JP2005291494A - 弁の全閉点に基づき電磁弁の制御電圧を適応制御し、これを導き出す方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はコンピュータ実装方法を提供して、電磁弁の駆動電圧波形の校正を自動化すること。
【解決手段】弁の電磁パラメータおよび弁の全閉点の初期推定値を導き出し、回路上の制約、ならびにパラメータおよび弁の全閉点に一部基づいて駆動電圧波形を生成する。駆動電圧波形を弁コイルに印加し、コイル電流フィードバック値を取得し、それを用いて初期推定値を更新する。この工程を、コイル電流フィードバック値が所定の基準を満たすまで反復する。電磁パラメータには、引込時間中および減衰時間中の弁のＬ／Ｒ比、引込保持時間中の弁逆ｅｍｆ、および電流が定常状態のときの保持中の平均抵抗が含まれる。全閉点は、駆動電圧波形を固定するのに用いられ、他のパラメータより低速で調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は弁の制御に関し、より詳細には、電磁弁の全閉点の検出および制御に関する。

電磁弁（ソレノイド駆動弁）および電磁ポンプは、極く簡単な形態として、コイルと、コイル内を自由に動く電機子とにより駆動される。電機子はバネ負荷が与えられて常時は電圧付加した位置から離間しており、電力パルスをコイルに印加すると電圧付加した位置に引き込まれ、その移動によって弁が開閉される。言うまでもなく、ソレノイドが作動ストローク端に移動すると、電機子はそれ以上の動作を行わない。

電機子に働く磁場の強さはコイルを流れる電流量で決まり、そのコイルを流れる電流はコイルへ印加される電圧で決まる。コイルへの電圧印加時間は、電機子が作動ストロークを終えるに十分な長さでなければならない。作動ストロークを終えた後は、電機子をその位置へ保持するのに必要な電流量までコイル電流を下げてもよい。この電流を保持電流と称する。保持電流を超過する電流は、電力を浪費し、弁寿命を低下させる。

ソレノイドを効率的に制御するには、コイルを駆動する電圧波形（つまり駆動電圧波形）を、十分な電力が供給されるように選定してソレノイドを効率的に駆動するのが普通である。この従来技術では、個々の弁に対して、手動校正と試験を広範に行って、「適切な」または最適な駆動電圧波形を見つけて調整する必要がある。言い換えると、弁の「プラグ・アンド・プレイ」は実現できないということであり、それには幾つかの理由がある。

理由の一つは、作動中に駆動電圧が固定されている場合である。弁の電磁パラメータおよび機械パラメータにはユニット間の差があるので、作動中に駆動電圧が固定されていると、基本的には作動中の最適な駆動は得られない。

別の理由は、タイプ間の差が非常に大きいことである。例えば、同一用途の弁でもメーカが異なれば、引込時間、引込電流、保持電流、および全閉点が著しく異なる場合がある。従来技術では、広範な手動校正を繰り返さない限り、或るタイプのものを別のタイプのものへ単純に置き換えることはできない。例えば、手動校正ステップを繰り返さない限り、単に或るメーカ製の弁を取り外して別のメーカ製の弁を取り付けることはできず、その逆も同様である。

更に別の理由は、従来システムによる全閉点検出（すなわち、ソレノイドが閉じる時の検出）情報が信頼できないことである。こうしたシステムでは、計算アルゴリズムにより、コイルからの電流フィードバック値に変曲点を見つけて、全閉点を検出している。この電流フィードバック信号は、幾つかの「非線形性」（例えば変曲点）を示すことが多い。これら変曲点を全閉点と区別するためには、駆動信号を疑わしいものとし、全閉点を見つけるのに用いる探索ウィンドウを非常に狭く定義しなければならない。更に、信号中の変曲点検出はノイズの影響を非常に受け易い。その結果、この手法は、サイクル間およびユニット間の差の影響を受けることになる。

