ２２をロアコア２４に保持する
（時刻ｔ７〜）。

【００４９】このようにＥＣＵ３２がアーマチャ２２に
対して電磁力を作用させることにより、ＥＣＵ３２は内
燃機関の回転に同期させて吸気弁の開閉及び開度を所望
の状態に制御できる。排気弁についても同様である。

【００５０】次にＥＣＵ３２が実行する前述した閉弁時
のアッパコイル２６ａに対する励磁電流供給処理を電磁
駆動弁閉弁時制御処理として図４に、開弁時のロアコイ
ル２４ａに対する励磁電流供給処理を電磁駆動弁開弁時
制御処理として図５に示す。本処理は内燃機関の始動時
以後に実行される処理であり、極めて短い一定時間周期
で繰り返し実行される。本処理は吸気弁についての説明
であるが、排気弁側についても排気弁としての電磁駆動
弁制御処理が同様に行われる。

【００５１】閉弁要求によりロアコイル２４ａへの励磁
電流が停止されることで開始される電磁駆動弁閉弁時制
御処理（図４）について説明する。本処理が開始される
と、まず変位センサ部７の検出に基づいて別途実行され
ている計算処理により常に算出されているアーマチャ２
２の現在の変位量Ｘ(i)が読み込まれる（Ｓ１００）。
ここで添え字(i)は今回の制御周期での値を示してい
る。

【００５２】次にこの変位量Ｘ(i)が図３に示した最大
変位量Ｘｍａｘに未到達か否かが判定される（Ｓ１０
２）。ロアコイル２４ａの励磁電流Ｉｌｏｗの供給が停
止されて（図３の時刻ｔ０）から未だアーマチャ２２が
アッパコア２６に到達しておらず、Ｘ(i)＜Ｘｍａｘで
あれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次に変位量Ｘ(i)が
閉弁時通過基準位置Ｘｕｐ以上か否かが判定される（Ｓ
１０４）。Ｘ(i)＜Ｘｕｐであれば（Ｓ１０４で「Ｎ
Ｏ」）、アッパコイル２６ａに対して電流供給を停止状
態にしておくため、アッパ吸引電流値Ｉｕｐｐには
「０」を設定する（Ｓ１０６）。次にこのアッパ吸引電
流値Ｉｕｐｐに基づいてアッパコイル２６ａに対する励
磁電流Ｉｕｐが供給される（Ｓ１２６）。尚、ここでは
上述したごとくＩｕｐｐ＝「０」であるので、励磁電流
Ｉｕｐの供給はなされない（図３、時刻ｔ０〜ｔ１）。

【００５３】Ｘ(i)＜Ｘｕｐ（Ｓ１０４で「ＮＯ」）で
ある限り、ステップＳ１００〜Ｓ１０６が繰り返され、
アーマチャ２２は弁体８とは係合状態で、ロアスプリン
グ２０及びアッパスプリング３０の合成ばねのばね力の
みによりアッパコア２６に向かって移動する。そして変
位量Ｘ(i)の増加により、Ｘ(i)≧Ｘｕｐとなれば（Ｓ１
０４で「ＹＥＳ」）、次に次式１によりアーマチャ２２
の実駆動速度Ｖａ(i)が算出される（Ｓ１０８）。

【００５４】

【数１】 Ｖａ(i) ← ｛ Ｘ(i) − Ｘ(i-1) ｝／Δｔ … ［式１］ ここで添え字(i-1)は前回の制御周期での値、後述する
(i+1)は次回の制御周期での値を示している。すなわち
Ｘ(i-1)は前回の制御周期で検出された変位量Ｘを表し
ている。尚、Δｔは本処理の制御周期を表している。

【００５５】次に次式２により次回の制御周期における
変位量Ｘ(i+1)が推定される（Ｓ１１０）。

【００５６】

【数２】 Ｘ(i+1) ← Ｘ(i) ＋ Ｖａ(i)・Δｔ … ［式２］ 次に変位量Ｘに対してアーマチャ２２の目標駆動速度Ｖ
ｔを設定しているマップＶにより、次回の制御周期の変
位量Ｘ(i+1)に対応する目標駆動速度Ｖｔを設定する
（Ｓ１１２）。

【００５７】ここでマップＶを図６に示す。このマップ
ＶはＥＣＵ３２内のＲＯＭに記憶されているものであ
り、実線で示すごとくアーマチャ２２の変位量Ｘに対す
る目標駆動速度Ｖｔがリング状に設定されている。この
内、状態Ａは、既に弁体８が弁座１６に着座して電磁駆
動弁２が全閉となっておりアーマチャ２２がアッパコア
２６に保持されている状態である。状態Ｃはアーマチャ
２２がロアコア２４に保持され、弁体８が弁座１６から
最も離れた状態となって、電磁駆動弁２が全開となって
いる状態である。全閉状態（状態Ａ）から全開状態（状
態Ｃ）に移行する場合には、状態Ａから状態Ｂを経て状
態Ｃに至る。状態Ａと状態Ｃとの間は、アーマチャ２２
の目標駆動速度Ｖｔはマイナス（図１，２の下方への移
動）であり、アーマチャ２２がロアコア２４とアッパコ
ア２６との中央位置（状態Ｂ）にある時に最低（絶対値
で最大）の目標駆動速度Ｖｔとなる。又、全開状態（状
態Ｃ）から全閉状態（状態Ａ）に移行する場合には、状
態Ｃから状態Ｄを経て状態Ａに至る。状態Ｃと状態Ａと
の間は、アーマチャ２２の目標駆動速度Ｖｔはプラスで
あり、アーマチャ２２がロアコア２４とアッパコア２６
との中央位置（状態Ｄ）にある時に最高の目標駆動速度
Ｖｔとなる。

【００５８】例えば、図６において変位量Ｘ(i)でのア
ーマチャ２２の実駆動速度Ｖａが状態Ｇにおける速度で
表されるとすると、前記式２で求められた次回の制御周
期での変位量Ｘ(i+1)における目標駆動速度Ｖｔ(i+1)は
状態Ｈでの速度で表される。

【００５９】尚、上述したマップＶは、図６に示した構
成に限らず、電磁駆動弁２の種類や要求される性能によ
り適宜設定される。例えば、ここではロアスプリング２
０及びアッパスプリング３０に蓄積される弾性エネルギ
ーをアーマチャ２２の運動エネルギーに効率的に変換す
ることにより電磁駆動弁２を駆動する際のエネルギー損
失を最も少なくするとの観点から図６のごとく構成して
いる。

【００６０】次に加速度要求値ａが次式３のごとく算出
される（Ｓ１１４）。

【００６１】

【数３】 ａ ← ｛ Ｖｔ(i+1) − Ｖａ(i) ｝／Δｔ … ［式３］ 次に次式４に示すごとく電磁駆動弁２に作用する外力Ｆ
が推定される（Ｓ１１６）。

【００６２】

【数４】Ｆ ← ｆａ − ｆｂ … ［式４］ ここでｆａは筒内圧力（燃焼室１２内の圧力）と吸気ポ
ート１４側の吸気圧との差圧に応じて主に弁体８に対し
て作用する力であり、例えば、前記差圧に正比例した値
が設定される。電磁駆動弁２が排気弁である場合には、
前記差圧は筒内圧と排気圧との差となる。

【００６３】又、ｆｂは電磁駆動弁２の摺動部における
摩擦抵抗であり、予め実験等により設定される一定値で
ある。尚、この摩擦抵抗の大きさは摺動部位の潤滑状
態、特に潤滑油の温度に応じて変化するため、ｆｂを内
燃機関の温度に応じて温度が低いほど大きくするように
しても良い。

【００６４】次にアーマチャ２２の変位量Ｘ(i)が境界
値Ｘｕｐｂ未満か否かが判定される（Ｓ１１８）。この
境界値Ｘｕｐｂは、アーマチャシャフト２２ａの下端部
２２ｂと弁軸８ａの上端部８ｂとが当接するか否かの境
界、すなわちアーマチャ２２と弁体８とが係合状態で移
動するか非係合状態で移動するかの境界の変位量を表し
ている。ここで図６に示した状態Ｇの位置であるとする
と、Ｘ(i)＜Ｘｕｐｂであるので（Ｓ１１８で「ＹＥ
Ｓ」）、次に後述する電磁力要求値Ｆｅｍの算出式（式
５）におけるパラメータとして閉弁時第１モデルパラメ
ータを設定する（Ｓ１２０）。

