JP3487216B2 - 電磁駆動弁 - Google Patents
電磁駆動弁Info
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- JP3487216B2 JP3487216B2 JP13010199A JP13010199A JP3487216B2 JP 3487216 B2 JP3487216 B2 JP 3487216B2 JP 13010199 A JP13010199 A JP 13010199A JP 13010199 A JP13010199 A JP 13010199A JP 3487216 B2 JP3487216 B2 JP 3487216B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
石で吸引することにより弁体を開閉駆動する電磁駆動弁
に係り、特に、電磁石への通電電流波形を最適に制御す
るうえで好適な電磁駆動弁に関する。
7号公報に開示される如く、電磁駆動弁が知られてい
る。この電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁と
して機能する弁体と、弁体と連動するアーマチャと、ア
ーマチャの変位方向両側に配置された電磁石とを備えて
いる。そして、内燃機関のクランク角に同期したタイミ
ングで、所定波形の励磁電流を各電磁石に交互に通電す
ることにより、弁体を開閉動作させる。
の開閉動作時に筒内圧や軸受部の摺動抵抗等に伴う外力
が外乱として作用する。かかる外乱の大きさは弁体の作
動サイクル毎に変化する。また、アーマチャと電磁石と
の当接面に存在する油膜の表面張力の影響で、弁体が変
位を開始するまでの時間遅れも作動サイクル毎に変化す
る。従って、上記従来の電磁駆動弁において、各電磁石
へ予め設定した波形の励磁電流を供給したのでは、上記
した外乱や時間遅れの変化によって、弁体の適切な変位
波形が得られなくなる。例えば、弁体の変位を妨げる外
乱が増加した場合には弁体が変位端にまで達し得なくな
り、また、外乱が減少した場合には弁体が変位端に達す
る際の変位速度が過大となって電磁駆動弁の作動音が増
大する等の問題が生ずることがある。
であり、アーマチャを駆動する電磁石へ供給される電流
波形を最適に維持することが可能な電磁駆動弁を提供す
ることを目的とする。
に記載する如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位す
る過程中の少なくとも一の所定時点における前記弁体の
位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段により
検出された位置に基づいて、前記過程において前記電流
供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を設定する
電流波形設定手段とを備える電磁駆動弁により達成され
る。
させるべき旨の要求が発せられてから弁体が変位を開始
するまでの時間遅れ、及び、弁体が変位する過程で受け
た外乱が変化すると、一方の変位端から他方の変位端へ
変位する過程中の所定時点における弁体の位置も変化す
る。一方、アーマチャに付与される運動エネルギーは電
磁石へ供給される電流の波形に応じて変化する。従っ
て、本発明によれば、弁体が一方の変位端から他方の変
位端へ変位する過程中の所定時点における弁体の位置に
基づいてその過程において電磁石へ供給する電流の波形
を設定することで、上記の時間遅れや外乱の大きさが変
化を補償できるような最適な電流波形が得られる。この
請求項1記載の電磁駆動弁の場合、請求項2に記載する
如く、前記電流波形設定手段が、前記一方の変位端から
前記位置検出手段により検出された前記弁体の位置まで
の距離が大きくなるに連れて、前記電流供給手段が前記
電磁石へ供給する電流の強さが弱まると共に、該電流供
給の持続時間が短くなるように前記電流の波形を設定し
てもよい。
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁体
を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要求
が発せられた後、前記弁体が前記一方の変位端と前記他
方の変位端との間の中立位置である少なくとも一の所定
位置に達するまでの経過時間を検出する時間検出手段
と、該時間検出手段により検出された経過時間に基づい
て、前記電流供給手段が前記要求に応じて前記電磁石へ
供給する電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備
える電磁駆動弁により達成される。
の変位端から変位させるべき旨の要求が発せられてから
弁体が変位を開始するまでの時間遅れ、及び、弁体が変
位する過程で受けた外乱が変化すると、上記要求が発せ
られた後、弁体が所定位置に達するまでの経過時間も変
化する。一方、アーマチャに付与される運動エネルギー
は電磁石へ供給される電流の波形に応じて変化する。従
って、本発明によれば、弁体を一方の変位端から変位さ
せるべき旨の要求が発せられた後、該弁体が所定位置に
達するまでの経過時間に基づいて該要求に応じて電磁石
へ供給する電流の波形を設定することで、上記の時間遅
れや外乱の大きさの変化を補償できるような最適な電流
波形が得られる。この請求項3記載の電磁駆動弁の場
合、請求項4に記載する如く、前記電流波形設定手段
が、前記時間検出手段により検出された経過時間が大き
くなるに連れて、前記電流供給手段が前記電磁石へ電流
を供給し始めるタイミングが遅くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。或いは、請求項5に記載する如
く、前記電流波形設定手段が、前記時間検出手段により
検出された経過時間が大きくなるに連れて、前記電流供
給手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共
に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁体
が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程中の少
なくとも一の所定位置における前記弁体の速度を検出す
る速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された
速度に基づいて、前記過程において前記電流供給手段が
前記電磁石へ供給する電流の波形を設定する電流波形設
定手段とを備える電磁駆動弁により達成される。
位置に達する際の弁体の速度は、弁体が変位する過程で
受けた外乱の大きさに応じて変化する。一方、弁体を変
位させるべき旨の指令が発せられてから弁体の変位が開
始するまでの時間遅れが生じても、一定位置における弁
体の速度は変化しない。従って、本発明によれば、弁体
が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程中の所
定位置における弁体の速度に基づいてその過程において
電磁石へ供給する電流の波形を設定することで、上記の
時間遅れとは無関係に、外乱の変化のみを補償できるよ
うな電流波形が得られる。この請求項6記載の電磁駆動
弁の場合、請求項7に記載する如く、前記所定位置は、
例えば、前記一方の変位端と前記他方の変位端との間の
中立位置である。また、請求項8に記載する如く、前記
電流波形設定手段は、前記速度検出手段により検出され
た前記弁体の速度が小さくなるに連れて、前記電流供給
手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共
に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。
く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アーマ
チャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する電
流供給手段とを備える電磁駆動弁において、 前記弁体が
一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程での少な
くとも一の所定時点における前記弁体の位置を検出する
位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置
に基づいて、前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
電流の波形を変化させる電流波形変化手段とを備え、前
記所定時点は、前記弁体を前記一方の変位端から他方の
変位端へ向けて変位させるべき要求が発せられた後、第
1の所定時間が経過した第1の時点と、前記要求が発せ
られた後、前記第1の所定時間よりも大きい第2の所定
時間が経過した第2の時点であることを特徴とする電磁
駆動弁により達成される。
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、 前記弁体
を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要求
が発せられた後、前記弁体が少なくとも一の所定位置に
達するまでの経過時間を検出する時間検出手段と、 該時
間検出手段により検出された経過時間に基づいて、前記
電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化
させる電流波形変化手段とを備え、前記所定位置は、前
記弁体が前記一方の変位端から第1の所定距離だけ変位
した第1の位置と、前記一方の変位端から該第1の所定
距離よりも大きい第2の所定距離だけ変位した第2の位
置であることを特徴とする電磁駆動弁により達成され
る。弁体が一方の変位端から変位を開始した直後の弁体
の位置には、上記した弁体変位の時間遅れが大きく反映
されている。一方、弁体が変位を開始した後、十分な時
間が経過した時点での弁体の位置には、弁体が変位する
過程で受けた外乱の影響が大きく反映されている。
1の時点での弁体の位置を用いることにより上記時間遅
れの変化を補償できると共に、第2の所定時間が経過し
た第2の時点での弁体の変位を用いることにより弁体が
受ける外乱の変化を補償できる。また、請求項10記載
の発明によれば、弁体が第1の位置に達するまでの経過
時間を用いることにより上記時間遅れの変化を補償でき
ると共に、第2の位置に達するまでの経過時間を用いる
ことにより弁体が受ける外乱の変化を補償できる。
る如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該ア
ーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給す
る電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁
体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要
求が発せられた後、前記弁体が一方の変位端から第1の
所定距離だけ変位した第1の所定位置に達するまでの経
過時間を検出する時間検出手段と、前記弁体が前記一方
の変位端から前記第1の所定距離より大きい第2の所定
距離だけ変位した第2の所定位置における前記弁体の速
度を検出する速度検出手段と、前記時間検出手段により
検出された経過時間、及び、前記速度検出手段により検
出された速度に応じて、前記電流供給手段が前記電磁石
へ供給する電流の波形を変化させる電流波形変化手段と
を備える電磁駆動弁により達成される。
る如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該ア
ーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給す
る電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁
体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程での
所定時点における前記弁体の位置を検出する位置検出手
段と、該位置検出手段により検出された位置よりも前記
他方の変位端側の所定位置における前記弁体の速度を検
出する速度検出手段と、前記位置検出手段により検出さ
れた位置、及び、前記速度検出手段により検出された速
度に応じて、前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
電流の波形を変化させる電流波形変化手段とを備える電
磁駆動弁により達成される。
後の弁体の位置には、上記した弁体変位の時間遅れが大
きく反映されている。一方、弁体の所定位置における速
度には、弁体が変位する過程で受けた外乱の影響のみが
反映されている。従って、請求項11記載の発明によれ
ば、第1の所定位置に達するまでの経過時間を用いるこ
とにより上記時間遅れの変化を補償できると共に、第2
の所定位置における速度を用いることにより弁体が受け
る外乱の変化を補償できる。
定時点での弁体の位置を用いることにより上記時間遅れ
の変化を補償できると共に、その位置より他方の変位端
側の所定位置での弁体の速度を用いることにより弁体が
受ける外乱の変化を補償できる。
磁駆動弁10の構成図である。電磁駆動弁10は内燃機
関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体12を備えて
いる。弁体12は、内燃機関の燃焼室14内に露出する
ようにロアヘッド16に配設されている。ロアヘッド1
6にはポート18が形成されている。ポート18には弁
体12に対する弁座20が形成されている。ポート18
と燃焼室14とは、弁体12が弁座20から離座するこ
とにより導通状態となり、また、弁体12が弁座20に
着座することにより遮断状態となる。ロアヘッド16の
上部にはアッパヘッド22が固定されている。
体に設けられている。弁軸24は、ロアヘッド16に固
定されたバルブガイド26により軸方向に変位可能に保
持されている。なお、後述する如く、バルブガイド26
には弁体12のリフト量を検出するためのセンサが組み
込まれている。バルブガイド26の上部を囲む部位には
円筒状のスプリング保持部28が形成されている。ま
た、弁軸24の上端部にはロアリテーナ30が固定され
ている。ロアリテーナ30とスプリング保持部28の底
面との間には、両者を離間させる向きの付勢力を発生す
るロアスプリング32が配設されている。ロアスプリン
グ32はロアリテーナ30を介して弁体12を上向き、
すなわち、弁体12の閉弁方向に付勢している。
ト36の下端面が当接している。アーマチャシャフト3
6は非磁性材料から構成されたロッド状の部材である。
アーマチャシャフト36の上端部には、アッパリテーナ
38が固定されている。アッパリテーナ38の上部に
は、アッパスプリング40の下端部が当接している。ア
ッパスプリング40の周囲には、円筒状のアッパキャッ
プ42が配設されている。アッパキャップ42の上部に
はアジャスタボルト44が螺着されている。アッパスプ
リング40の上端部はスプリングシート45を介してア
ジャスタボルト44に当接している。アッパスプリング
40はアッパリテーナ38を介してアーマチャシャフト
36を下向きに、すなわち、アーマチャ46及び弁体1
2を開弁方向に付勢している。
外周には、アーマチャ46が接合されている。アーマチ
ャ46は軟磁性材料から構成された環状の部材である。
アーマチャ46の上方にはアッパコア48及びアッパコ
イル50が配設されている。また、アーマチャ46の下
方にはロアコア52及びロアコイル54が配設されてい
る。アッパコイル50及びロアコイル54はそれぞれ、
アッパコア48及びロアコア52のアーマチャ46に対