本発明は、電磁弁の駆動電圧波形の校正を自動化し、ソレノイドコイルの駆動電圧波形を適応制御し、そして弁の全閉点を検出する、コンピュータ実装方法を提供する。弁の電磁パラメータおよび弁全閉点の初期推定値を導き出し、部分的に、回路上の制約、ならびにパラメータおよび弁全閉点に一部基づいて駆動電圧波形を生成する。その駆動電圧波形を弁コイルに印加し、コイル電流フィードバック値を得て、その値を用いて初期推定値を更新する。コイル電流フィードバック値が所定基準を満たすまでこの工程を反復する。電磁パラメータには、引込時間中および減衰時間中の弁のＬ／Ｒ比、引込保持時間中の弁逆ＥＭＦ、および電流が定常状態のときの保持中の平均抵抗値が含まれる。全閉点は、駆動電圧波形を固定するのに用いられ、他のパラメータより低速で調整される。

作動中にコイル電流フィードバック値を解析することにより、また、使用すべき駆動電圧波形を決定する弁の初期校正時より低速で、しかるべく駆動電圧波形を調整することにより、電圧波形を適合させて調整して状態を変化させる。弁の制御パルスがパラメータ（および全閉点）を導き出せないような場合には、パラメータの適応化を停止する。

一実施の形態では、電磁パラメータおよび全閉点の傾向またはパターンを用いて弁の状態を判断する。本発明の他の局面、目的、および利点は、付帯する図面と併せ、以下の詳細な説明により明らかとなろう。

本発明は、適応制御および最適化を利用して、特定の弁に対する最適駆動電圧の決定および調整に関する弁校正を自動化する。コイル電流フィードバック値の変曲点を見つける従来技術のシステムとは違い、本発明は、弁の全閉点がコイル電流フィードバック値の「ノッチ」の最低点と一致するよう駆動電圧を制御する。本発明は、弁のタイプ、ユニット間の差、および弁間の作動の差にかかわり無く、弁の全閉点を確実かつ反復して検出および制御する。一実施の形態では、弁を作動させる最小許容電流レベルを用いるようにして全閉点が制御される。これはシステムの供給電力要求量を減らし、弁コイル駆動電子回路で発生する熱を減らし、弁および弁コントローラの寿命を延ばす効果がある。

本発明の詳細な説明に先立ち、図１を参照して、本発明を実装できる例示システムを先ず説明する。図中、類似符号は類似要素を指すが、本発明は、適切な環境で実装されているとして説明する。必要というわけではないが、パーソナルコンピュータで実行されプログラムモジュールなどのコンピュータで実行可能な命令の一般的なコンテクストで本発明を説明する。一般に、プログラムモジュールには、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等が含まれる。更に、当該技術に精通する者には言うまでもなく、本発明は、携帯装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのまたはプログラマブルな家庭用電化製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む他のコンピュータシステム構成で実施してもよい。本発明は、通信ネットワークを介して接続された遠隔処理装置がタスクを実行する分散型コンピュータ環境で実施してもよい。分散型コンピュータ環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートの両メモリ格納装置に配置してもよい。

図１は、本発明の一実施の形態を実装するための、電圧ドライバ１０４を介して弁１０２と通信する例示のコンピュータ装置１００を示す。代替として、電圧ドライバ１０４と弁１０２とをコンピュータ装置１００から離し、データをコンピュータ装置１００へ手動入力してもよい。弁１０２と電圧ドライバ１０４は、当業者には周知であり、ここで詳細に説明する必要はなかろう。この最も基本的な構成では、コンピュータ装置１００には、少なくとも一つの処理ユニット１０６およびメモリ１０８が含まれる。コンピュータ装置の正確な構成および種類に依ってメモリ１０８は、揮発性（ＲＡＭ等）、不揮発性（ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）、または両者の組合せであってもよい。この最も基本的な構成を破線１１０により図１に示す。装置１００は、更に、追加の特徴／機能を有してもよい。例えば、装置１００には、限定はしないが、磁気ディスクもしくは、光ディスクまたはテープを含め、追加格納装置（リムーバブルおよび／または非リムーバブル）を備えてもよい。このような追加格納装置を、リムーバブル格納装置１１２および非リムーバブル格納装置１１４として図１に示す。コンピュータ格納媒体には、コンピュータ可読の命令、データ構造、プログラムモジュールまたはその他データ等の情報格納のために任意の方法または技術で実装される揮発性および不揮発性媒体、リムーバブルおよび非リムーバブル媒体を含む。メモリ１０８、リムーバブル格納装置１１２および非リムーバブル格納装置１１６は、それら全てがコンピュータ格納媒体例である。コンピュータ格納媒体には、限定はしないものの、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、または他の光格納装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク格納装置、または他の磁気格納装置、または所望情報の格納に用いることができて、装置１００がアクセス可能な任意の他の媒体を含む。任意のかかるコンピュータ格納媒体は、装置１００の一部であってもよい。

