JP2005090251A - Control device for solenoid drive valve - Google Patents

Control device for solenoid drive valve Download PDF

Info

Publication number
JP2005090251A
JP2005090251A JP2003321405A JP2003321405A JP2005090251A JP 2005090251 A JP2005090251 A JP 2005090251A JP 2003321405 A JP2003321405 A JP 2003321405A JP 2003321405 A JP2003321405 A JP 2003321405A JP 2005090251 A JP2005090251 A JP 2005090251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
electromagnet
current
change
state quantity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003321405A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Fuwa
稔夫 不破
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003321405A priority Critical patent/JP2005090251A/en
Publication of JP2005090251A publication Critical patent/JP2005090251A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a solenoid drive valve for properly controlling a state quantity of a valve element to be a target state quantity, by operating a current amount applied to an electromagnet. <P>SOLUTION: In step 440, each control gain is calculated by using displacement x(n) fetched in step 400 and the last command current amount I(n-1). That is, the control gains corresponding to a proportional, an integral item, and a differential item with respect to deviance of the quantity amount of the valve element from the target state quantity are calculated by using the displacement x(n) of the valve element and the last time command current amount I(n-1). In this way, when the calculation of the control gains is completed, in step 450, the command current amount I(n) is calculated by using the calculated control gains, and the series of processing is finished once. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置に関する。   The present invention is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and performs electromagnetic feedback control that controls the state quantity of the valve body to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. The present invention relates to a valve control device.

この種の電磁駆動弁の制御装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、弁体の実際の駆動速度が目標とする駆動速度に一致するようにフィードバック制御するものも提案されている。ここで、弁体を駆動する電磁力は、弁体の変位に応じて変化する。このため、上記制御装置では、上記フィードバック制御に用いる制御ゲインを弁体の変位に応じて可変設定するようにしている。このように、制御ゲインを弁体の変位に応じて可変設定することで、フィードバック制御に対する応答性や安定性等を向上させることができるようになる。
特開平2002−81329号公報
As this type of electromagnetically driven valve control device, for example, as shown in Patent Document 1 below, an apparatus that performs feedback control so that the actual drive speed of the valve body matches the target drive speed has been proposed. . Here, the electromagnetic force for driving the valve body changes according to the displacement of the valve body. For this reason, in the said control apparatus, the control gain used for the said feedback control is variably set according to the displacement of a valve body. As described above, by variably setting the control gain according to the displacement of the valve body, it is possible to improve responsiveness and stability with respect to feedback control.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-81329

ところで、電磁石に与える電流量の変化に対する上記電磁力の変化は、電磁石に与える電流の変化量のみによっては定まらず、変化の基点となる電流量に依存することとなる。したがって、弁体の変位に応じて制御ゲインを可変設定したとしても、電磁石に与える電流量の変化に対する上記電磁力の変化がフィードバック制御を安定に行う上で必ずしも適切なものとならないという問題があった。   By the way, the change in the electromagnetic force with respect to the change in the amount of current applied to the electromagnet is not determined only by the amount of change in the current applied to the electromagnet, but depends on the amount of current that is the starting point of the change. Therefore, even if the control gain is variably set according to the displacement of the valve body, there is a problem that the change in the electromagnetic force relative to the change in the amount of current applied to the electromagnet is not necessarily appropriate for stable feedback control. It was.

なお、上記特許文献1記載の制御装置に限らず、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する制御装置にあっては、適切な制御を行うことが困難なこうした実情も概ね共通したものとなっている。   In addition to the control device described in Patent Document 1, the control device that feedback-controls the state quantity of the valve body to the target state quantity by manipulating the amount of current applied to the electromagnet. These facts, which are difficult to do, are generally common.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量により適切に制御することのできる電磁駆動弁の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic drive capable of appropriately controlling a state quantity of a valve body by a target state quantity by operating an amount of current applied to an electromagnet. The object is to provide a valve control device.

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記載の発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、前記電磁石に与えている都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更することをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and the state quantity of the valve body is fed back to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. The gist of the control device for the electromagnetically driven valve to be controlled is to change the feedback control mode based on the amount of current applied to the electromagnet.

上記構成では、電磁石に与えている都度の電流量に基づいてフィードバック制御の態様を変更する。このため、電磁石に与える電流量の変化に対する弁体を駆動する電磁力の変化が電磁石に与えている電流量に依存することを考慮して、電磁石に与えている都度の電流量毎に適切なフィードバック制御を行うことができるようになる。したがって、上記構成によれば、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量により適切に制御することができるようになる。   In the above configuration, the feedback control mode is changed based on the amount of current applied to the electromagnet. Therefore, considering that the change in the electromagnetic force that drives the valve element with respect to the change in the amount of current applied to the electromagnet depends on the amount of current applied to the electromagnet, it is appropriate for each amount of current applied to the electromagnet. Feedback control can be performed. Therefore, according to the said structure, the state quantity of a valve body can be appropriately controlled now by the target state quantity by operating the electric current amount given to an electromagnet.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて前記電磁石に与える電流量を算出することで行われることをその要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the change in the feedback control mode is that the change in the electromagnetic force relative to the change in current from the amount of current applied to the electromagnet is substantially linear. The gist is that the calculation is performed by calculating the amount of current applied to the electromagnet based on a physical model approximated as a change.

上記物理モデルによれば、電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握することが可能となる。このため、上記構成によれば、上記物理モデルに基づいて電磁石に与える電流量を算出することで、電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握しつつ上記フィードバック制御を行うことができるようになる。   According to the physical model, it is possible to appropriately grasp the change in electromagnetic force with respect to the change in current from the amount of current applied to the electromagnet. Therefore, according to the above configuration, by calculating the amount of current applied to the electromagnet based on the physical model, it is possible to appropriately grasp the change in electromagnetic force relative to the change in current from the amount of current applied to the electromagnet. However, the feedback control can be performed.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁石に与えている都度の電流量に基づく制御ゲインの可変設定として行われることをその要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the change of the feedback control mode is performed as a variable setting of the control gain based on the amount of current applied to the electromagnet. The gist.

上記構成では、電磁石に与えている都度の電流量に基づいて制御ゲインが可変設定される。このため、電磁石に与える電流量の変化に対する弁体を駆動する電磁力の変化が電磁石に与えている電流量に依存することを考慮して、電磁石に与えている都度の電流量毎に適切な制御ゲインを設定することが可能となる。   In the above configuration, the control gain is variably set based on the amount of current applied to the electromagnet. Therefore, considering that the change in the electromagnetic force that drives the valve element with respect to the change in the amount of current applied to the electromagnet depends on the amount of current applied to the electromagnet, it is appropriate for each amount of current applied to the electromagnet. It is possible to set the control gain.

請求項4記載の発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、前記弁体の状態量を前記目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更することをその要旨とする。   The invention according to claim 4 is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and the state quantity of the valve body is fed back to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. In a control device for an electromagnetically driven valve to be controlled, based on a current amount necessary for generating an electromagnetic force preliminarily assumed to be necessary for setting the state quantity of the valve body as the target state quantity. The gist is to change the mode of the feedback control.

弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する際、弁体の状態量を目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量は、通常、電磁石に与えている実際の電流量と近似する。そして、電磁石に与えている実際の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化は、電流の変化量のみならず、上記実際の電流量に依存する。   When feedback control is performed on the state quantity of the valve body to the target state quantity, each time it is necessary to generate the electromagnetic force that is assumed to be necessary to make the state quantity of the valve body the target state quantity. Is generally approximate to the actual amount of current applied to the electromagnet. And the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current from the actual amount of current applied to the electromagnet depends not only on the amount of change of the current but also on the actual amount of current.

ここで、上記構成では、上記予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいてフィードバック制御の態様を変更する。このため、電磁石に与える電流量の変化に対する弁体を駆動する電磁力の変化が電磁石に与えている電流量に依存することを考慮して、都度の制御タイミング毎に適切なフィードバック制御を行うことができるようになる。したがって、上記構成によれば、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量により適切に制御することができるようになる。   Here, in the said structure, the aspect of feedback control is changed based on the electric current amount each time required in order to generate | occur | produce the said electromagnetic force assumed beforehand. Therefore, appropriate feedback control should be performed at each control timing in consideration of the fact that the change in electromagnetic force that drives the valve element with respect to the change in the amount of current applied to the electromagnet depends on the amount of current applied to the electromagnet. Will be able to. Therefore, according to the said structure, the state quantity of a valve body can be appropriately controlled now by the target state quantity by operating the electric current amount given to an electromagnet.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁力を発生するのに必要な都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて前記電磁石に与える電流量を算出することで行われることをその要旨とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the change of the feedback control mode is the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current from the current amount required for generating the electromagnetic force. The gist of this is to calculate the amount of current applied to the electromagnet based on a physical model approximated as a substantially linear change.

弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する際、弁体の状態量を目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量は、通常、電磁石に与えている実際の電流量と近似する。このため、上記必要な都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化は、電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化と近似する。   When feedback control is performed on the state quantity of the valve body to the target state quantity, each time it is necessary to generate the electromagnetic force that is assumed to be necessary to make the state quantity of the valve body the target state quantity. Is generally approximate to the actual amount of current applied to the electromagnet. For this reason, the change of the electromagnetic force with respect to the change in current from the required amount of current approximates the change of electromagnetic force with respect to the change in current from the amount of current applied to the electromagnet.

このため、上記物理モデルによれば、電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握することが可能となる。このため、上記構成によれば、上記物理モデルに基づいて電磁石に与える電流量を算出することで、都度の制御タイミングにおける電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握しつつ上記フィードバック制御を行うことができるようになる。   For this reason, according to the said physical model, it becomes possible to grasp | ascertain appropriately the change of the electromagnetic force with respect to the change of the electric current from the electric current amount given to the electromagnet. For this reason, according to the above configuration, the feedback control is performed while appropriately grasping the change in electromagnetic force with respect to the change in current at each control timing by calculating the amount of current applied to the electromagnet based on the physical model. Will be able to.

