JP2001324046A - Control device of solenoid driving valve - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve controlling precision of a solenoid driving valve. SOLUTION: This control device is constituted to output a computed value to a control system after the computed value becomes a positive value by computing a command value of electromagnetic force and outputting it to the control system by carrying out limiter processing to make it zero until the computed value becomes a positive value in accordance with a state (speed, position) of a needle of an electromagnet assumed by an observer. Consequently, it is possible to set starting timing of electrification control and electrifying quantity after control starting against changes of cylinder inner pressure and a spring neutral point in high precision and to improve control precision.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁の制御
装置に関し、特に、制御に関与するパラメータを推定
し、該推定結果に基づいて制御精度を向上する技術に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control apparatus for an electromagnetically driven valve, and more particularly to a technique for estimating parameters involved in control and improving control accuracy based on the estimation result.

【０００２】[0002]

【従来の技術】車両用エンジンの吸排気弁の駆動方式に
おいて、従来のカムにより弁体を駆動するカム駆動方式
に代えて、電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁が提
案されている。この電磁駆動弁によれば、弁体駆動用の
カム機構が不要となることに加えて、エンジンの動作状
態に応じて吸排気弁の開閉時期を容易に最適化すること
ができ、エンジンの出力向上及び燃費の向上を図ること
ができる。2. Description of the Related Art In a driving system of an intake / exhaust valve of a vehicle engine, an electromagnetically driven valve in which a valve body is driven by an electromagnetic force has been proposed instead of a conventional cam drive system in which a valve body is driven by a cam. According to this electromagnetically driven valve, in addition to eliminating the need for a cam mechanism for driving the valve body, the opening / closing timing of the intake / exhaust valve can be easily optimized according to the operating state of the engine, and the output of the engine can be improved. Improvement and fuel economy can be achieved.

【０００３】このような電磁駆動弁の従来技術として
は、特開平１０−２０５３１４号公報記載の「ガス交換
弁の電磁弁駆動部を制御する方法」（以下、第１従来技
術）、特開平１０−２２０６２２号公報記載の「幅の狭
い構造の電磁式アクチュエータ」（以下、第２従来技
術）が開示されている。As a prior art of such an electromagnetically driven valve, there is disclosed a "method of controlling an electromagnetic valve driving portion of a gas exchange valve" (hereinafter referred to as a first prior art) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-205314. JP-A-220622 discloses an "electromagnetic actuator having a narrow structure" (hereinafter, referred to as a second prior art).

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁駆動弁の
制御で電磁石の可動子を、所望の状態（位置と速度とを
所望の関係とする）で運動させるように、可動子の状態
を推定しながらフィードバック制御を行なう場合、以下
のような問題が生じる。The state of the movable element is controlled so as to move the movable element of the electromagnet in a desired state (position and speed are in a desired relation) by controlling such an electromagnetically driven valve. When performing feedback control while estimating, the following problems occur.

【０００５】すなわち、制御入力は電磁力であるが、電
磁石は可動子を反撥することができず、吸引することし
かできない。可動子の運動初期には、電磁石と可動子と
の距離が大きいので、有効な電磁力を発生できない。[0005] That is, although the control input is an electromagnetic force, the electromagnet cannot repel the mover but can only attract it. At the beginning of the movement of the mover, an effective electromagnetic force cannot be generated because the distance between the electromagnet and the mover is large.

【０００６】したがって、可動子の運動初期から可動子
の動きを制御することは物理的に不可能であり、無理に
制御装置を働かせても、制御装置はサーボ系なので、制
御装置が算出する制御入力は発散する傾向となり、正確
な算出が行なえない。Therefore, it is physically impossible to control the movement of the mover from the beginning of the movement of the mover. Even if the control device is forcibly operated, the control device is a servo system. The input tends to diverge, making accurate calculations impossible.

【０００７】以上のことから、現実には、上記フィード
バック制御は、電磁駆動弁の制御に適用されていなかっ
た。本発明は、このような従来の課題に着目してなされ
たもので、可動子の状態を高精度に推定しつつ吸引側電
磁石の通電制御が自動的に適切なタイミングで開始され
るようにして、高精度なフィードバック制御が行なわれ
るようにした電磁駆動弁の制御装置を提供することを目
的とする。[0007] From the above, in practice, the feedback control has not been applied to the control of the electromagnetically driven valve. The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and the energization control of the attraction side electromagnet is automatically started at an appropriate timing while estimating the state of the mover with high accuracy. It is another object of the present invention to provide a control device for an electromagnetically driven valve in which highly accurate feedback control is performed.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、スプリングにより付勢された弁体を、電磁石
により駆動される可動子に連携して目標位置に移動する
ように電磁石への通電電流を制御する電磁駆動弁の制御
装置であって、オブザーバにより可動子の状態を推定
し、該推定結果に基づいて電磁力の指令値を算出し、該
算出値が基準値未満のときは電磁力の指令値を該基準値
とし、該算出値が基準値以上の値となってから該算出値
を指令値として制御系に出力することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, a valve element energized by a spring is moved to a target position by moving the valve element to a target position in cooperation with a movable element driven by the electromagnet. A control device for an electromagnetically driven valve that controls a current supplied to the electromagnetic actuator, estimates a state of a mover by an observer, calculates a command value of an electromagnetic force based on the estimation result, and when the calculated value is less than a reference value. Is characterized in that the command value of the electromagnetic force is used as the reference value, and the calculated value is output to the control system as the command value after the calculated value becomes equal to or larger than the reference value.