【００６５】電磁力要求値Ｆｅｍの算出式（式５）にお
けるモデルパラメータは、質量パラメータｍ、粘性係数
パラメータｃ、ばね定数ｋ及びオフセット量ｘｏｆｓで
ある。閉弁時第１モデルパラメータとして設定する場合
には、質量パラメータｍにはアーマチャ２２、弁体８、
ロアスプリング２０及びアッパスプリング３０との合計
の質量ｍｐが設定される。尚、ロアスプリング２０及び
アッパスプリング３０については正味の質量でなく可動
部としての質量であり、実際の質量より小さい。又、粘
性係数パラメータｃにはアーマチャ２２と弁体８とが共
に移動する場合の粘性係数ｃｐが、ばね定数ｋにはロア
スプリング２０とアッパスプリング３０との合成ばねの
ばね定数ｋｐが設定される。オフセット量ｘｏｆｓは閉
弁時第１モデルパラメータにおいては「０」である。

【００６６】これらのパラメータの値はそれぞれ予め実
験にて求められ、ＥＣＵ３２のＲＯＭ中に記憶されてい
る。そして、次式５に示すごとく電磁力要求値Ｆｅｍが
算出される（Ｓ１２２）。

【００６７】

【数５】 Ｆｅｍ ← ｍ・ａ ＋ ｃ・Ｖａ(i) ＋ ｋ・Ｘ(i) ＋ ｋ・ｘｏｆｓ − Ｆ … ［式５］ ここで、「ｍ・ａ」は質量ｍの物体を加速度要求値ａに
て移動させるに必要な力、「ｃ・Ｖａ(i)」は実駆動速
度Ｖａ(i)で物体を移動させる場合に抵抗力として生じ
る力、「ｋ・Ｘ(i)」は変位量Ｘ(i)でのばね力である。
「ｋ・ｘｏｆｓ」はオフセットにより発生するばね力
（オフセット荷重）であるが、ここでは「０」である。
これらの力に前記外力Ｆを加味して、電磁力要求値Ｆｅ
ｍが算出されている。

【００６８】次にこの電磁力要求値Ｆｅｍを出力するた
めに、アッパコイル２６ａに供給すべきアッパ吸引電流
値Ｉｕｐｐが算出される（Ｓ１２４）。尚、アッパ吸引
電流値Ｉｕｐｐの算出は、電磁力要求値Ｆｅｍと変位量
Ｘ(i)との吸引電流マップにより算出される。この吸引
電流マップは予め実験にて求められてＥＣＵ３２のＲＯ
Ｍ中に記憶されている。この吸引電流マップでは、アッ
パ吸引電流値Ｉｕｐｐは、アーマチャ２２とアッパコア
２６とのギャップが大きければ大きく設定され電磁力要
求値Ｆｅｍが大きくなれば大きく設定される傾向にあ
る。

【００６９】このように求められたアッパ吸引電流値Ｉ
ｕｐｐに基づいてアッパコイル２６ａに対する励磁電流
Ｉｕｐが供給される（Ｓ１２６）。以後の制御周期にて
は、変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂに至らない限り（Ｓ
１１８で「ＹＥＳ」）、閉弁時第１モデルパラメータを
用いて電磁力要求値Ｆｅｍが算出されて（Ｓ１２０，Ｓ
１２２）、対応するアッパ吸引電流値Ｉｕｐｐの励磁電
流Ｉｕｐ出力（Ｓ１２４，Ｓ１２６）が継続する（時刻
ｔ１〜ｔ２）。

【００７０】そして変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂ以上
となると（Ｓ１１８で「ＮＯ」）、前記電磁力要求値Ｆ
ｅｍの算出式（式５）におけるモデルパラメータとし
て、閉弁時第２モデルパラメータを設定する（Ｓ１２
８）。閉弁時第２モデルパラメータとしては、質量パラ
メータｍにはアーマチャ２２及びアッパスプリング３０
との合計の質量ｍｓが設定される。ここでもアッパスプ
リング３０については正味の質量でなく可動部としての
質量であり実際の質量より小さい。又、粘性係数パラメ
ータｃにはアーマチャ２２が移動する場合の粘性係数ｃ
ｓが、ばね定数ｋにはアッパスプリング３０のみのばね
定数ｋｓが設定される。尚、Ｘ(i)＞Ｘｕｐｂではアー
マチャシャフト２２ａが弁軸８ａから離れて、ロアスプ
リング２０のばね力を受けなくなる。このため、閉弁時
第２モデルパラメータでは、オフセット量ｘｏｆｓに
は、図１に示したアーマチャ２２の中立状態におけるア
ッパスプリング３０の圧縮変位量が設定される。これら
の値はそれぞれ予め実験にて求められ、ＥＣＵ３２のＲ
ＯＭ中に記憶されている。

【００７１】そして、これらのパラメータを用いて前記
式５に示すごとく電磁力要求値Ｆｅｍが算出される（Ｓ
１２２）。この時にはｘｏｆｓ＞０であるので「ｋ・ｘ
ｏｆｓ」は「０」にはならない。

【００７２】そして、この電磁力要求値Ｆｅｍを出力す
るために、アッパコイル２６ａに供給すべきアッパ吸引
電流値Ｉｕｐｐが算出され（Ｓ１２４）、アッパ吸引電
流値Ｉｕｐｐに基づいてアッパコイル２６ａに対する励
磁電流Ｉｕｐが供給される（Ｓ１２６）。以後の制御周
期にては、変位量Ｘ(i)が最大変位量Ｘｍａｘに至らな
い限り（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、閉弁時第２モデルパ
ラメータを用いて電磁力要求値Ｆｅｍが算出されて（Ｓ
１２８，Ｓ１２２）、対応するアッパ吸引電流値Ｉｕｐ
ｐの励磁電流Ｉｕｐ出力（Ｓ１２４，Ｓ１２６）が継続
する（時刻ｔ２〜ｔ３）。

【００７３】変位量Ｘ(i)が最大変位量Ｘｍａｘに至れ
ば（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、アッパ保持電流値Ｉｕｐｓ
が算出される（Ｓ１３０）。このアッパ保持電流値Ｉｕ
ｐｓは、この時（時刻ｔ３〜ｔ４）でのばね力（ここで
はアッパスプリング３０のみのばね力「ｋｓ・Ｘ(i)＋
ｋｓ・ｘｏｆｓ」）に対抗して安定してアーマチャ２２
をアッパコア２６に保持するだけの電磁力を発生する電
流値である。そしてこのアッパ保持電流値Ｉｕｐｓが励
磁電流Ｉｕｐとして出力される（Ｓ１２６）。

【００７４】次に開弁要求によりアッパコイル２６ａへ
の励磁電流Ｉｕｐ供給が停止される（時刻ｔ４）ことで
開始される電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）について
説明する。本処理が開始されると、まず変位センサ部７
の検出に基づいて前述したごとく別途算出されているア
ーマチャ２２の現在の変位量Ｘ(i)が読み込まれる（Ｓ
２００）。

【００７５】次にこの変位量Ｘ(i)が図３に示した最小
変位量Ｘｍｉｎに未到達か否かが判定される（Ｓ２０
２）。アッパコイル２６ａの励磁電流Ｉｕｐの供給が停
止されて（時刻ｔ４）から未だアーマチャ２２がロアコ
ア２４に到達しておらず、Ｘ(i)＞Ｘｍｉｎであれば
（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次に変位量Ｘ(i)が開弁時
通過基準位置Ｘｌｏｗ以下か否かが判定される（Ｓ２０
４）。Ｘ(i)＞Ｘｌｏｗであれば（Ｓ２０４で「Ｎ
Ｏ」）、ロアコイル２４ａに対して電流供給を停止状態
にしておくため、ロア吸引電流値Ｉｌｏｗｐには「０」
を設定する（Ｓ２０６）。次にこのロア吸引電流値Ｉｌ
ｏｗｐに基づいてロアコイル２４ａに対する励磁電流Ｉ
ｌｏｗが供給される（Ｓ２２４）。ここではＩｌｏｗｐ
＝「０」であるので、励磁電流Ｉｌｏｗの供給はなされ
ない（時刻ｔ４〜ｔ６）。尚、開弁時においても電磁駆
動弁２のばね・質量振動系としてのモデルはアーマチャ
シャフト２２ａが弁軸８ａに当接することにより切り替
わる（時刻ｔ５）。しかし、このタイミング（時刻ｔ
５）では未だ励磁電流による吸引制御をしていない期間
であるので、電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）にては
モデルパラメータの切り替わり処理はない。

