JP3433788B2

JP3433788B2 - 電磁駆動弁の制御装置

Info

Publication number: JP3433788B2
Application number: JP29275797A
Authority: JP
Inventors: 稔夫不破; 美徳門脇; 昭宏柳内; 隆志出尾; 達雄飯田; 宏之服部; 昌彦浅野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11132017A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁の制御
装置に係り、特に、車両用内燃機関の吸気弁または排気
弁として機能する電磁駆動弁を制御する装置として好適
な電磁駆動弁の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、特開平７−３３２０
４４号に開示される如く、内燃機関の吸気弁または排気
弁を構成する電磁駆動弁が知られている。上記従来の電
磁駆動弁は、一対の弾性体と一対の電磁コイルとを備え
ている。上記の電磁駆動弁において、電磁コイルに励磁
電流が供給されると、コアおよびアーマチャを通って、
電磁コイルの内外を還流する磁束が発生する。この際、
コアとアーマチャとの間には、両者を引き寄せる吸引力
が作用する。従って、上記の電磁駆動弁によれば、上下
２つの電磁コイルに交互に励磁電流を供給することで、
弁体を開閉動作させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の電磁駆動弁の開
閉動作時には、弁体に、変位に伴う摺動摩擦や内燃機関
の筒内圧等の外乱が作用する。弁体にこれらの外乱が作
用すると、当初供給する励磁電流では、弁体の着座に必
要な電磁力が発生せず又は弁座の着座に必要な電磁力が
過大となることがある。より具体的には、当初供給する
励磁電流では、電磁力不足により弁体が弁座に到達しな
い事態、または、電磁力過剰により弁体が弁座から跳ね
返る事態が発生することがある（以下、この状態を弁体
または電磁駆動弁の脱調と称す）。吸気弁または排気弁
を構成する電磁駆動弁を備える内燃機関を適正に作動さ
せるためには、上記の脱調を防止すること、および、上
記の脱調が生じた場合には速やかに電磁駆動弁の正常状
態への復調を図ることが必要である。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、電磁駆動弁への駆動信号に対する弁体の脱調を
有効に防止する電磁駆動弁の制御装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、一方が励磁電流の供給により弁体を一
方の変位端側に吸引しまた他方が励磁電流の供給により
前記弁体を他方の変位端側に吸引する一対の電磁石と、
一方が前記弁体を一方の変位端側に付勢しまた他方が前
記弁体を他方の変位端側に付勢する一対の弾性体とを協
働せしめて、前記弁体の開閉動作を行う電磁駆動弁の制
御装置において、前記弁体の変位を検出する変位検出手
段と、当該検出された変位量と目標の変位量との偏差が
しきい値以上の場合に、前記電磁石に供給する励磁電流
を増大する第１付加電流手段と、前記弁体の脱調を検出
する脱調検出手段と、一方の変位端で脱調が生じた後、
前記弁体が前記弾性体の付勢力により他方の変位端側に
向けて変位する際に所定時間だけ該他方の変位端側の電
磁石に励磁電流を印加する第２付加電流手段と、を備え
る電磁駆動弁の制御装置により達成される。

【０００６】本発明において、検出された変位量と目標
の変位量との偏差がしきい値以上となると、電磁石に供
給される励磁電流が当初供給された励磁電流に比して大
きな値に変更される。励磁電流が増大されると、弁体を
変位方向に付勢する電磁力が増大する。このため、本発
明によれば、弁体の脱調を未然に防止することができ
る。また、本発明において、一方の変位端で脱調が生じ
た場合、弁体は、弾性力の付勢力により他方の変位端に
向かって変位する。かかる状況が生ずると、所定のタイ
ミングで所定時間だけ他方の変位端側の電磁石に第２付
加電流が供給される。第２付加電流によれば、弁体が他
方の変位端側に変位する過程で生ずる振幅の減衰量を抑
制することができる。この場合、弁体は大きな振幅を維
持したまま脱調の生じた変位端に向かって変位する。こ
のように、弁体の振幅が大きく維持されていると、弁体
を容易に脱調の生じた変位端に到達させることができ
る。このため、本発明によれば、弁体に脱調が生じた場
合に、速やかに脱調を消滅させ、弁体を正常な開閉動作
に復帰させることができる。