請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の発明において、前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づく制御ゲインの可変設定として行われることをその要旨とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fourth or fifth aspect, the change of the feedback control mode is performed as a variable setting of a control gain based on a current amount necessary for generating the electromagnetic force. The gist of this is

弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する際、弁体の状態量を目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量は、通常、電磁石に与えている実際の電流量と近似する。   When feedback control is performed on the state quantity of the valve body to the target state quantity, each time it is necessary to generate the electromagnetic force that is assumed to be necessary to make the state quantity of the valve body the target state quantity. Is generally approximate to the actual amount of current applied to the electromagnet.

ここで、上記構成では、電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいて制御ゲインが可変設定される。このため、電磁石に与える電流量の変化に対する弁体の駆動に供される電磁力の変化が電磁石に与えている電流量に依存することを考慮して、都度の制御タイミング毎に適切な制御ゲインを設定することが可能となる。   Here, in the above configuration, the control gain is variably set based on the amount of current required for generating the electromagnetic force. For this reason, considering that the change in the electromagnetic force used to drive the valve element in response to the change in the amount of current applied to the electromagnet depends on the amount of current applied to the electromagnet, an appropriate control gain at each control timing Can be set.

請求項7記載の発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、前記電流量の操作に際し、前記電流量の変化に対する前記電磁力の変化の非線形性を考慮することをその要旨とする。   The invention according to claim 7 is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and the state quantity of the valve body is fed back to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. The gist of the control device for the electromagnetically driven valve to be controlled is to consider the nonlinearity of the change in the electromagnetic force with respect to the change in the current amount when the current amount is operated.

電磁石に与える電流量の変化に対する電磁力の変化が非線形性を有する場合、電流の変化に対する電磁力の変化が一義的に定まらない。このため、弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御すべく電流量を変更したときの電磁力の変化が一義的に定まらず、電流量の変更量がフィードバック制御にとって適切な量とならないことがある。   When the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current amount applied to the electromagnet has non-linearity, the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current is not uniquely determined. For this reason, the change in the electromagnetic force when the current amount is changed so as to feedback control the valve state amount to the target state amount is not uniquely determined, and the amount of change in the current amount is an appropriate amount for the feedback control. It may not be.

この点、上記構成では、電流量の操作に際し、電流量の変化に対する電磁力の変化の非線形性を考慮することで、適切な電流量にてフィードバック制御をすることができるようになる。したがって、上記構成によれば、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量により適切に制御することができるようになる。   In this regard, in the above configuration, when the current amount is manipulated, feedback control can be performed with an appropriate current amount by taking into consideration the nonlinearity of the change in electromagnetic force with respect to the change in current amount. Therefore, according to the said structure, the state quantity of a valve body can be appropriately controlled now by the target state quantity by operating the electric current amount given to an electromagnet.

請求項8記載の発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とするフィードバック状態量に制御する電磁駆動弁の制御装置において、任意の電流量の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づき、前記電流量を操作することをその要旨とする。   The invention according to claim 8 is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and by operating the amount of current applied to the electromagnet, the state quantity of the valve body is changed to a target feedback state quantity. The gist of the control device of the electromagnetically driven valve to be controlled is to manipulate the current amount based on a physical model in which the change in the electromagnetic force with respect to the change in the arbitrary current amount is approximated as a substantially linear change.

上記物理モデルによれば、任意の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握することが可能となる。このため、上記構成によれば、上記物理モデルに基づいて電磁石に与える電流量を算出することで、任意の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化を適切に把握しつつ上記フィードバック制御を行うことができるようになる。   According to the physical model, it is possible to appropriately grasp a change in electromagnetic force with respect to a change in current from an arbitrary amount of current. Therefore, according to the above configuration, by calculating the amount of current applied to the electromagnet based on the physical model, the feedback control is performed while appropriately grasping the change in electromagnetic force with respect to the change in current from an arbitrary amount of current. Will be able to do.

請求項9記載の発明は、電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、前記電流量を算出する際の制御ゲインを、前記電流量の変化に対する前記電磁力の変化の非線形性を考慮して設定することをその要旨とする。   The invention according to claim 9 is applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force of an electromagnet, and the state quantity of the valve body is fed back to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. The gist of the control device for the electromagnetically driven valve to be controlled is to set a control gain when calculating the current amount in consideration of nonlinearity of the change in the electromagnetic force with respect to the change in the current amount.

電磁石に与える電流量の変化に対する電磁力の変化が非線形性を有する場合、電流の変化に対する電磁力の変化が一義的に定まらない。このため、弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する際に電流量を算出するための制御ゲインが、フィードバック制御にとって適切な量とならないことがある。   When the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current amount applied to the electromagnet has non-linearity, the change of the electromagnetic force with respect to the change of the current is not uniquely determined. For this reason, the control gain for calculating the amount of current when performing feedback control of the state quantity of the valve body to the target state quantity may not be an appropriate quantity for feedback control.

この点、上記構成では、制御ゲインの設定に際し、電流量の変化に対する電磁力の変化の非線形性を考慮することで、適切な制御ゲインにてフィードバック制御をすることができるようになる。したがって、上記構成によれば、電磁石に与える電流量を操作することで弁体の状態量を目標とする状態量により適切に制御することができるようになる。   In this regard, in the above configuration, feedback control can be performed with an appropriate control gain by taking into consideration the nonlinearity of the change in electromagnetic force with respect to the change in current amount when setting the control gain. Therefore, according to the said structure, the state quantity of a valve body can be appropriately controlled now by the target state quantity by operating the electric current amount given to an electromagnet.

(第1実施形態)
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置を内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開閉駆動する制御装置に適用した第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which an electromagnetically driven valve control device according to the present invention is applied to a control device that opens and closes a valve body that functions as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine will be described.

本実施形態において、吸気弁及び排気弁はいずれも電磁石の電磁力に基づいて開閉駆動される電磁駆動弁として構成されている。これら吸気弁及び排気弁はその構成並びに駆動制御態様が同じであるため、以下では排気弁を例に説明する。   In the present embodiment, both the intake valve and the exhaust valve are configured as electromagnetically driven valves that are opened and closed based on the electromagnetic force of the electromagnet. Since these intake valves and exhaust valves have the same configuration and drive control mode, the exhaust valves will be described below as an example.

図1に示されるように、本実施形態の排気弁10は次のものを備えている。すなわち、シリンダヘッド18において往復動可能に支持された弁軸20と、この弁軸20と同軸上に配設されて同弁軸20とともに往復動するアーマチャ軸26と、弁軸20の一端に設けられた傘部16によって構成される弁体19と、この弁体19を往復駆動するための電磁駆動部21とを備えている。   As shown in FIG. 1, the exhaust valve 10 of the present embodiment includes the following. That is, a valve shaft 20 supported so as to be able to reciprocate in the cylinder head 18, an armature shaft 26 coaxially disposed with the valve shaft 20 and reciprocating with the valve shaft 20, and provided at one end of the valve shaft 20. A valve body 19 constituted by the umbrella portion 16 provided, and an electromagnetic drive section 21 for reciprocatingly driving the valve body 19 are provided.

シリンダヘッド18には、燃焼室12に通じる排気ポート14が形成されており、また同排気ポート14の開口周縁には弁座15が形成されている。弁軸20の往復動に伴って傘部16が弁座15との間で離着座することにより排気ポート14が開閉される。   An exhaust port 14 that communicates with the combustion chamber 12 is formed in the cylinder head 18, and a valve seat 15 is formed around the opening periphery of the exhaust port 14. As the valve shaft 20 reciprocates, the exhaust port 14 is opened and closed when the umbrella portion 16 is separated from and seated with the valve seat 15.

弁軸20において、傘部16が設けられた端部と反対側の端部には、ロアリテーナ22が固定されている。このロアリテーナ22とシリンダヘッド18との間には、ロアスプリング24が圧縮状態で配設されている。このロアスプリング24の弾性力によって弁体19は閉弁方向(図1の上方向)に付勢されている。   In the valve shaft 20, a lower retainer 22 is fixed to the end opposite to the end where the umbrella portion 16 is provided. A lower spring 24 is disposed in a compressed state between the lower retainer 22 and the cylinder head 18. The valve element 19 is biased in the valve closing direction (upward in FIG. 1) by the elastic force of the lower spring 24.

アーマチャ軸26の軸方向における略中央部には高透磁率材料からなる円板状のアーマチャ28が固定され、また同アーマチャ軸26の一端にはアッパリテーナ30が固定されている。アーマチャ軸26においてこのアッパリテーナ30が固定された端部と反対側の端部は、弁軸20のロアリテーナ22側の端部に当接する。   A disk-shaped armature 28 made of a high magnetic permeability material is fixed to a substantially central portion in the axial direction of the armature shaft 26, and an applicator 30 is fixed to one end of the armature shaft 26. The end of the armature shaft 26 opposite to the end to which the applicator 30 is fixed contacts the end of the valve shaft 20 on the lower retainer 22 side.

電磁駆動部21のケーシング(図示略)内には、アッパコア32がアッパリテーナ30とアーマチャ28との間に位置して固定されている。同じくこのケーシング内には、ロアコア34がアーマチャ28とロアリテーナ22との間に位置して固定されている。これらアッパコア32及びロアコア34はいずれも高透磁率材料によって環状に形成されており、それらの中央部にはアーマチャ軸26が往復動可能に挿通されている。   In the casing (not shown) of the electromagnetic drive unit 21, an upper core 32 is positioned and fixed between the upper retainer 30 and the armature 28. Similarly, in the casing, a lower core 34 is fixed between the armature 28 and the lower retainer 22. Each of the upper core 32 and the lower core 34 is formed in an annular shape from a high magnetic permeability material, and an armature shaft 26 is inserted in a central portion thereof so as to be able to reciprocate.

上記ケーシングに設けられたアッパキャップ36とアッパリテーナ30との間には、アッパスプリング38が圧縮状態で配設されている。このアッパスプリング38の弾性力により弁体19は開弁方向(図1の下方向)に付勢されている。   An upper spring 38 is disposed in a compressed state between the upper cap 36 and the upper retainer 30 provided in the casing. The valve element 19 is biased in the valve opening direction (downward in FIG. 1) by the elastic force of the upper spring 38.