【００７６】Ｘ(i)＞Ｘｌｏｗ（Ｓ２０４で「ＮＯ」）
である限り、ステップＳ２００〜Ｓ２０６が繰り返さ
れ、アーマチャ２２は変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂに
至るまではアッパスプリング３０のばね力のみによりロ
アコア２４に向かって移動する。この時は、弁体８は移
動しておらず開弁は開始していない。そして変位量Ｘ
(i)が境界値Ｘｕｐｂを越えると、アーマチャ２２は弁
体８と一体となってロアスプリング２０及びアッパスプ
リング３０の合成ばねのばね力によりロアコア２４に向
かって移動し開弁を開始する。

【００７７】そして変位量Ｘ(i)の減少により、Ｘ(i)≦
Ｘｌｏｗとなれば（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、次に前記
式１によりアーマチャ２２の実駆動速度Ｖａ(i)が算出
される（Ｓ２０８）。式１の内容についてはステップＳ
１０８にて述べたごとくである。

【００７８】次に前記式２により次回の制御周期におけ
る変位量Ｘ(i+1)が推定される（Ｓ２１０）。次に前述
したマップＶ（図６）により、次回の制御周期における
変位量Ｘ(i+1)に対応する目標駆動速度Ｖｔを設定し
（Ｓ２１２）、加速度要求値ａが前記式３のごとく算出
される（Ｓ２１４）。そして前記式４に示したごとく電
磁駆動弁２に作用する外力Ｆが推定される（Ｓ２１
６）。

【００７９】次に前記電磁力要求値Ｆｅｍの算出式（式
５）における開弁時モデルパラメータを設定する（Ｓ２
１８）。開弁時モデルパラメータとしては、既にアーマ
チャ２２と弁体８とは一体に移動する状態であるので、
前述したステップＳ１２０にて述べたごとく質量パラメ
ータｍには質量ｍｐが、粘性係数パラメータｃには粘性
係数ｃｐが、ばね定数ｋにはばね定数ｋｐが、オフセッ
ト量ｘｏｆｓには「０」が設定される。すなわち閉弁時
第１モデルパラメータと同じパラメータが設定される。

【００８０】次に前記式５に示したごとく電磁力要求値
Ｆｅｍが算出される（Ｓ２２０）。そしてこの電磁力要
求値Ｆｅｍを出力するために、ロアコイル２４ａに供給
すべきロア吸引電流値Ｉｌｏｗｐが算出される（Ｓ２２
２）。尚、ロア吸引電流値Ｉｌｏｗｐについても前記ス
テップＳ１２４にて述べたごとくアッパ吸引電流値Ｉｕ
ｐｐと同様に電磁力要求値Ｆｅｍと変位量Ｘ(i)との吸
引電流マップにより算出される。

【００８１】このように求められたロア吸引電流値Ｉｌ
ｏｗｐに基づいてロアコイル２４ａに対する励磁電流Ｉ
ｌｏｗが供給される（Ｓ２２４）。以後の制御周期では
Ｘ(i)がＸｍｉｎに至らない限り（Ｓ２０２で「ＹＥ
Ｓ」、Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、開弁時モデルパラメー
タを用いて電磁力要求値Ｆｅｍが算出され（Ｓ２１８，
Ｓ２２０）、対応するロア吸引電流値Ｉｌｏｗｐの励磁
電流Ｉｌｏｗ出力（Ｓ２２２，Ｓ２２４）が継続する
（時刻ｔ６〜ｔ７）。

【００８２】そして変位量Ｘ(i)が最小変位量Ｘｍｉｎ
に至れば（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、ロア保持電流値Ｉｌ
ｏｗｓが算出される（Ｓ２２６）。このロア保持電流値
Ｉｌｏｗｓは、この時（時刻ｔ７〜）のばね力（ここで
はロアスプリング２０とアッパスプリング３０との合成
ばねのばね力「ｋｐ・Ｘ(i)」）に対抗して安定してア
ーマチャ２２をロアコア２４に保持するだけの電磁力を
発生する電流値である。そしてこのロア吸引電流値Ｉｌ
ｏｗｐが励磁電流Ｉｌｏｗとして出力される（Ｓ２２
４）。

【００８３】上述した実施の形態１において変位センサ
部７が位置情報検出手段に、電磁駆動弁閉弁時制御処理
（図４）のステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２８及び
電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）のステップＳ２１８
がモデルパラメータ切替手段としての処理に相当する。
また、ステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２８，Ｓ２１
８を除く電磁駆動弁閉弁時制御処理（図４）及び電磁駆
動弁開弁時制御処理（図５）が電磁力調整手段としての
処理に相当する。

【００８４】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．可動子であるアーマチャ２２が弁体８に対して
係合状態で作動している期間（時刻ｔ１〜ｔ２）と非係
合状態でアーマチャ２２のみ作動している期間（時刻ｔ
２〜ｔ３）とをアーマチャ２２の位置情報にて判断して
（Ｓ１１８）、モデルパラメータを切り替えている（Ｓ
１２０，Ｓ１２８）。このことにより実際のばね・質量
振動系の変化に対応してモデルパラメータを常に好適に
設定することができ、モデルを用いた電磁駆動弁２の制
御精度を向上させることができる。

【００８５】（ロ）．パラメータの切り替えは、質量、
粘性係数、ばね定数及びオフセットのすべてについて行
っている。このため、実際のばね・質量振動系の変化に
対応してモデルパラメータを十分正確に設定することが
でき、モデルを用いた電磁駆動弁２の制御精度を十分に
向上させることができる。

【００８６】［実施の形態２］本実施の形態では、前記
図４に示した電磁駆動弁閉弁時制御処理のステップＳ１
１２の代わりに図７に示す処理が行われる。又、前記図
６に示したマップＶの代わりに図８に示すマップＶ２が
用いられる。これ以外の点は前記実施の形態１と同じで
ある。

【００８７】マップＶ２（図８）では、閉弁駆動期間の
内、状態Ｄ→Ａにおける変位量Ｘ(i)の増加期間に、ア
ーマチャ２２と弁体８とが分離する境界値Ｘｕｐｂにて
一旦目標駆動速度Ｖｔが「０」（ｍｍ／ｓｅｃ）となっ
ている（状態Ｐ１）。そして、同じ境界値Ｘｕｐｂにお
いてもう一つの目標駆動速度Ｖｔ（＞０）が設定され
（状態Ｐ２）、この状態Ｐ２から変位量Ｘ(i)の増加と
共に目標駆動速度Ｖｔは再度低下して、状態Ａで目標駆
動速度Ｖｔが「０」（ｍｍ／ｓｅｃ）となっている。
尚、これ以外の閉弁駆動期間（状態Ｃ→Ｄ）及び開弁駆
動期間（状態Ａ→Ｂ→Ｃ）については前記マップＶ（図
６）と同じである。

【００８８】電磁駆動弁閉弁時制御処理においては、ス
テップＳ１１０（図４）にて前記式２により次回の制御
周期における変位量Ｘ(i+1)が推定された後に、アーマ
チャ２２の現在の変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂ未満か
否かが判定される（図７、Ｓ１１１ａ）。Ｘ(i)＜Ｘｕ
ｐｂである場合には（Ｓ１１１ａで「ＹＥＳ」）、アー
マチャ２２が弁体８を移動している状態であるので、マ
ップＶ２（図８）の内でアーマチャ・弁体一体時（状態
Ｃ−Ｐ１）の部分で推定される変位量Ｘ(i+1)に基づい
て目標駆動速度Ｖｔが決定される。

【００８９】ただし変位量Ｘ(i)がアーマチャ・弁体一
体時（状態Ｃ−Ｐ１）であっても、推定された変位量Ｘ
(i+1)がアーマチャ２２が弁体８とは非係合状態となっ
て単独で移動している領域（状態Ｐ２−Ａ）に入る場合
がある。このような場合には、目標駆動速度Ｖｔは状態
Ｐ１での目標駆動速度（ここでは「０」）が設定され
る。