【０００７】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、請求項１記載の電磁駆動弁の制御装置において、
前記第２付加電流手段による前記他方の変位端側の電磁
石への励磁電流の供給が停止された後、前記弁体が前記
弾性体の付勢力により一方の変位端側に向けて変位する
際に該一方の変位端側の電磁石に通常時よりも大きな励
磁電流を印加する第３付加電流手段を備える電磁駆動弁
の制御装置により達成される。

【０００８】本発明において、第２付加電流の供給が停
止された後、弁体は、弾性力の付勢力により脱調の生じ
た一方の変位端に向かって変位する。かかる状況が生ず
ると、所定のタイミングで一方の変位端側の電磁石に通
常時よりも大きな励磁電流が印加される。この励磁電流
によれば、弁体と脱調の生じた一方の変位端側の電磁石
との間に、弁体をその変位端側に吸引する電磁力を通常
時よりも大きく作用させることができる。通常時よりも
大きな電磁力が発生すると、脱調の生じていた弁体は正
常な状態に復帰する。このため、本発明によれば、弁体
に脱調が生じた場合に、速やかに弁体を正常な開閉動作
に復帰させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
電磁駆動弁１０の制御装置の全体構成図を示す。電磁駆
動弁１０は、弁体１２を備えている。弁体１２は、図中
下端部を内燃機関の燃焼室内に露出させた状態でシリン
ダーヘッド内に配設される部材であり、内燃機関の吸気
弁又は排気弁を構成する。

【００１０】弁体１２には、弁軸１４が固定されてい
る。また、弁軸１４の上端には、アーマチャ１６が固定
されている。アーマチャ１６は、軟磁性材料で構成され
た環状の部材である。アーマチャ１６の上方にはアッパ
ーコア１８が、アーマチャ１６の下方にはロアコア２０
が、それぞれ配設されている。アッパーコア１８および
ロアコア２０は、ともに磁性材料で構成された部材であ
る。また、アッパーコア１８には、アッパコイル２６が
把持されると共に、ロアコア２０には、ロアコイル２４
が把持されている。アッパーコア１８及びロアコア２０
の外周には、保持部材２６が配設されている。アッパコ
ア１８およびロアコア２０は、両者間に所定の間隔が確
保されるように保持部材２６により保持されている。

【００１１】また、弁軸１４は、アッパースプリング３
０およびロアスプリング３２により、軸方向に弾性的に
支持されている。すなわち、アッパースプリング３０
は、図１における下方に向けて、ロアスプリング３２
は、図１における上方に向けて付勢している。アッパー
スプリング３０およびロアスプリング３２は、アーマチ
ャ１６の中立位置がアッパーコア１８とロアコア２０と
の中間位置となるように調整されている。

【００１２】本実施例のシステムは、電磁駆動弁１０の
制御装置として、位置センサ３６、コントローラ３８、
および駆動装置４０を備えている。位置センサ３６は、
弁体１２の変位位置を検出する装置である。また、駆動
装置４０は、電磁駆動弁１０のアッパーコイル２２およ
びロアコイル２４に接続されている。駆動装置４０は、
電磁駆動弁１０のアッパーコイル２２およびロアコイル
２４に励磁電流を供給する装置である。更に、コントロ
ーラ３８は、上記の位置センサ３６および駆動装置４０
に接続されている。コントローラ３８は、位置センサ３
６の入力値に基づいて、駆動装置４０がアッパーコイル
２２およびロアコイル２４に供給する励磁電流を制御す
る装置である。

【００１３】以下、図２を参照して、電磁駆動弁１０の
動作について説明する。図２（Ａ）は正常動作時の電磁
駆動弁の変位を、図２（Ｂ）はロアコイル２４に供給す
る励磁電流を、また、図２（Ｃ）はアッパーコイル２２
に供給する励磁電流を示す。電磁駆動弁１０によれば、
アッパーコイル２２およびロアコイル２４に励磁電流が
流通していない場合は、アーマチャ１６が中立位置に維
持されている。その状態で、ロアコイル２４への励磁電
流の供給が開始されると、ロアコイル２４の周囲には、
ロアコア２０、アーマチャ１６、および、それらの間に
形成されるエアギャップを流通する磁束が発生する。上
記の磁束が発生すると、ロアコア２０とアーマチャ１６
との間には、アーマチャ１６をロアコア２０側へ吸引す
る電磁力が発生する。