【０００９】請求項１に係る発明によると、オブザーバ
が可動子の状態（速度，位置，外乱など）を推定し、該
推定結果に基づいて電磁力の指令値が算出される。そし
て、該算出値が基準値（基本的には０であるが、後述す
る予備通電を指令値で行うときは該予備通電に見合った
正の所定値）未満のときは、制御系に出力される指令値
は該基準値に維持しておき、算出値が基準値以上の値と
なってから、該算出値を指令値として制御系に出力して
制御を開始し、以後は可動子の状態に応じて適切な電磁
力の指令値を逐次算出更新しながら制御する。According to the first aspect of the present invention, the observer estimates the state (speed, position, disturbance, etc.) of the mover, and the command value of the electromagnetic force is calculated based on the estimation result. When the calculated value is smaller than a reference value (basically 0, but when a pre-energization described later is performed with a command value, a positive predetermined value corresponding to the pre-energization), the calculated value is output to the control system. Command value is maintained at the reference value, and after the calculated value becomes equal to or greater than the reference value, the calculated value is output to the control system as a command value to start control, and thereafter, the state of the mover The control is performed while sequentially calculating and updating an appropriate electromagnetic force command value in accordance with.

【００１０】このようにすれば、可動子の運転状態に応
じて最適なタイミングで制御を開始することができ、そ
の後も可動子の状態に応じて算出される電磁力の指令値
に基づいて高精度なフィードバック制御を行なうことが
できる。例えば、所定の可動子位置や移動時間を決めて
おいてそこから制御を開始するような方式も考えられる
が、筒内圧やスプリング中立点、フリクションの変化な
どにより、可動子の運転状態が変化すると、制御の開始
が早過ぎたり遅すぎたりし、その後の通電量も適合しな
くなるが、本発明では、このような可動子の運転状態の
変化に応じて指令値が可変に算出され、以って制御開始
タイミング及びその後の通電量を適切に制御することが
できる。With this configuration, control can be started at an optimum timing according to the operating state of the mover, and thereafter, the control can be performed based on the command value of the electromagnetic force calculated according to the state of the mover. Accurate feedback control can be performed. For example, a method in which a predetermined mover position and a movement time are determined and control is started from there is also conceivable. However, the start of the control may be too early or too late, and the energization amount thereafter may not be suitable. However, in the present invention, the command value is variably calculated in accordance with such a change in the operating state of the mover. Thus, the control start timing and the subsequent energization amount can be appropriately controlled.

【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記オブザ
ーバは、前記可動子の位置と、該可動子の位置及び通電
電流値から推定した電磁力とに基づいて可動子の状態を
推定することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the observer estimates a state of the mover based on the position of the mover and an electromagnetic force estimated from the position of the mover and a current value. It is characterized by.

【００１２】請求項２に係る発明によると、可動子の位
置と通電電流値から電磁力が推定され、オブザーバは、
前記可動子の位置と、該可動子の位置及び通電電流値か
ら推定した電磁力とに基づいて可動子の状態を推定す
る。According to the second aspect of the invention, the electromagnetic force is estimated from the position of the mover and the value of the supplied current.
The state of the mover is estimated based on the position of the mover and the electromagnetic force estimated from the position of the mover and the value of the energizing current.

【００１３】前記筒内圧やスプリング特性、フリクショ
ンの変化などの状況を検出して、予め可動子の移動前か
ら所定量の予備通電を行なうことが考えられ、特に筒内
圧などの状況変化が大きい場合には、可動子の運転状態
から状況変化を検出してフィードバック制御するより、
動作遅れがない分トータルの通電電流のピーク値が減少
し消費電力を節減できると共に、可動子の移動時間も短
縮される。It is conceivable to detect a situation such as a change in the in-cylinder pressure, spring characteristics, friction, etc., and to preliminarily apply a predetermined amount of pre-energization before moving the mover. Instead of detecting the situation change from the operating state of the mover and performing feedback control,
Since there is no operation delay, the peak value of the total energizing current is reduced, power consumption can be reduced, and the moving time of the mover is also reduced.

【００１４】その場合、前記予備通電による電磁力推定
値に基づいてオブザーバは可動子の状態を正確に推定す
ることができ、該予備通電に加えられる通電制御の開始
及び通電制御量を適切に設定できる。[0014] In this case, the observer can accurately estimate the state of the mover based on the estimated value of the electromagnetic force by the preliminary energization, and appropriately sets the start of the energization control and the energization control amount added to the preliminary energization. it can.

【００１５】また、請求項３に係る発明は、前記電磁力
指令値の算出値が基準値以上の値となってからは、前記
電磁力の推定値に代えて該指令値をオブザーバに入力す
るようにしたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, after the calculated value of the electromagnetic force command value becomes equal to or more than a reference value, the command value is input to the observer instead of the estimated value of the electromagnetic force. It is characterized by doing so.

【００１６】請求項３に係る発明によると、前記電磁力
指令値の算出値が基準値以上の値となってからも電磁力
の推定値をオブザーバに入力した場合には、該推定値に
誤差があるときには、指令値に対して制御される電磁力
に誤差を生じることとなり、例えば、可動子を電磁石に
対して所定距離だけ離れた位置に浮かせて停止させるよ
うな制御を行なう場合は、該目標停止位置に対して実際
の停止位置がずれ、また、停止位置（電磁石に吸着され
る場合を含む）での保持電流が目標値に対してずれるよ
うなことがある。According to the third aspect of the present invention, if the estimated value of the electromagnetic force is input to the observer even after the calculated value of the electromagnetic force command value becomes equal to or larger than the reference value, an error is generated in the estimated value. In some cases, an error occurs in the electromagnetic force controlled with respect to the command value.For example, when performing control such that the mover is suspended at a predetermined distance from the electromagnet and stopped, the The actual stop position may deviate from the target stop position, or the holding current at the stop position (including the case where the electromagnet is attracted) may deviate from the target value.

【００１７】そこで、電磁力指令値の算出値が基準値以
上の値となってからは、前記電磁力の推定値に代えて該
指令値をオブザーバに入力する。これにより、指令値ど
おりの電磁力を発生させて可動子の停止位置や保持電流
を目標値に正確に制御することができる。Therefore, after the calculated value of the electromagnetic force command value becomes equal to or larger than the reference value, the command value is input to the observer instead of the estimated value of the electromagnetic force. Thereby, the stop position and the holding current of the mover can be accurately controlled to the target values by generating the electromagnetic force as instructed.