【００９０】尚、このようにする以外に、制御周期は十
分に短いので、推定された変位量Ｘ(i+1)がアーマチャ
２２が単独で移動している領域（状態Ｐ２−Ａ）に入っ
ていれば、状態Ｐ２−Ａでのマップをそのまま適用して
も良い。このようにしても変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐ
ｂに到達するまでにはアーマチャ２２と弁体８との一体
物の速度を十分に「０」に近づけることができる。

【００９１】ステップＳ１１１ｂにて目標駆動速度Ｖｔ
が設定されると、この目標駆動速度Ｖｔと実駆動速度Ｖ
ａ(i)とに基づいて前記式３のごとく加速度要求値ａが
算出される（図４、Ｓ１１４）。そして以後、前記実施
の形態１にて説明したごとくの処理（図４、Ｓ１１６〜
１２６）が実行される。

【００９２】このためＸ(i)＜Ｘｕｐｂである限りは
（Ｓ１１１ａで「ＹＥＳ」）、境界値Ｘｕｐｂにてアー
マチャ２２と弁体８との一体物が停止するようにアッパ
コイル２６ａの励磁電流Ｉｕｐが調整される。

【００９３】そしてＸ(i)≧Ｘｕｐｂとなると（Ｓ１１
１ａで「ＮＯ」）、図８における状態Ｐ２−Ａ部分のマ
ップにより目標駆動速度Ｖｔ（＞０）が設定される（Ｓ
１１１ｃ）。そしてこの目標駆動速度Ｖｔと実駆動速度
Ｖａ(i)とに基づいて前記式３のごとく加速度要求値ａ
が算出され（図４、Ｓ１１４）、前記実施の形態１にて
説明したごとくの処理（図４、Ｓ１１６，Ｓ１１８，Ｓ
１２８，Ｓ１２２〜１２６）が実行される。

【００９４】このため変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂに
到達すると、アーマチャ２２は実駆動速度Ｖａ(i)を上
昇させてアッパコア２６に向かって移動する。そしてア
ーマチャ２２がアッパコア２６に当接する位置（状態
Ａ）で実駆動速度Ｖａ(i)が「０」となるようにアッパ
コイル２６ａの励磁電流Ｉｕｐが調整される。

【００９５】上述した処理が行われることにより、アー
マチャ２２は図９のタイミングチャートに示すごとくロ
アコア２４とアッパコア２６との間を移動する。すなわ
ち、ロアコイル２４ａの保持電流の供給が停止される
（ｔ１０）と、アーマチャ２２と弁体８との一体物は、
ロアスプリング２０とアッパスプリング３０との合成ば
ねのばね力によりアッパコア２６側に向かって移動し始
め、変位量Ｘは上昇する。そして変位量Ｘが閉弁時通過
基準位置Ｘｕｐを越えると（ｔ１１）、前述した閉弁時
第１モデルパラメータに基づいて算出されたアッパ吸引
電流値Ｉｕｐｐ（Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４）によ
りアッパコイル２６ａに励磁電流Ｉｕｐが供給される。
このアッパ吸引電流値Ｉｕｐｐは、マップＶ２（図８）
における閉弁時通過基準位置Ｘｕｐから状態Ｐ１の間に
示す目標駆動速度Ｖｔが達成されるように調整される。
このため変位量Ｘが境界値Ｘｕｐｂとなる位置で実駆動
速度Ｖａは「０」となるように制御され、この境界値Ｘ
ｕｐｂの位置で一旦アーマチャ２２と弁体８との一体物
は停止あるいはほぼ停止する（ｔ１２）。この位置で
は、丁度、弁体８は弁座１６に当接することから、弁体
８と弁座１６との衝突が緩和され、衝突騒音が防止され
る。

【００９６】そして変位量Ｘが境界値Ｘｕｐｂと一致あ
るいは境界値Ｘｕｐｂをわずかに越えると（時刻ｔ１２
〜）、目標駆動速度Ｖｔは状態Ｐ２−Ａのマップが採用
されるので、再度、目標駆動速度Ｖｔはプラスの値とな
って、アーマチャ２２はアッパコア２６に向けて移動速
度を上げる。この時はアーマチャ２２は弁体８から離れ
て単独で移動するので、前述した閉弁時第２モデルパラ
メータに基づいて算出されたアッパ吸引電流値Ｉｕｐｐ
（Ｓ１２８，Ｓ１２２，Ｓ１２４）によりアッパコイル
２６ａに励磁電流Ｉｕｐが供給される。このアッパ吸引
電流値Ｉｕｐｐは、マップＶ２（図８）の状態Ｐ２から
状態Ａに示す目標駆動速度Ｖｔが達成されるように調整
されるので、変位量Ｘが最大変位量Ｘｍａｘとなる位置
で、目標駆動速度Ｖｔは「０」（状態Ａ）となりアーマ
チャ２２は停止する（ｔ１３）。この停止位置で、丁
度、アーマチャ２２はアッパコア２６に当接することか
ら、アーマチャ２２とアッパコア２６との衝突が緩和さ
れ、衝突騒音が防止される。

【００９７】以後、アッパコイル２６ａに供給される保
持電流によりアーマチャ２２がアッパコア２６に当接し
た状態が維持される（ｔ１３〜ｔ１４）。そして開弁の
ためにアッパコイル２６ａへの保持電流の供給が停止さ
れると（ｔ１４）、前記電磁駆動弁開弁時制御処理（図
５）と同じ処理により、アーマチャ２２はロアコア２４
側に移動を開始する。そして、途中で弁体８に当接する
ことによりアーマチャ２２と弁体８とは係合状態となり
（ｔ１５）、一体としてロアコア２４側に移動する。そ
の後（ｔ１６〜）、ロアコイル２４ａに吸引電流が流さ
れることにより、アーマチャ２２はロアコア２４側に吸
引されるととも、変位量Ｘが最小変位量Ｘｍｉｎに到達
した時（ｔ１７）にはアーマチャ２２と弁体８との一体
物の速度は「０」となり停止する。この最小変位量Ｘｍ
ｉｎの位置でアーマチャ２２は丁度ロアコア２４に当接
するので、アーマチャ２２とロアコア２４との衝突が緩
和され、衝突騒音が防止される。

【００９８】尚、開弁駆動時においてアーマチャ２２が
弁体８に当接して係合状態となる時点で目標駆動速度Ｖ
ｔを「０」としていない。これは開弁駆動時においては
アーマチャ２２が移動し始めて短時間後に弁体８に当接
するため、アーマチャ２２の速度が比較的低く、アーマ
チャ２２と弁体８との衝突音が小さくなる傾向にあるた
めである。

【００９９】上述した実施の形態２において変位センサ
部７が位置情報検出手段に、電磁駆動弁閉弁時制御処理
（図４，図７）のステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２
８及び電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）のステップＳ
２１８がモデルパラメータ切替手段としての処理に相当
する。また、ステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２８，
Ｓ２１８を除く電磁駆動弁閉弁時制御処理（図４，図
７）及び電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）が電磁力調
整手段としての処理に相当する。

【０１００】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）及び（ロ）の効果を
生じる。 （ロ）．閉弁駆動時においては、弁体８と係合状態にあ
るアーマチャ２２の速度を「０」に制御して弁体８を弁
座１６に当接させる処理と、アーマチャ２２のみの移動
時にアーマチャ２２の速度を「０」に制御してアッパコ
ア２６に当接させる処理との両方を実行する。この両者
の処理について、モデルパラメータを切り替えることに
より、共に精密な電磁駆動弁２の駆動制御を実行するこ
とができ、衝突音の低減効果を顕著なものとすることが
できる。

【０１０１】［実施の形態３］本実施の形態では、前記
図５の電磁駆動弁開弁時制御処理においてステップＳ２
０４にて「ＮＯ」と判定された場合に、ステップＳ２０
６の実行の前に図１０に示す処理が実行される。又、目
標駆動速度Ｖｔのマップとしては、図１１に示すごとく
のマップＶ３が用いられる。これ以外は前記実施の形態
２と同じである。尚、本実施の形態の制御の一例を示す
タイミングチャートを図１２に示す。