向する側の面に形成された環状溝48a及び52aに収
容されている。
動回路56に電気的に接続されている。駆動回路56
は、電子制御ユニット(以下、ECUと称す)58から
付与される制御信号に応じた指令信号をPWMにより生
成してアッパコイル50及びロアコイル54にそれぞれ
供給する。アッパコア48及びロアコア52はそれぞ
れ、その中央部を貫通する貫通穴48b及び52bを備
えている。アッパコア48の貫通穴48bの上端にはプ
ッシュ60が配設されている。また、ロアコア52の貫
通穴52bの下端にはプッシュ62が配設されている。
アーマチャシャフト36は、貫通孔48b、52bを貫
通すると共に、プッシュ60及び62により軸方向に変
位可能に保持されている。
ぞれ、それらの上端部及び下端部にフランジ部48c及
び52cを備えている。アッパコア48及びロアコア5
2は、それぞれのフランジ部48c及び52cがアッパ
ヘッド22を上下から挟むように、アッパヘッド22に
形成された円筒状のコア保持空間64に嵌着されてい
る。コア保持空間64には、図示しない油供給路より潤
滑油が供給される。この潤滑油により、ブッシュ60、
62とプランジャシャフト36との間の摺動面が潤滑さ
れる。
にフランジ部42aを備えている。フランジ部42a
は、アッパコア48のフランジ部48cを上方から覆う
ように配置されている。また、アッパヘッド22の下面
にはロアキャップ58が配設されている。ロアキャップ
58は、ロアコア52のフランジ部52cを下方から覆
うように配置されている。そして、固定ボルト64が、
アッパキャップ42のフランジ部42aを貫通してアッ
パヘッド22に締着されると共に、固定ボルト66がロ
アキャップ58を貫通してアッパヘッド22に締着され
ることにより、アッパコア48とロアコア50とは所定
の間隔を隔てるようにアッパヘッド22に固定されてい
る。なお、上記したアジャスタボルト44は、アーマチ
ャ46の中立位置がアッパコア48とロアコア52との
中間点となるように調整されている。
する。アッパコイル50に励磁電流が供給されると、ア
ッパコイル50が発生する磁束によってアーマチャ46
にはアッパコア48へ向かう方向の電磁吸引力が作用す
る。このため、アーマチャ46はアッパスプリング40
の付勢力に抗してアッパコア48へ向けて変位する。ア
ーマチャ46がアッパコア48に当接するまで変位した
状態では、弁体12が弁座20に着座することで、弁体
12は閉弁状態となる。以下、アーマチャ46がアッパ
コア48に当接する位置を、アーマチャ46又は弁体1
2の全閉位置と称する。
アッパコイル50への励磁電流の供給が停止されると、
アーマチャ46を全閉位置に保持するのに必要な電磁吸
引力は消滅する。このため、アーマチャシャフト36は
アッパスプリング40に付勢されることによって速やか
に下方へ向けて変位を開始する。アーマチャシャフト3
6が全閉位置から下方へ向けて変位すると、弁体12は
弁座20から離座することで開弁状態となる。アーマチ
ャシャフト36の下方への変位量が所定値に達した時点
で、ロアコイル54に励磁電流が供給されると、アーマ
チャ46をロアコア52に向けて付勢する電磁吸引力が
発生する。
作用すると、アーマチャ46はロアスプリング32の発
する付勢力に抗してロアコア52に向けて、ロアコア5
2に当接するまで変位する。以下、アーマチャ46がロ
アコア52に当接した位置を、アーマチャ46又は弁体
12の全開位置と称す。かかる状態で、ロアコイル54
への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ46を
全開位置に保持するのに必要な電磁吸引力が消滅する。
このため、アーマチャシャフト36はロアスプリング3
2の付勢力によって速やかに上方へ変位を開始する。
が所定値に達した時点でアッパコイル50に励磁電流が
供給されると、アッパコイル50が発する電磁吸引力に
よりアーマチャ46はアッパコア48へ向けて付勢され
る。このため、アーマチャ46は全閉位置まで変位し、
弁体12は弁座20に着座することにより再び閉弁状態
となる。
開位置へ変位させるべくロアコイル54に供給される具
体的な指令電流の波形の一例を示す。また、図2(B)
は、かかる波形の指令電流により実現される弁体12の
変位を示す。図2(A)に示す如く、ロアコイル54に
供給される指令電流は、弁体12の開弁要求が発せられ
てから(すなわち、後述する開放電流tがアッパコイル
50に供給され始めてから)、休止期間pが経過した
後、吸引期間qだけ吸引電流rに維持される。そして、
弁体12が全閉位置に到達する直前に、指令電流は吸引
電流rよりも小さな保持電流sに変化させられる。この
保持電流sがロアコイル54に供給されている間、弁体
12は全開位置に保持される。その後、弁体12の閉弁
要求が生じた時点で、指令電流が保持電流sとは逆方向
の開放電流tに変化させられることにより、弁体12は
全閉位置に向けて変位を開始する。アッパコイル50に
ついても同様に、図2(A)に示す波形の指令電流が供
給されることにより、弁体12が全閉位置まで駆動され
る。
する指令電流波形は、休止期間p、吸引期間q、吸引電
流r、保持電流s、及び開放電流tにより規定される。
これらの5つのパラメータのうち、p、q、r、sは、
弁体12が、その変位速度がほぼゼロに等しくなった状
態で全閉位置又は全開位置に達するように設定される。
パラメータp、q、r、sがこのように設定されると、
弁体12を確実に全開位置又は全閉位置まで変位させつ
つ、アーマチャ46の各コアとの当接音及び弁体12の
着座音を低減することが可能となる。
は、弁体12に不確定な種々の外力がその変位を妨げる
ような外乱として作用する。例えば、弁軸24とバルブ
ガイド26との間、及び、アーマチャシャフト36とブ
ッシュ60、62との間の摺動抵抗は弁体12の変位を
妨げる向きの外乱となる。かかる摺動抵抗は弁体12の
作動サイクル毎に変動し得るものである。また、弁体1
2が排気弁として機能する場合、その開弁時には、燃焼
室14内の高い燃焼圧とポート18の圧力との差圧が弁
体12の変位を妨げる向きの外乱となる。かかる燃焼圧
の大きさも燃焼サイクル毎に燃焼状態に応じて変動し得
るものである。更に、弁体12が吸気弁として機能する
場合、吸入空気の流れに応じた力が外乱として弁体12
に作用する。この場合にも、前サイクルでの燃焼状態に
応じて空気の吸入状態が変化することで、弁体12に作
用する外乱は変動することとなる。
作サイクル毎に変化し、その変化に応じて弁体12が変
位する過程で失われる運動エネルギーも変化する。この
ため、アッパコイル50及びロアコイル54への指令電
流波形として予め設定した波形を用いたのでは、上記し
た外乱の変化に起因して、弁体12を適切に駆動できな
くなることがある。
体12のリフト波形を、ロアコイル54への指令電流波
形を一定とした状態で、弁体12に作用する外乱が変化
した3つの場合〜について示す。図3にで示す場
合には、弁体12が全開位置に達する際の速度がほぼゼ
ロとなり、最適なリフト波形が実現されている。一方、
図3にで示す場合には、弁体12に作用する開弁方向
の力が過大となり(つまり、で示す場合に比べて弁体
12の変位を妨げる向きの外乱が減少し)、全開位置に
達する際の速度が大きくなっている。この場合、アーマ
チャ46がロアコア52に大きな速度で当接すること
で、電磁駆動弁10の作動音が増大する。また、図3に
で示す場合には、弁体12に作用する開弁方向の力が
不足し(つまり、で示す場合に比べて弁体12の変位
を妨げる向きの外乱が増大し)、弁体12は全開位置ま
で到達していない。この場合、以後、弁体12の開閉駆
動を行うことができなくなってしまう。
せられた後、所定時間T0 が経過した時点での弁体12
のリフト量(以下、基準リフト量Lc と称す)は、弁体
12に作用する外乱、つまり、弁体12が失う運動エネ
ルギーに応じてL1,L2、L3と変化する。すなわ
