JPH11200826A - 内燃機関の電磁駆動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は内燃機関の吸気弁または排気弁を電
気的に開閉動作させる内燃機関の電磁駆動弁制御装置に
関し、安定した動作特性を確保しつつ消費電力の低減を
図ることを目的とする。 【解決手段】 アッパおよびロア電磁石２４、２６の発
する電磁力とアッパおよびロアスプリング１８、３８の
発する弾性力とを協働させることにより弁体１２を開閉
動作させる内燃機関の電磁駆動弁１０を設ける。アッパ
またはロア電磁石２４、２６が弁体１２を引き付けるべ
き時期に、アッパまたはロア電磁石に所定の吸引電流を
供給する。弁体１２の脱調を検出する。その脱調が検出
された場合は、次のサイクルの吸引電流を増大させる。
その脱調が検出されなかった場合は、次のサイクルの吸
引電流を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の電磁駆
動弁制御装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排
気弁を電気的に開閉動作させる内燃機関の電磁駆動弁制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平９ー１９５７３
６号に開示される如く、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が知られている。従来の電磁
駆動弁は、弁体を中立位置に付勢するスプリング、弁体
を全開位置に吸引するアッパ電磁石、および、弁体を全
閉位置に吸引するロア電磁石を備えている。従来の電磁
駆動弁によれば、アッパ電磁石およびロア電磁石に、交
互に適当な励磁電流を流通させることにより弁体を開閉
動作させることができる。

【０００３】内燃機関の弁体を開閉動作させるのに必要
な電磁力は、内燃機関の運転状態や電磁駆動弁の環境温
度等により変動する。電磁駆動弁を、少ない消費電力で
確実に作動させるためには、電磁石に供給される励磁電
流が、必要最小限の値に制御されることが望ましい。上
記従来の電磁駆動弁は、内燃機関の運転状態等に応じ
て、電磁石に供給する励磁電流の波形を適宜変更するこ
ととしている。このため、上記従来の電磁駆動弁によれ
ば、少ない消費電力で確実に弁体を開閉作動させること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、弁体に作用す
る外乱の影響は、内燃機関の運転状態等が一定であって
も常に一定ではない。従って、弁体を開閉動作させるた
めに必要な最小限の電磁力は、内燃機関の運転状態等の
みに基づいて正確に検知することはできない。このた
め、上記従来の装置において、励磁電流の波形は、外乱
のバラツキを考慮した波形、より具体的には、弁体の動
作を妨げる最大の外乱を想定した波形とする必要があ
る。この点、上記従来の電磁駆動弁は、電力消費量の低
減を図るうえで未だ改良の余地を残すものであった。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、従来の装置に比して更に消費電力を低減するこ
とのできる内燃機関の電磁駆動弁制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【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、電磁石の発する電磁力と弾性部材の発
する弾性力とを協働させることにより弁体を開閉動作さ
せる内燃機関の電磁駆動弁制御装置であって、前記電磁
石が前記弁体を引き付けるべき時期に、前記電磁石に所
定の吸引電流を供給する吸引電流供給手段と、前記弁体
の所定の開閉動作からの脱調を検出する脱調検出手段
と、前記脱調が検出された場合に、次のサイクルの吸引
電流を増大させる吸引電流増大手段と、前記脱調が検出
されなかった場合に、次のサイクルの吸引電流を減少さ
せる吸引電流減少手段と、を備える内燃機関の電磁駆動
弁制御装置により達成される。

【０００７】本発明において、弁体を電磁石に引き付け
るべき時期には、電磁石に対して吸引電流が供給され
る。弁体の引き付けが正常に行われず、脱調が生ずる
と、次回のサイクルの吸引電流が増大される。一方、脱
調を生ずることなく弁体の引き付けが適正に行われる
と、次回のサイクルの吸引電流が減少される。上記の処
理によれば、吸引電流は、常に、弁体を適正に開閉動作
させるために必要最小限の値に維持される。

【０００８】上記の目的は、請求項２に記載する如く、
前記脱調が検出された後に、前記電磁石に対して前記吸
引電流に比して大きな復帰電流を供給する復帰電流供給
手段を備える請求項１記載の内燃機関の電磁駆動弁制御
装置によっても達成される。本発明において、弁体の脱
調が検出されると、その後、電磁石に対して吸引電流よ
り大きな復帰電流が供給される。電磁石に復帰電流が供
給されると、電磁石と弁体との間には大きな電磁力が作
用し、脱調した弁体が適正に電磁石に引き寄せられるこ
とがある。このため、上記の処理によれば、弁体に脱調
が生じた後速やかに、弁体を正常な状態に復帰させるこ
とができる。

【０００９】上記の目的は、請求項３に記載する如く、
前記電磁石に対して正方向の電圧を加える正方向スイッ
チ回路と、前記電磁石に対して逆方向の電圧を加える逆
方向スイッチ回路と、前記電磁石を流れる励磁電流が所
定の指令電流に一致するように前記正方向スイッチ回路
および前記逆方向スイッチ回路を選択的に作動状態とす
るスイッチ回路制御手段と、を備えると共に、前記前記
脱調検出手段は、前記励磁電流が保持または増加される
べき時期に前記電磁石の両端電圧が所定のしきい値に比
して小さい場合に前記脱調を検出する請求項１記載の内
燃機関の電磁駆動弁制御装置によっても達成される。

【００１０】本発明において、励磁電流は、弁体を電磁
石に引き寄せるべき時期に増加が図られ、また、弁体を
電磁石の近傍に保持すべき時期に保持が図られる。弁体
が脱調せずに適性に作動する場合は、励磁電流が上記の
如く制御されることにより弁体が電磁石に接近し、その
後、電磁石の近傍に保持される。電磁石は、弁体が電磁
石に接近するほど大きな磁束Φを発生し易い状態とな
る。従って、弁体が電磁石に向かって適性に変位する場
合は、磁束Φに増加方向の変化 dΦ/dt （＞０）が生ず
る。この場合、逆起電力-dΦ/dt （＜０）を打ち消して
励磁電流Ｉを流通させ続けるべく正方向スイッチ回路が
作動状態とされ、電磁石の両端には、正の電圧Ｖ＝Ｒ・
Ｉ＋ dΦ/dt が現れる（Ｒ：電磁石の電気抵抗）。一
方、弁体が適性に電磁石の近傍に保持されている場合
は、磁束Φに変化が生じない。この場合、励磁電流Ｉを
流通させ続けるべく正方向スイッチ回路が作動状態とさ
れ、電磁石の両端には、正の電圧Ｖ＝Ｒ・Ｉが現れる。

【００１１】弁体が電磁石に接近すべき時期、および、
弁体が電磁石の近傍に保持されるべき時期に弁体に脱調
が生ずると、弁体と電磁石との距離が離間する。弁体と
電磁石との距離が離間すると、電磁石の発する磁束Φが
減少する。この際、電磁石は、磁束Φの減少を妨げるべ
く励磁電流を増大させる方向に逆起電力-dΦ/dt （＞
０）を発生する。

【００１２】この場合、スイッチ回路制御手段は、電磁
石の両端に、上記の逆起電力を打ち消して電流Ｉを流通
させ続けるための電圧Ｖ＝Ｒ・Ｉ−（-dΦ/dt ）が生ず
るように、正方向スイッチ回路または逆方向スイッチ回
路の一方を作動状態とする。つまり、本発明において、
弁体が適正に作動している場合は電磁石の両端にＲ・Ｉ
以上の電圧Ｖが現れ、一方、弁体に脱調が生じた場合は
電磁石の両端にＲ・Ｉに満たない電圧Ｖが現れる。脱調
検出手段は、電磁石の両端電圧をしきい値と比較するこ
とで、上記の何れの状況が生じているかを判断し、その
結果に基づいて脱調の有無を判断する。上記の手法によ
れば、弁体の脱調を正確に検出することができる。

【００１３】上記の目的は、請求項４に記載する如く、
前記電磁石に対して正方向の電圧を加える正方向スイッ
チ回路と、前記電磁石に対して逆方向の電圧を加える逆
方向スイッチ回路と、前記電磁石を流れる励磁電流が所
定の指令電流に一致するように前記正方向スイッチ回路
および前記逆方向スイッチ回路を選択的に作動状態とす
るスイッチ回路制御手段と、を備えると共に、前記脱調
検出手段は、前記励磁電流が保持または増加されるべき
時期に前記逆方向スイッチ回路が作動状態とされた場合
に前記脱調を検出する請求項１記載の内燃機関の電磁駆
動弁制御装置により達成される。

【００１４】本発明において、励磁電流が増大される過
程、および、その後、励磁電流が保持される過程で弁体
が正常に作動する場合は、電磁石の両端にＶ＝Ｒ・Ｉ以
上の電圧が発生するように正方向スイッチ回路が作動状
態とされる。一方、励磁電流が増大または保持される過
程で弁体に脱調が生じた場合は、電磁石に、励磁電流を
正方向に流そうとする逆起電力-dΦ/dt （＞０）が発生
する。この場合、電磁石の両端に、Ｖ＝Ｒ・Ｉに比して
小さな電圧Ｖ＝Ｒ・Ｉ−（-dΦ/dt ）を発生させるべ
く、正方向スイッチ回路または逆方向スイッチ回路の一
方が作動状態とされる。つまり、本発明において、逆方
向スイッチ回路は、励磁電流が増大または保持されるべ
き状況下では、弁体に脱調が生じた場合にのみ作動状態
となる。脱調検出手段は、このような状況が生じている
か否かに基づいて脱調の有無を判断する。上記の手法に
よれば、弁体の脱調を正確に検出することができる。

【００１５】上記の目的は、請求項５に記載する如く、
前記脱調検出手段は、前記弁体が前記電磁石の近傍に保
持されるべき時期に、前記電磁石の発する磁束密度が所
定値に満たない場合に前記脱調を検出する請求項１記載
の内燃機関の電磁駆動弁制御装置により達成される。本
発明において、電磁石は、弁体が電磁石に接近するほど
大きな磁束を発生し易い状態となる。従って、弁体が電
磁石の近傍に保持されるべき時期に弁体に脱調が生じて
いると、電磁石の発する磁束密度は、弁体が適正に電磁
石の近傍に保持されている場合に比して小さな値とな
る。本発明において、脱調検出手段は、電磁石が適正な
磁束密度を発生しているか否かに基づいて脱調の有無を
判断する。上記の手法によれば、弁体の脱調を正確に検
出することができる。

【００１６】また、上記の目的は、請求項６に記載する
如く、前記電磁石に対して正方向の電圧を加える正方向
スイッチ回路と、前記電磁石に対して逆方向の電圧を加
える逆方向スイッチ回路と、前記弁体を前記電磁石から
離脱させるべき時期に、所定期間前記逆方向スイッチ回
路を作動状態とする消磁電圧印加手段と、前記逆方向ス
イッチ回路が作動状態とされた後に前記電磁石に流れる
励磁電流の状態に基づいて、前記弁体が前記電磁石の近
傍に保持されていたか否かを判断する保持状態判断手段
と、を備える請求項１記載の内燃機関の電磁駆動弁制御
装置により達成される。

【００１７】本発明において、電磁石から弁体を離脱さ
せる時期が到来すると、逆方向スイッチ回路が作動状態
とされることにより電磁石に逆方向の電圧が印加され
る。上記の電圧が印加される前に、弁体が適正に電磁石
に吸引されている場合は、電磁石において大きなインダ
クタンスが確保される。従って、この場合は、逆方向の
電圧が印加された後、励磁電流は緩やかな減少傾向を示
す。