【０１０２】電磁駆動弁開弁時制御処理（図５，１０）
について説明する。本処理は開弁要求発生によりアッパ
コイル２６ａへの電流供給が一旦停止された時（図１
２、時刻ｔ２４）以後に実行される。この時、アーマチ
ャ２２は、アッパスプリング３０のばね力によりアッパ
コア２６から離れてロアコア２４側へ移動しようとす
る。開弁時の初期においては変位量Ｘ(i)は最小変位量
Ｘｍｉｎより大きく（図５、Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、
更に開弁時通過基準位置Ｘｌｏｗよりも大きいので（図
５、Ｓ２０４で「ＮＯ」）、図１０に示した処理に移行
する。

【０１０３】図１０の処理では現在の変位量Ｘ(i)が境
界値Ｘｕｐｂを越えているか否かが判定される（Ｓ２０
５ａ）。開弁駆動時の初期においてはＸ(i)＞Ｘｕｐｂ
である（Ｓ２０５ａで「ＹＥＳ」）。したがって開弁駆
動時であるがアッパコイル２６ａへの励磁電流Ｉｕｐの
供給によりアーマチャ２２の実駆動速度Ｖａを、図１１
に状態Ａ〜Ｐ１の間のラインＬｍで示すごとくの目標駆
動速度Ｖｔとなるように制御する処理を実行する（Ｓ２
０５ｂ〜Ｓ２０５ｊ）。これら一連の処理（Ｓ２０５ｂ
〜Ｓ２０５ｊ）は、前記電磁駆動弁閉弁時制御処理（図
４）にて第２モデルパラメータを用いた際の処理のステ
ップＳ１０８〜Ｓ１１６，Ｓ１２８，Ｓ１２２〜Ｓ１２
６と同じ処理が行われる。このことによりアーマチャ２
２は図１１にラインＬｍにて示したごとく一旦、アッパ
スプリング３０のばね力によりロアコア２４側へ移動し
始めるが（ｔ２４〜）、アッパコア２６による電磁力が
作用することにより境界値Ｘｕｐｂの位置にて停止する
（ｔ２５）。すなわちアーマチャ２２が弁体８に当接す
る際にはアーマチャ２２の速度は「０」とされる。この
ため当接時の衝撃を生じずにアーマチャ２２と弁体８と
は係合できる。尚、一連の処理（Ｓ２０５ｂ〜Ｓ２０５
ｊ）の後は、前述したステップＳ２０６，Ｓ２２４の処
理が行われ、ロアコイル２４ａへの電流供給はなされな
い。

【０１０４】そしてアーマチャ２２が弁体８に当接して
変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂに到達すれば（Ｓ２０５
ａで「ＮＯ」）、以後、アッパコイル２６ａに対する励
磁電流Ｉｕｐの出力が停止される（Ｓ２０５ｋ、時刻ｔ
２５）。そしてロアコイル２４ａの電流供給停止状態は
維持される（Ｓ２０６，Ｓ２２４）。これ以後、アーマ
チャ２２は弁体８と一体となった状態で、アッパスプリ
ング３０とアッパスプリング３０との合成ばねのばね力
によりロアコア２４に向かって移動を開始する。

【０１０５】以後、変位量Ｘ(i)が開弁時通過基準位置
Ｘｌｏｗよりも大きい限り（Ｓ２０４で「ＮＯ」、Ｓ２
０５ａで「ＮＯ」）、アーマチャ２２と弁体８との一体
物が両スプリング２０，３０の合成ばね力によりロアコ
ア２４に向かって移動する状態が継続する（ｔ２５〜ｔ
２６）。そしてＸ(i)がＸｌｏｗに到達すると（Ｓ２０
４で「ＹＥＳ」）、前記実施の形態１にて説明したごと
く、ロアコイル２４ａに励磁電流Ｉｌｏｗが供給されて
ロアコア２４によるアーマチャ２２の吸引制御（Ｓ２０
８〜Ｓ２２２、ｔ２６〜ｔ２７）とアーマチャ２２の保
持制御（Ｓ２２６、ｔ２７〜）とが実行される。

【０１０６】尚、閉弁時の処理については（ｔ２０〜ｔ
２４）、前記実施の形態２の電磁駆動弁閉弁時制御処理
（図４，７）にて述べたごとくである。上述した実施の
形態３において変位センサ部７が位置情報検出手段に、
電磁駆動弁閉弁時制御処理（図４，図７）のステップＳ
１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２８及び電磁駆動弁開弁時制御
処理（図５，図１０）のステップＳ２１８，Ｓ２０５ｇ
（Ｓ１２８と同じ処理）がモデルパラメータ切替手段と
しての処理に相当する。また、ステップＳ１１８，Ｓ１
２０，Ｓ１２８，Ｓ２１８，Ｓ２０５ｇを除く電磁駆動
弁閉弁時制御処理（図４，図７）及び電磁駆動弁開弁時
制御処理（図５，図１０）が電磁力調整手段としての処
理に相当する。

【０１０７】以上説明した本実施の形態３によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態２の（イ）及び（ロ）の効果を
生じる。 （ロ）．開弁駆動時においては、アーマチャ２２の実駆
動速度Ｖａを一旦「０」に制御してアーマチャ２２を弁
体８に当接させる処理（Ｓ２０５ｂ〜Ｓ２０５ｊ）と、
アーマチャ２２と弁体８との一体化物の移動時にこの一
体化物の速度を制御してロアコア２４に当接させる処理
との両方を実行する。この両者の処理について、アーマ
チャ２２の位置に応じてそれぞれ適切なモデルパラメー
タに切り替えることにより、共に精密な電磁駆動弁２の
駆動制御を実行することができ、衝突音の低減効果を顕
著なものとすることができる。

【０１０８】［実施の形態４］本実施の形態では、アー
マチャ２２と弁体８との係合状態と非係合状態との間で
の状態変化に対応して、それぞれ異なるモデルパラメー
タを用いて予め設計しておいた２つのばね・質量振動系
モデルのいずれかをまず選択する。そしてこれによりア
ーマチャ２２と弁体８との係合状態と非係合状態との間
でばね・質量振動系モデルに用いるモデルパラメータひ
いてはモデルを切り替えるものである。

【０１０９】更に、本実施の形態においては、前記選択
対象となっている２つのばね・質量振動系モデルに基づ
いて、それぞれ予め形成しておいた内部状態を観測する
オブザーバを用いる。このオブザーバは、電磁駆動弁２
の実駆動速度Ｖａを推定すると共に、筒内圧と吸気圧と
の差圧（排気弁の場合は筒内圧と排気圧との差）に応じ
て電磁駆動弁２に作用する力及び電磁駆動弁２の摺動部
における摩擦抵抗の合力を推定するものである。

【０１１０】予め行われるオブザーバ（状態観測器）の
設計について述べる。まず、図２（Ａ）に示したごとく
アーマチャ２２と弁体８とが係合状態である場合は、電
磁駆動弁２をばね・質量振動系としてモデル化して次式
６に示すごとくの運動方程式を得る。

【０１１１】

【数６】 ここで質量ｍｐ、粘性係数ｃｐ及びばね定数ｋｐはアー
マチャ２２と弁体８とが係合状態で移動する場合の値で
あり、前記実施の形態１で述べたごとくである。又、ｘ
はアーマチャ２２の変位量、ｗは電磁駆動弁２に作用す
る外力である。この外力ｗは、筒内圧と吸気圧との差圧
（排気弁の場合は筒内圧と排気圧との差）に応じて電磁
駆動弁２に作用する力ｆａと電磁駆動弁２の摺動部にお
ける摩擦抵抗ｆｂとの合力である。ｕはモデルに対する
制御入力、すなわちロアコイル２４ａ、アッパコイル２
６ａにより発生する電磁力である。