【００１８】また、請求項４に係る発明は、前記オブザ
ーバに入力する電磁力情報ｆｉを、前記推定値ｆｓと前
記指令値ｆａとの線形結合値ｆｉ＝ｃ・ｆａ＋（１−
ｃ）・ｆｓとし、該指令値ｆａの算出値が正になった時
点で前記結合係数ｃを０、（１−ｃ）を１とし、電磁石
と可動子との距離の減少に応じて前記結合係数ｃを増加
させ最終的に１とすることを特徴とする。Further, the invention according to a fourth aspect is characterized in that the electromagnetic force information fi input to the observer is converted into a linear combination value fi = c · fa + (1−) of the estimated value fs and the command value fa.
c) · fs, and when the calculated value of the command value fa becomes positive, the coupling coefficient c is set to 0 and (1-c) is set to 1, and the coupling is performed according to a decrease in the distance between the electromagnet and the mover. It is characterized in that the coefficient c is increased and finally set to 1.

【００１９】請求項４に係る発明によると、前記請求項
２に係る発明のように、指令値の算出値が正の値になっ
たときから前記推定値に代えて該指令値をオブザーバに
入力する構成では、両者の差が大きいと切り換え直後の
入力値に段差がつき、通電電流値がオーバーシュート，
アンダーシュートを繰り返すリップ現象を生じて可動子
の速度が変動する可能性がある。According to the fourth aspect of the invention, as in the second aspect of the invention, when the calculated value of the command value becomes a positive value, the command value is input to the observer instead of the estimated value. If the difference between the two is large, the input value immediately after switching will have a step, and the energized current value will overshoot,
There is a possibility that the speed of the mover fluctuates due to a lip phenomenon that repeats undershoot.

【００２０】そこで、オブザーバへ入力される電磁力の
値が可動子が吸引側電磁石に接近するにしたがって推定
値ｆｓから指令値ｆａへ徐々に切り換えられるように、
推定値ｆｓと指令値ｆａとの線形結合値ｆｉを入力させ
る。Therefore, the value of the electromagnetic force input to the observer is gradually changed from the estimated value fs to the command value fa as the mover approaches the attracting electromagnet.
A linear combination value fi of the estimated value fs and the command value fa is input.

【００２１】これにより、通電電流が滑らかに最終目標
値に収束し、可動子の速度変動を抑制できる。また、請
求項５に係る発明は、前記結合係数ｃを、可動子が略目
標位置に達する位置で１となるように与えることを特徴
とする。As a result, the supplied current smoothly converges to the final target value, and the speed fluctuation of the mover can be suppressed. The invention according to claim 5 is characterized in that the coupling coefficient c is given so as to become 1 at a position where the mover substantially reaches the target position.

【００２２】請求項５に係る発明によると、可動子が略
目標位置に達する位置で最終的に推定値から完全に指令
値に切り換えられる。According to the fifth aspect of the present invention, the position is finally switched from the estimated value to the command value completely at the position where the mover substantially reaches the target position.

【００２３】このようにすれば、可能な限り時間をかけ
て指令値に切り換えられるので通電量の変化を十分緩や
かにして可動子の速度変動抑制効果を高めることができ
る。また、請求項６に係る発明は、前記結合係数ｃを、
電磁石と可動子との距離の１次関数として与えることを
特徴とする。In this way, the switching to the command value takes as long as possible, so that the change in the amount of energization can be made sufficiently slow to enhance the effect of suppressing the speed fluctuation of the mover. The invention according to claim 6 is that the coupling coefficient c is
The distance is given as a linear function of the distance between the electromagnet and the mover.

【００２４】請求項６に係る発明によると、結合係数ｃ
を、電磁石と可動子との距離の１次関数として与えるこ
とにより、オブザーバへ入力される電磁力の推定値から
指令値へ、可動子の移動量に比例的に切り換えられる。According to the invention of claim 6, the coupling coefficient c
Is given as a linear function of the distance between the electromagnet and the mover, thereby switching from the estimated value of the electromagnetic force input to the observer to the command value in proportion to the amount of movement of the mover.

【００２５】このようにすれば、線形結合値を簡易に算
出でき、演算負荷を軽減できる。また、請求項７に係る
発明は、前記オブザーバに入力する電磁力情報ｆｉを、
前記推定値ｆｓと前記指令値ｆａとの線形結合値ｆｉ＝
ｃ・ｆａ＋（１−ｃ）・ｆｓとし、該指令値ｆａの算出
値が正になった時点で前記結合係数ｃを０、（１−ｃ）
を１とし、時間の経過とともに前記結合係数ｃを増加さ
せ最終的に１とすることを特徴とする。In this manner, the linear combination value can be easily calculated, and the calculation load can be reduced. In the invention according to claim 7, the electromagnetic force information fi input to the observer is:
A linear combination value fi of the estimated value fs and the command value fa =
c · fa + (1−c) · fs, and when the calculated value of the command value fa becomes positive, the coupling coefficient c is set to 0, (1−c)
Is set to 1, and the coupling coefficient c is increased with time, and is finally set to 1.

【００２６】請求項７に係る発明によると、オブザーバ
へ入力される電磁力の値が時間の経過とともに推定値ｆ
ｓから指令値ｆａへ徐々に切り換えられるように、推定
値ｆｓと指令値ｆａとの線形結合値ｆｉを入力させる。According to the seventh aspect of the present invention, the value of the electromagnetic force input to the observer becomes the estimated value f over time.
A linear combination value fi of the estimated value fs and the command value fa is input so as to gradually switch from s to the command value fa.