また、アッパキャップ36には変位量センサ52が取り付けられている。この変位量センサ52は、同変位量センサ52とアッパリテーナ30との間の距離に応じて変化する電圧信号を出力する。従って、この電圧信号に基づいてアーマチャ軸26や弁軸20の変位量を検出することができる。   A displacement amount sensor 52 is attached to the upper cap 36. The displacement sensor 52 outputs a voltage signal that changes in accordance with the distance between the displacement sensor 52 and the applicator 30. Therefore, the displacement amount of the armature shaft 26 and the valve shaft 20 can be detected based on this voltage signal.

アッパコア32においてアーマチャ28と対向する面には、アーマチャ軸26の軸心を中心とする環状の溝40が形成され、同溝40内には環状をなすアッパコイル42が配置されている。このアッパコイル42とアッパコア32とによって弁体19を閉弁方向に駆動するための電磁石である閉駆動用電磁石61が構成されている。   An annular groove 40 centering on the axis of the armature shaft 26 is formed on a surface of the upper core 32 facing the armature 28, and an annular upper coil 42 is disposed in the groove 40. The upper coil 42 and the upper core 32 constitute a closing drive electromagnet 61 that is an electromagnet for driving the valve element 19 in the valve closing direction.

一方、ロアコア34においてアーマチャ28と対向する面には、アーマチャ軸26の軸心を中心とする環状の溝44が形成され、同溝44内には環状をなすロアコイル46が配置されている。このロアコイル46とロアコア34とによって弁体19を開弁方向に駆動するための電磁石である開駆動用電磁石62が構成されている。   On the other hand, an annular groove 44 centering on the axis of the armature shaft 26 is formed on the surface of the lower core 34 facing the armature 28, and an annular lower coil 46 is disposed in the groove 44. The lower coil 46 and the lower core 34 constitute an open driving electromagnet 62 which is an electromagnet for driving the valve element 19 in the valve opening direction.

これら閉駆動用電磁石61及び開駆動用電磁石62の各コイル(ロアコイル46及びアッパコイル42)は、内燃機関の各種制御を統括して行うECU(電子制御装置)50によって通電制御される。このECU50は、中央処理装置やメモリの他、変位量センサ52の検出信号が取り込まれる入力回路、この検出信号をA/D変換するA/D変換器(いずれも図示略)等を備えて構成されている。   The coils (the lower coil 46 and the upper coil 42) of the close drive electromagnet 61 and the open drive electromagnet 62 are energized and controlled by an ECU (electronic control unit) 50 that performs various controls of the internal combustion engine. The ECU 50 includes a central processing unit and a memory, an input circuit for receiving a detection signal of the displacement sensor 52, an A / D converter (all not shown) for A / D converting the detection signal, and the like. Has been.

図1は、閉駆動用電磁石61及び開駆動用電磁石62のいずれにも電流が供給されず、これら閉駆動用電磁石61及び開駆動用電磁石62に電磁力が発生していないときの弁体19の状態を示している。この状態では、アーマチャ28は閉駆動用電磁石61及び開駆動用電磁石62の電磁力によって吸引されることはなく、ロアスプリング24及びアッパスプリング38の付勢力が釣り合う、アッパコア32及びロアコア34の間の中間位置で静止する。また、この状態では、傘部16は弁座15から離間しており、排気弁10は半開状態となっている。以下、この状態にあるときの弁体19の位置を中立位置という。   In FIG. 1, the valve element 19 is shown when no current is supplied to either the closed drive electromagnet 61 or the open drive electromagnet 62, and no electromagnetic force is generated in the closed drive electromagnet 61 and the open drive electromagnet 62. Shows the state. In this state, the armature 28 is not attracted by the electromagnetic force of the closing drive electromagnet 61 and the opening drive electromagnet 62, and the urging force of the lower spring 24 and the upper spring 38 is balanced between the upper core 32 and the lower core 34. It stops at an intermediate position. Further, in this state, the umbrella portion 16 is separated from the valve seat 15 and the exhaust valve 10 is in a half-open state. Hereinafter, the position of the valve body 19 in this state is referred to as a neutral position.

次に、閉駆動用電磁石61及び開駆動用電磁石62に対する通電制御を通じて開閉駆動される排気弁10の動作態様について説明する。
まず、排気弁10を全閉状態に保持する際には、排気弁10を全閉状態に保持するための保持電流が閉駆動用電磁石61に対して供給される。この保持電流が供給されることにより、アーマチャ28が閉駆動用電磁石61の電磁力により吸引され、アッパスプリング38の弾性力に抗してアッパコア32に当接保持されるとともに、傘部16が弁座15に着座した状態が保持されるようになる。
Next, an operation mode of the exhaust valve 10 that is driven to open and close through energization control with respect to the closing driving electromagnet 61 and the opening driving electromagnet 62 will be described.
First, when the exhaust valve 10 is held in the fully closed state, a holding current for holding the exhaust valve 10 in the fully closed state is supplied to the closing drive electromagnet 61. By supplying this holding current, the armature 28 is attracted by the electromagnetic force of the closing drive electromagnet 61 and is held in contact with the upper core 32 against the elastic force of the upper spring 38, and the umbrella portion 16 is valved. The state of being seated on the seat 15 is maintained.

次に、排気弁10の開駆動時期が到来すると、保持電流の供給が中断される。これにより、アッパスプリング38の弾性力により、排気弁10が開弁する。換言すれば、アーマチャ28が開駆動用電磁石62側に移動することで、弁体19が弁座15から離れ、燃焼室12に向けて移動するようになる。   Next, when the opening drive timing of the exhaust valve 10 comes, the supply of the holding current is interrupted. As a result, the exhaust valve 10 is opened by the elastic force of the upper spring 38. In other words, the armature 28 moves toward the opening drive electromagnet 62, so that the valve body 19 moves away from the valve seat 15 and moves toward the combustion chamber 12.

そして、この弁体19の全閉位置から全開位置への変位過程において、開駆動用電磁石62の通電制御が行われる。この期間では、弁体19が所定の変位速度をもって確実に全開位置に達するように、開駆動用電磁石62に対する吸引電流の調節を通じて弁体19を開弁方向に吸引する電磁力が制御される。   Then, in the process of displacing the valve body 19 from the fully closed position to the fully opened position, energization control of the open driving electromagnet 62 is performed. During this period, the electromagnetic force that attracts the valve body 19 in the valve opening direction is controlled through the adjustment of the attraction current to the opening driving electromagnet 62 so that the valve body 19 reliably reaches the fully opened position with a predetermined displacement speed.

そして、弁体19が全開位置に達すると、そのときから所定期間が経過するまで、排気弁10を全開状態に保持するための保持電流が開駆動用電磁石62に対して供給される。この保持電流が供給されることにより、アーマチャ28が開駆動用電磁石62の電磁力により吸引され、ロアスプリング24の弾性力に抗してロアコア34に当接保持されるとともに、傘部16が弁座15から最も離間した状態が保持されるようになる。   When the valve body 19 reaches the fully open position, a holding current for holding the exhaust valve 10 in the fully open state is supplied to the open driving electromagnet 62 until a predetermined period elapses from that time. By supplying this holding current, the armature 28 is attracted by the electromagnetic force of the open driving electromagnet 62 and is held in contact with the lower core 34 against the elastic force of the lower spring 24, and the umbrella portion 16 is valved. The state most distant from the seat 15 is held.

次に、弁体19が全開位置に達してから所定期間が経過すると、排気弁10を全開位置にて保持するための保持電流の供給が中断される。これにより、排気弁10は、ロアスプリング24の弾性力により、閉弁方向に向けて、換言すれば、弁体19が弁座15に向けて変位する。   Next, when a predetermined period elapses after the valve element 19 reaches the fully open position, the supply of the holding current for holding the exhaust valve 10 at the fully open position is interrupted. Thereby, the exhaust valve 10 is displaced toward the valve closing direction by the elastic force of the lower spring 24, in other words, the valve body 19 is displaced toward the valve seat 15.

そして、この排気弁10の全開位置から全閉位置への変位過程において、閉駆動用電磁石61に対する通電制御が行われる。この期間では、弁体19が所定の変位速度をもって確実に全閉位置に達するように、閉駆動用電磁石61に対する吸引電流の調節を通じて弁体19を閉弁方向に吸引する電磁力が制御される。   Then, in the process of displacement of the exhaust valve 10 from the fully open position to the fully closed position, energization control is performed on the electromagnet 61 for driving for closing. During this period, the electromagnetic force that attracts the valve body 19 in the valve closing direction is controlled through the adjustment of the suction current to the electromagnet 61 for driving the closing so that the valve body 19 reliably reaches the fully closed position with a predetermined displacement speed. .

そして、弁体19が全閉位置に達すると、そのときから次の開駆動時期が到来するまでの期間、排気弁10を全閉状態に保持するための保持電流が閉駆動用電磁石61に対して再び供給されるようになる。   When the valve body 19 reaches the fully closed position, a holding current for holding the exhaust valve 10 in the fully closed state is supplied to the closing drive electromagnet 61 from that time until the next opening drive timing comes. Will be supplied again.

上記態様の排気弁10の動作に際し、本実施形態では、閉駆動用電磁石61や開駆動用電磁石62に与える電流量を操作することで、弁体19(詳しくは、弁体19やアーマチャ28を備える可動部)の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する。詳しくは、本実施形態では、スライディングモード制御によって上記フィードバック制御を行う。以下、これについて詳述する。   In the operation of the exhaust valve 10 of the above aspect, in the present embodiment, the valve body 19 (specifically, the valve body 19 and the armature 28 are moved by operating the amount of current applied to the closing drive electromagnet 61 and the opening drive electromagnet 62. The state quantity of the movable part provided) is feedback controlled to the target state quantity. Specifically, in the present embodiment, the feedback control is performed by sliding mode control. This will be described in detail below.