ち、弁体12が失う運動エネルギーが小さいほど、基準
リフト量Lc は大きくなり、アーマチャ46に付与すべ
き電磁力を小さくすべきと判断できる。一方、電磁吸引
力によりアーマチャ46に付与される運動エネルギーの
大きさは各コイルに供給される指令電流波形に依存す
る。そこで、本実施例では、弁体12の上記基準リフト
量Lc に基づいて、指令電流波形を決定することとして
いる。
施例においては、弁体12を全閉位置から開弁方向に変
位させる場合について説明するが、弁体12を全開位置
から閉弁方向に変位させる場合にも全く同様の手法を適
用することができる。図4(A)〜(D)は、それぞ
れ、基準リフト量Lc と休止期間p、吸引期間q、吸引
電流r、及び保持電流sとの関係を示すマップである。
なお、図4(A)〜(D)に示すマップは、異なる外乱
が弁体12に作用する種々の条件下で、基準リフト量L
c と、弁体12が、その変位速度がほぼゼロとなった状
態で全開位置に達するようなp、q、r、sとの関係を
実験的に求めることにより得られたものである。かかる
マップに基づいて、指令電流波形を規定する各パラメー
タp、q、r、sが決定される。
は、主に、吸引電流rの総通電量、すなわち、吸引電流
rと吸引期間qとの積に依存する。このため、図4
(B)及び(C)は、基準リフト量Lc が大きいほど、
吸引期間q及び吸引電流rは小さくなるように設定さ
れ、また、休止時間p及び保持電流sは基準リフト量L
c にかかわらずほぼ一定とされる。ただし、弁体12に
作用する外乱が小さいほど、通電の開始タイミングを遅
らせることが可能である。このため、図4(A)に示す
如く、基準リフト量Lc が大きくなるにつれて、休止期
間pは僅かずつ小さくなるように設定される。一方、保
持電流sは基準リフト量Lc にかかわらず一定の値s0
とされる。例えば、図4に示されるように、基準リフト
量Lc がL1、L2、L3の場合、それぞれ、パラメー
タ(q、q、r、s)が(p1、q1,r1、s0 )、
(p2、q2,r2、s0 )、(p3、q3,r3、s
0 )で規定される指令電流波形が用いられることとな
る。このように、本実施例では、基準リフト量Lc に基
づいて、指令電流波形を規定するパラメータp、q、
r、sを設定することで、外乱の変化を補償して、常に
最適な、つまり、電磁駆動弁10の作動音を増加させる
ことなく弁体12を確実に開閉駆動できるような指令電
流波形を得ることができる。
変位する場合、アッパスプリング40及びロアスプリン
グ32の付勢力により、アーマチャ46に電磁力が付与
されなくても弁体12は中立位置を超える位置まで変位
することができる。また、アーマチャ46に効率的に電
磁力を付与するためには、アーマチャ46がアッパコア
48又はロアコア52に接近してから各コイルへの通電
を開始するのが有効である。かかる観点より、上記した
休止期間pは、弁体12が中立位置を超えた時点で吸引
電流rの供給が開始されるように設定される。
向けて変位する場合、ポート18と燃焼室14との間の
差圧は、弁体12のリフト量が大きくなるにつれて減少
し、弁体12が中立位置近傍に達した時点では差圧はほ
ぼ消滅する。従って、弁体12に作用する外乱のうち上
記差圧に起因する成分の変動は、弁体12が中立位置を
超えた後はほとんど生じないこととなる。
大リフト量(つまり全閉位置と全開位置との間の距離)
の半分より僅かに小さな値となるように上記所定時間T
0 を設定することにより、アーマチャ46に電磁力が作
用しない状態で、上記差圧に起因する外乱の変化が大き
く反映された基準リフト量Lc を検出できる。従って、
上記の如く所定時間T0 を設定することにより、外乱の
変化に応じて指令電流波形をより適切に設定することが
可能となる。
弁体12のリフト量を検出するための第1の構成例につ
いて説明する。図5は、本構成例におけるバルブガイド
26の軸方向断面図である。なお、図5において左半分
は弁体12が全閉位置にある状態を、右半分は弁体12
が全開位置にある状態をそれぞれ示している。図5に示
す如く、バルブガイド26には、一対のギャップセンサ
100、102が、弁軸24を隔てて径方向に対向する
ように配設されている。ギャップセンサ100、102
は例えば渦電流式のギャップセンサであり、ECU58
に電気的に接続されている。ギャップセンサ100、1
02は、それぞれ、弁軸24の外周面までの距離に応じ
た電圧信号をECU58に向けて出力する。
ように形成されたテーパ部104が設けられている。テ
ーパ部104は、図5の左半分に示す如く、弁体12が
全閉位置にある場合には、テーパ部104の大径側端部
の近傍がギャップセンサ100、102と対向し、ま
た、図5の右半分に示す如く、弁体12が全開位置にあ
る場合には、テーパ部104の小径側端部の近傍がギャ
ップセンサ100、102と対向するように配置されて
いる。従って、弁体12の全閉位置からのリフト量が大
きくなるにつれて、ギャップセンサ100、102と弁
軸26の外周面との間の距離は増加し、ギャップセンサ
100、102の出力電圧Vは次第に大きくなる。な
お、ギャップセンサ100、102の出力電圧Vとは、
各センサの出力電圧の平均値を意味するものとする。
量とギャップセンサ100、102の出力電圧Vとの関
係を示す。図6に示す如く、弁体12のリフト量が大き
くなるにつれて出力電圧Vは増加する。しかし、ギャッ
プセンサ100、102の温度ドリフトによるゲインや
ゼロ点の変化に起因して、図6に破線で示す如く、リフ
ト量が同一であっても出力電圧Vは変動する。そこで、
弁体12が全閉位置にある場合の出力電圧Vの値、すな
わち出力電圧Vの最小値Vmin と、弁体12が全開位置
にある場合の出力電圧Vの値、すなわち出力電圧Vの最
大値Vmax とを用いて、次式に従って出力電圧Vの正規
化値Vs を求める。
) 図7は、弁体12のリフト量と正規化値Vs との関係を
示す。図7に示す如く、正規化値Vs は弁体12が全閉
位置と全開位置との間を変位するのに応じて0〜1の間
を変化することとなる。従って、正規化値Vs を用いる
ことで、ギャップセンサ100、102の温度ドリフト
の影響を受けることなく弁体12のリフト量を正確に検
出することができる。
102の出力電圧の平均値を出力電圧Vとして用いられ
ることで、弁軸24が径方向に変位して各センサの出力
電圧が変化した場合にも、その影響は相殺されることと
なる。更に、上述の如く、正規化値Vs は弁体12が全
閉位置にある場合にゼロとなるように正規化されるた
め、常に、全閉位置を基準とした弁体12のリフト量が
検出される。従って、弁体12の熱膨張により、テーパ
部104とギャップセンサ100、102との相対位置
が変化した場合にも、その影響を受けることなく弁体1
2のリフト量を正確に検出することができる。
めの第2の構成例を示す。なお、図8において左半分は
弁体12が全閉位置にある状態を、右半分は弁体12が
全開位置にある状態をそれぞれ示している。図8に示す
如く、本構成例では、上記図5に示す構成例におけるテ
ーパ部104に代えて、矩形状の断面形状を有する凹部
106が弁軸24に設けられる。凹部106は、弁体1
2が全閉位置にある場合に、下側の段差部106aがギ
ャップセンサ100、102の中央部と対向し、弁体1
2が中立位置にある場合に上側の段差部106bがギャ
ップセンサ100、102の中央部と対向するように配
置されている。かかる構成によれば、弁体12が中立位
置近傍を変位する場合に、その変位に応じて、ギャップ
センサ100、102の、凹部106と対向する部分の
面積が変化することで、出力電圧Vも変化する。なお、
図8に示す構成においても、上記図5に示す構成の場合
と同様に、出力電圧Vをその最大値及び最小値で正規化
した正規化値Vs を用いることで、ギャップセンサ10
0、102の温度ドリフトの影響を除去することができ
る。
12のリフト量と正規化値Vs との関係を示す。図9に
示す如く、弁体12が中立位置付近を変位する場合、リ