【００２７】これにより、通電電流が滑らかに最終目標
値に収束し、可動子の速度変動を抑制できる。また、所
定周期毎に線形結合値ｆｉの演算を更新すればよいの
で、制御しやすい。As a result, the supplied current smoothly converges to the final target value, and the speed fluctuation of the mover can be suppressed. Further, since the calculation of the linear combination value fi may be updated every predetermined period, the control is easy.

【００２８】また、請求項８に係る発明は、前記結合係
数ｃを、可動子が略目標位置に達する位置と予測される
時刻となるように設定することを特徴とする。Further, the invention according to claim 8 is characterized in that the coupling coefficient c is set so as to be a time predicted to be a position where the mover substantially reaches the target position.

【００２９】請求項８に係る発明によると、請求項５に
係る発明と同様、可能な限り時間をかけて推定値から指
令値に切り換えられるので通電量の変化を十分緩やかに
して可動子の速度変動抑制効果を高めることができ、該
制御を時間管理で行なうことができる。According to the eighth aspect of the invention, similarly to the fifth aspect of the present invention, since the switching from the estimated value to the command value takes as long as possible, the change in the amount of energization is made sufficiently gradual to reduce the speed of the mover. The fluctuation suppressing effect can be enhanced, and the control can be performed by time management.

【００３０】また、請求項９に係る発明は、前記結合係
数ｃを、１次遅れ又は２次遅れのステップ応答として与
えることを特徴とする。Further, the invention according to claim 9 is characterized in that the coupling coefficient c is given as a first-order or second-order delay step response.

【００３１】請求項９に係る発明によると、オブザーバ
へ入力される電磁力の値が、推定値から指令値へ、経時
的に、より滑らか切り換えられ、可動子の速度変動抑制
効果をより高めることができる。According to the ninth aspect of the present invention, the value of the electromagnetic force input to the observer can be switched more smoothly over time from the estimated value to the command value, and the effect of suppressing the speed fluctuation of the mover can be further enhanced. Can be.

【００３２】また、請求項１０に係る発明は、前記電磁
力の指令値は、オブザーバにより推定される可動子速度
及び外乱と、可動子の目標位置とに基づいて算出される
ことを特徴とする。The invention according to claim 10 is characterized in that the command value of the electromagnetic force is calculated based on the speed and disturbance of the mover estimated by the observer and the target position of the mover. .

【００３３】請求項１０に係る発明によると、外乱も含
めて高精度に推定された可動子の状態に基づいて、電磁
力の指令値を適切に設定することができる。According to the tenth aspect, the command value of the electromagnetic force can be appropriately set based on the state of the mover estimated with high accuracy including the disturbance.

【００３４】また、請求項１１に係る発明は、前記オブ
ザーバに、制御系に出力される電磁力の指令値を入力
し、前記可動子の位置と該電磁力の指令値とに基づいて
可動子の状態を推定することを特徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, a command value of an electromagnetic force output to a control system is input to the observer, and a mover is provided based on the position of the mover and the command value of the electromagnetic force. It is characterized by estimating the state of.

【００３５】請求項１１に係る発明によると、オブザー
バに、制御系に出力される電磁力の指令値、すなわち算
出値が基準値以上となるまでは該基準値に維持される指
令値が入力され、オブザーバは可動子の位置と該電磁力
指令値とに基づいて可動子の状態を推定し、該推定結果
に基づいて新たな電磁力指令値が算出される。According to the eleventh aspect, the command value of the electromagnetic force output to the control system, that is, the command value that is maintained at the reference value until the calculated value is equal to or more than the reference value is input to the observer. The observer estimates the state of the mover based on the position of the mover and the electromagnetic force command value, and calculates a new electromagnetic force command value based on the estimation result.

【００３６】特に、制御開始前に前記状況変化に応じた
予備通電を行なわない簡易方式とした場合には、通電開
始前の電磁力は０であるから、正の値となるまでは基準
値０に維持される指令値をオブザーバに入力しても、推
定値を入力したのと同様に動作し、電磁力の推定が不要
となり演算負荷が軽減される。In particular, in the case of a simple method in which the pre-energization according to the situation change is not performed before the control is started, since the electromagnetic force before the energization is 0, the reference value is 0 until the electromagnetic force becomes a positive value. Even if the command value maintained in the above is input to the observer, it operates in the same manner as the input of the estimated value, and the estimation of the electromagnetic force becomes unnecessary, and the calculation load is reduced.

【００３７】また、前記予備通電を行なう場合も該予備
通電に見合った電磁力指令値を基準値として与えて行な
うことができ、その場合も指令値の算出値が該基準値を
超えるまではオブザーバに基準値を入力させることによ
り、精度的には実際の通電電流に基づく推定値を入力さ
せる場合には劣るが、電磁力の推定が不要となり演算負
荷が軽減される。Also, the pre-energization can be performed by giving an electromagnetic force command value commensurate with the pre-energization as a reference value, and also in this case, the observer is operated until the calculated value of the command value exceeds the reference value. By inputting the reference value, it is inferior to inputting the estimated value based on the actual energizing current, but the estimation of the electromagnetic force becomes unnecessary and the calculation load is reduced.

【００３８】[0038]

【発明の実施形態】次に図面を参照して、本発明の実施
形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電磁駆動
弁の制御装置を車両用エンジンに適用した全体構成を示
す図である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration in which a control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention is applied to a vehicle engine.

【００３９】同図に示すように、エンジンのシリンダ５
１の上部に固定されたシリンダヘッド５２には、吸気弁
または排気弁となる弁体５４（図１では単一の弁体のみ
を示す）が設けられている。弁体５４の上方に伸延する
弁軸５４ａの上部には、スプリングリテーナ５５が固定
され、該スプリングリテーナ５５とシリンダヘッド５２
との間には弁体５４を閉弁側に付勢するコイルスプリン
グ５６が設けられている。As shown in FIG.
The cylinder head 52 fixed to the upper part of the cylinder 1 is provided with a valve element 54 (only a single valve element is shown in FIG. 1) which serves as an intake valve or an exhaust valve. A spring retainer 55 is fixed to an upper portion of a valve shaft 54a extending above the valve body 54. The spring retainer 55 and the cylinder head 52
A coil spring 56 for urging the valve body 54 toward the valve closing side is provided between the coil spring 56 and the coil spring 56.