【０１１２】ここで状態変数Ｘを次式７のごとく定義す
る。

【０１１３】

【数７】 前記式６及び式７から電磁駆動弁２におけるばね・質量
振動系のモデルについて次式８に示す状態方程式が得ら
れる。

【０１１４】

【数８】 一方、電磁駆動弁２のばね・質量振動系のモデルについ
て次式９に示すごとく出力方程式が表される。

【０１１５】

【数９】 次に状態変数Ｘの推定値Ｚを求めるためのオブザーバ
（以下、「第１オブザーバ」と称する）は次式１０のご
とく表される。

【０１１６】

【数１０】 尚、Ｌはオブザーバゲインである。

【０１１７】そして状態変数Ｘとその推定値Ｚとの間の
推定誤差（Ｘ−Ｚ）をｅとすると、前記式８〜１０から
次式１１が導かれる。

【０１１８】

【数１１】 この式１１によって求められる推定誤差ｅが「０」に収
束するように前記オブザーバゲインＬを適宜設計するこ
とにより、前記式１０にて表された第１オブザーバによ
り推定値Ｚを算出することができる。すなわち、アーマ
チャ２２と弁体８とが係合状態で移動する期間での電磁
駆動弁２の実駆動速度Ｖａや外力ｗを推定することがで
き、更にこの推定された外力ｗから各コイル２４ａ，２
６ａにより生じる電磁力を減算すると、前記差圧による
力ｆａと前記摩擦抵抗ｆｂとの合力Ｆを推定することが
できる。

【０１１９】又、図２（Ｂ）に示したごとくアーマチャ
２２と弁体８とが非係合状態であって、アーマチャ２２
が単独で移動する場合は、電磁駆動弁２をばね・質量振
動系としてモデル化すると次式１２に示すごとくの運動
方程式を得る。

【０１２０】

【数１２】 ここで質量ｍｓ、粘性係数ｃｓ、ばね定数ｋｓ及びオフ
セット量ｘｏｆｓはアーマチャ２２が弁体８とは非係合
状態で移動する場合の値であり、前記実施の形態１で述
べたごとくである。尚、オフセット量ｘｏｆｓは一定で
あることからオフセット荷重ｋｓ・ｘｏｆｓも一定であ
る。このため前記式１２の両辺からオフセット荷重ｋｓ
・ｘｏｆｓを減算すると、左辺は前記式６と同じ形式と
なる。又、右辺において「−ｋｓ・ｘｏｆｓ」を外力ｗ
に含めてｗｏｆｓと表すことにより、前記式１２は次式
１３のごとくとなる。

【０１２１】

【数１３】 この式１３を用いて、前記式６〜１１にて述べたごとく
の処理を行うことにより、アーマチャ２２が単独で移動
する場合のオブザーバ（以下、「第２オブザーバ」と称
する）を設計できる。そしてこの第２オブザーバを用い
ることにより、アーマチャ２２が単独で移動する期間で
の電磁駆動弁２の実駆動速度Ｖａや外力ｗｏｆｓを推定
することができる。更にこの推定された外力ｗｏｆｓか
らオフセット分「−ｋｓ・ｘｏｆｓ」と各コイル２４
ａ，２６ａにより生じる電磁力とを減算すると、前記差
圧による力ｆａと前記摩擦抵抗ｆｂとの合力Ｆを推定す
ることができる。

【０１２２】したがって本実施の形態では、前記実施の
形態１の電磁駆動弁閉弁時制御処理（図４）の代わり
に、前述したごとく第１モデル（式６）、第２モデル
（式１２）及び対応する２つのオブザーバを用いて、図
１３に示すごとくの電磁駆動弁閉弁時制御処理が実行さ
れる。更に電磁駆動弁開弁時制御処理（図５）の代わり
に第１モデルと第１オブザーバとを用いて、図１４に示
すごとくの電磁駆動弁開弁時制御処理が実行される。

【０１２３】電磁駆動弁閉弁時制御処理（図１３）のス
テップＳ３００〜Ｓ３０６，Ｓ３２６〜Ｓ３３０につい
ては前記図４におけるステップＳ１００〜Ｓ１０６，Ｓ
１２４，Ｓ１２６，Ｓ１３０と同じ処理である。以下、
図４の処理と異なる点を中心に説明する。

【０１２４】変位量Ｘ(i)の増加によりＸ(i)≧Ｘｕｐと
なれば（Ｓ３０４で「ＹＥＳ」）、次にアーマチャ２２
の変位量Ｘ(i)が境界値Ｘｕｐｂ未満か否かが判定され
る（Ｓ３０８）。この境界値Ｘｕｐｂは前記実施の形態
１にて述べたごとくアーマチャ２２と弁体８とが係合状
態で移動するか非係合状態で移動するかの境界の変位量
を表している。

【０１２５】ここでＸ(i)＜Ｘｕｐｂとすると（Ｓ３０
８で「ＹＥＳ」）、前述したごとく設計した２つのモデ
ルとオブザーバとの内で、第１モデルと第１オブザーバ
とを選択する（Ｓ３１０）。又、Ｘ(i)≧Ｘｕｐｂとな
った場合には（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、第２モデルと第
２オブザーバとを選択する（Ｓ３１２）。すなわちＸ
(i)＜Ｘｕｐｂである場合は、アーマチャ２２は弁体８
と共に移動している状態でのモデルパラメータにて設定
されている第１モデルと第１オブザーバとを選択する。
一方、Ｘ(i)≧Ｘｕｐｂである場合は、アーマチャ２２
が単独で移動している状態でのモデルパラメータにて設
定されている第２モデルと第２オブザーバとを選択す
る。

【０１２６】そして、選択されたオブザーバにより、前
述したごとくにアーマチャ２２の実駆動速度Ｖａが推定
される（Ｓ３１４）。次に前記式２により次回の制御周
期における変位量Ｘ(i+1)が推定される（Ｓ３１６）。
次に前記マップＶ（図６）により、次回の制御周期にお
ける変位量Ｘ(i+1)に対応する目標駆動速度Ｖｔが設定
される（Ｓ３１８）。次に加速度要求値ａが次前記式３
のごとく算出される（Ｓ３２０）。次に選択されたオブ
ザーバにより前述したごとく外力Ｆが推定される（Ｓ３
２２）。

【０１２７】そして、選択されたモデルから得られてい
る式に基づいて電磁力要求値Ｆｅｍが算出される（Ｓ３
２４）。ここで第１モデルが選択されている場合には第
１モデルに対応する次式１４により電磁力要求値Ｆｅｍ
が算出される。

【０１２８】

【数１４】 Ｆｅｍ ← ｍｐ・ａ ＋ ｃｐ・Ｖａ(i) ＋ ｋｐ・Ｘ(i) − Ｆ … ［式１４］ 又、第２モデルが選択されている場合には第２モデルに
対応する次式１５により電磁力要求値Ｆｅｍが算出され
る。

【０１２９】

【数１５】 Ｆｅｍ ← ｍｓ・ａ ＋ ｃｓ・Ｖａ(i) ＋ ｋｓ・（ Ｘ(i) ＋ ｘｏｆｓ ） − Ｆ … ［式１５］ 次にこの電磁力要求値Ｆｅｍを出力するために、アッパ
コイル２６ａに供給すべきアッパ吸引電流値Ｉｕｐｐが
算出される（Ｓ３２６）。このアッパ吸引電流値Ｉｕｐ
ｐの算出については前記実施の形態１にて説明したごと
く電磁力要求値Ｆｅｍと変位量Ｘ(i)との吸引電流マッ
プにより算出される。

【０１３０】このように求められたアッパ吸引電流値Ｉ
ｕｐｐに基づいてアッパコイル２６ａに対する励磁電流
Ｉｕｐが供給される（Ｓ３２８）。尚、変位量Ｘ(i)が
最大変位量Ｘｍａｘに至れば（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、
アッパ保持電流値Ｉｕｐｓが算出され（Ｓ３３０）、こ
のアッパ保持電流値Ｉｕｐｓが励磁電流Ｉｕｐとして出
力される（Ｓ３２８）。アッパ保持電流値Ｉｕｐｓにつ
いては前記実施の形態１にて述べたごとくである。

【０１３１】次に開弁要求によりアッパコイル２６ａへ
の励磁電流Ｉｕｐ供給が停止された後に実行される電磁
駆動弁開弁時制御処理（図１４）について説明する。こ
の内、ステップＳ４００〜Ｓ４０６，Ｓ４２２〜Ｓ４２
６は前記図５におけるステップＳ２００〜Ｓ２０６，Ｓ
２２２〜Ｓ２２６と同じ処理である。以下、図５の処理
と異なる点を中心に説明する。

【０１３２】変位量Ｘ(i)が開弁時通過基準位置Ｘｌｏ
ｗ以下となった場合に（Ｓ４０４で「ＹＥＳ」）、第１
モデルと第１オブザーバとが選択される（Ｓ４０８）。
したがって次に行われるアーマチャ２２の実駆動速度Ｖ
ａの推定は、選択された第１オブザーバにより行われる
（Ｓ４１０）。