装置１００は、他の装置と通信できるように一つ以上の通信接続１１６を備えてもよい。通信接続１１６は通信媒体の例である。通信媒体は、コンピュータで可読な命令、データ構造、プログラムモジュール、または、搬送波や他の伝送メカニズム等の変調データ信号に含まれる他のデータを統合するとともに、情報送出媒体を含むのが普通である。用語「変調データ信号」は、その信号中の情報を符号化するような方式で設定されまたは変更された、一つ以上の特性を有する信号を意味する。通信媒体には、例えば、有線ネットワークや直接有線接続などの有線媒体、ならびに音響的、ＲＦ、赤外線他の無線媒体があるが、これらに限定されるものではない。上記のように、本明細書で用いる用語「コンピュータ可読媒体」は、格納媒体および通信媒体の両方を含む。

装置１００は、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置等の一つ以上の入力装置１１８を有してもよい。ディスプレイ、スピーカ、プリンタ等の一つ以上の出力装置１２０を備えてもよい。これら装置全てが当業者には周知であり、ここでこれ以上説明を加える必要はない。

ここで図２を参照し、本発明により導き出された弁用駆動電圧で駆動された電流波形の一例を示す。縦軸２０２は電流値であり、横軸２０４は時間である。引込時間２０６は、弁コイルの電流が第１ピーク２０８へ上昇する時間である。この電流は引込電流と呼ばれ、この時間の間、電流は直線的に上昇する。駆動電圧による弁の制御は、全閉点を、電流波形の「ノッチ」２１２の最低点２１０に対応させる。引込保持時間２１４中に締切りが起きる場合、引込保持ウィンドウ２１４における最大の非線形性は、弁の締切りに対応する逆ｅｍｆ（ＢＥＭＦ）の急激な低下に起因する。すなわち、別の非線形性に起因する局部的な最低値が得られることもあり得るが、最大のディップまたは最小の最低値は、弁の締切りに起因する。全閉点情報が信頼できれば（すなわち、有意な変動がない場合）、それを使用して駆動電圧を固定できる（例えば、それを、最適駆動電圧を規定するデータとして用いることができる）。全閉点の時間値および電流値の両方を用いて駆動電圧を決定できる。引込時間が経過すると、弁が早まって開くことがないように、弁保持電流２２０より十分大きな電流値２１８に達するまで、電流は減衰する（この時間を減衰時間２１６と称する）。

ここで図３を参照し、弁に対する駆動電圧（すなわち制御電圧）を導き出し、適応化するステップを示す。弁に対する制御電圧を導き出すには、弁の４つの電磁パラメータが必要である。それらは、弁コイルの引込時間中のＬ／Ｒ比（弁コイルの、インダクタンス／抵抗）（Ｌ／Ｒ１と記す）と、引込保持時間中の弁の逆ｅｍｆ（ＢＥＭＦ）と、減衰時間中の弁コイルのＬ／Ｒ比（Ｌ／Ｒ２と記す）と、定常電流（例えば、電流値２１８）である場合の保持中の平均抵抗（すなわち、保持抵抗）とである。電圧波形を導き出すのに他のパラメータを用いてもよい。

弁保持電流を取得する（ステップ３００）。これは弁の既知パラメータであり、弁サイズおよび弁磁気パラメータに基づく。４種の電磁パラメータと全閉点（以後、併せて「パラメータ類」と称する）の初期推定値を決定する（ステップ３０２）。初期推定値は推測した値であってもよいし、または類似弁の設計に基づいた値であってもよい。例えば、類似装置のパラメータをデータベースに格納しておき、これら格納されたパラメータをパラメータ類の初期推定値として用いることができるであろう。初期推定値は、標準の非常に低いエネルギーの開始電圧波形を定義することにより決定してもよい。この手法は、弁に関してほとんどまたは何も既知でない場合に用いられる。その結果生じるコイル電流フィードバック値を用いて、４個のパラメータおよび全閉点を導き出す。非常に低いエネルギーの開始電圧波形を用いると、最初は満足すべき結果が得られないが、ここで説明する方法によれば、何回か反復するうちに満足すべき結果が得られる。