【００１８】一方、上記の電圧が印加される前に弁体に
脱調が生じている場合、すなわち、弁体が電磁石から離
間している場合は、電磁石のインダクタンスが小さな値
となる。この場合、逆方向の電圧が印加された後、励磁
電流は急激な増加傾向を示す。このように、励磁電流に
は、逆方向の電圧が印加された後異なる変化が現れる。
本発明において、脱調検出手段は、上述した差異に基づ
いて弁体の作動状態を検出する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例の電
磁駆動弁１０のシステム構成図を示す。電磁駆動弁１０
は、内燃機関の吸気弁または排気弁として用いられる弁
体１２を備えている。弁体１２は、その底面が内燃機関
の燃焼室に露出するように吸気ポートまたは排気ポート
に配設される。

【００２０】弁体１２には、弁軸１４が一体に設けられ
ている。弁軸１４の上端部にはロアリテーナ１６が固定
されている。ロアリテーナ１６の下部には、弁体１２を
閉弁方向（図１における上方）に付勢するロアスプリン
グ１８が配設されている。また、ロアリテーナ１６の上
部には、アーマチャ軸２０が配設されている。アーマチ
ャ軸２０は、非磁性材料で構成された部材である。アー
マチャ軸２０には、アーマチャ２２が固定されている。
アーマチャ２２は、磁性材料で構成された環状の部材で
ある。アーマチャ２２の上下には、アッパ電磁石２４お
よびロア電磁石２６が配設されている。アッパ電磁石２
４およびロア電磁石２６は、それぞれ、アッパコア２８
およびアッパコイル３０、または、ロアコア３２および
ロアコイル３４を備えている。

【００２１】アーマチャ軸２０の上端部には、アッパリ
テーナ３６が固定されている。アッパリテーナ３６の上
部にはアッパスプリング３８が配設されている。アッパ
スプリング３８は、アッパリテーナ３６等を介して弁体
１２を開弁方向（図１における下方）に付勢している。
アッパ電磁石２４およびロア電磁石２６は、ハウジング
４０により所定の位置関係に保持されている。電磁駆動
弁１０において、アッパスプリング３８およびロアスプ
リング１８は、アーマチャ２２の中立位置がアッパ電磁
石２４とロア電磁石２６の中央となるように調整されて
いる。また、電磁駆動弁１０は、アーマチャ２２がアッ
パ電磁石２４と当接する場合に弁体１２が内燃機関のポ
ートを全閉状態とするように構成されている。

【００２２】本実施例のシステムにおいて、弁軸１４の
近傍には、バルブ位置センサ４２が配設されている。バ
ルブ位置センサ４２は、弁体１２の位置に応じた電気信
号を出力するセンサである。バルブ位置センサ４２の出
力信号はコントローラ４４に供給されている。コントロ
ーラ４４は、バルブ位置センサは、の出力信号に基づい
てバルブ１２の位置を検出する。

【００２３】コントローラ４４には、駆動装置４６が接
続されている。駆動装置４６には、アッパコイル３０お
よびロアコイル３４が接続されている。駆動装置４６
は、コントローラ４４から発せられる指令に応じてアッ
パコイル３０およびロアコイル３４の両端に、適当な駆
動電圧を印加する。アッパコイル３０およびロアコイル
３４には、上記の駆動電圧に応じた励磁電流が流通す
る。

【００２４】アッパコイル３０に励磁電流が流通する
と、アッパ電磁石２４とアーマチャ２２との間に電磁力
が発生する。一方、ロアコイル３４に励磁電流が流通す
ると、ロア電磁石２６とアーマチャ２２との間に電磁力
が発生する。従って、アッパコイル３０およびロアコイ
ル３４に交互に励磁電流を供給すると、弁体１２を適当
に開閉動作させることができる。

【００２５】図２（Ａ）は、弁体１２の変位を表すタイ
ムチャートを示す。また、図２（Ｂ）は、ロアコイル３
４に供給すべき励磁電流の指令値（以下、指令電流Ｉop
と称す）のタイムチャートを示す。図２（Ａ），（Ｂ）
に示すタイムチャートは、弁体１２を全閉位置から全開
位置に変位させる際に実現される。図２に示す如く、指
令電流Ｉopは、弁体１２に対して開弁指令が発せられた
後、所定のオフ期間ｔ_OFF だけ“０”に維持される。オ
フ期間ｔ_OFF は、アッパスプリング３８およびロアスプ
リング１８に付勢されることにより変位する弁体１２
が、全開位置から所定距離だけ離間した位置に到達する
時点で終了するように設定されている。

【００２６】指令電流Ｉopは、その後、所定の吸引期間
ｔ_A だけ吸引電流Ｉ_A に維持された後、所定の過渡期間
ｔ_T をかけて保持電流Ｉ_H に低減される。吸引期間ｔ_A
は、弁体１２が全開位置に到達するのに要する時間に設
定されている。また、吸引電流Ｉ_A および保持電流Ｉ_H
は、それぞれ、変位中の弁体１２を全開位置まで吸引す
るのに必要な電磁力、および、全開位置に到達した弁体
１２を全開位置に保持するのに必要な電磁力を発生させ
るために必要な指令電流Ｉopとして設定された値であ
る。

【００２７】指令電流Ｉopが上記の如く制御されると、
アーマチャ２２とロア電磁石２６との間に、弁体１２が
全開位置に向かって変位する過程で大きな電磁力を発生
させることができると共に、弁体１２が全開位置に到達
した後に、不要な電力消費を伴うことなくその状態を維
持するに足る電磁力を発生させることができる。このた
め、指令電流Ｉopを上記の如く制御することによれば、
少ない消費電力で弁体１２を全開状態に維持することが
できる。

【００２８】コントローラ４４は、弁体１２が全閉位置
から全開位置に向かって変位する過程で、ロアコイル３
４に対する指令電流Ｉopを上記の如く制御すると共に、
弁体１２が全閉位置から全開位置に向かって変位する過
程で、アッパコイル３０に対する指令電流Ｉopを同様に
制御する。このため、電磁駆動弁１０によれば、少ない
消費電力で適正に弁体１２を開閉動作させることができ
る。

【００２９】図３は、電磁駆動弁１０の指令電流Ｉopの
波形と電磁駆動弁１０の特性との関係を示す。より具体
的には、指令電流Ｉopと電磁駆動弁１０の作動音との関
係、指令電流Ｉopと電磁駆動弁１０の消費電力との関
係、および、指令電流Ｉopと電磁駆動弁１０の動作安定
正との関係を示す。電磁駆動弁１０の弁体１２は全閉位
置に到達する際に弁座に着座する。また、電磁駆動弁１
０のアーマチャ２２は、弁体１２が全開位置または全閉
位置に到達する際にアッパ電磁石２４またはロア電磁石
２６に当接する。この際、電磁駆動弁１０は、それらの
着座または当接に起因する作動音を発生する。上記の作
動音は、弁体１２が変位端に到達する際にアーマチャ２
２に大きな電磁力が作用しているほど大きなものとな
る。

【００３０】アーマチャ２２に作用する電磁力は、指令
電流Ｉopが大電流であるほど大きくなる。このため、電
磁駆動弁１０の作動音は、図３に示す如く、指令電流Ｉ
opを小電流とすることにより、すなわち、指令電流Ｉop
のオフ期間ｔ_OFF を長時間とし、吸引時間ｔ_A および過
渡時間ｔ_T を短時間とし、また、吸引電流Ｉ_A および保
持電流Ｉ_H を小さくするほど抑制することができる。

【００３１】同様に、電磁駆動弁１０の消費電力も、指
令電流Ｉopを小電流とするほど、すなわち、指令電流Ｉ
opのオフ期間ｔ_OFF を長時間とし、吸引時間ｔ_A および
過渡時間ｔ_T を短時間とするほど、また、吸引電流Ｉ_A
および保持電流Ｉ_H を小さくするほど抑制することがで
きる。一方、電磁駆動弁１０の弁体１２には、指令電流
Ｉopが小電流となるほど脱調が生じ易くなる。このた
め、電磁駆動弁１０の動作安定性は、図３に示す如く、
指令電流Ｉopが小電流となるほど、すなわち、指令電流
Ｉopのオフ期間ｔ_OFF が長期化し、吸引時間ｔ_A および
過渡時間ｔ_T を短期化し、また、吸引電流Ｉ_A および保
持電流Ｉ_H が小さくなるほど悪化する。

【００３２】従って、電磁駆動弁１０において優れた省
電力特性と高い動作安定性を得るためには、指令電流Ｉ
opの波形を、弁体１２に脱調を生じさせることのない必
要最小限の波形に制御することが適切である。しかしな
がら、脱調を回避し得る必要最小限の電磁力は、内燃機
関の運転状態等の環境的な条件が一定であっても、例え
ば、燃料の燃焼状態が変化すること等により大きく変化
する。

【００３３】このため、必要最小限の指令電流Ｉopを、
内燃機関の運転状態等の環境的な条件から正確に設定す
ることは困難である。本実施例の電磁駆動弁１０は、内
燃機関の作動中に弁体１２の脱調の有無を判断し、その
判断結果に基づいて指令電流Ｉopの波形を補正すること
で、指令電流Ｉopを上述した必要最小限の値に制御する
点に特徴を有している。

【００３４】以下、図４および図５を照して、上述した
特徴的機能を実現するための処理の内容について説明す
る。図４は、弁体１２に脱調が生じているか否かを判別
すべくコントローラ４４が実行する制御ルーチンのフロ
ーチャートを示す。図４に示すルーチンは、所定時間毎
に繰り返し実行される定時割り込みルーチンである。図
４に示すルーチンが起動されると、先ずステップ１００
の処理が実行される。

【００３５】ステップ１００では、目標バルブ位置が検
出される。コントローラ４４は、内燃機関のクランク角
と同期して、適当な時期に弁体１２の開弁要求および閉
弁要求を発する。コントローラ４４には、それらの要求
が生じた後の経過時間と、目標バルブ位置との関係が記
憶されている。本ステップ１００では、上記の関係に基
づいて目標バルブ位置が検出される。

【００３６】ステップ１０２では、バルブ位置センサ４
２の出力信号に基づいて実バルブ位置が検出される。ス
テップ１０４では、目標バルブ位置と実バルブ位置との
偏差ΔＬが検出される。ステップ１０６では、偏差ΔＬ
が所定のしきい値Ｌ₀ 以上であるか否かが判別される。
その結果、ΔＬ≧Ｌ₀ が成立すると判別される場合は、
弁体１２の位置が目標バルブ位置から大きく外れている
と判断することができる。この場合、次にステップ１０
８の処理が実行される。一方、ΔＬ≧Ｌ₀ が成立しない
と判別される場合は、弁体１２の位置がほぼ目標バルブ
位置に一致していると判断できる。この場合、次にステ
ップ１１０の処理が実行される。

【００３７】ステップ１０８では、弁体１２に脱調が生
じていることを表すべく、脱調フラグＸＳＴＥＰＯＵＴ
に“１”がセットされる。上記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１１０では、弁体
１２に脱調が生じていないことを表すべく、脱調フラグ
ＸＳＴＥＰＯＵＴが“０”にリセットされる。上記の処
理が終了すると、今回のルーチンが終了される。