【０１３３】次に前記式２により次回の制御周期におけ
る変位量Ｘ(i+1)が推定される（Ｓ４１２）。次に前記
マップＶ（図６）により、次回の制御周期における変位
量Ｘ(i+1)に対応する目標駆動速度Ｖｔが設定される
（Ｓ４１４）。次に加速度要求値ａが次前記式３のごと
く算出される（Ｓ４１６）。次に選択された第１オブザ
ーバにより前述したごとく外力Ｆが推定される（Ｓ４１
８）。

【０１３４】そして第１モデルに対応する前記式１４に
より電磁力要求値Ｆｅｍが算出される（Ｓ４２０）。以
下、ステップＳ４２２，Ｓ４２４の処理が行われる。上
述した実施の形態４において変位センサ部７が位置情報
検出手段に、ステップＳ３０８〜Ｓ３１２，Ｓ４０８が
モデルパラメータ切替手段としての処理に、ステップＳ
３０８〜Ｓ３１２，Ｓ４０８を除く図１３，１４の処理
が電磁力調整手段としての処理に相当する。

【０１３５】以上説明した本実施の形態４によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．アーマチャ２２が弁体８に対して係合状態で一
体で作動している期間と非係合状態でアーマチャ２２の
み作動している期間とをアーマチャ２２の位置情報にて
判断して、適切なモデル（具体的には、電磁力要求値Ｆ
ｅｍの算出式）とオブザーバとを選択している（Ｓ３１
０，Ｓ３１２，Ｓ４０８）。このことにより、実際のば
ね・質量振動系の変化に対応するモデルパラメータに基
づくモデルを常に好適に利用することができ、モデルを
用いた電磁駆動弁２の制御精度を向上させることができ
る。

【０１３６】（ロ）．モデルの選択は、質量、粘性係
数、ばね定数及びオフセットのすべてについて各ばね・
質量振動系の状態に対応させて設定されているモデル群
から選択したものである。このため、実際のばね・質量
振動系の変化に対応するモデルを十分正確に設定するこ
とができ、電磁駆動弁２の制御精度を十分に向上させる
ことができる。

【０１３７】（ハ）．尚、オブザーバにより外力Ｆを推
定しているため、電磁駆動弁２に作用する吸気圧（排気
弁の場合は排気圧）と筒内圧との差圧を測定する必要が
無く、センサ類３４の構成を簡略化することができる。

【０１３８】［その他の実施の形態］ （ａ）．前記各実施の形態において、閉弁時において
は、弁体８が弁座１６に当接した後はアーマチャ２２を
アッパコア２６に当接させていたが、アーマチャ２２が
弁体８から離れた後は、アッパコア２６に当接させない
ようにしても良い。すなわちアッパコイル２６ａの電磁
力を調整することでアッパコア２６に対してギャップを
設けた状態、いわゆる宙づりで停止させても良い。この
ことによりアーマチャ２２とアッパコア２６との衝突を
完全に避けることができる。そしてこのような宙づり制
御においても適切なモデルパラメータの切り替えやモデ
ル選択がなされるので高精度に駆動制御が可能となり、
閉弁時の衝突音を的確に防止できる。

【０１３９】又、全開弁時においてもアーマチャ２２を
ロアコア２４に当接させないようにしても良い。すなわ
ちロアコイル２４ａの電磁力を調整することでロアコア
２４に対してわずかにギャップを設けて宙づりで停止さ
せても良い。このことによりアーマチャ２２とロアコア
２４との衝突を完全に避けることができる。そしてこの
ような宙づり制御においても上述したごとく適切なモデ
ルパラメータの切り替えやモデル選択がなされるので高
精度に駆動制御が可能となり、開弁時の衝突音を的確に
防止できる。

【０１４０】（ｂ）．前記実施の形態１〜３では、モデ
ルパラメータは質量、粘性係数、ばね定数及びばねのオ
フセットのすべてについて、アーマチャ２２と弁体８と
の係合・非係合に応じて切り替えたが、モデルパラメー
タの内のいずれか１つでも良く、モデルパラメータの内
の２又は３つに限って切り替えても良い。

【０１４１】例えば、アッパスプリング３０におけるオ
フセット量が小さい場合、あるいはオフセット量が他の
パラメータに対して制御に与える影響が小さい場合に
は、オフセット量の切り替えはせずに、質量、粘性係数
及びばね定数のみの切り替えでも良い。又、弁体８の質
量がアーマチャ２２に対してかなり小さい場合、あるい
はアーマチャ２２の質量も含めて質量全体が小さくて他
のパラメータに対して制御に与える影響が小さい場合に
は、質量は切り替えずに粘性係数、ばね定数及びばねの
オフセットのみの切り替えでも良い。又、弁体８の運動
による粘性係数がアーマチャ２２の運動に対してかなり
小さい場合、あるいはアーマチャ２２の運動による粘性
係数も含めて粘性係数全体が小さくて他のパラメータに
対して制御に与える影響が小さい場合には、粘性係数は
切り替えずに質量、ばね定数及びばねのオフセットのみ
の切り替えでも良い。又、ロアスプリング２０における
ばね定数がアッパスプリング３０に比較して小さい場合
は、あるいはアッパスプリング３０のばね定数も含めて
ばね定数自体が小さくて他のパラメータに対して制御に
与える影響が小さい場合は、ばね定数は切り替えずに質
量、粘性係数及びばねのオフセットのみの切り替えでも
良い。又、質量、粘性係数、ばね定数及びばねのオフセ
ットの内の２つのモデルパラメータが特に制御に対する
影響が大きければ、この２つのモデルパラメータを切り
替えの対象とし、他の２つのモデルパラメータは切り替
えないこととしても良い。又、質量、粘性係数、ばね定
数及びばねのオフセットの内の１つのモデルパラメータ
が特に制御に対する影響が大きければ、この１つのモデ
ルパラメータを切り替えの対象とし、他の３つのモデル
パラメータは切り替えないこととしても良い。

【０１４２】更に、質量において、ロアスプリング２０
やアッパスプリング３０の質量が、他の可動部であるア
ーマチャ２２や弁体８、特にアーマチャ２２の質量に比
較して小さいものであれば、質量にはアーマチャ２２及
び弁体８の質量のみを反映させても良い。

【０１４３】このことは前記実施の形態４のモデルを反
映したオブザーバや電磁力要求値Ｆｅｍの算出式を設定
する場合も同じである。すなわち、設定に用いられるモ
デルパラメータは質量、粘性係数、ばね定数及びばねの
オフセットのすべてについて、アーマチャ２２と弁体８
との係合・非係合に応じて選択してオブザーバや電磁力
要求値Ｆｅｍの算出式の設定に用いても良い。又は、設
定に用いられるモデルパラメータは、モデルパラメータ
の内のいずれか１つのみ選択の対象にしても良く、モデ
ルパラメータの内の２又は３つに限って選択の対象にし
ても良い。

【０１４４】（ｃ）．実施の形態１〜３は前記式５に表
されているモデルにおけるモデルパラメータの切り替え
を実行したが、これ以外にステップＳ１２０，Ｓ１２
８，Ｓ２１８，Ｓ２０５ｇにおいてはモデルの選択をす
る処理にしても良い。すなわちステップＳ１２０，Ｓ２
１８においては前記式１４を選択し、ステップＳ１２
８，Ｓ２０５ｇにおいては前記式１５を選択して用いる
ようにしても良い。

【０１４５】（ｄ）．各実施の形態の電磁駆動弁２は内
燃機関の吸気弁と排気弁とに用いられている例を挙げた
が、本発明はこれ以外の開閉弁においても適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の電磁駆動弁の概略構成図。