本実施形態では、排気弁10を、ロアスプリング24及びアッパスプリング38の弾性力と、可動部と固定部との間の摺動抵抗と、アーマチャ28に作用する電磁力と、筒内圧等の外力とが、上記可動部に対し付与される系とする。この系の運動方程式は、可動部の重量M、バネ定数K、弁体19の変位xに加えて、可動部及び固定部間の減衰定数C、及び上記外力f、及び弁体19の状態量を目標とする状態量に追従させるべくアーマチャ28に作用する電磁力Uを用いて、下式(c1)にて表記される。なお、ここで弁体19の変位xとは、実際には、アーマチャ28と閉駆動用電磁石61や開駆動用電磁石62との距離のこととする。   In the present embodiment, the exhaust valve 10 is connected to the elastic force of the lower spring 24 and the upper spring 38, the sliding resistance between the movable part and the fixed part, the electromagnetic force acting on the armature 28, and the external force such as the in-cylinder pressure. Is a system applied to the movable part. In addition to the weight M of the movable part, the spring constant K, and the displacement x of the valve body 19, the equation of motion of this system includes the damping constant C between the movable part and the fixed part, the external force f, and the state quantity of the valve body 19 Is expressed by the following expression (c1) using the electromagnetic force U acting on the armature 28 to follow the target state quantity. Here, the displacement x of the valve body 19 is actually the distance between the armature 28 and the electromagnet 61 for driving and the electromagnet 62 for driving.

Figure 2005090251
ここで、外力fをモデル誤差とし、上記バネ定数Kに基づく弾性力と上記減衰定数Cに基づく摺動抵抗との作用する弁体19の状態量を、スライディングモード入力ulによって目標とする状態量に制御することを考える。この場合、スライディングモード入力ulによって弁体19の状態量を目標とする状態量に制御する物理モデルは、下式(c2)となる。
Figure 2005090251
Here, with the external force f as a model error, the state quantity of the valve element 19 on which the elastic force based on the spring constant K and the sliding resistance based on the damping constant C act is set as a target state quantity by the sliding mode input ul. Think about controlling it. In this case, the physical model for controlling the state quantity of the valve element 19 to the target state quantity by the sliding mode input ul is represented by the following expression (c2).

Figure 2005090251
上式(c2)で表記される物理モデルは、行列表記することで下式(c3)と表記される。
Figure 2005090251
The physical model represented by the above equation (c2) is represented by the following equation (c3) by matrix notation.

Figure 2005090251
ここで、上記スライディングモード入力ulを通じて弁体19の状態量を所望の切換超平面に制御することを考える。この切換超平面は、行列S=(s1,1)を用いて定義される下式(c4)を満たす状態量Xにて表記される。
Figure 2005090251
Here, it is considered that the state quantity of the valve body 19 is controlled to a desired switching hyperplane through the sliding mode input ul. This switching hyperplane is represented by a state quantity X that satisfies the following expression (c4) defined using the matrix S = (s1, 1).

Figure 2005090251
ただし、上式(c4)において、s1は弁体19の変位xに応じて可変設定されることが望ましい。換言すれば、切換超平面を弁体19の変位xに応じて可変設定することが望ましい。ここで、弁体19の状態量がスライディングモード状態にあるとすると、下式(c5)が成立する。
Figure 2005090251
However, in the above equation (c4), it is desirable that s1 is variably set according to the displacement x of the valve body 19. In other words, it is desirable to variably set the switching hyperplane according to the displacement x of the valve body 19. Here, if the state quantity of the valve body 19 is in the sliding mode state, the following expression (c5) is established.

Figure 2005090251
上式(c5)より、スライディングモード入力ulは、下式(c6)となる。
Figure 2005090251
From the above equation (c5), the sliding mode input ul is represented by the following equation (c6).

Figure 2005090251
ここで、アーマチャ28に作用する電磁石(閉駆動用電磁石61や開駆動用電磁石62)とアーマチャ28との間の距離(弁体19の変位x)、上記電磁石に与えている電流量Iに対して、アーマチャ28に作用する電磁力Uは、下式(c7)によって表記される。
Figure 2005090251
Here, with respect to the distance (displacement x of the valve body 19) between the electromagnet (the closed drive electromagnet 61 and the open drive electromagnet 62) acting on the armature 28 and the armature 28, and the current amount I applied to the electromagnet. The electromagnetic force U acting on the armature 28 is expressed by the following expression (c7).

Figure 2005090251
上式(c7)において、係数kは、「N・μ0・S/4」と表記される。ただし、Nは、電磁石のコイル(アッパコイル42又はロアコイル46)の巻き数であり、μ0は真空の透磁率であり、Sは、電磁石(閉駆動用電磁石61又は開駆動用電磁石62)の断面積である。また、上式(c7)において、x0は、「L/2μs」と表記される。ここで、Lはアーマチャ28と電磁石(閉駆動用電磁石61又は開駆動用電磁石62)とで形成される磁路の長さのうち、アーマチャ28及び電磁石間のギャップ分を除いたものである。
Figure 2005090251
In the above equation (c7), the coefficient k is expressed as “N 2 · μ0 · S / 4”. Where N is the number of turns of the electromagnet coil (upper coil 42 or lower coil 46), μ0 is the vacuum permeability, and S is the cross-sectional area of the electromagnet (closed drive electromagnet 61 or open drive electromagnet 62). It is. In the above formula (c7), x0 is expressed as “L / 2 μs”. Here, L is obtained by removing the gap between the armature 28 and the electromagnet from the length of the magnetic path formed by the armature 28 and the electromagnet (the closed driving electromagnet 61 or the open driving electromagnet 62).

ここで、電磁石に与えている電流量Iによって、上式(c6)にて表記されるスライディングモード入力ulを生じるとすると、同電流量Iは下式(c8)を満たす。   Here, if the sliding mode input ul represented by the above equation (c6) is generated by the amount of current I given to the electromagnet, the current amount I satisfies the following equation (c8).

Figure 2005090251
ここで、実際の状態量Xを、下式(c9)にて表記される目標とする状態量Xmにフィードバック制御することを考える。
Figure 2005090251
Here, it is considered that the actual state quantity X is feedback controlled to the target state quantity Xm expressed by the following equation (c9).

Figure 2005090251
この目標とする状態量Xmは各変位xm毎にその変位速度が定められたものである。ただし、本実施形態では、スライディングモード制御を行う関係上、この目標とする状態量Xmは、上式(c4)にて定義される切換超平面によって規定されている。
Figure 2005090251
The target state quantity Xm has a displacement speed determined for each displacement xm. However, in the present embodiment, because of the sliding mode control, the target state quantity Xm is defined by the switching hyperplane defined by the above equation (c4).

一方、上式(c2)にて表記される物理系において、実際の状態量Xを目標とする状態量Xmとするのに必要であると予め想定されるスライディングモード入力umは、下式(c10)となる。   On the other hand, in the physical system represented by the above equation (c2), the sliding mode input um that is assumed to be necessary to set the actual state amount X as the target state amount Xm is the following equation (c10). )

Figure 2005090251
上式(c10)のスライディングモード入力umは、実際の物理系が上式(c2)にて表記されるなら実際の状態量Xを目標とする状態量Xmにスライディングモード制御することのできる入力である。ただし、上式(c2)は、外力fを除いていること等に起因して実際の物理系に対してモデル誤差を有するものとなっている。そこで、目標とする状態量Xmに対する実際の状態量Xの差を微小な変化量ΔXとして、上式(c8)を目標とする状態量Xmの近傍で展開することを考える。更に、実際の状態量Xを目標とする状態量Xmとするのに必要であると予め想定される電流量Imに対する実際の電流量Iの差を微小な変化量ΔIとして、上式(c8)を上記想定される電流量Imの近傍で展開することを考える。上式(c8)を、これら目標とする状態量Xmや想定される電流量Imを用いて書き直すと下式(c11)となる。
Figure 2005090251
The sliding mode input um of the above equation (c10) is an input that can control the sliding mode to the target state amount Xm if the actual physical system is expressed by the above equation (c2). is there. However, the above equation (c2) has a model error with respect to the actual physical system due to the removal of the external force f. Therefore, it is considered that the difference of the actual state quantity X with respect to the target state quantity Xm is set as a minute change amount ΔX and the above equation (c8) is developed in the vicinity of the target state quantity Xm. Further, the difference of the actual current amount I with respect to the current amount Im assumed in advance to be necessary to set the actual state amount X as the target state amount Xm is defined as a minute change amount ΔI, and the above equation (c8) Is developed in the vicinity of the assumed current amount Im. When the above equation (c8) is rewritten using the target state quantity Xm and the assumed current amount Im, the following expression (c11) is obtained.

Figure 2005090251
上式(c11)の中辺を微小変化分の一次の項まで用いてテラー展開すると下式(c12)となる。
Figure 2005090251
When Teller expansion is performed using the middle side of the above equation (c11) to the first term of the minute change, the following equation (c12) is obtained.

Figure 2005090251
上式(c11)において、中辺を上式(c12)にて近似するとともに、上式(c10)を用いてスライディングモード入力umにかかる項を消去すると、下式(c13)となる。
Figure 2005090251
In the above equation (c11), when the middle side is approximated by the above equation (c12) and the term relating to the sliding mode input um is deleted using the above equation (c10), the following equation (c13) is obtained.

Figure 2005090251
上式(13)は、実際の状態量Xが目標とする状態量Xmからずれた場合について、上記変化量ΔXと電流量の変化量ΔIとの関係を与えるものである。上式(c13)は、左辺にある変位の変化量Δxの項を右辺に移項することによって、下式(c14)のように表記される。
Figure 2005090251
The above equation (13) gives the relationship between the change amount ΔX and the change amount ΔI of the current amount when the actual state amount X deviates from the target state amount Xm. The above equation (c13) is expressed as the following equation (c14) by moving the displacement change amount Δx on the left side to the right side.

Figure 2005090251
ただし、Kmは、下式(c15)にて表記される。
Figure 2005090251
However, Km is expressed by the following formula (c15).

Figure 2005090251
上式(c14)は、予め想定される電流量Imからの電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuが線形な変化として近似される物理モデルとなっている。この物理モデルは、図2に示すように、上式(c7)で示される曲線に対して上記想定される電流量Imにて接する接線となっている。こうした物理モデルを用いることで、上記想定される電流量Imからの電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuを適切に把握しつつフィードバック制御を行うことが可能となる。
Figure 2005090251
The above equation (c14) is a physical model in which the amount of change Δu of the electromagnetic force with respect to the amount of change ΔI in current from the current amount Im assumed in advance is approximated as a linear change. As shown in FIG. 2, the physical model is a tangent line that is in contact with the curve represented by the above equation (c7) at the assumed current amount Im. By using such a physical model, it is possible to perform feedback control while appropriately grasping the change amount Δu of the electromagnetic force with respect to the change amount ΔI of the current from the assumed current amount Im.