初期推定値を決定すると、回路上の制約ならびに推定されたパラメータおよび全閉点に基づいて電圧駆動波形が導き出される（ステップ３０４）。回路上の制約には、最大ドライバ電流、電圧限界、スルーレート（すなわち、電圧および／または電流の上昇時間）（電磁的干渉を低下させる）等が含まれるであろう。

導き出された電圧波形を弁コイルで試し、コイル電流フィードバック値を得る（ステップ３０６）。コイル電流を解析して駆動電圧波形が許容できるかどうか判定する（ステップ３０８）。この解析には、パラメータ類（すなわち、全閉点および電磁パラメータ）の時間および電流値の決定が含まれる。例えば、Ｖを駆動電圧の振幅、Ｉを電流とすると、ｄＩ／ｄｔがさほど大きくないコイル電流フィードバック値の最後の部分を観察し、Ｖ＝ＩＲの式からＲを解くことにより、Ｒ値を判定する。Ｌ／Ｒ１は、電流上昇時間中にｄＩ／ｄｔ＝（Ｖ−ＩＲ）／Ｌの式を解くことにより決定する。Ｌ／Ｒ２も同様に、引込電流値から保持電流値までの電流減衰域を観察することにより決定する。BEMFは、減衰が始まる前に同じ引込電流値へ電流を戻すために要求される平均的な余分の電圧である。

駆動電圧波形および電流フィードバック値を、弁について前回取得した波形（または類似する弁に対して格納してある波形）と比較し、それに応じてパラメータ類を調整する。パラメータ類を調整する必要がある場合、上記のようにコイル電流フィードバック値および電圧波形からパラメータ類の推定値を更新する（ステップ３１０）。ステップ３０４〜３１０の工程を、コイル電流フィードバック値が所定の基準を満たすまで反復する。この基準としては、試み間で著しい変化を有さない全閉点、およびコイルの電力消費を削減するために電流曲線の下側の面積を最小化すること等が含まれる。一実施の形態では、コイル電流フィードバック値が許容できる場合、駆動電圧波形を所定回数だけコイルに印加して、駆動電圧波形により所望コイル電流フィードバック値が一貫して得られることを検証する。

上記ステップにおいて、行っている基本的な適応化には２つのタイプがある。第１のタイプは４個の電磁パラメータの適応化である。これら電磁パラメータの調整により駆動電圧レベルの変化が生じる。第２のタイプは全閉点の適応化である。これは駆動電圧波形のアンカーとして用いられるので、全閉点を調整することにより、駆動電圧ウィンドウを定義する時間値を変化させる（例えば、引込時間、引込保持時間等）。原理的に、上記２種類の適応化は代数ループを形成する。例えば、電磁パラメータの変化は全閉点を変化させ、この全閉点の変化が次にはパラメータ類をより大きく変化させる等である。この潜在的な問題は、全閉点の適応化を、パラメータの適応化よりずっと少ない度数で生じるように強いて、互いに悪影響を及ぼさないようにすることで解決される。更に、パラメータ類の認識は、時間値、駆動電圧、および電流レベル間に情報リンクを提供する。この情報をフィードフォワードのように用いて、代数ループの程度を低下させる。

電圧波形が導き出されると、弁作動中に、コイル電流フィードバック値が監視され電圧波形が調整されて、コイル電流フィードバック値が最適化される。ここで図４を参照すると、コイル電流フィードバック値が、作動中にサンプリングされる（ステップ４００）。サンプル値は上記のように解析される（ステップ４０２）。駆動電圧波形に変更が必要かどうかの判定がなされる（ステップ４０４）。駆動電圧波形の変更が不必要である旨サンプル値が示す場合、ステップ４００〜４０４を反復する。駆動電圧波形の変更が必要である旨サンプル値が示す場合、工程はメンテナンスモードに入る（ステップ４０６）。メンテナンスモードでは、駆動電圧波形を調整すべきか、および／またはメンテナンスの起動信号を送るべきかどうかについて判定される。電磁パラメータと全閉点との傾向またはパターンは、弁の状態に関する情報を含む。例えば、弁の滑らかな動きを阻害する付着物の堆積を診断でき、パラメータの変化を通じて事前に予測できる。そして、状態をシステムコントローラに指示し、および／または可視的指示を提供できる。弁の電流フィードバック値、および計算した弁パラメータ（例えば電磁パラメータ）をエンジンの他の弁と比較することにより、弁の故障予測および予防メンテナンス（例えば予知）を実行できる。例えば、ある弁のパラメータ類が他の弁より速く変化し始めると、弁をチェックし、その弁を交換すべきかどうか決定することができる。駆動電圧波形の調整が必要な場合は、ステップ３０４〜３１０を反復する。