【００４０】またシリンダヘッド５２の上部には電磁駆
動弁のケースとなるハウジング６０が立設されている。
該ハウジング６０の内部には、閉弁側電磁石１１と、開
弁側電磁石１２とが所定の間隔をあけて上下に対向する
位置に固定されている。これら閉弁側電磁石１１と開弁
側電磁石１２との間には、軟磁性体の可動子（アーマチ
ュア）５７が可動子軸部材５７ａにより上下に滑動可能
に支持されている。A housing 60 serving as a case of an electromagnetically driven valve is provided upright on the upper portion of the cylinder head 52.
Inside the housing 60, the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 are fixed at positions facing each other up and down at a predetermined interval. A mover (armature) 57 of a soft magnetic material is supported between the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 by a mover shaft member 57a so as to be slidable up and down.

【００４１】閉弁側電磁石１１より上方の位置には、可
動子軸部材５７ａにスプリングリテーナ５８が固定さ
れ、ハウジング６０の頂壁内面とスプリングリテーナ５
８との間には、可動子５７を開弁側に付勢するコイルス
プリング５９が設けられている。A spring retainer 58 is fixed to the armature shaft member 57a at a position above the valve-closing side electromagnet 11, and the inner surface of the top wall of the housing 60 and the spring retainer 5 are fixed.
8, a coil spring 59 for urging the mover 57 toward the valve opening side is provided.

【００４２】またハウジング６０の頂壁には、可動子の
位置を検出し位置信号を出力するレーザー変位計等で構
成される可動子位置センサ２が設けられ、該位置信号
は、電磁駆動弁の制御装置１に出力される。On the top wall of the housing 60, there is provided a mover position sensor 2 composed of a laser displacement meter or the like for detecting the position of the mover and outputting a position signal. Output to the control device 1.

【００４３】また、閉弁側電磁石１１と開弁側電磁石１
２に流れる電流を検出する電流センサ３が設けられる。
さらに制御装置１は、エンジン制御ＥＣＵ８から開弁指
令／閉弁指令が伝達され、制御装置１は閉弁側電磁石電
流制御部９及び開弁側電磁石電流制御部１０に対して電
流目標値を出力するようになっている。The valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 1
2 is provided with a current sensor 3 for detecting a current flowing through the current sensor 2.
Further, the control device 1 receives a valve opening command / valve closing command from the engine control ECU 8, and outputs a current target value to the valve closing electromagnet current control unit 9 and the valve opening electromagnet current control unit 10. It is supposed to.

【００４４】閉弁側電磁石電流制御部９及び開弁側電磁
石電流制御部１０は、それぞれ入力された電流目標値に
応じたＰＷＭ制御により電源部１３から各電磁石１１，
１２へ電流を供給することにより電磁力を制御できるよ
うになっている。The valve-closing-side electromagnet current control section 9 and the valve-opening-side electromagnet current control section 10 perform PWM control in accordance with the input current target values from the power supply section 13 to each of the electromagnets 11, 11.
The electromagnetic force can be controlled by supplying a current to the power supply 12.

【００４５】次に、電磁駆動弁および電磁駆動弁の制御
装置の動作の概要を説明する。可動子５７はコイルスプ
リング５６，５９に懸吊されており、閉弁側電磁石１１
および開弁側電磁石１２が通電していないとき、閉弁側
電磁石１１と開弁側電磁石１２の概略中央に位置するよ
うに、それぞれのコイルスプリング５６，５９の寸法、
バネ係数、バネ粘性係数等が初期設定されている。Next, the outline of the operation of the electromagnetically driven valve and the control device for the electromagnetically driven valve will be described. The mover 57 is suspended by coil springs 56 and 59, and the valve-closing electromagnet 11
When the valve-opening electromagnet 12 is not energized, the dimensions of the coil springs 56 and 59 are set so as to be located approximately at the center of the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12.
A spring coefficient, a spring viscosity coefficient, and the like are initially set.

【００４６】ここで、コイルスプリング５６，５９と、
弁５４双び可動子５７を含む可動部とで構成されるバネ
・マス系の固有振動数ｆｏは、合成バネ係数をＫ、合計
慣性質量をｍとすると、ｆｏ＝２π√（Ｋ／ｍ）である
ことが知られている。Here, the coil springs 56 and 59,
The natural frequency fo of the spring-mass system composed of the valve 54 and the movable portion including the movable element 57 is fo = 2π√ (K / m), where K is the combined spring coefficient and m is the total inertial mass. It is known that

【００４７】さてエンジン始動前の初期動作において、
上記固有振動数ｆｏに対応する周期で閉弁側電磁石１１
と開弁側電磁石１２に交互に通電する。そして、可動部
を共振させることにより徐々に可動部の振幅を増大さ
せ、初期動作の最終段階で、例えば閉弁側電磁石１１に
可動子が吸着され、この吸着状態が保持される。Now, in the initial operation before starting the engine,
The valve-closing-side electromagnet 11 has a cycle corresponding to the natural frequency fo.
And the valve-opening side electromagnet 12 is energized alternately. Then, by resonating the movable part, the amplitude of the movable part is gradually increased. At the final stage of the initial operation, the movable element is attracted to, for example, the valve-closing-side electromagnet 11, and this attracted state is maintained.