ここで、上式(c7)に示したように電磁力の変化が電流の変化に対して非線形性を有する場合には、電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuが一義的に定まらず、想定される電流量Imに依存する。このため、上式(c8)等を用いて直接電流量Iを算出すると、電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuが都度想定される電流量Imによって変化することとなり、実際の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する上で適切な電磁力を与えることが困難なものとなっている。この点、上式(c14)のように線形化された物理モデルを用いることで、都度の電流量の変更に対する電磁力の変化量を適切に把握しつつフィードバック制御を行うことができる。   Here, when the change in electromagnetic force has nonlinearity with respect to the change in current as shown in the above equation (c7), the change amount Δu of the electromagnetic force with respect to the change amount ΔI of the current is not uniquely determined. , Depending on the assumed current amount Im. For this reason, if the current amount I is directly calculated using the above equation (c8) or the like, the amount of change Δu of the electromagnetic force with respect to the amount of change ΔI of the current changes each time depending on the assumed amount of current Im. It is difficult to give an appropriate electromagnetic force for feedback control to the target state quantity. In this regard, by using a linear physical model as in the above equation (c14), feedback control can be performed while appropriately grasping the amount of change in electromagnetic force with respect to each change in current amount.

また、上式(c14)では、上記移項された項についての変位の変化量Δxの係数をバネ定数Kに繰り込むことによって、この物理系が繰り込まれたバネ定数Kmを有する系とみなせることを示している。すなわち、電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuが線形な変化として近似される物理系は、目標とする変位xmとこのときに想定される電流量Imとによって変化するバネ定数を有する系と見なすことができる。したがって、上式(c14)を用いることで、目標とする変位xmと予め想定される電流量Imとによって特性の変化する物理系の都度の変化を反映しつつ適切なフィードバック制御を行うことが可能となる。   Further, in the above equation (c14), the physical system can be regarded as a system having a renormalized spring constant Km by replenishing the coefficient of the displacement change amount Δx for the transferred term to the spring constant K. Is shown. That is, the physical system in which the electromagnetic force change Δu with respect to the current change ΔI is approximated as a linear change is a system having a spring constant that changes depending on the target displacement xm and the current amount Im assumed at this time. Can be considered. Therefore, by using the above equation (c14), it is possible to perform appropriate feedback control while reflecting the change of the physical system whose characteristics change depending on the target displacement xm and the current amount Im assumed in advance. It becomes.

こうした電磁力の変化量Δuを用いることで、スライディングモード入力ulは、um+Δuと表記される。更に、スライディングモード制御においては、実際の状態量が上式(c4)で表記される切換超平面から離間した場合に与える入力である到達モード入力unlが加わるために、下式(c16)にて表記される。   By using such a change amount Δu of the electromagnetic force, the sliding mode input ul is expressed as um + Δu. Furthermore, in the sliding mode control, since the arrival mode input unl that is an input given when the actual state quantity is separated from the switching hyperplane expressed by the above equation (c4) is added, the following equation (c16) It is written.

Figure 2005090251
上式(c16)から電磁石に与える電流量を算出することができる。
Figure 2005090251
The amount of current applied to the electromagnet can be calculated from the above equation (c16).

ここで、上記ECU50による電磁石への通電操作量である指令電流量の算出にかかる処理手順について図3を用いて説明する。図3の処理は、上記ECU50によって所定の周期で繰り返し実行される処理である。   Here, a processing procedure related to calculation of a command current amount which is an operation amount of energization to the electromagnet by the ECU 50 will be described with reference to FIG. The process of FIG. 3 is a process repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.

この一連の処理においては、まずステップ100において、上記変位量センサ52の検出結果に基づいて算出される弁体19の変位x(n)を取り込む。ここで、弁体19の変位x(n)は、通電操作の対象となる電磁石と上記アーマチャ28との間の距離である。すなわち、例えば弁体19を開弁側に制御すべく開駆動用電磁石62にてアーマチャ28を吸引する制御を行うときには、弁体19の変位x(n)は、開駆動用電磁石62とアーマチャ28との距離となる。また、例えば弁体19を閉弁側に制御すべく閉駆動用電磁石61にてアーマチャ28を吸引する制御を行うときには、弁体19の変位x(n)は、閉駆動用電磁石61とアーマチャ28との距離となる。   In this series of processing, first, in step 100, the displacement x (n) of the valve body 19 calculated based on the detection result of the displacement sensor 52 is taken. Here, the displacement x (n) of the valve body 19 is a distance between the electromagnet to be energized and the armature 28. That is, for example, when the armature 28 is attracted by the opening driving electromagnet 62 so as to control the valve body 19 to the valve opening side, the displacement x (n) of the valve body 19 is determined by the opening driving electromagnet 62 and the armature 28. And the distance. For example, when the armature 28 is attracted by the closing drive electromagnet 61 to control the valve body 19 to the valve closing side, the displacement x (n) of the valve body 19 is determined by the closing drive electromagnet 61 and the armature 28. And the distance.

続くステップ110では弁体19の変位速度を算出する。この弁体19の変位速度は、例えばこの図3に示す一連の処理において、今回の処理タイミングにおける弁体19の変位x(n)から前回の処理タイミングにおける弁体19の変位x(n−1)を減算した値か、更にこの値を図3に示す一連の処理の周期で除算した値としてもよい。   In the following step 110, the displacement speed of the valve body 19 is calculated. For example, in the series of processes shown in FIG. 3, the displacement speed of the valve body 19 is changed from the displacement x (n) of the valve body 19 at the current processing timing to the displacement x (n−1) of the valve body 19 at the previous processing timing. ) Or a value obtained by dividing this value by the cycle of a series of processes shown in FIG.

続くステップ120においては、目標とする弁体19の変位xm(n)を算出する。この目標とする弁体19の変位xm(n)は、予め定められた規範モデルに従う目標とする状態量Xmについて、図3に示す一連の処理の今回の処理タイミングにおける値である。すなわち、例えば排気弁10の開駆動に際しては、保持電流の供給が停止されてから弁体19が全開位置に達するまでの各時刻において目標とする状態量Xmは一義的に定められている。このため、各処理タイミング毎に、同タイミングと対応する時刻についての目標とする状態量Xmが定まる。上記ステップ120では、この対応する状態量Xmのうちの弁体19の変位xmを算出するようにしている。   In the following step 120, a target displacement xm (n) of the valve body 19 is calculated. This target displacement 19 of the valve body 19 is a value at the current processing timing of the series of processing shown in FIG. 3 for the target state quantity Xm according to a predetermined standard model. That is, for example, when the exhaust valve 10 is driven to open, the target state quantity Xm is uniquely determined at each time from when the supply of the holding current is stopped until the valve body 19 reaches the fully open position. For this reason, the target state quantity Xm for the time corresponding to the same timing is determined for each processing timing. In step 120, the displacement xm of the valve body 19 in the corresponding state quantity Xm is calculated.

更にステップ130では、目標とする弁体19の変位速度を算出する。この目標とする弁体19の変位xm(n)は、予め定められた規範モデルに従う目標とする状態量Xmについて、図3に示す一連の処理の今回の処理タイミングにおける値である。ただし、このステップ130においては、例えば目標とする弁体19の変位についての前回の変位xm(n−1)と今回の変位x(n)とから目標とする弁体19の変位速度を算出するようにしてもよい。この場合、弁体19の変位速度の算出手法は、例えば上記ステップ110におけるものと同様としてもよい。   In step 130, the target displacement speed of the valve body 19 is calculated. This target displacement 19 of the valve body 19 is a value at the current processing timing of the series of processing shown in FIG. 3 for the target state quantity Xm according to a predetermined standard model. However, in this step 130, for example, the displacement speed of the target valve body 19 is calculated from the previous displacement xm (n-1) and the current displacement x (n) for the target displacement of the valve body 19, for example. You may do it. In this case, the method for calculating the displacement speed of the valve body 19 may be the same as that in step 110, for example.

続くステップ140では、上記目標とする弁体19の変位xm(n)と、当該処理タイミング時において想定される電流量Im(n)とを用いて、上式(c15)により繰り込まれたバネ定数Km(n)を算出する。更に、ステップ150では、上記繰り込まれたバネ定数Km(n)を用いて、上式(c14)により電磁力の変化量Δu(n)を算出する。   In the subsequent step 140, the spring that has been retreated by the above equation (c15) using the target displacement xm (n) of the valve body 19 and the current amount Im (n) that is assumed at the processing timing. A constant Km (n) is calculated. Further, in step 150, the amount of change Δu (n) of the electromagnetic force is calculated by the above equation (c14) using the spring constant Km (n) that has been brought in.

続くステップ160では、こうして求められた電磁力の変化量Δu(n)を用いて、上式(c16)により、ECU50による電磁石への通電操作量である指令電流量I(n)を算出する。なお、ここでは、電磁力の変化量Δu(n)に加えて、上記上式(c10)にて表記されるスライディングモード入力umや、到達モード入力unlについての当該処理タイミング時の値um(n)、unl(n)が算出されて用いられる。   In the subsequent step 160, the command current amount I (n), which is the amount of operation of energizing the electromagnet by the ECU 50, is calculated by the above equation (c16) using the electromagnetic force variation Δu (n) thus obtained. Here, in addition to the electromagnetic force variation Δu (n), the sliding mode input um represented by the above equation (c10) and the value um (n) at the processing timing for the reaching mode input unl. ), Unl (n) are calculated and used.

こうしてステップ160の処理が終了すると、この一連の処理を一旦終了する。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)予め想定される電流量Imからの電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuが線形な変化として近似される物理モデルを用いることで、上記想定される電流量Imからの電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量Δuを適切に把握しつつフィードバック制御を行うことができるようになる。
When the process of step 160 is completed in this way, this series of processes is temporarily ended.
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) By using a physical model in which the change amount Δu of the electromagnetic force with respect to the change amount ΔI of the current from the assumed current amount Im is approximated as a linear change, the current from the assumed current amount Im The feedback control can be performed while appropriately grasping the change amount Δu of the electromagnetic force with respect to the change amount ΔI.