【００３８】上記の処理によれば、弁体１２に脱調が生
じているか否かに対応して、脱調フラグＸＳＴＥＰＯＵ
Ｔを適正に“１”または“０”とすることができる。図
５は、ロアコイル３４に対する指令電流Ｉopを必要最小
限の値に制御すべくコントローラ４４が実行する制御ル
ーチンのフローチャートを示す。図５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ルーチ
ンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ずス
テップ１１２の処理が実行される。

【００３９】ステップ１１２では、ロアコイル３４に対
する指令電流Ｉopの波形が演算される。本ステップ１１
２で演算される波形は、弁体１２を全閉位置から全開位
置まで変位させ、その後、所定期間にわたって弁体１２
を全開位置に保持するための指令電流Ｉopの波形であ
る。以下、上述した一連の状態変化を弁体１２の開弁サ
イクルと称す。

【００４０】本実施例において、コントローラ４４は、
弁体１２の開弁サイクルの実行に伴って指令電流Ｉopの
波形を規定する各種パラメータを演算する。上記ステッ
プ１１２において、指令電流Ｉopは、前回の開弁サイク
ル時に演算された各種パラメータを基に、既定の基本波
形を下回ることがないように演算される。上記の処理に
よれば、指令電流Ｉopの波形を、基本波形以上にガード
しつつ、適正な波形とすることができる。尚、各種パラ
メータの内容、および、その演算方法については後に詳
細に説明する。

【００４１】ステップ１１４では、弁体１２の開弁要求
が生じたか否かが判別される。本ステップ１１４の処理
は、弁体１２の開弁要求が生じたと判別されるまで繰り
返し実行される。その結果、開弁要求の発生が判別され
ると、次にステップ１１６の処理が実行される。ステッ
プ１１６では、上記ステップ１１２で演算された波形に
従って、指令電流Ｉopが出力される。本ステップ１１６
の処理が実行されると、ロアコイル３４に流れる励磁電
流は、駆動回路４６によって指令電流Ｉopと一致するよ
うに制御される。

【００４２】ステップ１１８では、弁体１２に脱調が生
じているか否か、具体的には、脱調フラグＸＳＴＥＰＯ
ＵＴに“１”がセットされているか否かが判別される。
その結果、弁体１２に脱調が生じていないと判別された
場合は、次にステップ１２０の処理が実行される。ステ
ップ１２０では、弁体１２の開弁サイクルに必要な指令
電流Ｉopの出力が終了したか否かが判別される。その結
果、未だ指令電流Ｉopの出力が終了していないと判別さ
れる場合は、再び上記ステップ１１６の処理が実行され
る。上記の処理によれば、弁体１２の脱調が検出されな
い限り、指令電流Ｉopを上記ステップ１１２で演算され
た波形に沿って変化させる処理が実行される。

【００４３】弁体の開弁サイクルの過程で弁体１２に脱
調が生ずると、上記ステップ１１８に次いでステップ１
２２の処理が実行される。ステップ１２２では、指令電
流Ｉopを所定時間だけ所定の復帰電流Ｉ_R に維持する処
理が実行される。復帰電流Ｉ_R は、吸引電流Ｉ_A に比し
て大きな電流である。閉弁サイクルの過程で脱調した弁
体１２は、目標バルブ位置より閉弁側に位置する。かか
る状況下で、弁体１２を目標バルブ位置に近づけるため
には、指令電流Ｉ_opを吸引電流Ｉ_A に比して大きな値に
制御することが必要である。本ステップ１２２の処理が
実行されると、上記の要求が満たされるため、脱調した
弁体１２を正常な状態に復帰させることができる。

【００４４】ステップ１２４では、記憶フラグＸＭＥＭ
ＯＲＹに“１”がセットされる。記憶フラグＸＭＥＭＯ
ＲＹは、開弁サイクル中に弁体１２に脱調が生じたこと
を表すフラグである。本ステップ１２４の処理が終了す
ると、次に上記ステップ１２０の処理が実行される。上
記ステップ１２０で、指令電流Ｉ_opの出力が終了したと
判別されると、次にステップ１２６の処理が実行され
る。

【００４５】ステップ１２６では、記憶フラグＸＭＥＭ
ＯＲＹに“１”がセットされているか否かが判別され
る。その結果、ＸＭＥＭＯＲＹ＝１が成立しないと判別
される場合は、今回の開弁サイクル中に弁体１２の脱調
が生じなかったと判断できる。また、この場合は、今回
の開弁サイクルで用いられた指令電流Ｉ_opが、内燃機関
の現在の状態に対して十分な値であったと判断できる。
この場合、次にステップ１２８の処理が実行される。一
方、ＸＭＥＭＯＲＹ＝１が成立すると判別される場合
は、今回の開弁サイクルで用いられた指令電流Ｉ_opが、
内燃機関の現在の状態に対して過少であったと判断でき
る。この場合、次にステップ１３０の処理が実行され
る。

【００４６】ステップ１２８では、指令電流Ｉ_opを減少
させる処理が実行される。本ステップ１２８では、具体
的には、吸引時間ｔ_A および過渡時間ｔ_T を短期化し、
かつ、吸引電流Ｉ_A および保持電流Ｉ_H を低下させる処
理が実行される。尚、本実施例において、指令電流Ｉ_OP
は、オフ期間ｔ_OFF と、吸引時間ｔ_A と、過渡時間ｔ _T
との和が常に一定時間となるように設定される。従っ
て、本ステップ１２８の処理が実行されると、必然的に
オフ期間ｔ_OFF が長期化される。

【００４７】上記の処理によれば、今回の開弁サイクル
において指令電流Ｉ_OPが十分な値であった場合に、次回
の開弁サイクルで用いられる指令電流Ｉ_OPを減少方向に
補正することができる。このため、本実施例の処理によ
れば、指令電流Ｉ_OPが過剰な値のまま維持されるのを防
止することができる。ステップ１３０では、指令電流Ｉ
_opを増大させる処理が実行される。本ステップ１３０で
は、具体的には、吸引時間ｔ_A および過渡時間ｔ_T を長
期化し、かつ、吸引電流Ｉ_A および保持電流Ｉ_H を増加
させる処理が実行される。上記の処理が実行されると、
オフ期間ｔ_OFF は必然的に短期化される。

【００４８】上記の処理によれば、今回の開弁サイクル
において指令電流Ｉ_OPが過少であった場合に、次回の開
弁サイクルで用いられる指令電流Ｉ_OPを増大方向に補正
することができる。このため、本実施例の処理によれ
ば、弁体１２に作用する外乱の影響で弁体１２が作動し
難い状態となった場合に、指令電流Ｉ_OPを弁体１２の脱
調が回避できる値となるまで増大させることができる。

【００４９】図６乃至図９は、上記の処理が実行される
ことにより実現されるタイムチャートを示す。各図
（Ａ）は、弁体１２のタイムチャートを、また、各図
（Ｂ）は、ロアコイル３４に対する指令電流を示す。図
６および図７は、それぞれ、第Ｎ開弁サイクル、およ
び、第Ｎ＋１開弁サイクルのタイムチャートである。第
Ｎサイクルおよび第Ｎ＋１開弁サイクルでは、弁体１２
が脱調することなく開閉動作している。このため、これ
らの開弁サイクルが繰り返される間は、サイクル毎に指
令電流Ｉopが減少方向に更新される。

【００５０】図８は、第Ｎ＋ΔＮ開弁サイクルのタイム
チャートである。第Ｎ＋ΔＮ開弁サイクルでは、前回の
開弁サイクルの実行に伴って指令電流Ｉopが減少方向に
更新された結果、弁体１２の保持期間中に脱調が生じて
いる。電磁駆動弁１０は、弁体１２の脱調を検出する
と、その後、指令電流Ｉopを復帰電流とする。図８は、
上記の処理が実行されることにより、脱調した弁体１２
が正常な状態に復帰した場合を示す。

【００５１】図９は、第Ｎ＋ΔＮ＋１開弁サイクルのタ
イムチャートである。指令電流Ｉopは、本サイクルで用
いられる指令電流Ｉopは、前回の開弁サイクルで用いら
れた指令電流Ｉopに比して増大方向に更新されている。
このため、本開弁サイクルでは、弁体１２を脱調させる
ことなく開弁させ、かつ、所定期間にわたり適正に弁体
１２を全開位置に保持することができる。

【００５２】このようにして、本実施例の電磁駆動弁１
０によれば、ロアコイル３４に対する指令電流Ｉ_OPの波
形を、閉弁サイクル中に弁体１２を脱調させることのな
い必要最小限の波形とすることができる。コントローラ
４４は、弁体１２が全開位置から全閉位置に向かって変
位し、その後、所定期間にわたった全閉位置に保持され
る間に、すなわち、弁体１２の閉弁サイクルの間に、ア
ッパコイル３０に対する指令電流Ｉ_OPに対して上記図５
に示す処理と同様の処理を実行する。

【００５３】つまり、本実施例の電磁駆動弁１０は、弁
体１２が開閉動作を繰り返す際に、アッパコイル３０お
よびロアコイル３４に対する指令電流Ｉ_OPを、常に必要
最小限の値に制御する。このため、本実施例の電磁駆動
弁１０によれば、弁体１２を確実に開閉動作させつつ、
不要な電力消費を抑制して、優れた省電力特性を実現す
ることができる。

【００５４】ところで、上記の実施例においては、吸引
時間ｔ_A 、吸引電流Ｉ_A 、保持電流Ｉ_H および過渡時間
ｔ_T の全てを変化させるとにより指令電流Ｉ_OPの波形を
補正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、これらのパラメータの一部のみを変化
させることにより指令電流Ｉ_OPの補正を行うこととして
もよい。

【００５５】尚、上記の実施例においては、コントロー
ラ４４が、指令電流Ｉopを吸引電流Ｉ_A として出力する
ことにより前記請求項１記載の「吸引電流供給手段」
が、上記ステップ１００〜１１０の処理を実行すること
により前記請求項１記載の「脱調検出手段」が、前記ス
テップ１２６および１３０の処理を実行することにより
前記請求項１記載の「吸引電流増大手段」が、前記ステ
ップ１２６および１２８の処理を実行することにより前
記請求項１記載の「吸引電流減少手段」が、それぞれ実
現されている。

【００５６】また、上記の実施例においては、コントロ
ーラ４４が、上記ステップ１１８および１２２の処理を
実行することにより前記請求項２記載の「復帰電流供給
手段が実現されている。次に、図１０乃至図１２を参照
して、本発明の第２実施例について説明する。上述した
第１実施例においては、弁体１２の開弁サイクルおよび
閉弁サイクルが繰り返される毎に指令電流Ｉopの増減が
行われる。このような手法によると、指令電流Ｉopを必
要最小限の値に制御できる反面、復帰電流Ｉ_R が要求さ
れる事態が頻繁に生ずる。本実施例のシステムは、復帰
電流Ｉ_R が頻繁に要求されるのを防止すべく、指令電流
Ｉopの増大が要求された後は、所定期間にわたってその
指令電流Ｉopを維持する点に特徴を有している。

【００５７】図１０および図１１は、上記の機能を実現
すべく本実施例において実行される一連の処理のフロー
チャートを示す。本実施例のシステムは、上記図１に示
すシステム構成において、コントローラ４４に、上記図
５に示すステップ１２０に次いで、ステップ１２６〜１
３２に代えて図１０および図１１に示す処理を実行させ
ることにより実現される。尚、図１０および図１１にお
いて、上記図５に示すステップと同一のステップについ
ては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略す
る。