【図２】上記電磁駆動弁の開閉駆動状態の説明図。

【図３】実施の形態１における電磁駆動弁駆動の一例を
示すタイミングチャート。

【図４】実施の形態１の電磁駆動弁閉弁時制御処理のフ
ローチャート。

【図５】同じく電磁駆動弁開弁時制御処理のフローチャ
ート。

【図６】実施の形態１にて目標駆動速度Ｖｔを設定する
ためのマップＶの構成説明図。

【図７】実施の形態２の電磁駆動弁閉弁時制御処理の一
部を表すフローチャート。

【図８】実施の形態２にて目標駆動速度Ｖｔを設定する
ためのマップＶ２の構成説明図。

【図９】実施の形態２における電磁駆動弁駆動の一例を
示すタイミングチャート。

【図１０】実施の形態３の電磁駆動弁開弁時制御処理の
一部を表すフローチャート。

【図１１】実施の形態３にて目標駆動速度Ｖｔを設定す
るためのマップＶ３の構成説明図。

【図１２】実施の形態３における電磁駆動弁駆動の一例
を示すタイミングチャート。

【図１３】実施の形態４の電磁駆動弁閉弁時制御処理の
フローチャート。

【図１４】実施の形態４の電磁駆動弁開弁時制御処理の
フローチャート。

【符号の説明】

２…電磁駆動弁、４…バルブ部、６…電磁駆動部、６ａ
…ケーシング、７…変位センサ部、８…弁体、８ａ…弁
軸、８ｂ…上端部、１０…シリンダヘッド、１２…燃焼
室、１４…吸気ポート、１６…弁座、１８…ロアリテー
ナ、２０…ロアスプリング、２２…アーマチャ、２２ａ
…アーマチャシャフト、２２ｂ…下端部、２４…ロアコ
ア、２４ａ…ロアコイル、２６…アッパコア、２６ａ…
アッパコイル、２８…アッパリテーナ、３０…アッパス
プリング、３２…ＥＣＵ、３４…センサ類、３６…他の
ＥＣＵ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB09 BA38 DA24 DA37 DA38 DA41 DA66 EA21 GA04 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG02 DG09 EA11 FA06 HA13X HA13Z 3H106 DA07 DA25 DB03 DB12 DB26 DB32 DC02 DC17 DD04 EE04 EE20 FA01 FA07 FB01 FB07 KK17

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ばね力と電磁力との協働により駆動される
   可動子と該可動子と係合可能な弁体とを備えて前記可動
   子の駆動に応じて前記可動子が前記弁体に係合すること
   により前記弁体が開閉動作を実行する電磁駆動弁に対す
   る電磁駆動弁制御装置であって、 前記可動子の位置情報を検出する位置情報検出手段と、 ばね・質量振動系として得られている前記電磁駆動弁の
   モデルと前記位置情報検出手段にて検出された位置情報
   とに基づいて前記可動子が目標作動状態となるように前
   記可動子を駆動するための電磁力を調整する電磁力調整
   手段と、 前記位置情報検出手段により検出された位置情報に基づ
   いて、前記可動子が前記弁体に対して係合状態で作動し
   ている期間か、前記可動子が前記弁体に対して非係合状
   態で作動している期間かを判別し、判別された期間に対
   応して前記電磁力調整手段における前記モデルのモデル
   パラメータを切り替えるモデルパラメータ切替手段と、 を備えたことを特徴とする電磁駆動弁制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電磁駆動弁は、前
   記可動子が第１ばねにより前記弁体を開側に移動する方
   向に付勢され、前記弁体が第２ばねにより閉側に付勢さ
   れていることを特徴とする電磁駆動弁制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記モデルパラ
   メータ切替手段は、前記判別された期間に対応して、前
   記モデルパラメータ内における質量に関するパラメータ
   を切り替えることを特徴とする電磁駆動弁制御装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記
   弁体に対して係合状態で作動している期間である場合
   は、前記可動子と前記弁体との合計の質量に基づいて前
   記モデルパラメータ内の質量に関するパラメータを設定
   し、前記判別された期間が、前記可動子が前記弁体に対
   して非係合状態で作動している期間である場合は、前記
   可動子の質量に基づいて前記モデルパラメータ内の質量
   に関するパラメータを設定することで、前記モデルパラ
   メータの内で質量に関するパラメータを切り替えること
   を特徴とする電磁駆動弁制御装置。
5. 【請求項５】請求項２において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記
   弁体に対して係合状態で作動している期間である場合
   は、前記可動子、前記弁体、前記第１ばね及び前記第２
   ばねの合計の質量に基づいて前記モデルパラメータ内の
   質量に関するパラメータを設定し、前記判別された期間
   が、前記可動子が前記弁体に対して非係合状態で作動し
   ている期間である場合は、前記可動子及び前記第１ばね
   の質量に基づいて前記モデルパラメータ内の質量に関す
   るパラメータを設定することで、前記モデルパラメータ
   の内で質量に関するパラメータを切り替えることを特徴
   とする電磁駆動弁制御装置。
6. 【請求項６】請求項２において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間に対応して、前記モデ
   ルパラメータ内におけるばね定数に関するパラメータを
   切り替えることを特徴とする電磁駆動弁制御装置。
7. 【請求項７】請求項６において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記
   弁体に対して係合状態で作動している期間である場合
   は、前記第１ばねと前記第２ばねとの合成ばねのばね定
   数に基づいて前記モデルパラメータ内のばね定数に関す
   るパラメータを設定し、前記判別された期間が、前記可
   動子が前記弁体に対して非係合状態で作動している期間
   である場合は、前記第１ばねのばね定数に基づいて前記
   モデルパラメータ内のばね定数に関するパラメータを設
   定することで、前記モデルパラメータの内でばね定数に
   関するパラメータを切り替えることを特徴とする電磁駆
   動弁制御装置。
8. 【請求項８】請求項２において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間に対応して、前記モデ
   ルパラメータ内におけるばね定数及びばねのオフセット
   に関するパラメータを切り替えることを特徴とする電磁
   駆動弁制御装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記モデルパラメータ
   切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が前記
   弁体に対して係合状態で作動している期間である場合
   は、前記第１ばねと前記第２ばねとの合成ばねのばね定
   数及び該合成ばねのオフセットに基づいて前記モデルパ
   ラメータ内のばね定数及びオフセットに関するパラメー
   タを設定し、前記判別された期間が、前記可動子が前記
   弁体に対して非係合状態で作動している期間である場合
   は、前記第１ばねのばね定数及び該第１ばねのオフセッ
   トに基づいて前記モデルパラメータ内のばね定数及びオ
   フセットに関するパラメータを設定することで、前記モ
   デルパラメータの内でばね定数及びオフセットに関する
   パラメータを切り替えることを特徴とする電磁駆動弁制
   御装置。
10. 【請求項１０】請求項１又は２において、前記モデルパ
    ラメータ切替手段は、前記判別された期間に対応して、
    前記モデルパラメータ内における粘性係数に関するパラ
    メータを切り替えることを特徴とする電磁駆動弁制御装
    置。
11. 【請求項１１】請求項１０において、前記モデルパラメ
    ータ切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が
    前記弁体に対して係合状態で作動している期間である場
    合は、前記可動子の運動に起因する粘性係数と前記弁体
    の運動に起因する粘性係数との合計の粘性係数に基づい
    て前記モデルパラメータ内の粘性係数に関するパラメー
    タを設定し、前記判別された期間が、前記可動子が前記
    弁体に対して非係合状態で作動している期間である場合
    は、前記可動子の運動に起因する粘性係数に基づいて前
    記モデルパラメータ内の粘性係数に関するパラメータを
    設定することで、前記モデルパラメータの内で粘性係数
    に関するパラメータを切り替えることを特徴とする電磁
    駆動弁制御装置。
12. 【請求項１２】請求項２において、前記モデルパラメー
    タ切替手段は、前記判別された期間に対応して、前記モ
    デルパラメータ内における質量、ばね定数、ばねのオフ
    セット及び粘性係数から選択された２〜４個のいずれか
    の組み合わせからなる物理量に関するパラメータを切り
    替えることを特徴とする電磁駆動弁制御装置。
13. 【請求項１３】請求項１２において、前記モデルパラメ
    ータ切替手段は、前記判別された期間が、前記可動子が
    前記弁体に対して係合状態で作動している期間である場
    合は、前記可動子に関する前記物理量と前記弁体に関す
    る前記物理量との組み合わせにより得られた物理量に基
    づいて前記モデルパラメータ内の前記物理量に関するパ
    ラメータを設定し、前記判別された期間が、前記可動子
    が前記弁体に対して非係合状態で作動している期間であ
    る場合は、前記可動子に関する前記物理量に基づいて前
    記モデルパラメータ内の前記物理量に関するパラメータ
    を設定することで、前記モデルパラメータの内で前記物
    理量に関するパラメータを切り替えることを特徴とする
    電磁駆動弁制御装置。