フト量の変化に応じて正規化値Vs は比較的大きな勾配
で変化する。一方、上述の如く、所定時間T0 は、基準
リフト量Lc が弁体12の中立位置近傍となるように設
定されている。従って、図9に示す構成によれば、正規
化値Vsに基づいて基準リフト量Lc を高い精度で検出
することができる。
は。図5及び図8に示す構成に限られるものではない。
例えば、アーマチャシャフト36の上端面の変位をギャ
ップセンサ又はレーザ式距離センサにより測定するな
ど、種々の構成が可能である。以下、図10を参照し
て、本実施例においてECU58が実行する具体的な処
理の内容について説明する。図10は、ECU58が実
行するルーチンのフローチャートである。なお、図10
に示すルーチンは所定時間間隔で起動される定時割込ル
ーチンである。図10に示すルーチンが起動されると、
先ずステップ150の処理が実行される。
が発せられているか否かが判別される。ステップ150
の処理は、開弁要求が発せられるまで繰り返し実行され
る。ステップ150において、開弁要求が発せられてい
れば、次にステップ152の処理が実行される。ステッ
プ152では、開弁要求が発せられてから所定時間T0
が経過したか否かが判別される。ステップ152の処理
は、所定時間T0 が経過するまで繰り返し実行される。
ステップ152において、所定時間T0 が経過した場合
は、次にステップ154の処理が実行される。
からのリフト量が検出される。本ステップ154で検出
されるリフト量が基準リフト量Lc に相当する。ステッ
プ156では、基準リフト量Lc に基づいて、上記図4
(A)〜(D)に示すマップを参照することにより休止
時間p、吸引時間q、吸引電流r、及び保持電流sが決
定される。これにより、ロアコイル54に供給すべき指
令電流波形が決定される。
で決定された指令電流波形をロアコイル54に供給する
処理が実行される。ステップ158の処理が終了する
と、今回のルーチンは終了される。次に、本発明の第2
実施例について説明する。本実施例では、開弁要求が発
せられた後、弁体12のリフトが所定リフト量L0 に達
するまでの経過時間(以下、基準経過時間Tc と称す)
に基づいて、指令電流波形を決定する。
ら全開位置へ向かう弁体12のリフト波形を、ロアコイ
ル54への指令電流波形を一定とした状態で、弁体12
に作用する外乱が変化した3つの場合〜について示
す。図11に示す如く、基準経過時間Tc は、弁体12
に作用する外乱、つまり、弁体12が失う運動エネルギ
ーに応じてT1、T2、T3と変化する。すなわち、弁
体12が失う運動エネルギーが小さいほど、基準経過時
間Tc は小さくなり、アーマチャ46に付与する電磁力
を小さくすべきと判断できる。なお、上記第1実施例に
おける所定時間T0 と同様に、弁体12に作用する外乱
の変化をできるだけ基準経過時間Tc に反映させる観点
から、所定リフト量L0 は弁体12のほぼ中立位置に相
当するように設定される。
経過時間Tc と休止期間p、吸引期間q、吸引電流r、
及び保持電流sとの関係を示すマップである。なお、図
12(A)〜(D)に示すマップは、弁体12に対する
外乱が異なる種々の条件下で、基準経過時間Tc と、弁
体12が、その変位速度がほぼゼロとなった状態で全閉
位置に達するようなp、q、r、sとの関係を実験的に
求めることにより得られたものである。本実施例では、
図12(A)〜(D)に示すマップに基づいて各パラメ
ータp、q、r、sが決定される。
立位置を超えた時点で吸引電流rの供給が開始されるよ
うに設定されている。一方、所定リフト量L0 はほぼ弁
体12の中立位置に相当するように設定されている。従
って、基準経過時間Tc が大きくなると、弁体12の変
位が所定リフト量L0 に達する前に吸引電流rの供給が
開始される事態が起こり得る。かかる事態を防止するた
め、図12(A)に示す如く、基準経過時間Tc が大き
いほど、休止期間pは大きな値に設定される。
ーマチャ46へ付与すべき電磁力は大きくなる。このた
め、図12(B)及び(C)に示す如く、基準経過時間
Tcが大きいほど、吸引時間q及び吸引電流rは大きな
値に設定される。一方、保持電流を表すパラメータsは
弁体12のリフト波形にはほとんど影響しない。このた
め、図12(D)に示す如く、パラメータsは基準経過
時間Tcにかかわらず一定の値s0 とされる。
リフトが所定リフト量L0 に達したことを検出するため
の構成を示す。図13に示す如く、本実施例では、弁軸
24の外周面に磁石200が装着されている。弁軸24
の近傍には、磁気ピックアップ202が設けられてい
る。磁気ピックアップ202の出力信号はECU58に
供給されている。磁気ピックアップ202は、例えばバ
ルブガイド26の上端部に保持部材204を介して保持
されている。磁石200と磁気ピックアップ202と
は、弁体12の全閉位置からのリフトが所定リフト量L
0 に達した際に互いに対向するように配置されている。
従って、ECU58は、磁気ピックアップ202の出力
信号に基づいて、弁体12の全閉位置からのリフトが所
定リフト量L0 に達したタイミングを検知することがで
きる。なお、磁石200を弁軸24ではなくアーマチャ
シャフト36に設けることとしてもよい。
例の基準リフト量Lc を検出する場合に比べて簡易な構
成で基準経過時間Tc を検出することができる。ただ
し、第1実施例の場合と同様に、図5又は図8に示す構
成により弁体12のリフト量を検出することとしてもよ
い。以下、図14を参照して、本実施例においてECU
58が実行する具体的な処理の内容について説明する。
図14は、ECU58が実行するルーチンのフローチャ
ートである。図14に示すルーチンは所定時間間隔で起
動される定時割込ルーチンである。なお、図14におい
て、図10に示すルーチンと同様の処理を行うステップ
には同一の符号を付してその説明を省略する。図14に
示すルーチンでは、ステップ150において開弁要求が
発せられている場合は、次にステップ252の処理が実
行される。
所定リフト量L0 に達したか否かが判別される。ステッ
プ252の処理は、所定リフト量L0 に達するまで繰り
返し実行される。ステップ252において弁体12のリ
フトが所定リフト量に達した場合は、次にステップ25
4の処理が実行される。ステップ254では、開弁要求
が発せられた後の経過時間が検出される。本ステップ2
54で検出される経過時間が基準経過時間Tc に相当す
る。
基づいて上記図12(A)〜(D)に示すマップを参照
して休止期間p、吸引期間q、吸引電流r、及び保持電
流sが決定される。ステップ256の処理が終了される
と、次にステップ158の処理が実行された後、今回の
ルーチンは終了される。次に、本発明の第3実施例につ
いて説明する。
シュ60、62とアーマチャシャフト36との摺動面を
潤滑するための潤滑油が供給される。かかる潤滑油はア
ーマチャ46、アッパコア48、及びロアコア52の表
面に油膜状に付着する。このため、アーマチャ46がア
ッパコア48から離脱する際(つまり、弁体12が全閉
位置からリフトを開始する際)、油膜による表面張力に
より、アーマチャ46にはその変位を妨げる力が作用す
る。かかる力に起因して、弁体12の開弁要求が発せら
れた後、アーマチャ46及び弁体12が変位を開始する
までに時間遅れが発生する。かかる時間遅れの大きさ
は、油膜の付着状態等に依存してばらつくことになる。
4への指令電流は駆動回路56によりPWM制御される
ため、一定の保持電流sが供給されている場合にも、そ
の電流値は常に小さな振幅で変動している。従って、開
弁要求に応じてアッパコイル50への指令電流が保持電
流rから開放電流sに切り替えられる際に、その切り替
えのタイミングに応じて保持電流sの値が異なることに
よっても、アーマチャ46及び弁体12が変位を開始す
るまでの遅れ時間がばらつくことになる。
れた後、アーマチャ46及び弁体12が実際に変位を開
始するまでに遅れが生じ、その遅れ時間(以下、遅れ時