【００５８】図１０に示す如く、本実施例において、ス
テップ１２０で指令電流Ｉopの出力が終了したと判別さ
れると、次にステップ１４０の処理が実行される。ステ
ップ１４０では、保持フラグＸＫＥＥＰに“１”がセッ
トされているか否かが判別される。保持フラグＸＫＥＥ
Ｐは、指令電流Ｉopを増減させることなく維持すること
が適切な所定の場合に“１”とされるフラグである。従
って、ＸＫＥＥＰ＝１が成立しないと判別される場合
は、指令電流Ｉopを更新することが適切であると判断で
きる。この場合、次にステップ１４２の処理が実行され
る。

【００５９】ステップ１４２では、変更フラグＸＣＨＡ
ＮＧＥに“１”がセットされているか否かが判別され
る。変更フラグＸＣＨＡＮＧＥは、弁体１２の脱調が認
められ、その結果、指令電流Ｉopが増加方向に更新され
た際に“１”とされるフラグである。従って、前回の処
理サイクル次に指令電流Ｉopが増加方向に更新されてい
ない場合はＸＣＨＡＮＧＥ＝１が不成立と判別される。
この場合、次にステップ１２６の処理が実行される。

【００６０】ステップ１２６〜１３０では、第１実施例
の場合と同様に、今回の処理サイクルで弁体１２の脱調
が認められていない場合（ＸＭＥＭＯＲＹ＝０）に指令
電流Ｉopを減少させ（ステップ１２８）、一方、その脱
調が認められている場合（ＸＭＥＭＯＲＹ＝１）に指令
電流Ｉopを増大させる処理が行われる（ステップ１３
０）。ステップ１２８の処理が実行された場合は、以
後、ステップ１３２の処理が実行された後、今回のルー
チンが終了される。ステップ１３０の処理が実行された
場合は、次にステップ１４４の処理が実行され、その
後、ステップ１３２の処理が実行された後今回のルーチ
ンが終了される。

【００６１】ステップ１４４では、変更フラグＸＣＨＥ
ＮＧＥに“１”がセットされる。上記の処理によれば、
指令信号Ｉopが増加方向に更新された際に確実に変更フ
ラグＸＣＨＡＮＧＥに“１”をセットすることができ
る。上記ステップ１４４の処理が実行された後、本ルー
チンが起動されると、ステップ１４２でＸＣＨＡＮＧＥ
＝１が成立すると判別される。この場合、次に、図１１
に示すステップ１４６の処理が実行される。

【００６２】ステップ１４６では、演算カウンタＣＣＡ
Ｌをインクリメントする処理が実行される。演算カウン
タＣＣＡＬは、新たに増加方向に更新された指令電流Ｉ
opの評価演算に必要なサイクル回数を計数するためのカ
ウンタである。ステップ１４８では、演算カウンタＣＣ
ＡＬの計数値が所定値Ｃ₀ 以上であるか否かが判別され
る。その結果、ＣＣＬＡ≧Ｃ₀ が成立しないと判別され
る場合は、未だ指令電流Ｉopの評価演算が終了していな
いと判断できる。この場合、以後、上記ステップ１３２
の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。
上記の処理によれば、ＣＣＬＡ≧Ｃ₀ が成立するまで、
指令電流Ｉopは、増減されることなく一定パターンに維
持される。一方、本ステップ１４８で、ＣＣＡＬ≧Ｃ₀
が成立すると判別される場合は、次にステップ１５０の
処理が実行される。

【００６３】ステップ１５０では、演算カウンタＣＣＡ
Ｌが“０”にリセットされる。ステップ１５２では、指
令電流Ｉopが増加方向に更新された後、演算カウンタＣ
ＣＡＬにＣ₀ が計数されるまでに弁体１２に脱調が生じ
た確率Ｐが演算される。ステップ１５４では、確率Ｐが
所定のしきい値ＴＨ以下であるかが判別される。その結
果、Ｐ≦ＴＨが成立すると判別される場合は、指令電流
Ｉopが適正に設定されている、すなわち、指令電流Ｉop
が、弁体１２に脱調を生じさせることの内必要最小限の
波形に設定されていると判断できる。この場合、次にス
テップ１５６の処理が実行される。

【００６４】ステップ１５６では、変更フラグＸＣＨＡ
ＮＧＥが“０”にリセットされる。ステップ１５８で
は、維持フラグＸＫＥＥＰに“１”がセットされる。上
記の処理が終了すると、以後、上記ステップ１３２の処
理が実行された後、今回のルーチンが終了される。上記
ステップ１５４で、Ｐ≦ＴＨが成立しないと判別された
場合は、指令電流Ｉopが未だ過少であると判断できる。
この場合、次にステップ１６０の処理が実行される。

【００６５】ステップ１６０では、上記ステップ１３０
と同様に、指令電流Ｉopを増大させる処理が実行され
る。上記の処理が終了すると、以後、上記ステップ１３
２の処理が実行された後、今回のルーチンが終了され
る。上記の処理によれば、弁体１２の脱調確率Ｐがしき
い値ＴＨ以下となるまで、指令電流Ｉopを増大させるこ
とができる。

【００６６】上記ステップ１５８の処理が実行された後
本ルーチンが起動されると、図１０に示す上記ステップ
１４０で、ＸＫＥＥＰ＝１が成立すると判別される。こ
の場合、ステップ１４０に次いでステップ１６２の処理
が実行される。ステップ１６２では、維持カウンタＣＫ
ＥＥＰのインクリメントが行われる。維持フラグＣＫＥ
ＥＰは、指令電流Ｉopが維持され始めた後の経過時間を
計数するカウンタである。

【００６７】ステップ１６４では、維持カウンタＣＫＥ
ＥＰの計数値が所定値Ｃ₁ 以上であるか否かが判別され
る。その結果、ＣＫＥＥＰ≧Ｃ₁ が成立しないと判別さ
れる場合は、未だ指令電流Ｉopを更新する時期が到来し
ていないと判断できる。この場合、以後、上記ステップ
１３２の処理が実行された後、今回のルーチンが終了さ
れる。一方、ＣＫＥＥＰ≧Ｃ₁ が成立すると判別される
場合は、次にステップ１６６の処理が実行される。

【００６８】ステップ１６６では、維持フラグＸＫＥＥ
Ｐが“０”にリセットされる。上記の処理が終了する
と、以後、上記ステップ１３２の処理が実行された後、
今回のルーチンが終了される。本ステップ１６６の処理
が実行された後、本ルーチンが起動されると、再び上記
ステップ１４２以降の処理が実行される。上記の処理に
よれば、内燃機関の作動中に、指令電流Ｉopを、弁体１
２に脱調を生じさせない必要最小限のパターンに更新す
ることができると共に、更新された適正な指令電流Ｉop
を所定期間にわたって維持することができる。このた
め、本実施例のシステムによれば、復帰電流Ｉ_R の発生
を頻繁に要求することなく、指令電流Ｉopを必要最小限
のパターンに制御すること、すなわち、電磁駆動弁１０
に優れた動作安定正と、優れた省電力特性の双方を付与
することができる。

【００６９】本実施例のシステムにおいて、復帰電流Ｉ
_R の要求頻度を下げるためには、指令電流Ｉopの維持期
間を長期間とすることが有利である。しかしながら、指
令電流Ｉopを、正確に必要最小限の値に維持するために
は、すなわち、電磁駆動弁１０の電力消費量を削減する
うえでは、その維持期間が短いことが好ましい。ところ
で、電磁駆動弁１０の消費電力は、その作動周期が短い
ほど、すなわち、内燃機関が高回転領域で作動している
ほど多量となる。従って、電磁駆動弁１０には、機関回
転数ＮＥが高いほど優れた省電力特性が要求される。こ
のため、指令電流Ｉopの維持期間は、機関回転数が高い
ほど短期間であることが望ましい。本実施例のシステム
は、上記の点に着目して、指令電流Ｉopの維持期間を機
関回転数ＮＥに応じて変更することとしている。

【００７０】図１２は、上記の機能を実現すべくコント
ローラ４４が実行する制御ルーチンのフローチャートを
示す。図１２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１２に示すルーチン
が起動されると、先ずステップ１１０の処理が実行され
る。ステップ１７０では、機関回転数ＮＥが検出され
る。

【００７１】ステップ１７２では、機関回転数ＮＥが、
所定値ＮＥ₀ 以上であるか否かが判別される。その結
果、ＮＥ≧ＮＥ₀ が成立すると判別される場合は、内燃
機関が高回転領域で作動中であると判断できる。この場
合、次にステップ１７４の処理が実行される。一方、Ｎ
Ｅ≧ＮＥ₀ が成立しないと判別される場合は、内燃機関
が低回転領域で作動中であると判断できる。この場合、
次にステップ１７６の処理が実行される。

【００７２】ステップ１７４では、維持カウンタＣＫＥ
ＥＰと比較される所定値Ｃに（ステップ１６４参照）、
短期間所定値Ｃ_S が代入される。本ステップ１７４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１７６では、維持カウンタＣＫＥＥＰと比較される所
定値Ｃに、短期間所定値Ｃ_S に比して長い長期間所定値
Ｃ_L が代入される。本ステップ１７６の処理が終了する
と、今回のルーチンが終了される。

【００７３】上記の処理によれば、機関回転数ＮＥに応
じて適切に指令電流Ｉopの維持期間を変更することがで
きる。このため、本実施例のシステムによれば、内燃機
関の作動状態に応じて適切な省電力特性と、適切な動作
安定性とを実現することができる。次に、図１３乃至図
１５を参照して、本発明の第３実施例について説明す
る。

【００７４】図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、それ
ぞれ、弁体１２の変位を表すタイムチャート、および、
ロアコイル３４に供給される指令電流Ｉopの基本波形を
示す。また、図１３（Ｃ）は、ロアコイル３４とアーマ
チャ２２との間に発生する磁束密度Ｂの変化を示す。図
１３（Ａ）は、弁体１２が開弁端に達した後に、開弁端
から閉弁端に向けて変位する状態、すなわち、弁体１２
に脱調が生じた状態を示している。ロアコイル３４とア
ーマチャ２２との間には、両者が接近しているほど大き
な磁束が発生し易い。このため、指令電流Ｉopが保持電
流Ｉ_H に維持された後に弁体１２に脱調が生ずると、図
１３（Ｃ）に示す如く、磁束密度Ｂには、その後減少傾
向が現れる。

【００７５】一方、弁体１２が適正に開弁端に保持され
る場合は、指令電流Ｉopが保持電流Ｉ_H に制御された
後、磁束密度Ｂは、保持電流Ｉ_H に対応する既定値に保
持される。従って、本実施例のシステムによれば、指令
電流Ｉopが保持電流Ｉ_H に制御された後に、適正な磁束
密度Ｂが発生しているか否かを判別すれば、弁体１２が
適切に作動しているか、或いは、弁体１２に脱調が生じ
ているかを正確に判断することができる。

【００７６】図１４は、本実施例のシステムにおいて用
いられるロア電磁石１８０の断面図を示す。尚、図１４
において、上記図１に示す構成部分と同一の部分につい
ては、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施
例のシステムは、上記図１に示すシステム構成におい
て、ロア電磁石２６に代えてロア電磁石１８０を配設
し、アッパ電磁石２４に代えてロア電磁石１８０と同様
の構成を有するアッパ電磁石を配設することで実現され
る。

【００７７】図１４に示す如く、ロア電磁石１８０は、
ロアコイル３４の内周側に、環状のサーチコイル１８２
を備えている。上記の構成によれば、ロアコイル３４の
内外を還流する磁束は、サーチコイル１８２の内部を貫
いて還流する。この場合、サーチコイル１８２によれ
ば、その内部を流れる磁束Φ、すなわち、ロア電磁石１
８０の発する磁束Φを検出することができる。