実施においては、パラメータ類（および駆動電圧波形）の適応化の速度を制御して、エンジンまたはアクティビティの特定のモードに適合させるのがよい。例えば、初期校正中には高い収束速度の方がよい。しかし、実行中は低い収束速度にして、エンジンに異常な変化または急激な変化があるときに、不必要な適応化がなされないようにせねばならない。また、メンテナンス中または監視中に噴射の事象が中止される場合を含んで、ある事象に対して適応化を中断しなければならない状況もある。例えば、エンジン制御装置が、電流を保持値まで減衰させるのに必要な時間より更に短い、極めて短い噴射パルスを要求する場合、ＲおよびＬ／Ｒ２の適応化は一時的に抑止される。その要求パルスが全閉ウィンドウに食い込む程短い場合は、ＢＥＭＦおよび全閉点の適応化は一時的に抑止される。全閉点が通常作動中（すなわち、通常の弁締切りの時間中）に検出できない場合、システムユーザは弁故障の可能性があるとの警告を受ける。

ステップ全体を説明した。ここで図２に戻って、ＥＲＶ（Electronic rail valve：電子レール弁）のベンチテスト中の実際に収束した波形を示す。これから分かることは、全閉点が引込保持ウィンドウ２１４内にあり、かつ引込保持ウィンドウ２１４の最低電流値にある、ということである。収束した波形は、別のタイプの弁、および弁のユニット間では異なることがある。本発明は、ここに記載する手法を用いて、引込時間２０６、引込保持時間２１４、減衰時間２１６に対する最適な電流波形を見つけるとともに、第１ピーク２０８、全閉点（すなわち、最低点２１０）、「ノッチ」２１２、および電流値２１８、に対する最適値を見つける。

図５は、上記手順を用いて電流フィードバック値のトレースが初期状態５００から最終状態５０６へ収束する様子を示す。中間状態は曲線５０２と５０４とで表わされる。収束に必要な中間状態の数は任意でよい。この手順は、全閉点に対応していて絶対に見逃せないノッチ（例えば、ノッチ２１２）を意図的に生じさせる。全閉点の値はノッチの最低点と一致する時間の位置である。

注目すべきは、本発明を動作させるのに安定な電源を必要としない、ということである。本発明は、電圧レベルの変化（例えば、電流が引き込まれて生じる供給電圧のサグ）を、電磁パラメータのソース特性をまとめて扱うことにより把握する。例えば、Ｌ／Ｒ１定数の導出は、引込時間中の電圧変化を把握する。図６は、駆動電圧波形の対応するデューティサイクルが反復するにつれて変化する様子を示す。注目すべきは、初期状態６００と最終状態６０６とが異なる、ということである。中間状態６０４も示す。初期状態６００は曲線５００に対応し、中間状態６０４は曲線５０４に、最終状態６０６は曲線５０６に対応する。中間状態６０４は、開始（時間＝０μ秒）からの時間の一部について、ゼロまで落下する間、初期状態６００と重なる。また、図に示すようにサイクルの終わりまで最終状態６０６と重なる。駆動電圧波形はデューティサイクルを追跡する。例えば、電源が安定な場合、弁コイルに送られる平均電圧は、デューティサイクルと電源出力電圧レベルとを乗じた値となる。当該技術に精通する者が分かるように、任意形式のＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御が用いられる。ＰＷＭ制御は従来技術で周知であり、ここで説明する必要はなかろう。

図７および図８とに、基本的な４つのパラメータの収束を示す。図７は、Ｌ／Ｒ１（曲線７００）およびＬ／Ｒ２（曲線７０２）の収束を示す。図８は、逆ＥＭＦ（曲線８００）および保持中の平均抵抗（Ｒ）（曲線８０２）の収束を示す。適応化は初期に大きく、それから均衡に達する。注目すべきは、これらのパラメータの適応化は、図９に示す全閉点の時間と電流の動きに関係する適応度数が少ないのとは対照的に、先に説明したように度数が高い適応化である、ということである。Ｌ／Ｒ１とＬ／Ｒ２の値は、一つの弁コイルと一つの抵抗しかなくても異なる値に収束する。その理由は、コイルは非線形性を示すのが普通だからであり、引込時間２０６の間の電流上昇は、必ずしも、減衰２１６中に電流が下降するのと同じ平均的特性パラメータにより制御されるとは限らない。上昇および下降時定数のＲの適応化に由来する何らかの外乱を分離するには、ＬではなくＬ／Ｒを用いる。