間ΔTと称す)はばらつきを伴っている。従って、アッ
パコイル50及びロアコイル54へ常に同じタイミング
で指令電流を供給すると(つまり、休止期間pを常に一
定にすると)、遅れ時間ΔTのばらつきにより、吸引電
流rの供給が開始される時点での弁体12の位置が変動
する。この場合、アーマチャ46とアッパコア48又は
ロアコア52との間の距離変化によりアーマチャ46に
付与される電磁力が変化することで、弁体12が全開位
置に達する際の変位速度が大きくなり、又は、弁体12
が全開位置又は全閉位置まで達し得ない事態が生じ得
る。
求が発せられた後、所定時間Taが経過した時点での弁
体12のリフト量に基づいて遅れ時間ΔTを推定し、こ
の遅れ時間ΔTに応じて休止期間pを増加させることと
している。図15(A)は、全閉位置から全開位置へ向
かう弁体12のリフト波形を、遅れ時間ΔTが生じてい
ない場合(図中に実線で表す)、及び、互いに異なる
遅れ時間ΔT1及びΔT2が生じた場合(それぞれ図中
に破線及び一点鎖線で表す)について示す。また、
図15(B)及び(C)はそれぞれアッパコイル50及
びロアコイル54への指令電流波形を示す。
ΔTが大きくなるほど、開弁要求が発せられた後(すな
わち、図15(B)に示す如くアッパコイル50に開放
電流rが供給され始めた後)、小さな所定時間Ta が経
過した時点での弁体12のリフト量(以下、初期リフト
量La と称す)は小さくなる。そこで、本実施例では、
図16に示す如く、初期リフト量La と遅れ時間ΔTと
の関係を予め実験的に求めてマップとして記憶してお
き、かかるマップを参照して初期リフト量La から遅れ
時間ΔTを推定することとしている。そして、遅れ時間
ΔTがゼロである場合に最適なリフト波形を与える休止
期間pの値(以下、基準休止期間p0 と称す)に、遅れ
時間ΔTを加えた値を実際の休止期間pとして用いるこ
とにより、遅れ時間ΔTの大きさにかかわらず、弁体1
2のリフト量が一定の位置で吸引電流rの供給を開始す
ることができる。
遅れ時間ΔTに応じて増加させることで、遅れ時間ΔT
のばらつきにかかわらず、弁体12が一定位置に達した
時点で吸引電流rの供給を開始することが可能である。
従って、本実施例によれば、弁体12を全開位置まで確
実に変位させつつ、弁体12が全開位置に達する際の速
度を小さく抑制して電磁駆動弁10の作動音を低減する
ことができる。
うに、弁体12に作用する外乱の変動によっても弁体1
2のリフト波形は変化する。しかし、弁体12が全閉位
置から変位を開始した直後は、かかる外乱が弁体12の
リフト量に与える影響は小さい。従って、外乱の影響を
除外して遅れ時間ΔTを正確に推定するうえでは、所定
時間Ta をできるだけ小さな値にすることが望ましい。
一方、所定時間Taの値が小さ過ぎると、所定時間Ta
が経過した時点で、未だ弁体12が変位を開始していな
い場合が起こり得る。これらの観点より、所定時間Ta
は、弁体12が確実に変位を開始したと判断できる範囲
で、できるだけ小さな値に設定される。具体的には、本
実施例の電磁駆動弁10においては、遅れ時間ΔTは0
〜0.5msの範囲であることが分かっている。そこ
で、本実施例では、所定時間Ta を例えば1msに設定
している。
てECU58が実行する具体的な処理の内容について説
明する。図17は、ECU58が実行するルーチンのフ
ローチャートである。図17に示すルーチンは所定時間
間隔で起動される定時割込ルーチンである。なお、図1
7において、図10に示すルーチンと同様の処理を行う
ステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
図17に示すルーチンでは、ステップ152において開
弁要求が発せられている場合は、次にステップ352の
処理が実行される。ステップ352では、開弁要求が発
せられた後、所定時間Ta が経過しているか否かが判別
される。ステップ352の処理は所定時間Ta が経過す
るまで繰り返し実行される。ステップ352において所
定時間Ta が経過していれば、次にステップ354の処
理が実行される。
が検出される。本ステップで検出されるリフト量が初期
リフト量La に相当する。ステップ356では、上記図
16に示すマップを参照することにより初期リフト量L
a に基づいて遅れ時間ΔTが求められる。ステップ35
8では、休止期間pが、基準休止期間p0 に遅れ時間Δ
Tを加えた値に設定される。
定された休止期間pを用いた指令電流波形をロアコイル
54に供給する処理が実行される。ステップ360の処
理が終了すると、今回のルーチンは終了される。なお、
上記第3実施例では、遅れ時間ΔTに基づいて休止期間
pを設定することとしたが、弁体12が中立位置近傍の
一定位置に達した時点で吸引電流rの供給を開始するこ
とによっても、遅れ時間ΔTの変化を補償することがで
きる。
る。本実施例では、弁体12のリフトが所定リフト量L
b に達するまでの経過時間から遅れ時間ΔTが直接的に
求められる。すなわち、遅れ時間ΔTがゼロである場合
に弁体12のリフトが所定リフト量Lb に達するまでの
経過時間Tb0を予め求めておき、実際に測定された経過
時間とTb との差を遅れ時間ΔTとする。
基づいて遅れ時間ΔTを推定する場合、遅れ時間ΔTが
所定時間Ta を超えると遅れ時間ΔTを求めることがで
きなくなる。これに対して、本実施例のように、弁体1
2のリフトが所定リフト量Lb に達するまでの経過時間
を用いることとすれば、遅れ時間ΔTを、その大きさに
かかわらず求めることが可能となる。
実行するルーチンのフローチャートである。図18に示
すルーチンは所定時間間隔で起動される定時割込ルーチ
ンである。なお、図18において、図17に示すルーチ
ンと同様の処理を行うステップには同一の符号を付して
その説明を省略する。図18に示すルーチンでは、ステ
ップ150において開弁要求が発せられている場合は、
次にステップ452の処理が実行される。
所定リフト量Lb に達したか否かが判別される。ステッ
プ452の処理は、所定リフト量Lb に達するまで繰り
返し実行される。ステップ452において弁体12のリ
フトが所定リフト量に達した場合は、次にステップ45
4の処理が実行される。ステップ454では、開弁要求
が発せられた後の経過時間が検出される。本ステップ4
54で検出される経過時間が、上記経過時間Tb とな
る。
求めておいた経過時間Tb0とに基づいて遅れ時間ΔT
(=Tb −Tb0)が求められる。ステップ456の処理
が終了すると、次にステップ358及び360の処理が
実行された後、今回のルーチンは終了される。なお、上
記第3及び第4実施例では、上記の如く遅れ時間ΔTに
基づいて休止期間pを設定することに加えて、さらに、
上記第1及び第2実施例の如く、基準リフト量Lc 又は
基準経過時間Tc に基づいて吸引期間qおよび吸引電流
rを設定することにより弁体12に作用する外乱の影響
を補償することとしてもよい。
る。上記第1及び第2実施例では、弁体12のリフトが
所定量に達するまでの経過時間、または、所定時間が経
過した時点での弁体12のリフト量に基づいて、指令電
流波形を変化させることとした。しかしながら、上記第
3及び第4実施例において述べたように、開弁要求が発
せられた後、弁体12が変位を開始するまでに遅れ時間
ΔTが生ずることがある。従って、上記経過時間又はリ
フト量には、弁体12に作用する外乱の影響だけではな
く、遅れ時間ΔTの影響も反映されていることになる。
本実施例では、弁体12の変位速度を用いることで、弁
体12に作用する外乱の影響と遅れ時間ΔTの影響とを
区別して、最適な指令電流波形を得ることを可能として
いる。
乱が変化した場合には、弁体12のリフト波形の形が変
化し、一定のリフト量におけるリフト波形の勾配は、外
乱が大きくなるほど減少する。一方、上記図15に示す
如く、遅れ時間ΔTが変化した場合には、リフト波形は
時間軸方向に平行移動し、一定のリフト量における勾配
は遅れ時間ΔTの値にかかわらず一定である。従って、