(第2の実施形態)
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置を内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開閉駆動する制御装置に適用した第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention is applied to a control device that opens and closes a valve body that functions as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and the first embodiment described above. The difference will be mainly described.

上記第1の実施形態では、各処理タイミング毎に想定される電流量Im(n)及び弁体19の変位xm(n)を用いて、繰り込まれたバネ定数Km(n)を算出するようにした。これに対し、本実施形態では、各処理タイミング毎に、都度取り込まれる弁体19の変位x(n)と、前回の指令電流量I(n−1)とを用いて繰り込まれたバネ定数Kmを算出する。   In the first embodiment, the retraction spring constant Km (n) is calculated using the current amount Im (n) assumed for each processing timing and the displacement xm (n) of the valve body 19. I made it. On the other hand, in the present embodiment, for each processing timing, the spring constant retreated using the displacement x (n) of the valve body 19 taken in each time and the previous command current amount I (n−1). Km is calculated.

こうした態様にて繰り込まれたバネ定数Kmを算出することで、例えば上式(c1)における外力fが大きくなるなどして、実際の状態量Xが目標とする状態量Xmから大きく離間する場合に、より適切な指令電流量を算出することが可能となる。これは次の理由による。   By calculating the spring constant Km drawn in such a manner, for example, when the external force f in the above equation (c1) is increased, the actual state quantity X is greatly separated from the target state quantity Xm. In addition, a more appropriate command current amount can be calculated. This is due to the following reason.

すなわち、上式(c12)による1次の項まで用いたテラー展開は、目標とする弁体19の変位xmに対する実際の弁体19の変位xの差が小さく、且つ、上記想定される電流量Imに対する実際の電流量Iの差が小さいときに精度のよい近似となる。このため、外力fが大きく、実際の状態量Xが目標とする状態量Xmから大きく離間するほど、上式(12)の近似の精度が低下し、ひいては、上式(c14)にて表記される入力の変化量Δuの精度が低下する。更に、外力fが大きいときには、上式(c16)に示した到達モード入力unlが大きくなるため、同式(c16)により算出される指令電流量は、上式(c12)に示す1次までのテラー展開の妥当性を保証するものではなくなる。このため、上式(c16)を用いて算出された指令電流量には、電流量の変化に対する電磁力の変化が線形な変化として近似される物理モデルである上式(c14)にて表記される物理モデルが適切に反映されなくなる。   That is, in the Teller expansion using the first order term according to the above equation (c12), the difference between the actual displacement x of the valve body 19 and the target displacement xm of the valve body 19 is small, and the estimated current amount An accurate approximation is obtained when the difference between the actual current amount I and Im is small. For this reason, as the external force f is larger and the actual state quantity X is farther away from the target state quantity Xm, the accuracy of approximation of the above equation (12) decreases, and as a result, expressed by the above equation (c14). The accuracy of the input change amount Δu decreases. Further, when the external force f is large, the reaching mode input unl shown in the above equation (c16) becomes large, and the command current amount calculated by the equation (c16) is up to the first order shown in the above equation (c12). It does not guarantee the validity of the Teller deployment. For this reason, the command current amount calculated using the above equation (c16) is expressed by the above equation (c14), which is a physical model in which a change in electromagnetic force with respect to a change in the current amount is approximated as a linear change. The physical model is not properly reflected.

これに対し、繰り込まれたバネ定数Kmを、各処理タイミング毎に、都度取り込まれる弁体19の変位x(n)と、前回の指令電流量I(n−1)とを用いて算出するようにするなら、上式(c14)にて表記される物理モデルを、都度の物理系の特性をより精度良く反映したものとすることができるようになる。すなわち、上式(c14)にて表記される物理モデルを、電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化が線形な変化として精度良く近似される物理モデルとすることができる。   On the other hand, the spring constant Km that has been retracted is calculated using the displacement x (n) of the valve element 19 that is taken in each time and the previous command current amount I (n−1) at each processing timing. As a result, the physical model represented by the above equation (c14) can reflect the characteristics of the physical system each time more accurately. That is, the physical model represented by the above formula (c14) is a physical model that accurately approximates a change in electromagnetic force with respect to a change in current from a current amount applied to the electromagnet as a linear change. Can do.

ここで、本実施形態おいて上記指令電流量の算出にかかる処理手順について図4を用いて説明する。図4の処理は、上記ECU50によって所定の周期で繰り返し実行される処理である。   Here, a processing procedure for calculating the command current amount in the present embodiment will be described with reference to FIG. The process of FIG. 4 is a process repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.

この一連の処理においては、ステップ200〜230において、先の図3のステップ100〜130と同様の処理を行う。そして、ステップ240において、ステップ200において取り込まれた弁体19の変位x(n)と、前回の指令電流量I(n−1)とを用いて繰り込まれたバネ定数Km(n)を算出する。ここでは、上式(c15)において、変位xmを変位x(n)とし、電流量Imを前回の指令電流量I(n−1)とすることで繰り込まれたバネ定数Km(n)を算出する。更に、ステップ250及びステップ260では、上記ステップ240にて算出された繰り込まれたバネ定数Kmを用いて、先の図3のステップ150、160と同様の処理を行う。   In this series of processing, in steps 200 to 230, processing similar to that in steps 100 to 130 in FIG. 3 is performed. In step 240, the spring constant Km (n) is calculated using the displacement x (n) of the valve element 19 taken in in step 200 and the previous command current amount I (n-1). To do. Here, in the above equation (c15), the spring constant Km (n) that has been brought forward by setting the displacement xm as the displacement x (n) and the current amount Im as the previous command current amount I (n−1) is obtained. calculate. Further, in steps 250 and 260, the same processing as in steps 150 and 160 of FIG. 3 is performed using the spring constant Km calculated in step 240.

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(2)各処理タイミング毎に、都度取り込まれる弁体19の変位x(n)と、前回の指令電流量I(n−1)とを用いて繰り込まれたバネ定数Kmを算出するようにすることで、上式(c3)にて表記される外力fが無視し得ないときであれ、より適切な指令電流量を算出することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(2) At each processing timing, the spring constant Km is calculated using the displacement x (n) of the valve element 19 that is taken in each time and the previous command current amount I (n-1). Thus, even when the external force f expressed by the above equation (c3) cannot be ignored, a more appropriate command current amount can be calculated.

(第3の実施形態)
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置を内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開閉駆動する制御装置に適用した第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment in which the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention is applied to a control device that opens and closes a valve body that functions as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine will be described as the first embodiment. The difference will be mainly described.

本実施形態では、PID制御によって弁体19の状態量Xを目標とする状態量Xmにフィードバック制御する。
ここで、本実施形態おける上記指令電流量の算出にかかる処理手順について図5を用いて説明する。図5の処理は、上記ECU50によって所定の周期で繰り返し実行される処理である。
In this embodiment, feedback control of the state quantity X of the valve body 19 to the target state quantity Xm is performed by PID control.
Here, a processing procedure for calculating the command current amount in the present embodiment will be described with reference to FIG. The process of FIG. 5 is a process repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.

この一連の処理においては、ステップ300〜330において、先の図3のステップ100〜130と同様の処理を行う。そして、ステップ340において、ステップ320において算出された目標とする弁体19の変位xm(n)と、当該処理タイミングにおいて想定される電流量Im(n)とを用いて各制御ゲインを算出する。すなわち、弁体19の状態量Xと目標とする状態量Xmとの乖離度に対する比例項や積分項、微分項のそれぞれに対応する制御ゲインを、目標とする弁体19の変位xm(n)と想定される電流量Im(n)とを用いて算出する。   In this series of processing, in steps 300 to 330, processing similar to that in steps 100 to 130 in FIG. 3 is performed. In step 340, each control gain is calculated by using the target displacement xm (n) of the valve body 19 calculated in step 320 and the current amount Im (n) assumed at the processing timing. That is, the control gain corresponding to each of the proportional term, the integral term, and the differential term with respect to the degree of deviation between the state quantity X of the valve body 19 and the target state quantity Xm is set as the target displacement xm (n). And the current amount Im (n) assumed to be calculated.

ここでは、上式(c14)において、繰り込まれたバネ定数Kmを先の第1の実施形態と同様の態様で算出したときに取得される物理系にとって適切な制御ゲイン算出する。なお、この制御ゲインの算出は、実際には弁体19の変位及び電流量Iをマップ点とし、制御ゲインをマップ値とする2次元マップを用いて算出することが望ましい。ただし、各処理タイミング毎に上記第1の実施形態と同様にして上式(c14)を算出し、該算出結果に基づいて制御ゲインを算出してもよい。   Here, in the above equation (c14), the control gain appropriate for the physical system obtained when the retreated spring constant Km is calculated in the same manner as in the first embodiment is calculated. In practice, the control gain is desirably calculated using a two-dimensional map in which the displacement of the valve element 19 and the current amount I are map points and the control gain is a map value. However, the above equation (c14) may be calculated at each processing timing in the same manner as in the first embodiment, and the control gain may be calculated based on the calculation result.

こうして制御ゲインの算出が終了すると、ステップ350において、この算出された制御ゲインに基づいて指令電流量I(n)を算出し、この一連の処理を一旦終了する。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
When the calculation of the control gain is completed in this way, in step 350, the command current amount I (n) is calculated based on the calculated control gain, and this series of processes is temporarily ended.
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(3)目標とする弁体19の変位xm(n)と、予め想定される電流量Im(n)とを用いて各制御ゲインを算出することで、適切な指令電流量I(n)を算出することができるようになる。   (3) By calculating each control gain using a target displacement xm (n) of the valve body 19 and a current amount Im (n) assumed in advance, an appropriate command current amount I (n) is obtained. It becomes possible to calculate.

(第4の実施形態)
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置を内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開閉駆動する制御装置に適用した第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment in which the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention is applied to a control device that opens and closes a valve body that functions as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and the third embodiment described above. The difference will be mainly described.