【００７８】サーチコイル１８２は、コントローラ４４
に接続されている。従って、コントローラ４４は、ロア
電磁石１８０の発する磁束Φを検出することができる。
磁束密度Ｂは、磁束Φをサーチコイル１８２の開口面積
Ｓで除することにより求めることができる。このため、
本実施例において、コントローラ４４は、ロア電磁石１
８０の発する磁束Φを検出することができる。

【００７９】図１５は、本実施例のシステムにおいて、
コントローラ４４が実行する制御ルーチンのフローチャ
ートを示す。図１５に示すルーチンは、アーマチャ２２
を流れる磁束密度Ｂに基づいて弁体１２に脱調が生じて
いるか否かを判別するために実行される。図１５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１５に示すルーチンが起動されると、先
ずステップ１９０の処理が実行される。

【００８０】ステップ１９０では、弁体１２の保持期間
であるか、すなわち、弁体１２が開弁端または閉弁端に
保持されるべき期間であるか否かが判別される。その結
果、弁体１２の保持期間でないと判別される場合は、以
後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンが終
了される。一方、弁体１２の保持期間であると判別され
た場合は、次にステップ１９２の処理が実行される。

【００８１】ステップ１９２では、アッパ電磁石または
ロア電磁石１８０に内蔵されるサーチコイル１８２の出
力に基づいて、アーマチャ２２を流れる磁束密度Ｂが検
出される。ステップ１９４では、磁束密度Ｂが所定値Ｂ
_TH以上であるか否かが判別される。その欠課、Ｂ≧Ｂ_TH
が成立する場合は、弁体１２が適正に変位端に保持され
ていると判断できる。この場合、次にステップ１９６の
処理が実行される。一方、Ｂ≧Ｂ_THが成立しないと判別
される場合は、弁体１２に脱調が生じていると判断でき
る。この場合、次にステップ１９８の処理が実行され
る。

【００８２】ステップ１９６では、弁体１２が正常に動
作していることを表すべく、脱調フラグＸＳＴＥＰＯＵ
Ｔが“０”にリセットされる。上記の処理が実行される
と、以後、コントローラ４４は、弁体１２を正常に動作
させつつ、消費電力を削減するための処理を実行する
（上記図５、図１０および図１１参照）。本ステップ１
９６の処理が終了すると、今回のルーチンが終了され
る。

【００８３】ステップ１９８では、弁体１２に脱調が生
じたことを表すべく、脱調フラグＸＳＴＥＰＯＵＴに
“１”がセットされる。上記の処理が実行されると、以
後、コントローラ４４は、弁体１２を正常状態に復帰さ
せるための処理を実行する（上記図５、図１０および図
１１参照）。本ステップ１９８の処理が終了すると、今
回のルーチンが終了される。

【００８４】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、アーマチャ２２を流れる磁束密度Ｂに基づいて、弁
体１２の脱調を正確に検出することができる。このた
め、本実施例のシステムによれば、弁体１２の状態に応
じた適正な制御を、正確に実行することができる。とこ
ろで、上記の実施例においては、磁束密度Ｂが所定値Ｂ
_TH以上であるか否かに基づいて弁体１２が正常に動作し
ているかを判別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、例えば、磁束Φがしきい値
以上であるか否かに基づいて上記の判別を行うこととし
てもよい。

【００８５】また、本実施例のシステムにおいて、弁体
１２の保持期間中は、弁体１２に脱調が生じた場合に限
り磁束密度Ｂの微分値dB/dt が負の値となる。このた
め、弁体１２が正常に動作しているか否かは、dB/dt ≧
０が成立するか否かに基づいて判断してもよい。また、
本実施例のシステムにおいて、アッパまたはロア電磁石
とアーマチャ２２との間に作用する電磁力Ｆemは、磁束
密度Ｂ、アッパまたはロアコアの断面積Ｓ、および、空
気の透磁率μ₀ を用いてＦem＝Ｂ² ・Ｓ／μ₀ と表すこ
とができる。弁体１２に脱調が生ずると、電磁力Ｆem
は、弁体１２が適正に変位端に保持されている場合に比
して小さな値となる。このため、コントローラ４４は、
電磁力Ｆemが所定のしきい値Ｆem₀ 以上であるか否かに
基づいて弁体１２が適正に作動しているか否かを判断す
ることができる。

【００８６】また、本実施例のシステムにおいて、弁体
１２の運動は、以下に示す運動方程式で表すことができ
る。 Ｍ・d²X/dt² ＝Ｋ・Ｘ＋Ｃk ・dX/dt ＋ｆ＋Ｆem＋Ｆ 上記式中、Ｍは弁体１２等の可動部の重量、Ｘは弁体１
２の変位位置、Ｋはバネ定数、Ｃk は摩擦係数、ｆは摩
擦定数、Ｆは燃焼圧等の外乱を表す。上記式中、Ｍ、
Ｋ、Ｃk およびｆは、一定値として扱うことができる。
従って、Ｆ等の外乱を検出すれば、上記方程式を解くこ
とで弁体１２の変位位置Ｘを求めることができる。コン
トローラ４４は、このような手法で変位Ｘを検出し、そ
の値Ｘと目標の変位位置とを比較することで弁体１２が
正常に作動しているか否かを判断してもよい。

【００８７】更に、上記の実施例においては、サーチコ
イル１８２を用いて磁束Φおよび磁束密度Ｓを検出する
こととしているが、磁束Φおよび磁束密度Ｂを検出する
手法はこれに限定されるものではなく、例えば、図１に
示すシステム構成において、アッパコイル３０またはロ
アコイル３４の両端電圧Ｖ、および、それらを流れる励
磁電流Ｉに基づいて磁束Φ等を検出してもよい。

【００８８】すなわち、電磁駆動弁１０の動作中におい
て、ロアコイル３４に励磁電流Ｉ₁が流れている場合
は、ロアコイル３４の両端電圧Ｖと励磁電流Ｉとの間に
次式の関係が成立する。 Ｖ＝Ｒ・Ｉ＋Ｎ・ Φ/dt 尚、Ｒはロアコイル３４の電気抵抗であり、Ｎはロアコ
イル３４のターン数である。上記の関係式によれば、磁
束Φは次式の如く表すことができる。

【００８９】Φ＝∫｛（Ｖ−Ｒ・Ｉ）／Ｎ｝dt 図１に示すシステムにおいて、両端電圧Ｖおよび励磁電
流Ｉは容易に検出することができる。このため、磁束Φ
は、サーチコイル１８２を用いなくとも、両端電圧Ｖお
よび励磁電流Ｉに基づいて容易に検出することができ
る。また、磁束密度Ｂは、磁束Φをアッパまたはロアコ
ア２８，３２の断面積Ｓで除することにより求めること
ができる。従って、磁束密度Ｂ等に基づいて脱調の有無
を判断する上記の手法は、サーチコイル１８２を備えて
いないシステムにおいても用いることができる。

【００９０】尚、上記の実施例においては、コントロー
ラ４４が上記図１５に示すルーチンを実行することによ
り前記請求項５記載の「脱調検出手段」が実現されてい
る。次に、図１６乃至図１９を参照して、本発明の第４
実施例について説明する。図１６は、上記図１に示す駆
動装置４６に内蔵される回路である。図１６に示す回路
は、ロアコイル３４の駆動に用いられる。駆動装置４６
には、図１６に示す回路と共にアッパコイル３０を駆動
するための同様の回路が内蔵されている。

【００９１】図１６に示す回路は、駆動回路２００を備
えている。駆動回路２００には、第１乃至第４トランジ
スタ２０２〜２０８のベース端子が接続されている。第
１および第３トランジスタ２０２、２０６のコレクタ端
子は、共に電源電圧に接続されている。また、それらの
エミッタ端子は、それぞれ、ロアコイル３４の両端に接
続されている。

【００９２】ロアコイル３４の両端には電圧計２１０が
接続されている。また、ロアコイル３４の両端には、そ
れぞれ、第２および第４トランジスタ２０４、２０８の
コレクタ端子が接続されている。第２および第４トラン
ジスタ２０４、２０８のエミッタ端子は共に接地されて
いる。図１６に示す回路において、第１および第４トラ
ンジスタ２０２、２０８は、ロアコイル３４に正方向
（図１６において左から右へ向かう方向）の電圧を印加
するために用いられる。一方、第２および第３トランジ
スタ２０４、２０６は、ロアコイル３４に逆方向（図１
６において右から左へ向かう方向）の電圧を印加するた
めに用いられる。また、第１および第３トランジスタ２
０２、２０６は、電圧の印加方向を定めるべくオンオフ
制御される素子として、一方、第２および第４トランジ
スタ２０４、２０８は、励磁電流Ｉを制御すべくデュー
ティ制御される素子として用いられる。

【００９３】すなわち、駆動回路２００は、励磁電流Ｉ
を正方向に流したい場合は、第１トランジスタ２０２を
オン状態とし、かつ、第４トランジスタ２０８を適当に
デューティ駆動する。また、駆動回路２００は、正方向
の励磁電流Ｉを減少させたい場合、および、励磁電流Ｉ
を逆方向に流通させたい場合は、第３トランジスタ２０
６をオン状態とし、かつ、第２トランジスタ２０４を適
当にデューティ制御する。上述した回路によれば、ロア
コイル３４に対して迅速に正逆両方向の電圧を印加し
て、励磁電流Ｉを精度良く制御することができる。

【００９４】図１７（Ａ）〜図１７（Ｅ）は、弁体１２
が適正に閉弁端から開弁端まで変位した場合に実現され
るタイムチャートを示す。図１７（Ａ）〜図１７（Ｅ）
は、それぞれ、弁体１２の変位、指令電流Ｉop、ロアコ
イル３４の発する磁束Φ、磁束Φの変化 dΦ/dt 、およ
び、ロアコイル３４の両端電圧を示す。図１７（Ｂ）に
示す如く、弁体１２が閉弁端から開弁端に変位する過程
で、指令電流Ｉopは“０”から吸引電流Ｉ_A に変化す
る。そして、弁体１２が開弁端に到達する時期とほぼ同
期して、指令電流Ｉopは保持電流Ｉ_H に減少される。上
記図１６に示す駆動回路２００は、ロアコイル３４を流
れる励磁電流Ｉが、指令電流Ｉopと一致するように、適
宜第１乃至第４トランジスタ２０２〜２０８の制御を行
う。その結果、励磁電流Ｉは、指令電流Ｉopに追従した
変化を示す。

【００９５】弁体１２が適正に作動する場合、磁束Φ
は、図１７（Ｃ）に示す如く、弁体１２が開弁端に近づ
くに過程で増加し、弁体１２が開弁端に到達した後に一
定値に維持される。この際、磁束Φの変化率 dΦ/dt
は、図１７（Ｄ）に示す如く、常に“０”以上の値を示
す。磁束Φに正の変化率 dΦ/dt （＞０）が生ずる間、
ロアコイル３４は、励磁電流Ｉの増加を妨げる方向に、
逆起電力“−Ｎ・ dΦ/dt ”を発生する。これに対し
て、駆動回路２００は、その逆起電力“−Ｎ・ dΦ/dt
”を打ち消して、指令電流Ｉopと一致する正方向の励
磁電流Ｉを流通させ得る電圧Ｖがロアコイル３４の両端
に印加されるべく、第１および第４トランジスタ２０
２、２０８を駆動する。この際、ロアコイル３４の両端
に印加される電圧Ｖは、次式の如く表すことができる。