図９は、時間と電流で表される全閉点が、最適駆動電圧を探索する間に移動する様子を示す。曲線９００は全閉点、曲線９０２は全閉点の電流、そして、曲線９０４は引込時間である。これから、これら曲線は滑らかで安定していること、そして先に説明したように適応化は少ない度数で起きていることが分かる。全閉点が作動中に時間において移動する場合、コントローラは噴射タイミングにバイアスを加えてこの移動を調整し、いつ燃料を噴射するかを正確に制御できる。

上記から、弁のタイプ、ユニット間の差、および弁間の作動の差とは無関係に、弁の全閉点を信頼できる精度で反復して検出しかつ制御する方法が説明されたことが分かる。信頼できる精度で全閉点を反復して検出し、かつ制御するので、その結果、コイル電流および全閉点の時間が最適値に制御される。

本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。用語「備える」「有する」「含む」および「包含する」は、他に注記しない限り、限定のない用語と解釈すべきである（すなわち、「含むが、しかし限定はしない」ことを意味する）。本明細書の値の範囲の記述は、本明細書で特に指示しない限り、その範囲内に入るそれぞれの値を個々に参照することの簡略した方法として用いられるよう意図しているに過ぎず、それぞれの値は、本明細書で個々に記述したかのように明細書に組み込まれる。本明細書で説明した総ての方法は、本明細書で特に指定のない限り、または文脈で明らかに否定しない限り、しかるべき任意の順序で実行できる。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。本明細書の語句は、請求の範囲に含まれない要素であって本発明を実施する際に基本的な要素を示すものと解釈すべきでない。

本発明の好適な実施の形態を、本発明を実行するために本願発明者にとって知り得る最良の態様を含め、本明細書で説明した。これら好適な実施の形態の改変は、当該技術に普通に精通する者には、上記説明を読むと明らかになろう。本願発明者は、精通する技術者がかかる改変を適切に利用することを期待するものであり、本明細書で具体的に説明した以外の方法で本発明が実施されることを意図している。従って、本発明には、適用法規により許される通り、本明細書に付帯する特許請求の範囲で記述した主題の総ての改変および均等物が含まれる。更に、考えられる総ての改変に関しての上記の要素の任意の組合せは、本明細書で特に断らない限り、または文脈で明らかに否定しない限り、本発明の範囲内にある。

図１は、本発明の実施の形態を実装できる例示的な作動環境を全体的に示すブロック図である。 図２は、本発明の教示による例示的な収束電流波形を示す図である。 図３は、図２の電流波形を生成するために駆動電圧波形を導き出すステップを示すフローチャートである。 図４は、本発明の教示に従い、弁の作動中の駆動電圧波形を適応させるステップを示すフローチャートである。 図５は、本発明の教示に従い、電流フィードバック追跡を最終状態に収束させる様子を示す。 図６は、駆動電圧波形のデューティサイクルが初期状態から最終状態まで変化する様子を示す。 図７は、本発明の教示に従い、引込時間ウィンドウおよび減衰時間ウィンドウのＬ／Ｒ定数が収束する様子を示す。 図８は、本発明の教示に従い、逆ＥＭＦおよび保持抵抗Ｒが収束する様子を示す。 図９は、引込保持時間中の全閉点と、引込時間と、最低電流とが、本発明の教示に従い、パラメータ収束中に変わる様子を示す。

符号の説明

１００ コンピュータ装置
１０２ 弁
１０４ 電圧ドライバ
１０６ 処理ユニット
１０８ メモリ
１１２ リムーバル格納装置
１１４ 非リムーバル格納装置
１１６ 通信接続
１１８ 入力装置
１２０ 出力装置

Claims (34)