本実施形態では、PID制御によって弁体19の状態量Xを目標とする状態量Xmにフィードバック制御する。
ここで、本実施形態おける上記指令電流量の算出にかかる処理手順について図6を用いて説明する。図6の処理は、上記ECU50によって所定の周期で繰り返し実行される処理である。
In this embodiment, feedback control of the state quantity X of the valve body 19 to the target state quantity Xm is performed by PID control.
Here, a processing procedure for calculating the command current amount in the present embodiment will be described with reference to FIG. The process of FIG. 6 is a process that is repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.

この一連の処理においては、ステップ400〜430において、先の図5のステップ300〜330と同様の処理を行う。そして、ステップ440において、ステップ400において取り込まれた弁体19の変位x(n)と、前回の指令電流量I(n−1)とを用いて各制御ゲインを算出する。すなわち、弁体19の状態量Xと目標とする状態量Xmとの乖離度に対する比例項や積分項、微分項のそれぞれに対応する制御ゲインを、弁体19の変位x(n)と前回の指令電流量I(n−1)とを用いて算出する。   In this series of processing, processing similar to that in steps 300 to 330 in FIG. 5 is performed in steps 400 to 430. In step 440, each control gain is calculated using the displacement x (n) of the valve element 19 taken in in step 400 and the previous command current amount I (n-1). That is, the control gain corresponding to each of the proportional term, the integral term, and the derivative term with respect to the degree of deviation between the state quantity X of the valve body 19 and the target state quantity Xm is set to the displacement x (n) of the valve body 19 and the previous time. It calculates using command electric current amount I (n-1).

ここでは、上式(c14)において、繰り込まれたバネ定数Kmを先の第2の実施形態と同様の態様で算出したときに取得される物理系にとって適切な制御ゲイン算出する。なお、この制御ゲインの算出は、実際には弁体19の変位及び電流量Iをマップ点とし、制御ゲインをマップ値とする2次元マップを用いて算出することが望ましい。ただし、各処理タイミング毎に上記第2の実施形態と同様にして上式(c14)を算出し、該算出結果に基づいて制御ゲインを算出してもよい。   Here, in the above equation (c14), the control gain appropriate for the physical system acquired when the regressed spring constant Km is calculated in the same manner as in the second embodiment is calculated. In practice, the control gain is desirably calculated using a two-dimensional map in which the displacement of the valve element 19 and the current amount I are map points and the control gain is a map value. However, the above equation (c14) may be calculated at each processing timing in the same manner as in the second embodiment, and the control gain may be calculated based on the calculation result.

こうして制御ゲインの算出が終了すると、ステップ450において、この算出された制御ゲインを用いて指令電流量I(n)を算出し、この一連の処理を一旦終了する。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
When the calculation of the control gain is completed in this way, in step 450, the command current amount I (n) is calculated using the calculated control gain, and this series of processes is temporarily ended.
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(4)弁体19の変位x(n)と前回の指令電流量I(n−1)とを用いて各制御ゲインを算出することで、適切な指令電流量I(n)を算出することができるようになる。
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(4) By calculating each control gain using the displacement x (n) of the valve body 19 and the previous command current amount I (n−1), an appropriate command current amount I (n) is calculated. Will be able to.
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・弁体の状態量を目標とする状態とするのに必要であると想定される電磁力としては、上式(c10)に例示したものに限らない。例えば可動部及び固定部間の減衰が無視し得るなら、上式(c10)において減衰定数Cを「0」としてもよい。   The electromagnetic force assumed to be necessary for setting the state quantity of the valve body as a target state is not limited to that exemplified in the above equation (c10). For example, if the attenuation between the movable part and the fixed part can be ignored, the attenuation constant C may be set to “0” in the above equation (c10).

・弁体の状態量を目標とする状態とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量からの電流の変化に対する電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて電磁石に与える電流量を算出するフィードバック制御としては、スライディングモード制御に限らない。   The change in electromagnetic force with respect to the change in current from the amount of current required to generate the electromagnetic force that is assumed in advance to be necessary for setting the state quantity of the valve body to the target state is approximately linear. The feedback control for calculating the amount of current applied to the electromagnet based on the physical model approximated as a change is not limited to the sliding mode control.

・電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて前記電磁石に与える電流量を算出するフィードバック制御としては、スライディングモード制御に限らない。   As a feedback control for calculating the amount of current to be applied to the electromagnet based on a physical model in which the change in electromagnetic force is approximated as a substantially linear change with respect to the change in current from the amount of current applied to the electromagnet, sliding control is possible. Not limited to mode control.

・任意の電流量の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づき、前記電流量を操作する手法としては、上記第1及び第2の実施形態や上記変形例で例示するものに限らない。例えば、上記任意の電流量を、弁体の状態量を目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量と電磁石に与えている都度の電流量との加重平均値としてもよい。   As a method for manipulating the current amount based on a physical model in which a change in the electromagnetic force with respect to a change in an arbitrary current amount is approximated as a substantially linear change, the first and second embodiments and the modified examples are used. It is not restricted to what is illustrated in. For example, the above-mentioned arbitrary amount of current is applied to the electromagnet each time the amount of current necessary to generate the electromagnetic force assumed in advance to be necessary for setting the state amount of the valve body as a target state amount. It is good also as a weighted average value with the amount of current each time.

・上記各実施形態では、目標とする状態量に対する実際の状態量の差を微小変化量と見なし、これに基づいてフィードバック制御態様を設定したが、これに限らない。例えば、各時刻毎に弁体の状態量の推移が一義的に定められた規範モデルを前提としてフィードバック制御を行う代わりに、弁体の変位が所定の変位となるときの目標速度が定められたものに対してフィードバック制御を行うようにしてもよい。こうした場合であれ、電磁石に与えている都度の電流量に基づく制御ゲインの可変設定は有効である。これは次の理由による。   In each of the above embodiments, the difference between the actual state quantity and the target state quantity is regarded as a minute change amount, and the feedback control mode is set based on this difference. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of performing feedback control on the premise of a normative model in which the transition of the state quantity of the valve body is uniquely determined at each time, the target speed when the displacement of the valve body becomes a predetermined displacement is determined You may make it perform feedback control with respect to a thing. Even in such a case, the variable setting of the control gain based on the current amount applied to the electromagnet is effective. This is due to the following reason.

すなわち、電磁石に与える電流の変化量ΔIに対する電磁力の変化量ΔUが非線形性を有する場合、電磁力の変化量ΔUは、電流の変化量ΔIのみならず、電磁石に与えている電流量Iに依存し、ΔU=f(I)×ΔIとなる。このため、例えば比例ゲインをPとして、目標とする変位xmと実際の変位xとの差に比例した比例項「P(xm−x)」を電流の変化量ΔIと定めたとしても、これに対応する電磁力の変化量ΔUが電流量Iに応じて変化する。このため、上記比例ゲインPは、全ての電流量Iにとって適切な値とはならないおそれがある。このため、電磁石に与えている都度の電流量に基づき制御ゲインを可変設定するなら、制御ゲインを電磁石に与えている都度の電流量毎に適切な値とすることができるようになる。   That is, when the change amount ΔU of the electromagnetic force with respect to the change amount ΔI of the current applied to the electromagnet has nonlinearity, the change amount ΔU of the electromagnetic force is not only the current change amount ΔI but also the current amount I applied to the electromagnet. Dependent on this, ΔU = f (I) × ΔI. Therefore, for example, even if the proportional gain “P (xm−x)”, which is proportional to the difference between the target displacement xm and the actual displacement x, is defined as the current change amount ΔI, where P is the proportional gain. The corresponding change amount ΔU of the electromagnetic force changes according to the current amount I. For this reason, the proportional gain P may not be an appropriate value for all current amounts I. Therefore, if the control gain is variably set based on the current amount applied to the electromagnet, the control gain can be set to an appropriate value for each current amount applied to the electromagnet.

・電磁石に与えている都度の電流量としては、上記指令電流に限らない。例えば電磁石に実際に流れる電流量を上記指令電流量に制御する駆動回路を備える構成にあっては、駆動回路の出力する電流量としてもよい。   -The amount of current applied to the electromagnet is not limited to the command current. For example, in a configuration including a drive circuit that controls the amount of current that actually flows through the electromagnet to the command current amount, the amount of current that the drive circuit outputs may be used.

・弁体19の変位xを電磁石とアーマチャとの距離として定義する代わりに、例えば傘部16の変位として定義してもよい。この場合、弁軸20の膨張等に起因して弁体の変位と電磁石及びアーマチャ間の距離との関係が一義的に定まらないおそれがあるが、これをモデル誤差と見なしてもよい。   Instead of defining the displacement x of the valve body 19 as the distance between the electromagnet and the armature, it may be defined as the displacement of the umbrella portion 16, for example. In this case, the relationship between the displacement of the valve element and the distance between the electromagnet and the armature may not be uniquely determined due to the expansion of the valve shaft 20 or the like, but this may be regarded as a model error.

・上記実施形態では、弁体19の開弁制御時には開駆動用電磁石62のみが、また、弁体19の閉弁制御時には閉駆動用電磁石61のみが用いられるようにしたが、これに限らない。ただし、この場合、上式(c7)がいずれか一方の電磁石とアーマチャ28との距離に基づいて定めてあるために、弁体の変位xと電磁力との関係が必ずしも同式(c7)とはならないことを考慮する必要がある。   In the above embodiment, only the opening driving electromagnet 62 is used during valve opening control of the valve body 19 and only the closing driving electromagnet 61 is used during valve closing control of the valve body 19, but this is not restrictive. . However, in this case, since the above equation (c7) is determined based on the distance between one of the electromagnets and the armature 28, the relationship between the displacement x of the valve element and the electromagnetic force is not necessarily the same as the equation (c7). It is necessary to consider what must not be done.