【００１４】アーマチャ１６に対して上記の電磁力が作
用すると、アーマチャ１６、弁軸１４および弁体１２
（以下、これらを総称して可動部３４とする）は、ロア
スプリング３２の付勢力に逆らって、図１における下方
へ向けて変位する。そして、その変位は、アーマチャ１
６がロアコア２０と当接するまで継続される。図２にお
いて時刻ｔ_N以前は、可動部３４が閉弁端に保持されて
いる状態を示す。図２（Ｃ）に示す如く、この間は、ア
ッパーコイル２２に保持電流Ｉ_Hが供給される。保持電
流Ｉ_Hは、アーマチャ１６を閉弁端に吸着保持するのに
最低限必要な電流である。弁体に対して開弁要求が生ず
ると、まず、上記保持電流Ｉ_Hの供給が停止される（図
２における時刻ｔ_N）。アッパーコイル２２への励磁電
流の供給が停止されると、アーマチャ１６を閉弁端に維
持するために必要な電磁力が消滅する。そして、その電
磁力が消滅すると、可動部３４は、アッパースプリング
３０に付勢されることにより、図１における下方に向け
て変位する。

【００１５】駆動装置４０は、アッパーコイル２２への
保持電流Ｉ_Hの供給を停止した後、所定時間Ｔ_ONが経過
した時点（図２における時刻ｔ₀）で、ロアコイル２４
に適当な励磁電流を供給する。かかる励磁電流が流通す
ると、アーマチャ１６をロアコア２０へ吸引する電磁
力、すなわち、可動部３４を図１における下方へ変位さ
せる電磁力が発生する。

【００１６】アーマチャ１６に対して上記の電磁力が作
用すると、可動部３４は、ロアスプリング３２の付勢力
に逆って、アーマチャ１６がロアコア２０と当接するま
で変位する。アーマチャ１６がロアコア２０と当接する
状況下では、可動部３４が開弁端に保持される状態を実
現する。従って、電磁駆動弁１０によれば、アッパーコ
イル２２ヘの保持電流Ｉ_Hの供給が停止された後、適当
なタイミングでロアコイル２４に所定の励磁電流が供給
されることで、閉弁端に保持されていた可動部３４を開
弁端まで変位させることができる。

【００１７】以後、ロアコイル２４への保持電流Ｉ_Hの
供給が停止された後、適当なタイミングでアッパーコイ
ル２２に励磁電流が供給されると、可動部３４を開弁端
から閉弁端まで変位させることができる。このように、
電磁駆動弁１０によれば、アッパーコイル２２およびロ
アコイル２４に対して適当に励磁電流が供給されること
で、可動部３４を開閉動作させることができる。

【００１８】ところで、弁体１２を開弁させるために
は、アッパースプリング３０およびロアスプリング３２
の発する付勢力に比して大きな電磁力を発生させること
が必要である。アッパースプリング３０およびロアスプ
リング３２の発する付勢力は、アーマチャ１６がロアコ
ア２０に接近する過程で比例的に増大する。一方、アー
マチャ１６とロアコア２０との間に作用する電磁力は、
アーマチャ１６がロアコア２０に接近する過程で急激に
大きな値に増大する。このため、弁体１２を確実、か
つ、静粛性よく開弁座に吸着保持させるためには、ロア
コイル２４に、弁体１２が開弁端から離間している時に
は大電流を、弁体１２が開弁端に接近している時には小
電流を供給することが望ましい。

【００１９】上記の要件を満たすべく、本実施例におい
ては、ロアコイル２４に供給される励磁電流を図２
（Ｂ）に示す如く変化させる。すなわち、ロアコイル２
４には、アッパーコイル２２への保持電流Ｉ_Hの供給が
停止された後、所定時間Ｔ_ONが経過した時点で（図２に
おける時刻ｔ₀）吸着電流Ｉ_Aが供給される。吸着電流
Ｉ _Aは、開弁端から離間した位置からアーマチャ１６を
開弁側に引き寄せるための電流である。吸着電流Ｉ
_Aは、所定時間Ｔ_Aの間ロアコイル２４に継続して供給
される。アーマチャ１６は、所定時間Ｔ_Aが経過する間
に開弁端近傍に近づく。ロアコイル２４には、所定時間
Ｔ_Aが経過した後（図２における時刻ｔ₁）、遷移電流
Ｉ_Mが、所定時間Ｔ_Mの間供給される。更に、遷移電流
Ｉ_Mは、アーマチャ１６が開弁端に近づくにつれて減少
する電流である。所定時間Ｔ_Mが経過すると（図２にお
ける時刻ｔ₂）、ロアコイル２４には、アーマチャ１６
を開弁端に吸着させておくのに最低限必要な保持電流Ｉ
_Hが供給される。