【００９６】Ｖ＝Ｒ・Ｉ＋Ｎ・ dΦ/dt 尚、上記式中、Ｒはロアコイル３４の電気抵抗、Ｉはロ
アコイル３４に流れるべき励磁電流、また、Ｎはロアコ
イル３４のターン数である。上述の如く、磁束Φの変化
率 dΦ/dt は、弁体１２が適正に作動する場合は（厳密
には、かつ、指令電流Ｉopが零または正の場合は) 、常
に“０”以上の値となる。従って、ロアコイル３４の両
端電圧Ｖは、このような状況下では、常にＲ・Ｉ以上の
値を維持する。

【００９７】図１８（Ａ）〜図１８（Ｅ）は、弁体１２
が開弁端に達した後、保持期間中に脱調が生じた場合に
実現されるタイムチャートを示す。図１８（Ａ）〜図１
８（Ｅ）は、それぞれ、弁体１２の変位、指令電流Ｉo
p、ロアコイル３４の発する磁束Φ、磁束Φの変化 dΦ/
dt 、および、ロアコイル３４の両端電圧を示す。開弁
期間中に弁体１２に脱調が生ずると、ロア電磁石２６と
アーマチャ２２との間隔が離れることに起因して、磁束
Φには負の変化率− dΦ/dt が発生する（図１８
（Ｄ））磁束Φに負の変化率 dΦ/dt （＜０）が生ずる
間、ロアコイル３４は、励磁電流Ｉの減少を妨げる方向
に、すなわち、励磁電流Ｉを正方向に流そうとする方向
に逆起電力“−Ｎ・ dΦ/dt ”を発生する。これに対し
て、駆動回路２００は、ロアコイル３４の両端電圧Ｖ
が、その逆起電力“−Ｎ・ dΦ/dt ”を相殺し得る電圧
となるように第１乃至第４トランジスタ２０２〜２０８
を駆動する。

【００９８】この際、ロアコイル３４の両端に印加され
る電圧Ｖは、ロアコイル３４の電気抵抗Ｒと流通すべき
励磁電流Ｉとの乗算値Ｒ・Ｉに比して小さな値Ｖ＝Ｒ・
Ｉ＋Ｎ・ dΦ/dt （ dΦ/dt ＜０）となる。このよう
に、本実施例のシステムによれば、指令電流Ｉopが零以
上の値である状況下では、弁体１２に脱調が生じた場合
にのみロアコイル３４の両端電圧が乗算値Ｒ・Ｉに比し
て小さな値となる。

【００９９】電磁駆動弁１０の動作中に、アッパコイル
３０またはロアコイル３４に流通すべき励磁電流Ｉは、
予め所定のパターンとして記憶することができる。従っ
て、コントローラ４４は、電磁駆動弁１０の動作中に、
常に適正な乗算値Ｒ・Ｉをメモリから読みだすことがで
きる。従って、本実施例のシステムによれば、乗算値Ｒ
・Ｉと、ロアコイル３４の両端電圧Ｖとを比較すること
で、弁体１２に脱調が生じているか否かを正確に判別す
ることができる。本実施例のシステムは、かかる手法で
弁体１２の脱調を検出する点に特徴を有している。

【０１００】図１９は、上記の機能を実現すべくコント
ローラ４４が実行する制御ルーチンのフローチャートを
示す。図１９に示すルーチンは、所定時間毎に繰り返し
起動される定時割り込みルーチンである。尚、図１９に
おいて、上記図１５に示すステップと同一の処理を実行
するステップについては、同一の符号を付してその説明
を省略する。図１９に示すルーチンが起動されると、先
ずステップ２２０の処理が実行される。

【０１０１】ステップ２２０では、指令電流Ｉopが
“０”以上であるか否かが判別される。Ｉop≧０が成立
しない場合は、弁体１２が正常に動作していても磁束Φ
に負の変化率が生ずることがある。従って、かかる状況
下では、弁体１２が正常に動作していても、アッパまた
はロアコイル３０，３４の両端に乗算値Ｒ・Ｉに比して
小さな電圧Ｖが発生することがある。このため、Ｉop≧
０が成立しないと判別された場合は、以後、脱調の検出
処理が実行されることなく今回のルーチンが終了され
る。一方、上記の条件が成立すると判別される場合は、
次にステップ２２２の処理が実行される。

【０１０２】ステップ２２２では、アッパまたはロアコ
イル３０、３４の両端電圧Ｖが、所定のしきい値Ｖ_TH以
上であるか否かが判別される。所定のしきい値Ｖ_THは、
乗算値Ｒ・Ｉに基づいて設定される値、より具体的に
は、乗算値Ｒ・Ｉに比して僅かに小さな値である。従っ
て、上記の処理によりＶ≧Ｖ_THが成立すると判別される
場合は、弁体１２に脱調が生じていないと判断すること
ができる。この場合、次に上記ステップ１９６の処理が
実行された後、今回のルーチンが終了される。一方、上
記の条件が成立しない場合は、弁体１２に脱調が生じて
いると判断できる。この場合、次に上記ステップ１９８
の処理が実行された後、今回のルーチンが終了される。

【０１０３】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、アッパまたはロアコイル３０、３４の両端電圧Ｖに
基づいて弁体１２の脱調を正確に検出することができ
る。このため、本実施例のシステムによれば、弁体１２
の状態に応じた適正な制御を正確に実行することができ
る。尚、上記の実施例においては、第１および第４トラ
ンジスタ２０２、２０８が前記請求項３記載の「正方向
スイッチ回路」に、第２および第３トランジスタ２０
４、２０６が前記請求項３記載の「逆方向スイッチ回
路」に、駆動回路２００が前記請求項３記載の「スイッ
チ回路制御手段」に、それぞれ相当していると共に、コ
ントローラ４４が、上記ステップ２２０、２２２、１９
６および１９８の処理を実行することにより前記請求項
３記載の「脱調検出手段」が実現されている。

【０１０４】次に、図２０を参照して、本発明の第５実
施例について説明する。本実施例のシステムは、上記第
４実施例と同様のシステム構成において、コントローラ
４４に、図１９に示すルーチンに代えて図２０に示すル
ーチンを実行させることにより実現される。上述の如
く、上記図１６に示す回路は、ロアコイル３４に対して
正方向に電圧を印加するための第１および第４トランジ
スタ２０２、２０８と、ロアコイル３４に対して逆方向
に電圧を印加するための第２および第３トランジスタ２
０４、２０６を備えている。

【０１０５】弁体１２が正常に動作している場合、逆方
向電圧の印加は、励磁電流Ｉを減少させる必要がある場
合にのみ要求される。従って、弁体１２が正常に動作し
ている場合は、指令電流Ｉopの増加中および保持中に第
２および第３トランジスタ２０４４、２０６がオン状態
とされることはない。一方、指令電流Ｉopの増加中また
は保持中であっても、弁体１２に脱調が発生した場合
は、ロアコイル３４の発する逆起電力を相殺すべく、第
２および第３トランジスタ２０４、２０６がオン状態と
される事態が生ずる。

【０１０６】換言すると、第２および第３トランジスタ
２０４、２０６は、指令電流Ｉopの増加中または保持中
は、弁体１２に脱調が生じた場合にのみオン状態とされ
る。従って、本実施例のシステムにおいて、指令電流Ｉ
opの増加中または保持中に第２または第３トランジスタ
２０４、２０６がオン状態とされた場合は、弁体１２に
脱調が生じたと判断することができる。本実施例のシス
テムは、弁体１２に脱調が生じているか否かを上記の手
法で判別する点に特徴を有している。

【０１０７】図２０は、上記の機能を実現すべくコント
ローラ４４が実行する制御ルーチンのフローチャートを
示す。図２０に示すルーチンは、所定時間毎に繰り返し
起動される定時割り込みルーチンである。尚、図２０に
おいて、上記図１５または図１９に示すステップと同一
の処理を実行するステップには、同一の符号を付してそ
の説明を省略する。図２０に示すルーチンが起動される
と、先ずステップ２３０の処理が実行される。

【０１０８】ステップ２３０では、指令電流Ｉopの増加
中または保持中であるかが判別される。その結果、上記
の条件が成立しない場合は、以後、脱調の検出処理が実
行されることなく今回のルーチンが終了される。一方、
上記の条件が成立すると判別される場合は、次にステッ
プ２３２の処理が実行される。ステップ２３２では、逆
方向トランジスタが非駆動状態であるか、より具体的に
は、第２および第３トランジスタ２０４、２０６が何れ
も非駆動状態であるかが判別される。その結果、逆方向
トランジスタが非駆動状態であると判別される場合は、
弁体１２に脱調が生じていないと判断することができ
る。この場合、次に上記ステップ１９６の処理が実行さ
れた後、今回のルーチンが終了される。一方、上記の条
件が成立しない場合は、弁体１２に脱調が生じていると
判断できる。この場合、次に上記ステップ１９８の処理
が実行された後、今回のルーチンが終了される。

【０１０９】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、第２および第３トランジスタ２０４、２０６の動作
状態に基づいて、弁体１２の脱調を正確に検出すること
ができる。このため、本実施例のシステムによれば、弁
体１２の状態に応じた適正な制御を正確に実行すること
ができる。尚、上記の実施例においては、第１および第
４トランジスタ２０２、２０８が前記請求項４記載の
「正方向スイッチ回路」に、第２および第３トランジス
タ２０４、２０６が前記請求項４記載の「逆方向スイッ
チ回路」に、駆動回路２００が前記請求項４記載の「ス
イッチ回路制御手段」に、それぞれ相当していると共
に、コントローラ４４が上記ステップ２３０、２３２、
１９６および１９８の処理を実行することにより前記請
求項４記載の「脱調検出手段」が実現されている。

【０１１０】次に、図２１乃至図２４を参照して、本発
明の第６実施例について説明する。本実施例のシステム
は、上記図１に示すシステム構成において、駆動装置４
６に上記図１６に示す回路を内蔵させ、かつ、コントロ
ーラ４４に、図２４に示すルーチンを実行させることに
より実現される。上述した第４実施例において、コント
ローラ４４は、弁体１２に脱調が生ずると、アッパまた
はロアコイル３０、３４の両端電圧Ｖが正常時に比して
低い値となることを利用して弁体１２の脱調を検出す
る。また、上述した第５実施例において、コントローラ
４４は、第２および第３トランジスタ２０４、２０６が
弁体１２に脱調が生じた場合にのみオン状態とされるこ
とを利用して、弁体１２の脱調を検出する。

【０１１１】弁体１２の脱調に伴ってアッパまたはロア
コイル３０、３４の両端電圧Ｖが正常時に比して低くな
る現象、および、弁体１２の脱調に伴って第２および第
３トランジスタ２０４、２０６がオン状態とされる現象
は、弁体１２の脱調後に磁束Φの現象が生じ、アッパま
たはロアコイル３０、３４がその減少を妨げる方向に逆
起電力を発生することにより発生する。従って、弁体１
２が脱調した後、アーマチャ２２が大きく変位端から離
間して磁束Φの変化が小さな値に収束した後は、上述し
た第４および第５実施例の手法によって弁体１２の脱調
状態を検知することはできない。