・フィードバック制御としては、PID制御やスライディングモード制御に限らず、例えばH∞制御等でもよい。こうした場合であれ、電磁石に与えている都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更することや、弁体の状態量を前記目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更することは有効である。なお、ここで、「電磁石に与えている都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更する」ことは、上記第2、第4の実施形態のようにフィードバック制御の態様の変更に用いる電流量が電磁石に与えている都度の電流量のみであるものに限らない。例えば電磁石に与えている都度の電流量と上記想定される電流量との加重平均値に応じてフィードバック制御の態様を変更するものも含む。また、「予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更する」ことは、上記第1、第2の実施形態のようにフィードバック制御の態様の変更に用いる電流量が上記必要な都度の電流量のみであるものに限らない。例えば電磁石に与えている都度の電流量と上記必要な都度の電流量との加重平均値に応じてフィードバック制御の態様を変更するものも含む。   The feedback control is not limited to PID control or sliding mode control, but may be H∞ control, for example. Even in such a case, it is assumed in advance that it is necessary to change the mode of the feedback control based on the amount of current applied to the electromagnet or to set the state quantity of the valve body as the target state quantity. It is effective to change the mode of the feedback control based on the amount of current required for generating the electromagnetic force to be generated. Here, “changing the feedback control mode based on the amount of current applied to the electromagnet” is used to change the feedback control mode as in the second and fourth embodiments. The current amount is not limited to only the current amount that is given to the electromagnet. For example, what changes the mode of feedback control according to the weighted average value of the current amount given to the electromagnet and the assumed current amount is also included. Further, “changing the feedback control mode based on the amount of current necessary for generating the electromagnetic force assumed in advance” means that the feedback control is performed as in the first and second embodiments. The amount of current used for changing the mode is not limited to the amount of current required for each time. For example, it includes one that changes the feedback control mode according to the weighted average value of the current amount applied to the electromagnet and the required current amount.

・電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁としては、先の図1に例示した構成を有するものに限らない。   -As an electromagnetically driven valve which drives a valve body with the electromagnetic force by an electromagnet, it does not restrict to what has the structure illustrated in previous FIG.

本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置の第1の実施形態の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of 1st Embodiment of the control apparatus of the electromagnetically driven valve concerning this invention. 同実施形態における電流の変化量に対する電磁力の変化量が線形な変化として近似される物理モデルを示す図。The figure which shows the physical model by which the variation | change_quantity of the electromagnetic force with respect to the variation | change_quantity of the electric current in the embodiment is approximated as a linear change. 同実施形態にかかる弁体の状態量のフィードバック制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the feedback control of the state quantity of the valve body concerning the embodiment. 本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置の第2の実施形態において、弁体の状態量のフィードバック制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the feedback control of the state quantity of a valve body in 2nd Embodiment of the control apparatus of the electromagnetically driven valve concerning this invention. 本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置の第3の実施形態において、弁体の状態量のフィードバック制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the feedback control of the state quantity of a valve body in 3rd Embodiment of the control apparatus of the electromagnetically driven valve concerning this invention. 本発明にかかる電磁駆動弁の制御装置の第4の実施形態において、弁体の状態量のフィードバック制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the feedback control of the state quantity of a valve body in 4th Embodiment of the control apparatus of the electromagnetically driven valve concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…排気弁、12…燃焼室、14…排気ポート、15…弁座、16…傘部、18…シリンダヘッド、19…弁体、20…弁軸、21…電磁駆動部、22…ロアリテーナ、24…ロアスプリング、26…アーマチャ軸、28…アーマチャ、30…アッパリテーナ、32…アッパコア、34…ロアコア、36…アッパキャップ、38…アッパスプリング、40,44…溝、42…アッパコイル、46…ロアコイル、50…ECU(電子制御装置)、52…変位量センサ、61…閉駆動用電磁石、62…開駆動用電磁石。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Exhaust valve, 12 ... Combustion chamber, 14 ... Exhaust port, 15 ... Valve seat, 16 ... Umbrella part, 18 ... Cylinder head, 19 ... Valve body, 20 ... Valve shaft, 21 ... Electromagnetic drive part, 22 ... Lower retainer, 24 ... Lower spring, 26 ... Armature shaft, 28 ... Armature, 30 ... Upper partition, 32 ... Upper core, 34 ... Lower core, 36 ... Upper cap, 38 ... Upper spring, 40, 44 ... Groove, 42 ... Upper coil, 46 ... Lower coil 50 ... ECU (electronic control unit), 52 ... displacement amount sensor, 61 ... electromagnet for closing drive, 62 ... electromagnet for opening drive.

Claims (9)

電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、
前記電磁石に与えている都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更する
ことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
An electromagnetically driven valve control device applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and feedback-controls the state quantity of the valve body to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet In
The control device for an electromagnetically driven valve, wherein the feedback control mode is changed based on a current amount applied to the electromagnet each time.
前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁石に与えている都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて前記電磁石に与える電流量を算出することで行われる
請求項1記載の電磁駆動弁の制御装置。
The change in the feedback control mode is that the amount of current applied to the electromagnet based on a physical model in which a change in the electromagnetic force with respect to a change in current from a current amount applied to the electromagnet is approximated as a substantially linear change. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein the control device is calculated by calculating.
前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁石に与えている都度の電流量に基づく制御ゲインの可変設定として行われる
請求項1又は2記載の電磁駆動弁の制御装置。
The electromagnetically driven valve control device according to claim 1, wherein the change of the feedback control mode is performed as a variable setting of a control gain based on a current amount applied to the electromagnet each time.
電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、
前記弁体の状態量を前記目標とする状態量とするのに必要であると予め想定される電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づいて前記フィードバック制御の態様を変更する
ことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
An electromagnetically driven valve control device applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and feedback-controls the state quantity of the valve body to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet In
Changing the aspect of the feedback control based on the amount of current required to generate the electromagnetic force assumed in advance to be the state quantity of the valve body as the target state quantity. A control device for an electromagnetically driven valve.
前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁力を発生するのに必要な都度の電流量からの電流の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づいて前記電磁石に与える電流量を算出することで行われる
請求項4記載の電磁駆動弁の制御装置。
The change of the feedback control mode is based on a physical model in which a change in the electromagnetic force with respect to a change in current from a current amount necessary for generating the electromagnetic force is approximated as a substantially linear change. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the control is performed by calculating an amount of current applied to the valve.
前記フィードバック制御の態様の変更は、前記電磁力を発生するのに必要な都度の電流量に基づく制御ゲインの可変設定として行われる
請求項4又は5記載の電磁駆動弁の制御装置。
The electromagnetically driven valve control device according to claim 4 or 5, wherein the change of the feedback control mode is performed as a variable setting of a control gain based on a current amount necessary for generating the electromagnetic force.
電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、
前記電流量の操作に際し、前記電流量の変化に対する前記電磁力の変化の非線形性を考慮する
ことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
An electromagnetically driven valve control device applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and feedback-controls the state quantity of the valve body to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet In
In the operation of the current amount, the nonlinearity of the change in the electromagnetic force with respect to the change in the current amount is taken into account.
電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とするフィードバック状態量に制御する電磁駆動弁の制御装置において、
任意の電流量の変化に対する前記電磁力の変化が略線形な変化として近似される物理モデルに基づき、前記電流量を操作する
ことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
Applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve element by electromagnetic force generated by an electromagnet, and controls the state quantity of the valve element to a target feedback state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet. In
A control device for an electromagnetically driven valve, wherein the current amount is manipulated based on a physical model in which a change in the electromagnetic force with respect to a change in an arbitrary current amount is approximated as a substantially linear change.
電磁石による電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁に適用され、前記電磁石に与える電流量を操作することで前記弁体の状態量を目標とする状態量にフィードバック制御する電磁駆動弁の制御装置において、
前記電流量を算出する際の制御ゲインを、前記電流量の変化に対する前記電磁力の変化の非線形性を考慮して設定する
ことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
An electromagnetically driven valve control device applied to an electromagnetically driven valve that drives a valve body by electromagnetic force generated by an electromagnet, and feedback-controls the state quantity of the valve body to a target state quantity by operating an amount of current applied to the electromagnet In
A control device for an electromagnetically driven valve, wherein a control gain for calculating the current amount is set in consideration of non-linearity of a change in the electromagnetic force with respect to a change in the current amount.
JP2003321405A 2003-09-12 2003-09-12 Control device for solenoid drive valve Pending JP2005090251A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003321405A JP2005090251A (en) 2003-09-12 2003-09-12 Control device for solenoid drive valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003321405A JP2005090251A (en) 2003-09-12 2003-09-12 Control device for solenoid drive valve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005090251A true JP2005090251A (en) 2005-04-07

Family

ID=34453104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003321405A Pending JP2005090251A (en) 2003-09-12 2003-09-12 Control device for solenoid drive valve

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005090251A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9127750B2 (en) 2012-08-01 2015-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for automatic transmission

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9127750B2 (en) 2012-08-01 2015-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for automatic transmission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100456901B1 (en) Control apparatus and method of electromagnetic valve
US6681728B2 (en) Method for controlling an electromechanical actuator for a fuel air charge valve
US6390039B2 (en) Engine valve drive control apparatus and method
JP2001515984A (en) Adjustment operation device operated electromagnetically and method of operating the adjustment operation device
JP2000049012A (en) Motion control method for armature of electromagnetic actuator
US6588385B2 (en) Engine valve drive control apparatus and method
JP2001023818A (en) Regulating method for collision speed of movable piece in electromagnetic actuator by regulating based on energization characteristic curve
US6729277B2 (en) Electromagnetic valve controller
KR101624367B1 (en) Method for controlling the position of an electromechanical actuator for reciprocating compressor valves
JP2001159336A (en) Control device for electromagnetic actuator
US6741441B2 (en) Electromagnetic actuator system and method for engine valves
JP2005090251A (en) Control device for solenoid drive valve
JP3614092B2 (en) Valve clearance estimation device and control device for electromagnetically driven valve
JP4089614B2 (en) Variable feedback gain energization control method for electromagnetically driven valve
JP2001324046A (en) Control device of solenoid driving valve
JP4103540B2 (en) Sliding mode controller
EP1371820B1 (en) Control apparatus for electromagnetically driven valve
JP2002364434A (en) Drive controller for engine valve
US11837401B2 (en) Actuation system to achieve soft landing and the control method thereof
JP2001221022A (en) Control device for solenoid drive valve
US6308668B2 (en) Method for starting an electromechanical regulating device especially designed for controlling the charge cycle in an internal combustion engine
JP2002309973A (en) Solenoid valve driving device for internal combustion engine
JP2018178932A (en) Controller for injector
JP2002004896A (en) Controller for solenoid driven valve
JP2003284369A (en) Method for estimating position and speed of emva amateur

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071113

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080115

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090626