【００２０】本実施例において、ロアコイル２４に供給
される励磁電流を上記の如く変化させると、弁体１２を
確実、かつ、静粛性よく開弁動作させることができる。
以下、ロアコイル２４に供給する励磁電流を上述した所
定パターンで変化させる制御をフィードフォワード制御
（Ｆ／Ｆ制御）と称す。電磁駆動弁１０の作動中には、
弁体１２に、可動部３４の変位に伴う摺動摩擦や内燃機
関の筒内圧等の外乱が作用する。弁体１２にこれらの外
乱が作用すると、上記図２に示す励磁電流により弁体１
２を適正に弁座に着座させるための電磁力が得られない
事態が発生することがある。より具体的には、上述した
Ｆ／Ｆ制御を実行した場合に、電磁力の不足により弁体
１２が弁座に到着しない事態または電磁力の過剰により
弁体１２が弁座から跳ね返る事態が発生することがあ
る。以下、このように、弁体１２が適正に弁座に着座し
ない現象を電磁駆動弁の脱調と称す。

【００２１】電磁駆動弁１０を搭載する内燃機関を適正
に作動させるためには、電磁駆動弁１０の脱調を防止す
ること、および、電磁駆動弁１０に脱調が生じた場合に
は、速やかに電磁駆動弁１０の動作を正常状態に復調さ
せることが重要である。本実施例のシステムは、電磁駆
動弁１０の省電力特性を損なうことなく、上記の機能を
実現する点に特徴を有している。以下、図３乃至図８を
参照して、本実施例の特徴部について説明する。

【００２２】図３は、弁体１２が閉弁端から開弁端に向
かって変位する過程で実現されるタイムチャートであ
る。図３（Ａ）は、弁体１２の目標変位（図中に波線で
示す変位）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じかけた場合
の変位（図中に実戦で示すパターン）とを示す。また、
図３（Ｂ）は、弁体１２が目標変位に沿って変位した場
合における駆動電流のパターン（図中に示す破線で示す
パターン）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じかけた場合
における駆動電流のパターン（図中に実線で示すパター
ン）とを示す。

【００２３】本実施例において、コントローラ３８は、
位置センサ３６の出力信号に基づいて弁体１２の位置を
検出する。そして、コントローラ３８は、弁体１２の位
置と目標変位との間に所定値以上の偏差が認められる場
合に、電磁駆動弁１０に脱調が生じかけていると判断す
る。図３（Ｂ）に示す如く、コントローラ３８は、弁体
１２が閉弁端から開弁端に向かって変位する過程で脱調
が生じかけていると判断すると、ロアコイル２４に対し
て所定時間Ｔ_LOW1の間、所定電流Ｉ₁（＞Ｉ_A）を流通
させる。以下、かかるタイミングでロアコイル２４に供
給される電流を付加電流Ｉ_add1と称す。

【００２４】ロアコイル２４に付加電流Ｉ_add1が供給さ
れると、アーマチャ１６とロアコア２０との間に作用す
る吸引力がＦ／Ｆ制御の実行中に比して増大される。ア
ーマチャ１６とロアコア２０との間に、Ｆ／Ｆ制御の実
行中に比して大きな電磁力が発生すると、Ｆ／Ｆ制御の
実行中に脱調しかけた電磁駆動弁１０が正常な状態に復
帰することがある。

【００２５】図３（Ａ）中に実線で示す実変位は、上記
の処理を実行することにより、電磁駆動弁１０が正常な
状態に復帰した場合を示す。このように、本実施例の電
磁駆動弁１０によれば、弁体１２が閉弁端から開弁端に
変位する過程で、電磁駆動弁１０に脱調が生ずるのを有
効に防止することができる。図４は、弁体１２が閉弁端
から開弁端に向かって変位する過程で実現されるタイム
チャートを示す。図４（Ａ）は、弁体１２の目標変位
（図中に破線で示す変位）と、電磁駆動弁１０に脱調が
生じた場合の変位（図中に実線で示す変位）とを示す。
また、図４（Ｂ）は、弁体１２が目標変位に沿って変位
した場合に、ロアコイル２４に供給される駆動電流のパ
ターン（図中に破線で示すパターン）と、電磁駆動弁１
０に脱調が生じた場合に、ロアコイル２４に供給する駆
動電流のパターン（図中に実線で示すパターン）とを示
す。更に、図４（Ｃ）は、弁体１２が開弁する過程で電
磁駆動弁１０に脱調が生じた場合に、アッパーコイル２
２に供給される駆動電流のパターン（図中に実線で示す
パターン）を示す。