弁体12のあるリフト量における変位速度には、弁体1
2に作用する外乱の影響のみが反映されることとなる。
また、弁体12がリフトを開始した直後の所定リフト量
Lb に達するまでの経過時間Tb には、主に遅れ時間Δ
Tの影響のみが反映される。
場合と同様に、弁体12のリフトが所定リフト量Lb に
達するまでの経過時間Tb から遅れ時間ΔTを推定し、
ΔTに基づいて休止期間pを決定すると共に、更に、弁
体12のリフトが中立位置近傍の所定リフト量Ld に達
するまでの平均速度V0 に基づいて吸引期間q及び吸引
電流rを決定することとしている。
傍で最大となる。従って、中立位置近傍のリフト量Ld
に達するまでの平均速度V0 には、弁体12に作用する
外乱の影響がより大きく反映されることとなる。従っ
て、かかる平均速度V0 を用いることにより、外乱変化
の影響をより正確に補償することが可能とされている。
図19(A)〜(C)は、それぞれ、平均速度V0 と、
吸引期間q、吸引電流r、及び、開放電流sとの関係を
示すマップである。なお、図19(A)〜(C)に示す
マップは、弁体12に作用する外乱が異なる種々の条件
下で最適なリフト波形を与えるようなp、q、rの値を
実験的に求めることにより得られたものである。
な外乱が大きくなるほど(つまり、弁体12が失う運動
エネルギーが大きくなるほど)、一定位置における弁体
12の変位速度は小さくなる。このため、図19(A)
及び(B)に示す如く、平均速度V0 が小さいほど、吸
引期間q及び吸引電流rは大きな値となるように設定さ
れる。一方、保持期間sはリフト波形にほとんど影響を
与えないため、保持期間sの値は平均速度V0 にかかわ
らず一定値s0 に設定される。なお、休止期間pは、上
記第3及び第4実施例の場合と同様に、基準休止期間p
0に遅れ時間ΔTを加えることにより求められる。
実行するルーチンのフローチャートである。なお、図2
0において、図18に示すルーチンと同様の処理を行う
ステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
図20に示すルーチンでは、ステップ358において、
休止期間pが決定されると、次にステップ500の処理
が実行される。
所定リフト量Ld に達したか否かが判別される。ステッ
プ500の処理は所定リフト量Ld に達するまで繰り返
し実行される。ステップ500において、所定リフト量
Ld に達した場合は、次にステップ502の処理が実行
される。ステップ502では、弁体12を開弁要求が発
せられた後の経過時間が検出される。本ステップ502
で検出される経過時間が、上記した経過時間Td に相当
することになる。
度V0 が演算される。 Vc =(Ld ーLb )/(Td ーTb ) ステップ506では、図19(A)及び(B)に示すマ
ップに基づいて吸引期間q及び吸引電流rが決定され
る。これにより、ロアコイル54に供給すべき指令電流
波形が決定される。
で決定された指令電流波形をロアコイル54に供給する
処理が実行される。ステップ508の処理が終了する
と、今回のルーチンは終了される。なお、上記第5実施
例では、弁体12のリフトが所定リフト量Lb に達する
までの経過時間Tb に基づいて休止期間pを求めること
としたが、上記第3実施例の如く、開弁要求が発せられ
てから所定時間Ta が経過した時点での初期リフト量L
a に基づいて休止期間pをもとめてもよい。
フトが所定リフト量Lb に達してから所定リフト量Ld
に達するまでの平均速度V0 に基づいて指令電流波形を
決定するものとしたが、平均速度V0 に代えて、弁体1
2のリフトが所定リフト量Ld に達した時点での瞬間的
な速度を用いてもよい。例えば、所定リフト量Ld に達
する際の微小時間間隔におけるリフト量の変化率により
弁体12の速度を求めることとしてもよく、あるいは、
弁体12の速度を直接的に検出する速度センサを設ける
こととしてもよい。
位する過程での2点の位置から、その間の平均速度を求
め、この平均速度に基づいて、弁体12に作用する外乱
の変化を補償するものとした。しかしながら、外乱の変
化に起因する弁体12の変位速度の変化が、弁体12の
位置によって複雑に変化する場合には、2点間の平均速
度のみでは外乱の変化を完全に補償することはできな
い。従って、そのような場合には、3点以上における弁
体12のリフト量を用いて指令電流波形を決定すること
により、外乱変化の影響をより最適に補償することが可
能となる。
コイルへの指令電流波形として図2に示す如き波形を用
いるものとしたが、指令電流波形はこれに限定されるも
のではない。例えば、吸引電流rが2段階以上に変化す
るような波形を用いることととしてもよい。この場合に
も、弁体12の所定時間経過後の位置等に基づいて、指
令電流波形を規定する各パラメータを変化させることと
すればよい。
48とアッパコイル50、及び、ロアコア52とロアコ
イル54が特許請求の範囲に記載した電磁石に、駆動回
路56が特許請求の範囲に記載した通電手段に相当して
いる。また、ECU58が図10に示すルーチンのステ
ップ150〜154、及び図17に示すルーチンのステ
ップ150、352、354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位置検出手段が、図14に
示すルーチンのステップ150、252、254、図1
8に示すルーチンのステップ150、452、454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時
間検出手段が、図20に示すルーチンのステップ50
0、502、504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速度検出手段が、図10に示すルー
チンのステップ156、図14に示すルーチンのステッ
プ256、図17に示すルーチンのステップ356、3
58、図18に示すルーチンのステップ456、35
8、図20に示すルーチンのステップ454、456、
358、506の処理を実行することにより特許請求の
範囲に記載した電流波形変化手段又は電流波形設定手段
が、それぞれ実現されている。
によれば、弁体が変位を開始するまでの時間遅れの変
化、及び、弁体が受ける外乱の変化を補償し得る波形の
電流を電磁石に供給することができる。また、請求項6
乃至8記載の発明によれば、弁体が受ける外乱の変化の
みを補償し得る波形の電流を電磁石へ供給することがで
きる。
ば、弁体が変位を開始するまでの時間遅れの変化と、弁
体が受ける外乱の変化とをそれぞれ独立に補償すること
ができ、これにより、電磁石へ供給される電流の波形を
更に最適化することができる。
ある。
の波形を示す図である。図2(B)は、弁体のリフト波
形を示す図である。
ける弁体のリフト波形を示す図であり、外乱変化に伴う
基準リフト量Lの変化を表す。
との関係を示すマップである。図4(B)は、基準リフ
ト量Lc と吸引期間qとの関係を示すマップである。図
4(A)は、基準リフト量Lc と吸引電流rとの関係を
示すマップである。図4(A)は、基準リフト量Lc と
保持電流sとの関係を示すマップである。
を示す図である。
ップセンサの出力電圧Vとの関係を示す図である。
電圧Vの正規化値Vs との関係を示す図である。
を示す図である。 図5に示す構成における弁体のリフ
ト量と出力電圧Vの正規化値Vs との関係を示す図であ
る。
電圧Vの正規化値Vs との関係を示す図である。
るルーチンのフローチャートである。
おける弁体のリフト波形を示す図であり、外乱変化に伴
う基準経過時間Tの変化を表す。
間pとの関係を示すマップである。図12(B)は、基
準経過時間Tc と吸引期間qとの関係を示すマップであ
る。図12(A)は、基準経過時間Tc と吸引電流rと
の関係を示すマップである。図12(A)は、基準経過
時間Tc と保持電流sとの関係を示すマップである。
ト量L0 に達したことを検出するための構成を示す図で