【００４８】次に、エンジンの始動時または通常の稼働
時には、例えば弁を開く時はまず閉弁側電磁石１１の電
流が切られ、可動部はコイルスプリングのバネ力により
下方に移動を開始する。摩擦力などによるエネルギー損
失のため、バネ力だけで弁全開位置まで可動子５７を移
動させることはできない。そこで、可動子５７が開弁側
電磁石１２に十分近づき、電磁力が有効となる位置で開
弁側電磁石１２が通電され、可動子５７の運動を助勢す
る。Next, when the engine is started or in normal operation, for example, when the valve is opened, the current of the valve-closing electromagnet 11 is first turned off, and the movable portion starts moving downward by the spring force of the coil spring. Due to energy loss due to frictional force or the like, the mover 57 cannot be moved to the valve fully open position only by the spring force. Then, the mover 57 is sufficiently close to the valve-opening electromagnet 12, and the valve-opening electromagnet 12 is energized at a position where the electromagnetic force is effective, thereby assisting the movement of the mover 57.

【００４９】開弁側電磁石１２の電流が制御された結果
（開弁側電磁石１２の電磁力が制御された結果）、可動
子５７と開弁側電磁石１２は所定の速度以下（例えば
０．１［ｍ／ｓ］以下）で当接し、そこで可動部が停止
する。もしくは、可動部の速度は開弁側電磁石１２と可
動子５７とのギャップが例えば数百ミクロンになる位置
で停止する。As a result of controlling the current of the valve-opening electromagnet 12 (controlling the electromagnetic force of the valve-opening electromagnet 12), the movable element 57 and the valve-opening electromagnet 12 are moved below a predetermined speed (for example, 0.1 mm or less). [M / s] or less), and the movable part stops there. Alternatively, the speed of the movable portion stops at a position where the gap between the valve-opening electromagnet 12 and the mover 57 becomes, for example, several hundred microns.

【００５０】弁を閉じるときは開弁側電磁石１２の電流
は切られる。可動子５７と弁体５４はコイルスプリング
５９およびコイルスプリング５６の力により上方へ移動
するが、摩擦力などによるエネルギー損失のため、バネ
力だけで閉弁位置まで可動子５７を移動させることはで
きない。そこで、可動子５７が閉弁側電磁石１１に十分
近づき、電磁力が有効となる位置で閉弁側電磁石１１が
通電され、可動子５７の運動を助勢する。まず、弁が閉
位置となり、一体化して移動していた弁体５４と可動子
５７が分離する。可動子５７は電磁力に助勢されてその
まま閉弁側電磁石１１に接近する。制御装置は弁５４と
弁座５２ａとが激突（大きな速度での衝突）することが
ないよう、また、可動子５７と電磁石１１，１２とが激
突することがないよう可動部位置センサ２が可動部の運
動を検出し、閉弁側電磁石電流制御部９により閉弁側電
磁石１１の電流を調節する。When the valve is closed, the current of the valve-opening electromagnet 12 is cut off. The mover 57 and the valve element 54 move upward by the force of the coil spring 59 and the coil spring 56, but due to energy loss due to frictional force and the like, the mover 57 cannot be moved to the valve closing position only by the spring force. . Then, the mover 57 approaches the valve-closing-side electromagnet 11 sufficiently, and the valve-closing-side electromagnet 11 is energized at a position where the electromagnetic force is effective, thereby assisting the movement of the mover 57. First, the valve is in the closed position, and the valve element 54 and the mover 57 that have been moving together are separated. The mover 57 approaches the valve closing electromagnet 11 as it is assisted by the electromagnetic force. The control device moves the movable portion position sensor 2 so that the valve 54 and the valve seat 52a do not collide (collide at a high speed), and the mover 57 and the electromagnets 11 and 12 do not collide. The movement of the unit is detected, and the current of the valve-closing electromagnet 11 is adjusted by the valve-closing electromagnet current control unit 9.

【００５１】このとき弁と弁座５２ａ、もしくは可動子
５７と閉弁側電磁石１１とが当接する速度を所定値以下
になるよう可動部の速度を制御し、あるいは、可動子５
７と閉弁側電磁石１１とのギャップが数百ミクロン以下
となったとき、可動子５７が停止するように制御するこ
とにより、騒音を抑制乃至防止するとともに、電磁駆動
弁の寿命を増大させる。At this time, the speed of the movable part is controlled so that the speed at which the valve and the valve seat 52a or the movable element 57 abuts on the valve-closing electromagnet 11 becomes a predetermined value or less.
By controlling the movable element 57 to stop when the gap between the valve 7 and the valve-closing-side electromagnet 11 becomes several hundred microns or less, noise is suppressed or prevented, and the life of the electromagnetically driven valve is increased.

【００５２】そして、本発明では、可動子の状態を推定
しながら吸引側電磁石の制御開始タイミング及びその後
の通電量を適切に制御する。なお、以下の第１〜第６の
実施の形態では、特に前記筒内圧やスプリング特性、フ
リクションの変化などの状況の変化を検出して、予備通
電を行なうものに対して実際の電磁力を推定するので有
効であるが、該予備通電を行なう場合は電流指令値で与
えるなど別系統で行ない、以下の通電制御は予備通電に
加えられる通電量の制御を示す。ただし、該予備通電相
当の基準値を電磁力の指令値として与えて予備通電を行
なうようにしてもよく、その場合は、該指令値の算出値
が前記基準値以上となったときから該算出値を（０以上
にリミット処理して）出力するように切り換える構成と
すればよい。In the present invention, the control start timing of the attraction-side electromagnet and the subsequent energization amount are appropriately controlled while estimating the state of the mover. In the following first to sixth embodiments, a change in a situation such as a change in the in-cylinder pressure, a spring characteristic, or a friction is detected, and an actual electromagnetic force is estimated for a device that performs pre-energization. However, when the pre-energization is performed, the pre-energization is performed by a different system such as giving a current command value. The following energization control indicates the control of the amount of energization added to the pre-energization. However, the pre-energization may be performed by giving a reference value corresponding to the pre-energization as a command value of the electromagnetic force. In this case, the calculation is started when the calculated value of the command value becomes equal to or more than the reference value. The configuration may be such that the value is switched so as to be output (by limiting the value to 0 or more).