【００２６】本実施例のシステムでは、上記の図３に示
すタイミングでロアコイル２４に付加電流Ｉ_add1が供給
されても、弁体１２の位置が目標変位に復帰しないこと
がある。この場合、以後、電磁駆動弁１０は脱調状態に
至る。本実施例において、コントローラ３８は、付加電
流Ｉ_add1の出力が終了した時点で弁体１２の位置と目標
位置との偏差を検出し、その偏差が所定値以上の場合
に、電磁駆動弁１０に脱調が生じていると判断する。

【００２７】コントローラ３８が電磁駆動弁１０に脱調
が生じていると判断する場合、ロアコイル２４への付加
電流Ｉ_add1の供給が停止される時期（図４における時刻
ｔ₃）と同期して、アーマチャ１６を開弁端側へ引き寄
せていた電磁力が著しく減少する。そして、その電磁力
が著しく減少すると、弁体１２は、アッパースプリング
３０およびロアスプリング３２の発する付勢力により閉
弁端に向かって変位する。弁体１２は、以後、アッパー
スプリング３０およびロアスプリング３２の付勢力に従
って単振動の動作を示す。

【００２８】従って、開弁端へ変位し始めた弁体１２
は、開弁端に接近した後、再び閉弁端側へ変位してく
る。弁体１２が再び閉弁端側へ変位してきた際に、弁体
１２を適正に閉弁端に到達させるためには、弁体１２が
上記の如く単振動する過程で、弁体１２の振幅が大きく
減衰されないことが望ましい。開弁方向への変位過程
で、適正に開弁端に到達しなかった弁体１２は、電磁駆
動弁１０の脱調が検知された後（図４における時刻
ｔ₃）、所定時間が経過した時点（図４における時刻ｔ
₄）で、閉弁端の近傍に到達する。本実施例において、
コントローラ３８は、アッパーコイル２２に対して所定
電流Ｉ₂を流通させる。所定電流Ｉ₂は、所定時間Ｔ
_up1の間アッパーコイル２２に継続して供給される。以
下、かかるタイミングでアッパーコイル２２に供給され
る電流を付加電流Ｉ_add2と称す。

【００２９】アッパーコイル２２に付加電流Ｉ_add2が供
給されると、アーマチャ１６とアッパーコア１８との間
に吸引力が作用する。このため、アッパーコイル２２に
付加電流Ｉ_add2が供給されると、開弁端から閉弁端に向
けて変位する際に弁体１２の振幅に生ずる減衰量を小さ
く抑制することができる。この場合、アッパーコイル２
２への付加電流Ｉ_add2の供給が停止された後（図４にお
ける時刻ｔ₅）、アーマチャ１６は、アッパースプリン
グ３０およびロアスプリング３２の付勢力により開弁端
の極近傍まで変位する。

【００３０】付加電流Ｉ_add2の供給が停止された後、所
定時間が経過すると、再びロアコイル２４に対して所定
電流Ｉ₁（＞Ｉ_A）が供給される（時刻ｔ₆）。所定電
流Ｉ ₁の供給は、所定時間Ｔ_LOW2の間、継続して行われ
る。以下、かかるタイミングでロアコイル２４に供給さ
れる電流を付加電流Ｉ_add3と称す。ロアコイル２４に付
加電流Ｉ_add3が供給されると、アーマチャ１６とロアコ
ア２０との間にＦ／Ｆ制御の実行中に比して大きな電磁
力が作用する。

【００３１】上述の如く、付加電流Ｉ_add2によれば、弁
体１２の振幅の減衰を抑制することができる。かかる状
況下で、Ｆ／Ｆ制御の実行中に比して大きな電磁力が発
生すると、脱調の生じていた電磁駆動弁１０は正常な状
態に復帰する。図４（Ａ）中に実線で示す実変位は、上
記の処理を実行することにより、電磁駆動弁１０が正常
な状態に復帰した場合を示す。このように、本実施例の
電磁駆動弁１０によれば、弁体１２が閉弁端から開弁端
に変位する過程で、電磁駆動弁１０に脱調が生じた場合
でも、速やかに正常の状態に復帰させることができる。