ある。
るルーチンのフローチャートである。
の場合における弁体のリフト波形を示す図である。図1
5(B)は、アッパコイルに供給される指令電流波形を
示す図である。図15(C)は、ロアコイルに供給され
る指令電流波形を示す図である。
示すマップである。
るルーチンのフローチャートである。
るルーチンのフローチャートである。
との関係を示すマップである。図19(B)は、平均速
度V0 と吸引期間qとの関係を示すマップである。図1
9(A)は、平均速度V0 と吸引電流rとの関係を示す
マップである。
るルーチンのフローチャートである。
Claims (12)
- 【請求項1】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
程中の少なくとも一の所定時点における前記弁体の位置
を検出する位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記
過程において前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備えること
を特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項2】 請求項1記載の電磁駆動弁であって、 前記電流波形設定手段は、前記一方の変位端から前記位
置検出手段により検出された前記弁体の位置までの距離
が大きくなるに連れて、前記電流供給手段が前記電磁石
へ供給する電流の強さが弱まると共に、該電流供給の持
続時間が短くなるように前記電流の波形を設定する こと
を特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項3】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
べき要求が発せられた後、前記弁体が前記一方の変位端
と前記他方の変位端との間の中立位置である少なくとも
一の所定位置に達するまでの経過時間を検出する時間検
出手段と、該時間 検出手段により検出された経過時間に基づいて、
前記電流供給手段が前記要求に応じて前記電磁石へ供給
する電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備える
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項4】 請求項3記載の電磁駆動弁であって、前記電流波形設定手段は、前記時間検出手段により検出
された経過時間が大きくなるに連れて、前記電流供給手
段が前記電磁石へ電流を供給し始めるタイミングが遅く
なるように前記電流の波形を設定する ことを特徴とする
電磁駆動弁。 - 【請求項5】 請求項3記載の電磁駆動弁であって、 前記電流波形設定手段は、前記時間検出手段により検出
された経過時間が大き くなるに連れて、前記電流供給手
段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共に、
該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の波形
を設定することを特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項6】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
程中の少なくとも一の所定位置における前記弁体の速度
を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、前
記過程において前記電流供給手段が前記電磁石へ供給す
る電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備える こ
とを特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項7】 請求項6記載の電磁駆動弁であって、前記所定位置は、前記一方の変位端と前記他方の変位端
との間の中立位置である ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項8】 請求項6記載の電磁駆動弁であって、前記電流波形設定手段は、前記速度検出手段により検出
された前記弁体の速度が小さくなるに連れて、前記電流
供給手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると
共に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流
の波形を設定する ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 【請求項9】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
程での少なくとも一の所定時点における前記弁体の位置
を検出する位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記
電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化
させる電流波形変化手段とを備え、 前記所定時点は、前記弁体を前記一方の変位端から他方
の変位端へ向けて変位させるべき要求が発せられた後、
第1の所定時間が経過した第1の時点と、前記要求が発
せられた後、前記第1の所定時間よりも大きい第2の所
定時間が経過し た第2の時点であることを特徴とする電
磁駆動弁。 - 【請求項10】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
べき要求が発せられた後、前記弁体が少なくとも一の所
定位置に達するまでの経過時間を検出する時間検出手段
と、 該時間検出手段により検出された経過時間に基づいて、
前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を
変化させる電流波形変化手段とを備え、 前記所定位置は、前記弁体が前記一方の変位端から第1
の所定距離だけ変位した第1の位置と、前記一方の変位
端から該第1の所定距離よりも大きい第2の所定距離だ
け変位した第2の位置であることを特徴とする電磁駆動
弁。 - 【請求項11】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
べき要求が発せられた後、前記弁体が一方の変位端から
第1の所定距離だけ変位した第1の所定位置に達するま
での経過時間を検出する時間検出手段と、 前記弁体が前記一方の変位端から前記第1の所定距離よ
り大きい第2の所定距離だけ変位した第2の所定位置に
おける前記弁体の速度を検出する速度検出手段と、 前記時間検出手段により検出された経過時間、及び、前
記速度検出手段により検出された速度に応じて、前記電
流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化さ
せる電流波形変化手段とを備えることを特徴とする電磁
駆動弁。 - 【請求項12】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
程での所定時点における前記弁体の位置を検出する位置
検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置よりも前記他方の
変位端側の所定位置における前記弁体の速度を検出する
速度検出手段と、 前記位置検出手段により検出された位置、及び、前記速
度検出手段により検出された速度に応じて、前記電流供
給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化させる
電流波形変化手段とを備えることを特徴とする電磁駆動
弁。
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