1. 弁コイルを有する電磁弁の駆動電圧波形を導き出すためのコンピュータ実装方法であって：
   ａ）電磁パラメータおよび弁の全閉点の初期推定値を決定するステップであって、前記電磁パラメータは、前記弁コイルの引込時間に対応する第１Ｌ／Ｒ（インダクタンス／抵抗）比と、弁の逆ｅｍｆ（電磁場）と、弁引込保持時間に対応する第２Ｌ／Ｒ（インダクタンス／抵抗）比と、保持抵抗とを含む、ステップ；
   ｂ）前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点に一部基づいて駆動電圧波形を導き出すステップ；
   ｃ）コイル電流フィードバック値を取得するステップ；
   ｄ）前記コイル電流フィードバック値から前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点を決定し、それにより前記電磁パラメータおよび前記全閉点の修正推定値を生成するステップ；
   ｅ）前記電磁パラメータおよび前記弁全閉点の前記修正推定値を用いて前記初期推定値を更新するステップ；および、
   ｆ）前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記修正推定値に一部基づいて新規電圧波形を導き出すステップを含む方法。
2. 所定基準が満たされるまでステップｃ乃至ｆを反復するステップを更に含む、
   請求項１の方法。
3. 前記所定基準は、前記全閉点が波形間で著しい差を持たないことを含む、
   請求項２の方法。
4. 前記コイル電流フィードバック値は電流波形を備え、前記所定基準は、前記弁コイルの電力消費を減らすため前記電流波形の下側の面積を最小にすることを含む、
   請求項２の方法。
5. 前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記初期推定値を決定する前記ステップは：
   複数の弁の電磁パラメータおよび全閉点を備えるデータを有するデータベースを前記電磁弁に類似する弁について検索するステップ；および、
   前記電磁弁に類似する前記弁に対する前記データに、前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記初期推定値を設定するステップを含む、
   請求項１の方法。
6. 前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記初期推定値を決定する前記ステップは：
   他の電圧波形と比較すると非常に低いエネルギーを供給する標準の電圧波形を定義するステップ；
   前記標準の電圧波形で前記弁コイルを駆動するステップ；
   前記標準の電圧波形に対応するコイル電流フィードバック値を取得するステップ；および、
   前記標準の電圧波形と対応する前記コイル電流フィードバック値から、前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点を決定するステップを含む、
   請求項１の方法。
7. 前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点に一部基づいて前記駆動電圧波形を導き出す前記ステップは、回路上の制約、ならびに前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点に基づいて、前記駆動電圧波形を導き出すことを含む、
   請求項１の方法。
8. 前記回路上の制約は、最大ドライバ電流および電圧限界のうちの少なくとも一方を含む、
   請求項７の方法。
9. 前記最大ドライバ電流および前記電圧限界のうちの前記少なくとも一方は、前記最大ドライバ電流、前記電圧限界、およびスルーレートのうちの少なくとも一つを含む、
   請求項８の方法。
10. 前記全閉点の適応化を、前記電磁パラメータの適応化より低い度数で強いるステップを更に含む、
    請求項１の方法。
11. アクティビティのモードに一部基づいて、前記全閉点および前記電磁パラメータの適応化の収束速度を制御するステップを更に含む、
    請求項１の方法。
12. 前記電磁弁の作動時より速い速度で、前記電磁弁の初期校正時の前記収束速度を制御するステップを更に含む、
    請求項１１の方法。
13. アクティビティのモードに一部基づいて、前記全閉点および前記電磁パラメータの適応化の収束速度を制御する前記ステップは、前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを含む、
    請求項１１の方法。
14. 前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止する前記ステップは、コイル電流を保持値にまで減衰させるのに必要な時間より短い時間で、前記電磁弁が作動するようエンジンコントローラが要求する場合、前記保持抵抗および前記第２Ｌ／Ｒ比のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを含む、
    請求項１３の方法。
15. 前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止する前記ステップは、前記全閉点を検出するのに必要な時間より短い時間で、前記電磁弁が作動するようエンジンコントローラが要求する場合、前記全閉点および前記弁逆ｅｍｆのうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを更に含む、
    請求項１４の方法。
16. 前記駆動電圧波形を導き出す前記ステップは、前記コイル電流フィードバック値の引込保持時間部分の間に生ずる前記弁の全閉点を結果としてもたらす電圧波形を導き出すステップを含む、
    請求項１の方法。
17. 前記コイル電流フィードバック値から前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点を決定する前記ステップは、前記コイル電流フィードバック値の引込保持時間部分の間の前記全閉点を前記コイル電流フィードバック値の最低値に設定するステップを含む、