【００３２】図５は、弁体１２が開弁端に吸着保持され
ている過程で実現されるタイムチャートを示す。図５
（Ａ）は、弁体１２の目標変位（図中に波線で示す変
位）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じかけた場合の変位
（図中に実戦で示すパターン）とを示す。また、図５
（Ｂ）は、弁体１２が目標変位に維持された場合におけ
る駆動電流のパターン（図中に示す破線で示すパター
ン）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じかけた場合におけ
る駆動電流のパターン（図中に実線で示すパターン）と
を示す。

【００３３】本実施例において、上記のコントローラ３
８は、弁体１２が開弁端に保持されるべき時期に、弁体
１２の位置と目標変位との間に所定値以上の偏差が認め
られると、弁体１２が変位過程にある場合と同様に、電
磁駆動弁１０に脱調が生じかけていると判断する。コン
トローラ３８は、弁体１２が開弁端に吸着保持されるべ
き期間中にかかる状態を検知すると、上記図３に示す場
合と同様に、ロアコイル２４に対して付加電流Ｉ_add1を
供給する。

【００３４】図５（Ａ）中に実線で示す実変位は、上記
の処理を実行することにより、電磁駆動弁１０が正常な
状態に復帰した場合を示す。このように、本実施例の電
磁駆動弁１０によれば、弁体１２が開弁端に吸着保され
ている過程で、電磁駆動弁１０に脱調が生ずるのを有効
に防止することができる。図６は、弁体１２が開弁端に
吸着保持されている過程で実現されるタイムチャートを
示す。図６（Ａ）は、弁体１２の目標変位（図中に破線
で示す変位）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じた場合の
変位（図中に実線で示す変位）とを示す。また、図６
（Ｂ）は、弁体１２が目標変位に維持された場合に、ロ
アコイル２４に供給される駆動電流のパターン（図中に
破線で示すパターン）と、電磁駆動弁１０に脱調が生じ
た場合に、ロアコイル２４に供給する駆動電流のパター
ン（図中に実線で示すパターン）とを示す。更に、図６
（Ｃ）は、弁体１２を開弁端に維持すべき状況下で、電
磁駆動弁１０に脱調が生じた場合に、アッパーコイル２
２に供給される駆動電流のパターン（図中に実線で示す
パターン）を示す。

【００３５】本実施例において、コントローラ３８は、
付加電流Ｉ_add1の供給を終了した時点で、依然として弁
体１２の位置と目標変位との間に所定値以上の偏差が認
められる場合には、弁体１２が変位過程にある場合と同
様に、電磁駆動弁１０に脱調が生じていると判断する。
コントローラ３８は、電磁駆動弁１０に脱調が生じてい
ると判断すると、上記図４に示す場合と同様に、適当な
タイミングでアッパーコイル２２およびロアコイル２４
に対して、それぞれ付加電流Ｉ_add2および付加電流Ｉ
_add3を供給する。

【００３６】図６（Ａ）中に実線で示す実変位は、上記
の処理を実行することにより、電磁駆動弁１０が正常な
状態に復帰した場合を示す。このように、本実施例の電
磁駆動弁１０によれば、弁体１２が開弁端に維持される
べき期間中に電磁駆動弁１０に脱調が生じた場合でも、
速やかに電磁駆動弁１０を正常な状態に復帰させること
ができる。以下、図７および図８を参照して、上記の機
能を実現するための処理の内容について説明する。

【００３７】図７は、電磁駆動弁１０の脱調の有無を判
断すべく、コントローラ３８が実行するフローチャート
を示す。図７に示すルーチンは、所定時間毎に起動され
る定時割り込みルーチンである。図７に示すルーチンが
起動されると、まずステップ１００の処理が実行され
る。ステップ１００では、位置センサ３６の出力信号に
基づいて、弁体１２の実変位が検出される。

【００３８】ステップ１０２では、弁体１２の目標変位
が検出される。コントローラ３８は、正常時においては
弁体１２の変位を目標変位として記憶している。コント
ローラ３８は、開弁または閉弁が要求される時期および
その時期からの経過時間に基づいて、上記の記憶内容を
参照して目標変位を検出する。ステップ１０４では、弁
体１２の実変位と目標変位との差（偏差）が演算される
と共に、その演算値が所定のしきい値（Ｔ_H）以上であ
るか否かが判別される。その結果、上記の偏差がしきい
値Ｔ_H以上である場合は、次にステップ１０６の処理が
実行される。一方、上記の偏差がしきい値Ｔ_H未満であ
ると判別される場合は、次にステップ１０８の処理が実
行される。