【００５３】まず、第1の実施の形態における電磁石の
通電制御を、図２に示したブロック図を参照しつつ図３
に示したフローチャートにしたがって説明する。可動子
５７の位置（吸引側電磁石とのギャップ）ｚを、前記可
動子位置センサ２により検出する（Ｓ１）。First, the energization control of the electromagnet in the first embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
This will be described according to the flowchart shown in FIG. The position (gap with the attraction side electromagnet) z of the mover 57 is detected by the mover position sensor 2 (S1).

【００５４】吸引側電磁石に通電される実電流ｉ（に電
磁コイル巻数ｎを乗じた値）と前記可動子５７の位置ｚ
とに基づいて、これらに基づいて作成された電磁力マッ
プからの検索などにより、可動子に作用する電磁力ｆを
推定する（Ｓ２）。The actual current i (a value obtained by multiplying the number of turns n of the electromagnetic coil) supplied to the attraction side electromagnet and the position z of the mover 57
Based on the above, the electromagnetic force f acting on the mover is estimated by searching from an electromagnetic force map created based on the above (S2).

【００５５】前記可動子５７の位置ｚと推定された電磁
力ｆｓとに基づいて、オブザーバにより可動子５７の状
態ｚｐ（速度と位置）、外乱ｄを推定する（Ｓ３）。前
記オブザーバにより推定された状態ｚｐ及び外乱ｄと、
可動子５７の目標位置ｒとに基づいて、電磁力指令値ｆ
ａを次式にように算出設定する（Ｓ４）。Based on the position z of the mover 57 and the estimated electromagnetic force fs, the observer estimates the state zp (speed and position) and the disturbance d of the mover 57 (S3). A state zp and a disturbance d estimated by the observer,
Based on the target position r of the mover 57, the electromagnetic force command value f
a is calculated and set as in the following equation (S4).

【００５６】ｆａ＝Ｋｒ・ｒ−Ｋｐ・ｚｐ−ｄ Ｋｒ：目標位置ｒのフィードフォワードゲイン Ｋｐ：可動子状態（速度，位置）ｚｐのフィードバック
ゲイン 前記算出された電磁力指令値ｆａが正の値でないとき
（０又は負の値）であるときは０に固定し、かつ電磁石
の能力に応じた上限値以下に制限するリミッタ処理を行
なう（Ｓ５）。Fa = Kr · r−Kp · zp−d Kr: feedforward gain of target position r Kp: feedback gain of mover state (speed, position) zp The calculated electromagnetic force command value fa is a positive value. If not (0 or a negative value), limiter processing is performed to fix the value to 0 and limit the value to an upper limit or less according to the capability of the electromagnet (S5).

【００５７】前記リミッタ処理が施された電磁力指令値
ｆａと前記可動子５７の位置ｚとに基づいて、これらに
基づいて作成されたアンペアターンマップからの検索な
どにより、電磁石のアンペアターン指令値を算出する
（Ｓ６）。Based on the electromagnetic force command value fa subjected to the limiter process and the position z of the mover 57, an ampere turn command value of the electromagnet is obtained by searching from an ampere turn map created based on these. Is calculated (S6).

【００５８】前記算出したアンペアターン指令値をコイ
ル巻数ｎで除算して、電流指令値ｉａを算出する（Ｓ
７）。電流制御回路により、前記算出した目標電流ｉａ
と前記実電流ｉとを比較しつつ設定した制御電圧ｅを制
御対象である吸引側電磁石に出力する（Ｓ８）。The current command value ia is calculated by dividing the calculated ampere turn command value by the number of coil turns n (S
7). The calculated target current ia is calculated by the current control circuit.
The control voltage e, which is set while comparing the control voltage e with the actual current i, is output to the attraction-side electromagnet to be controlled (S8).

【００５９】該制御電圧ｅと可動子５７の動きにより吸
引側電磁石に生じる逆起電力の影響により、電磁石に通
電される実電流ｉが決定する。そして、可動子５７の位
置ｚと、実電流ｉとにより決定される電磁石の電磁力
ｆ'が可動子５７に作用し、該電磁力ｆ'とコイルスプリ
ング５６，５９の付勢力とによって、可動子５７及びこ
れに連係する弁体５４が駆動される。The actual current i supplied to the electromagnet is determined by the control voltage e and the back electromotive force generated in the attracting electromagnet due to the movement of the mover 57. Then, the electromagnetic force f ′ of the electromagnet determined by the position z of the mover 57 and the actual current i acts on the mover 57, and is moved by the electromagnetic force f ′ and the urging force of the coil springs 56 and 59. The child 57 and the valve element 54 associated therewith are driven.

【００６０】前記オブザーバは、以下のように設計さ
れ、図４に示すように構成される。可動部（可動子及び
弁体）の質量をｍ、電磁力をｆ、可動子の推定位置をＺ
[（中立位置からの距離）とする。前記電磁石とのギャ
ップｚは、ｚ＝ｚｏ−Ｚ（ｚｏは可動子の全ストローク
量）として求められる。]として、運動方程式を立てる
と以下のようになる。The observer is designed as follows and configured as shown in FIG. The mass of the movable part (movable element and valve element) is m, the electromagnetic force is f, and the estimated position of the movable element is Z.
[(Distance from the neutral position). The gap z with the electromagnet is obtained as z = zo-Z (zo is the total stroke of the mover). ], The equation of motion is as follows.