【０１１２】コントローラ４４は、弁体１２の脱調が検
出された直後に、復帰電流Ｉ_R を出力することで、弁体
１２を正常な状態に復帰させようとする（上記ステップ
１２２、および、図８参照）。復帰電流Ｉ_R の出力が要
求される時点では、磁束Φに大きな変化が生じている。
このため、かかるタイミングにおいては、上述した第４
および第５実施例の手法で弁体１２の脱調を正確に検出
することができる。

【０１１３】しかし、復帰電流Ｉ_R の出力により弁体１
２が正常な状態に復帰しなかった場合は、弁体１２が大
きく変位端から離間して、磁束Φの変化が小さな値に収
束する事態が生ずる。磁束Φの変化は、復帰電流Ｉ_R の
出力により弁体１２が正常な状態に復帰した場合にも小
さな値に収束する。このため、上述した第４および第５
実施例の手法によっては、復帰電流Ｉ_R の出力により弁
体１２が正常な状態に復帰したか否かを正確に判断する
ことができない。

【０１１４】本実施例のシステムは、開弁側または閉弁
側で弁体１２の脱調が検出された場合に、その後、弁体
１２を閉弁端または開弁端に向けて変位させる制御と共
に、アッパコイル３０またはロアコイル３４の端子間電
圧に基づいて、弁体１２が正常に動作しているか、或い
は、弁体１２に脱調が生じているかを判断する点に特徴
を有している。

【０１１５】図２１は、本実施例のシステムの動作を説
明するためのタイムチャートを示す。図２１（Ａ）は、
開弁端から閉弁端へ変位する弁体１２の変位を示す。ま
た、図２１（Ｂ）および図２１（Ｃ）は、それぞれ、ア
ッパコイル３０およびロアコイル３４に対する指令電流
Ｉopを示す。弁体１２が開弁端に保持される保持期間中
は、ロアコイル３４に対する指令電流Ｉopが保持電流Ｉ
_H に制御される。この間、ロア電磁石２６とアーマチャ
２２との間には、弁体１２を開弁端に保持するための電
磁力が作用する。弁体１２の閉弁要求が生じた後に、弁
体を開弁端から閉弁端に向けて速やかに変位させるため
には、ロア電磁石２６とアーマチャ２２との間に作用し
ている電磁力を速やかに消滅させることが必要である。

【０１１６】ロア電磁石２６とアーマチャ２２との間に
作用している電磁力を速やかに消滅させるためには、弁
体１２の開弁要求が生じた後に、ロアコイル３４に対し
て逆方向の電圧を印加して、ロアコイル３４を流れる励
磁電流Ｉを速やかに消滅させることが有効である。この
ため、本実施例のシステムにおいて、コントローラ４４
は、図２１（Ｃ）に示す如く、弁体１２の閉弁要求が生
じた後に、指令電流Ｉopを所定期間負の逆電流Ｉ_N に制
御する。コントローラ４４は、弁体１２が閉弁端に保持
された後、弁体１２の開弁要求が生じた際には、アッパ
コイル３０に対する指令電流Ｉopを所定期間逆電流Ｉ_N
に制御する。上記の処理によれば、開弁または閉弁要求
が生じた後にアーマチャ２２に作用する残留磁気を速や
かに消滅させて、弁体１２を優れた応答性の下に作動さ
せることができる。

【０１１７】図２２は、閉弁要求の生ずる前に弁体１２
が適正に開弁端に保持されていた場合に実現されるタイ
ムチャートを示す。また、図２３は、閉弁要求の生ずる
前に弁体１２に脱調が生じていた場合に実現されるタイ
ムチャートを示す。尚、図２２（Ａ）および図２３
（Ａ）は、共に上記図１６に示す正方向トランジスタ、
すなわち、第１および第４トランジスタ２０２、２０８
の作動状態を示す。一方、図２２（Ｂ）および図２３
（Ｂ）は、ロアコイル３４に対する指令電流Ｉop（実
線）およびロアコイル３４を流れる励磁電流Ｉ（破線）
を示す。

【０１１８】弁体１２が適正に開弁端に保持されている
場合は、すなわち、ロア電磁石２６にアーマチャ２２が
密着している場合は、保持期間中にロア電磁石２６に大
きな磁束Φが流通する。この場合、ロアコイル３４に対
する指令電流Ｉopが逆電流Ｉ _N とされた後に、ロア電磁
石２６は大きな逆起電力を発生する。このため、閉弁要
求が生ずる前に弁体１２が適正に開弁端に保持されてい
た場合は、図２２（Ｂ）に示す如く、ロアコイル３４対
する指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N とされた後、ロアコイル
３４を流れる励磁電流Ｉは、緩やかな減少傾向を示す。

【０１１９】指令電流Ｉopを逆電流Ｉ_N に維持する期間
は、励磁電流Ｉが上記の減少傾向を示す場合に、励磁電
流Ｉが僅かに負の値となる期間に設定されている。この
ため、閉弁要求が生ずる前に弁体１２が適正に開弁端に
維持していた場合は、図２２（Ｂ）に示す如く、ロアコ
イル３４を流れる励磁電流Ｉが僅かに負の値となった時
点で指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”に切り換えら
れる。

【０１２０】上記図１６に示す駆動回路２００は、励磁
電流Ｉが指令電流Ｉopと一致するように第１乃至第４ト
ランジスタ２０２〜２０８を駆動する。このため、指令
電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”に切り換えられた後、
Ｉ＜I op＝０が成立する間、すなわち、負の励磁電流が
消滅するまでの間は、ロアコイル３４に正方向の電圧を
印加する第１および第４トランジスタ２０２、２０８が
作動状態とされる。

【０１２１】開弁要求の生ずる前に弁体１２が適正に開
弁端に保持されていた場合は、指令電流Ｉopが逆電流Ｉ
_N から“０”に切り換えられた後、負の励磁電流は速や
かに消滅する。このため、かかる状況下では、指令電流
Ｉopの切り換えが行われた後、第１および第４トランジ
スタ２０２〜２０８が駆動される期間は、図２２（Ａ）
に示す如く、極短期間となる。

【０１２２】弁体１２を開弁端に保持すべき保持期間中
に弁体１２に脱調が生じている場合、すなわち、ロア電
磁石２６とアーマチャ２２とが密着していない場合は、
その保持期間中にロア電磁石２６が発する磁束Φが小さ
な値に抑制される。この場合、ロアコイル３４に対する
指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N とされた後に、ロア電磁石２
６は、小さな逆起電力を発生する。このため、かかる状
況下では、指令電流Ｉopの切り換えが行われた後、ロア
コイル３４を流れる励磁電流Ｉは、図２３（Ｃ）に示す
如く急激な減少傾向を示す。

【０１２３】指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N に切り換えられ
た後、励磁電流Ｉが上記の如く急激な減少傾向を示す
と、指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”に切り換えら
れるまでに、励磁電流Ｉは、図２３（Ｂ）に示す如く負
の大きな値に到達する。このため、かかる状況下では、
指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”に切り換えられた
後、第１および第４トランジスタ２０２〜２０８は、図
２３（Ａ）に示す如く、長期間継続して駆動される。

【０１２４】上述の如く、本実施例のシステムでは、弁
体１２の閉弁要求が生ずる前に弁体１２が適正に開弁端
に保持されていたか否かに応じて、指令電流Ｉopが逆電
流Ｉ _N から“０”に切り換えられた後に第１および第４
トランジスタ２０２、２０８が駆動される期間に大きな
差が生ずる。本実施例のシステムでは、弁体１２の閉弁
要求が生じた後にも、アッパコイル３０に対する回路に
おいて同様の現象が生ずる。このため、本実施例のシス
テムにおいては、アッパコイル３０およびロアコイル３
４に対応する第１および第４トランジスタタジスタ２０
２、２０８の駆動状態に基づいて、開弁または閉弁要求
の生ずる前に、弁体１２に脱調が生じていたか否かを正
確に検知することができる。

【０１２５】上述した手法によれば、弁体１２に脱調が
発生し、その後磁束Φが十分に小さな値に収束した時点
で、弁体１２の脱調の有無を正確に判別することができ
る。従って、上記の手法によれば、弁体１２の脱調に伴
って復帰電流Ｉ_R が発生された後に、続く開弁または閉
弁サイクル時に、弁体１２が正常な状態に復帰している
か否かを正確に判断することができる。

【０１２６】図２４は、上記の機能を実現すべくコント
ローラ４４が実行する制御ルーチンのフローチャートを
示す。コントローラ４４は、アッパコイル３０およびロ
アコイル３４のそれぞれに対して本ルーチンを実行す
る。本ルーチンは、その処理が終了する毎に繰り返し起
動されるルーチンである。本ルーチンが起動されると、
先ずステップ２４０の処理が実行される。

【０１２７】ステップ２４０では、制御対象とされるコ
イルに対する指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”に切
り換えられたか否かが判別される。その結果、上記の切
り換えが実行されていないと判別される場合は、以後、
何ら処理が進められることなく今回のルーチンが終了さ
れる。一方、上記の切り換えが実行されたと判別される
場合は、次にステップ２４２の処理が実行される。

【０１２８】ステップ２４２では、作動カウンタＣＯＮ
のインクリメントが行われる。作動カウンタＣＯＮは、
制御対象のコイルに対する正方向トランジスタ、すなわ
ち、第１および第４トランジスタ２０２、２０８が作動
状態とされる期間を計数するためのカウンタである。ス
テップ２４４では、上記の正方向トランジスタが作動状
態から非作動状態に変化したか否かが判別される。その
結果、未だその変化が生じていないと判別される場合
は、再び上記ステップ２４２の処理が実行される。一
方、上記の変化が生じていると判別される場合は、次に
ステップ２４６の処理が実行される。

【０１２９】ステップ２４６では、作動カウンタＣＯＮ
の計数値が所定のしきい値ＣＦＡＩＬ以上であるか否か
が判別される。その結果、ＣＯＮ≧ＣＦＡＩＬが成立し
ないと判別される場合は、弁体１２が正常な状態で作動
していると判断できる。この場合、以後、何ら処理が進
められることなく今回のルーチンが終了される。一方、
ＣＯＮ≧ＣＦＡＩＬが成立すると判別される場合は、弁
体１２が脱調していると判断できる。この場合、次にス
テップ２４８の処理が実行される。

【０１３０】ステップ２４８では、復帰電流Ｉ_R による
復帰動作が失敗したことを認識すると共に、内燃機関に
対する燃料をカットする処理、電磁駆動弁１０に対する
電流をカットする処理等、弁体１２の脱調に対処するた
めの処理が実行される。本ステップ２４８の処理が終了
すると、今回のルーチンが終了される。上記の処理によ
れば、弁体１２の作動状態を直接監視するセンサ等を設
けることなく、復帰動作により正常状態に復帰しなかっ
た脱調を即座に検出し、かつ、かかる脱調が検出された
場合に内燃機関の運転を停止させることができる。この
ため、本実施例のシステムによれば、弁体１２が脱調し
たまま内燃機関の動作が継続するのを避ける機能を安価
に実現することができる。

【０１３１】ところで、上記の実施例においては、正方
向トランジスタが作動状態とされる期間の長短に応じて
弁体１２の脱調の有無を判別することとしているが、弁
体１２の脱調を検出する手法はこれに限定されるもので
はない。すなわち、上記の実施例において、脱調の有無
に対応して正方向トランジスタの作動時間に差異が生ず
るのは、脱調の有無に応じて、指令電流Ｉopが保持電流
Ｉ_H から逆電流Ｉ_N に変化した後に励磁電流Ｉに生ずる
変化の傾向に差異が生ずるからである。