【００３９】ステップ１０６では、脱調フラグをオン状
態とする処理が実行される。脱調フラグは、電磁駆動弁
１０に脱調が生じかけている状態、および、電磁駆動弁
１０に脱調が生じている状態を表示するためのフラグで
ある。本ステップ１０６の処理が終了すると、今回のル
ーチンが終了される。ステップ１０８では、脱調フラグ
をオフ状態とする処理が実行される。本ステップ１０８
の処理が終了すると、今回の処理が終了される。上記の
処理によれば、実変位と目標変位との間にしきい値Ｔ_H
以上の偏差が生じた場合に、確実に脱調フラグをオン状
態とすることができる。

【００４０】図８は、弁体１２が開弁端に向かって変位
する過程で、電磁駆動弁１０の脱調を防止する機能、お
よび、電磁駆動弁１０に脱調が生じた場合に、速やかに
電磁駆動弁１０の動作を正常状態に復調させる機能を実
現すべく、本システムが実行するメインルーチンの一例
のフローチャートを示す。図８に示すルーチンは、その
処理が終了する毎に繰り返し起動される。図８に示すル
ーチンが起動されると、まずステップ１１０の処理が実
行される。

【００４１】ステップ１１０では、電磁駆動弁１０にお
いて、開弁が要求されているか否かが判別される。本ス
テップ１１０の処理は、上記の条件が成立すると判別す
るまで繰り返し実行される。その結果、開弁要求がされ
ていると判別されると、以後、ステップ１１２の処理が
実行される。ステップ１１２では、上述したロアコイル
２４に供給する励磁電流を予め設定したパターンで変化
させるＦ／Ｆ制御が開始される。上記の処理によれば、
ロアコイル２４に供給する励磁電流を変化させることに
より、弁体１２を確実、かつ、静粛性よく開弁動作させ
ることができる。

【００４２】ステップ１１４では、脱調フラグがオン状
態であるか否かが判別される。その結果、脱調フラグが
オン状態であると判別される場合は、次にステップ１１
６の処理が実行される。一方、脱調フラグがオン状態で
ないと判別される場合は、後述するステップ１２４の処
理が実行される。ステップ１１６では、付加電流Ｉ_add1
出力制御が実行される。付加電流Ｉ_add1出力制御は、所
定のタイミングでロアコイル２４に付加電流Ｉ_add1を供
給する制御である。

【００４３】ステップ１１８では、再び、脱調フラグが
オン状態であるか否かが判別される。その結果、再度、
脱調フラグがオン状態であると判別される場合は、次に
ステップ１２０の処理が実行される。一方、脱調フラグ
がオン状態でないと判別される場合は、後述するステッ
プ１２４の処理が実行される。ステップ１２０では、付
加電流Ｉ_add2出力制御が実行される。付加電流Ｉ_add2出
力制御は、所定のタイミングでアッパーコイル２２に付
加電流Ｉ_add2を供給する制御である。

【００４４】ステップ１２２では、付加電流Ｉ_add3出力
制御が実行される。付加電流Ｉ_add3出力制御は、所定の
タイミングでロアコイル２４に付加電流Ｉ_add3を供給す
る制御である。ステップ１２４では、電磁駆動弁１０に
おいて、閉弁が要求されているか否かが判別される。そ
の結果、閉弁が要求されていないと判別される場合は、
再び上記ステップ１１４の処理が実行される。一方、閉
弁が要求されていると判別される場合は、次にステップ
１２６の処理が実行される。

【００４５】ステップ１２６では、Ｆ／Ｆ制御を終了す
る処理が実行される。本ステップ１２６の処理が実行さ
れると、以後、電磁駆動弁１０の開弁動作に必要なロア
コイル２４への励磁電流の供給が停止される。本ステッ
プ１２６の処理が終了すると、今回の処理が終了され
る。上記の処理によれば、電磁駆動弁１０の脱調が生じ
るのを未然に防止することができる。また、電磁駆動弁
１０の脱調が生じた場合には、速やかに電磁駆動弁１０
の脱調を消滅させることができる。従って、本実施例の
制御装置によれば、電磁駆動弁１０を搭載する内燃機関
を適正に作動させることができる。

【００４６】ところで、上記の実施例においては、弁体
１２の変位過程と弁体１２の保持過程とに、同様の付加
電流を発生することとしているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、両者を異なる付加電流としてもよ
い。尚、上述した実施例においては、アッパーコア１８
とアッパーコイル２２およびロアコア２０とロアコイル
２４が前記した「電磁石」に、アッパースプリング３０
およびロアスプリング３２が前記した「弾性体」に、そ
れぞれ相当している。