    請求項１の方法。
18. 前記ステップｃ乃至ｆを、前記電磁弁の作動中に反復し、前記方法は、前記電磁パラメータおよび前記全閉点の傾向を決定するステップを更に含む、
    請求項１の方法。
19. 前記電磁パラメータおよび前記全閉点のうちに少なくとも一方が、前記電磁弁の異常状態を示す場合、表示を提供するステップを更に含む、
    請求項１８の方法。
20. 請求項１の前記ステップを実行するためのコンピュータ実行可能な命令を有するコンピュータ可読媒体。
21. ステップｃ乃至ｆを所定基準が満たされるまで反復するステップを実行するためのコンピュータ実行可能な命令を更に有する、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
22. 前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記初期推定値を決定する前記ステップは：
    複数の弁の電磁パラメータおよび全閉点を備えるデータを有するデータベースを前記電磁弁に類似する弁について検索するステップ；および、
    前記電磁弁に類似する前記弁に対する前記データに、前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点の前記初期推定値を設定するステップ、
    を含む請求項２０のコンピュータ可読媒体。
23. 前記電磁パラメータおよび前記弁全閉点の前記初期推定値を決定する前記ステップは：
    他の電圧波形と比較すると非常に低いエネルギーを供給する標準の電圧波形を定義するステップ；
    前記標準の電圧波形で前記弁コイルを駆動するステップ；
    前記標準の電圧波形に対応するコイル電流フィードバック値を取得するステップ；および、
    前記標準の電圧波形に対応する前記コイル電流フィードバック値から、前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点を決定するステップを含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
24. 前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点に一部基づいて前記駆動電圧波形を導き出す前記ステップは、回路上の制約、ならびに前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点に基づいて、前記駆動電圧波形を導き出すことを含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
25. 前記全閉点の適応化を、前記電磁パラメータの適応化よりも少ない度数で強制するステップを更に含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
26. アクティビティのモードに一部基づいて、前記全閉点および前記電磁パラメータの適応化の収束速度を制御するステップを実行するためのコンピュータで実行可能な命令を更に有する、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
27. 前記電磁弁の作動時より速い速度で、前記電磁弁の初期校正時の前記収束速度を制御するステップを実行するためのコンピュータで実行可能な命令を更に有する、請求項２６のコンピュータ可読媒体。
28. アクティビティのモードに一部基づいて、前記全閉点および前記電磁パラメータの適応化の収束速度を制御する前記ステップは、前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを含む、
    請求項２６のコンピュータ可読媒体。
29. 前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止する前記ステップは、コイル電流を保持値にまで減衰させるのに必要な時間より短い時間で、前記電磁弁が作動するようエンジンコントローラが要求する場合、前記保持抵抗および前記第２Ｌ／Ｒ比のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを含む、
    請求項２８のコンピュータ可読媒体。
30. 前記電磁パラメータおよび全閉点のうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止する前記ステップは、前記全閉点を検出するのに必要な時間より短い時間で、前記電磁弁が作動するようエンジンコントローラが要求する場合、前記全閉点および前記弁逆ｅｍｆのうちの少なくとも一方の適応化を一時的に抑止するステップを更に含む、
    請求項２９のコンピュータ可読媒体。
31. 前記駆動電圧波形を導き出す前記ステップは、前記コイル電流フィードバック値の引込保持時間部分の間に生ずる前記弁の全閉点を結果としてもたらす電圧波形を導き出すステップを含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
32. 前記コイル電流フィードバック値から前記電磁パラメータおよび前記弁の全閉点を決定する前記ステップは、前記コイル電流フィードバック値の引込保持時間部分の間の前記全閉点を前記コイル電流フィードバック値の最低値に設定するステップを含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
33. 前記ステップｃ乃至ｆを、前記電磁弁の作動中に反復し、前記方法は、前記電磁パラメータおよび前記全閉点の傾向を決定するステップを更に含む、
    請求項２０のコンピュータ可読媒体。
34. 前記電磁パラメータおよび前記全閉点のうちに少なくとも一方が、前記電磁弁の異常状態を示す場合、表示を提供するステップを更に含む、
    請求項３３のコンピュータ可読媒体。
    

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