【０１３２】従って、脱調の有無は、指令電流Ｉopが保
持電流Ｉ_H から逆電流Ｉ_N に変化した後に励磁電流Ｉに
生ずる変化率や、指令電流Ｉopが逆電流Ｉ_N から“０”
に切り換えられた時点で生じていた励磁電流Ｉの値等に
基づいて判別することも可能である。尚、上記の実施例
においては、第１および第４トランジスタ２０２、２０
８が前記請求項６記載の「正方向スイッチ回路」に、第
２および第３トランジスタ２０４、２０６が前記請求項
６記載の「逆方向スイッチ回路」にそれぞれ相当してい
ると共に、コントローラ４４が指令電流Ｉopを逆電流Ｉ
_N とすることにより前記請求項６記載の「消磁電圧印加
手段」が、コントローラ４４が上記ステップ２４０〜２
４８の処理を実行することにより前記請求項６記載の
「保持状態判断手段」が、それぞれ実現されている。

【０１３３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、引き付け電流を常に必要最小限の値に制御すること
により、電磁駆動弁に優れた省電力特性を付与すること
ができる。請求項２記載の発明によれば、弁体に脱調が
生じた後に、速やかに正常な状態を復元させることがで
きる。このため、本発明によれば、引き付け電流を必要
最小限の値に制御しつつ、弁体を適正に開閉動作させる
ことができる。

【０１３４】請求項３記載の発明によれば、電磁石の両
端電圧に基づいて、弁体の脱調を正確に検出することが
できる。請求項４記載の発明によれば、電磁石に励磁電
流を供給する正方向および逆方向スイッチ回路の作動状
態に基づいて、弁体の脱調を正確に検出することができ
る。

【０１３５】請求項５記載の発明によれば、電磁石が適
正な磁束密度を発生しているか否かに基づいて、弁体の
脱調を正確に検出することができる。また、請求項６記
載の発明によれば、電磁石に逆方向電圧を印加した後に
励磁電流に生ずる変化の状態に基づいて、弁体が適正に
電磁石の近傍に保持されていたか否かを正確に判断する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１および第２、および、第４乃至第
６実施例の電磁駆動弁のシステム構成図である。

【図２】図２（Ａ）は第１実施例の電磁駆動弁の弁体の
変位を示すタイムチャートである。図２（Ｂ）は第１実
施例の電磁駆動弁のロアコイルに対する指令電流Ｉopの
タイムチャートである。

【図３】第１実施例の電磁駆動弁の特性を説明するため
の図である。

【図４】第１実施例の電磁駆動弁において弁体の脱調を
検出するために実行される制御ルーチンのフローチャー
トである。

【図５】第１実施例の電磁駆動弁において指令電流Ｉop
を更新するために実行される制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図６】図６（Ａ）は第１実施例の電磁駆動弁の弁体の
第Ｎサイクルにおける変位を示すタイムチャートであ
る。図６（Ｂ）は第１実施例の電磁駆動弁のロアコイル
に対する第Ｎサイクルにおける指令電流Ｉopのタイムチ
ャートである。

【図７】図７（Ａ）は第１実施例の電磁駆動弁の弁体の
第Ｎ＋１サイクルにおける変位を示すタイムチャートで
ある。図７（Ｂ）は第１実施例の電磁駆動弁のロアコイ
ルに対する第Ｎ＋１サイクルにおける指令電流Ｉopのタ
イムチャートである。

【図８】図８（Ａ）は第１実施例の電磁駆動弁の弁体の
第Ｎ＋ΔＮサイクルにおける変位を示すタイムチャート
である。図８（Ｂ）は第１実施例の電磁駆動弁のロアコ
イルに対する第Ｎ＋ΔＮサイクルにける指令電流Ｉopの
タイムチャートである。

【図９】図９（Ａ）は第１実施例の電磁駆動弁の弁体の
第Ｎ＋ΔＮ＋１サイクルにおける変位を示すタイムチャ
ートである。図９（Ｂ）は第１実施例の電磁駆動弁のロ
アコイルに対する第Ｎ＋ΔＮ＋１サイクルにける指令電
流Ｉopのタイムチャートである。

【図１０】第２実施例の電磁駆動弁において指令電流Ｉ
opを更新するために実行される制御ルーチンのフローチ
ャート（その１）である。

【図１１】第２実施例の電磁駆動弁において指令電流Ｉ
opを更新するために実行される制御ルーチンのフローチ
ャート（その２）である。

【図１２】第２実施例の電磁駆動弁において更新後の指
令電流Ｉopの維持期間を設定するために実行される制御
ルーチンのフローチャート（その２）である。

【図１３】図１３（Ａ）は第３実施例の電磁駆動弁にお
いて脱調が生じた際の弁体の変位を示すタイムチャート
である。図１３（Ｂ）は第３実施例の電磁駆動弁のロア
コイルに対する指令電流Ｉopのタイムチャートである。
図１３（Ｃ）は第３実施例の電磁駆動弁において脱調が
生じた際にロア電磁石に現れる磁束密度の変化を示すタ
イムチャートである。

【図１４】第３実施例の電磁駆動弁に用いられるロアコ
イルの断面図である。

【図１５】第３実施例の電磁駆動弁において弁体の脱調
を検出するために実行される制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図１６】第４乃至第６実施例のシステムにおいてロア
コイルに対応して配設される回路の回路図である。

【図１７】図１７（Ａ）は第４実施例の電磁駆動弁が正
常に動作する際の弁体の変位を示すタイムチャートであ
る。図１７（Ｂ）は第４実施例の電磁駆動弁のロアコイ
ルに対する指令電流Ｉopのタイムチャートである。図１
７（Ｃ）は第４実施例の電磁駆動弁が正常に動作する際
のロア電磁石の磁束のタイムチャートである。図１７
（Ｄ）は第４実施例の電磁駆動弁が正常に動作する際の
ロア電磁石の磁束の変化率のタイムチャートである。図
１７（Ｅ）は第４実施例の電磁駆動弁が正常に動作する
際のロアコイルの両端電圧のタイムチャートである。

【図１８】図１８（Ａ）は第４実施例の電磁駆動弁に脱
調が生じた際の弁体の変位を示すタイムチャートであ
る。図１８（Ｂ）は第４実施例の電磁駆動弁のロアコイ
ルに対する指令電流Ｉopのタイムチャートである。図１
８（Ｃ）は第４実施例の電磁駆動弁に脱調が生じた際の
ロア電磁石の磁束のタイムチャートである。図１８
（Ｄ）は第４実施例の電磁駆動弁に脱調が生じた際のロ
ア電磁石の磁束の変化率のタイムチャートである。図１
８（Ｅ）は第４実施例の電磁駆動弁に脱調が生じた際の
ロアコイルの両端電圧のタイムチャートである。

【図１９】第４実施例の電磁駆動弁において弁体の脱調
を検出するために実行される制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図２０】第５実施例の電磁駆動弁において弁体の脱調
を検出するために実行される制御ルーチンのフローチャ
ートである。

【図２１】図２１（Ａ）は第６実施例の電磁駆動弁の弁
体の変位を示すタイムチャートである。図２１（Ｂ）は
第６実施例の電磁駆動弁のアッパコイルに対する指令電
流Ｉopのタイムチャートである。図２１（Ｃ）は第６実
施例の電磁駆動弁のロアコイルに対する指令電流Ｉopの
タイムチャートである。

【図２２】図２２（Ａ）は第６実施例の電磁駆動弁が正
常に動作している場合における正方向トランジスタの動
作状態を示すタイムチャートである。図２２（Ｂ）は第
６実施例の電磁駆動弁が正常に動作している場合におけ
る指令電流Ｉopおよび励磁電流Ｉのタイムチャートであ
る。

【図２３】図２３（Ａ）は第６実施例の電磁駆動弁に脱
調が生じている場合における正方向トランジスタの動作
状態を示すタイムチャートである。図２３（Ｂ）は第６
実施例の電磁駆動弁に脱調が生じている場合における指
令電流Ｉopおよび励磁電流Ｉのタイムチャートである。

【図２４】第６実施例の電磁駆動弁において弁体の脱調
を検出するために実行される制御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 ２４ アッパ電磁石 ２６；１８０ ロア電磁石 ２８ アッパコア ３０ アッパコイル ３２ ロアコア ３４ ロアコイル ４４ コントローラ １８２ サーチコイル ２０２ 第１トランジスタ ２０４ 第２トランジスタ ２０６ 第３トランジスタ ２０８ 第４トランジスタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁石の発する電磁力と弾性部材の発す
   る弾性力とを協働させることにより弁体を開閉動作させ
   る内燃機関の電磁駆動弁制御装置であって、 前記電磁石が前記弁体を引き付けるべき時期に、前記電
   磁石に所定の吸引電流を供給する吸引電流供給手段と、 前記弁体の所定の開閉動作からの脱調を検出する脱調検
   出手段と、 前記脱調が検出された場合に、次のサイクルの吸引電流
   を増大させる吸引電流増大手段と、 前記脱調が検出されなかった場合に、次のサイクルの吸
   引電流を減少させる吸引電流減少手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の電磁駆動弁制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記脱調が検出された後に、前記電磁石
   に対して前記吸引電流に比して大きな復帰電流を供給す
   る復帰電流供給手段を備えることを特徴とする請求項１
   記載の内燃機関の電磁駆動弁制御装置。
3. 【請求項３】 前記電磁石に対して正方向の電圧を加え
   る正方向スイッチ回路と、 前記電磁石に対して逆方向の電圧を加える逆方向スイッ
   チ回路と、 前記電磁石を流れる励磁電流が所定の指令電流に一致す
   るように前記正方向スイッチ回路および前記逆方向スイ
   ッチ回路を選択的に作動状態とするスイッチ回路制御手
   段と、を備えると共に、 前記前記脱調検出手段は、前記励磁電流が保持または増
   加されるべき時期に前記電磁石の両端電圧が所定のしき
   い値に比して小さい場合に前記脱調を検出することを特
   徴とする請求項１記載の内燃機関の電磁駆動弁制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記電磁石に対して正方向の電圧を加え
   る正方向スイッチ回路と、 前記電磁石に対して逆方向の電圧を加える逆方向スイッ
   チ回路と、 前記電磁石を流れる励磁電流が所定の指令電流に一致す
   るように前記正方向スイッチ回路および前記逆方向スイ
   ッチ回路を選択的に作動状態とするスイッチ回路制御手
   段と、を備えると共に、 前記脱調検出手段は、前記励磁電流が保持または増加さ
   れるべき時期に前記逆方向スイッチ回路が作動状態とさ
   れた場合に前記脱調を検出することを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の電磁駆動弁制御装置。
5. 【請求項５】 前記脱調検出手段は、前記弁体が前記電
   磁石の近傍に保持されるべき時期に、前記電磁石の発す
   る磁束密度が所定値に満たない場合に前記脱調を検出す
   ることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の電磁駆動
   弁制御装置。
6. 【請求項６】 前記電磁石に対して正方向の電圧を加え
   る正方向スイッチ回路と、 前記電磁石に対して逆方向の電圧を加える逆方向スイッ
   チ回路と、 前記弁体を前記電磁石から離脱させるべき時期に、所定
   期間前記逆方向スイッチ回路を作動状態とする消磁電圧
   印加手段と、 前記逆方向スイッチ回路が作動状態とされた後に前記電
   磁石に流れる励磁電流の状態に基づいて、前記弁体が前
   記電磁石の近傍に保持されていたか否かを判断する保持
   状態判断手段と、 を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の電
   磁駆動弁制御装置。