【００４７】また、コントローラ３８が、位置センサ３
６の出力信号に基づいて弁体１２の変位を検出すること
により特許請求の範囲に記載した「変位検出手段」が、
上記ステップ１１６の処理を実行することにより特許請
求の範囲に記載した「第１付加電流手段」が、上記ステ
ップ１１８の処理を実行することにより特許請求の範囲
に記載した「脱調検出手段」が、上記ステップ１２０の
処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した
「第２付加電流手段」が、上記ステップ１２２の処理を
実行することにより特許請求の範囲に記載した「第３付
加電流手段」が、それぞれ実現されている。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１及び２記載の発明
によれば、電磁駆動弁に脱調が生じた後、電磁駆動弁の
脱調を早期に消滅させ、正常な開閉動作に復帰させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁の制御装置
の全体構成図である。

【図２】図２（Ａ）は、正常動作時における弁変位のタ
イムチャートである。図２（Ｂ）は、アッパーコイル励
磁電流のタイムチャートである。図２（Ｃ）は、ロアコ
イル励磁電流のタイムチャートである。

【図３】図３（Ａ）は、弁体が変位する過程で、電磁駆
動弁が脱調を生じかけた場合における弁変位のタイムチ
ャートである。図３（Ｂ）は、励磁電流のタイムチャー
トである。

【図４】図４（Ａ）は、弁体が変位する過程で、電磁駆
動弁が脱調を生じた場合における弁変位のタイムチャー
トである。図４（Ｂ）は、アッパーコイル励磁電流のタ
イムチャートである。図４（Ｃ）は、ロアコイル励磁電
流のタイムチャートである。

【図５】図５（Ａ）は、弁体が開弁後に維持されるべき
期間中に、電磁駆動弁が脱調を生じかけた場合における
弁変位のタイムチャートである。図５（Ｂ）は、ロアコ
イル励磁電流のタイムチャートである。

【図６】図６（Ａ）は、弁体が開弁後に維持されるべき
期間中に、電磁駆動弁が脱調を生じた場合における弁変
位のタイムチャートである。図６（Ｂ）は、アッパーコ
イル励磁電流のタイムチャートである。図６（Ｃ）は、
ロアコイル励磁電流のタイムチャートである。

【図７】図１に示すコントローラにおいて脱調フラグを
処理すべく実行される制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図８】図１に示すコントローラにおいて実行されるメ
インルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

１０電磁駆動弁１２弁体１６アーマチャ１８アッパーコア２０ロアコア２２アッパーコイル２４ロアコア３０アッパースプリング３２ロアスプリング３６位置センサ３８コントローラ４０駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出尾隆志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者飯田達雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者服部宏之愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者浅野昌彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開平８−4513（ＪＰ，Ａ) 特開平８−4512（ＪＰ，Ａ) 特開平７−332044（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−250309（ＪＰ，Ａ) 特表2000−516685（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 9/04 F01L 3/24 F02D 13/02 F02D 41/20 320 F02D 41/22 301 F02D 41/22 320

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一方が励磁電流の供給により弁体を一方
の変位端側に吸引しまた他方が励磁電流の供給により前
記弁体を他方の変位端側に吸引する一対の電磁石と、一
方が前記弁体を一方の変位端側に付勢しまた他方が前記
弁体を他方の変位端側に付勢する一対の弾性体とを協働
せしめて、前記弁体の開閉動作を行う電磁駆動弁の制御
装置において、前記弁体の変位を検出する変位検出手段と、当該検出された変位量と目標の変位量との偏差がしきい
値以上の場合に、前記電磁石に供給する励磁電流を増大
する第１付加電流手段と、前記弁体の脱調を検出する脱調検出手段と、一方の変位端で脱調が生じた後、前記弁体が前記弾性体
の付勢力により他方の変位端側に向けて変位する際に所
定時間だけ該他方の変位端側の電磁石に励磁電流を印加
する第２付加電流手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】請求項１記載の電磁駆動弁の制御装置に
おいて、前記第２付加電流手段による前記他方の変位端側の電磁
石への励磁電流の供給が停止された後、前記弁体が前記
弾性体の付勢力により一方の変位端側に向けて変位する
際に該一方の変位端側の電磁石に通常時よりも大きな励
磁電流を印加する第３付加電流手段を備えることを特徴
とする電磁駆動弁の制御装置。