【００６１】[0061]

【数１】 図５は、上記制御を行なったときの各部の状態を示す。
このようにすれば、オブザーバは実際の電磁力を推定し
つつ、該推定値に基づいて算出される目標電磁力が負の
値であるときは、目標電磁力を０とし、算出値が正とな
ってから、該算出値を目標電磁力として出力するように
したため、オブザーバが実際に可動子に作用する電磁力
に基づいて可動子の速度や外乱などを高精度に推定で
き、以って、通電制御を最適なタイミングで開始させる
ことができるとともに、開始後の通電量を高精度に制御
して所望の運動特性（可動子位置と速度との関係）を得
ることができる。(Equation 1) FIG. 5 shows the state of each unit when the above control is performed.
In this way, the observer estimates the actual electromagnetic force, and when the target electromagnetic force calculated based on the estimated value is a negative value, sets the target electromagnetic force to 0, and the calculated value is positive. Since the calculated value is output as the target electromagnetic force, the observer can accurately estimate the speed and disturbance of the mover based on the electromagnetic force actually acting on the mover, The energization control can be started at an optimum timing, and the amount of energization after the start can be controlled with high accuracy to obtain a desired motion characteristic (the relationship between the mover position and the speed).

【００６２】上記第１の実施の形態のように、電磁力の
指令値が正の値となった後もオブザーバには実際の電磁
力の推定値を入力しつづけて制御を行なう方式でも、基
準以上の精度は得られるが、電磁力の推定値にマップ設
定値の計測誤差や製造上のばらつきなどによって、指令
値に対して誤差を有すると、フィードバック制御におけ
る積分値に定常偏差を生じるので、可動子を電磁石から
浮かせた位置に停止制御する場合には、該停止位置と目
標停止位置との間にずれを生じ、また、停止位置での保
持電流と目標電流との間にずれを生じる。As in the first embodiment, even if the observer continues to input the estimated value of the actual electromagnetic force to the observer even after the command value of the electromagnetic force becomes positive, the reference Although the above accuracy can be obtained, if the estimated value of the electromagnetic force has an error with respect to the command value due to a measurement error of the map set value or a manufacturing variation, a steady-state error occurs in the integrated value in the feedback control. When the stop control is performed at a position where the mover is floated from the electromagnet, a shift occurs between the stop position and the target stop position, and a shift occurs between the holding current at the stop position and the target current.

【００６３】そこで、第２の実施の形態では、始めはオ
ブザーバに実際の電磁力の推定値を入力して、該オブザ
ーバの推定結果に基づいて電磁力の指令値を算出する
が、該算出された指令値が正の値となったときから該指
令値をオブザーバに入力するように切り換え制御する。Therefore, in the second embodiment, first, the estimated value of the actual electromagnetic force is input to the observer, and the command value of the electromagnetic force is calculated based on the estimation result of the observer. The switching control is performed so that the command value is input to the observer when the command value becomes positive.

【００６４】図６は、該第２の実施の形態の制御ブロッ
ク図を示す。オブザーバへ入力する電磁力を指令値が正
の値でない（０または負の値）ときは、推定値を選択
し、指令値が正の値となった後は該指令値を選択する切
換部が設けられている。FIG. 6 is a control block diagram of the second embodiment. When the command value of the electromagnetic force to be input to the observer is not a positive value (0 or a negative value), a switching unit that selects an estimated value, and after the command value becomes a positive value, selects a command value. Is provided.

【００６５】図７は、第２の実施の形態のフローチャー
トを示し、電磁力指令値が正の値か否かを判定し（Ｓ１
１）、正の値でない（０または負の値）ときは、電磁力
マップからの検索された電磁力推定値ｆｓをオブザーバ
に入力し（Ｓ１２）、正の値となってからは指令値ｆａ
をオブザーバに入力する（Ｓ１３）。その他は、第１の
実施の形態のフローと同様である。FIG. 7 shows a flowchart of the second embodiment, in which it is determined whether or not the electromagnetic force command value is a positive value (S1).
1) If the value is not a positive value (0 or a negative value), the estimated electromagnetic force value fs retrieved from the electromagnetic force map is input to the observer (S12).
Is input to the observer (S13). Others are the same as the flow of the first embodiment.

【００６６】上記のようにオブザーバに電磁力指令値を
入力すると定常偏差を発生せず完全な積分動作を行なえ
ることを説明する。前記オブザーバの（４）式を展開す
ると、A description will be given of the fact that when the electromagnetic force command value is input to the observer as described above, a complete integration operation can be performed without generating a steady-state deviation. Expanding equation (4) of the observer,

【００６７】[0067]

【数２】 オブザーバのフィードバック補償機能により、外乱推定
値ｄをゲイン１でフィードバックする。すなわち、(Equation 2) The estimated disturbance value d is fed back with a gain of 1 by the feedback compensation function of the observer. That is,

【００６８】[0068]

【数３】 上記(６)式のｆａを、前記（５）式のｆに代入して、閉
ループ系の方程式を求めると、(Equation 3) Substituting fa in the above equation (6) into f in the above equation (5) to obtain an equation of a closed loop system,

【００６９】[0069]

【数４】 （７）式の特性方程式は、(Equation 4) The characteristic equation of equation (7) is

【００７０】[0070]

【数５】 となり、原点に極が存在すること、つまり、閉ループ系
に積分器が含まれ、指令値ｆａをオブザーバに入力させ
ることで、定常偏差を生じることなく完全な積分動作が
行なわれることがわかる。(Equation 5) It can be seen that there is a pole at the origin, that is, the integrator is included in the closed loop system, and that the command value fa is input to the observer, whereby a complete integration operation is performed without causing a steady-state deviation.

【００７１】ここで、第1の実施の形態のようにオブザ
ーバに電磁力の推定値ｆｓを入力すると、該推定値ｆｓ
には誤差があるため、ｆｓ≠ｆａとなる。そこで、ｆａ
＝ｋ・ｆｓとおくと、オブザーバに入力される電磁力推
定値ｆｓは次式（９）のようになる。Here, when the estimated value fs of the electromagnetic force is input to the observer as in the first embodiment, the estimated value fs
Since there is an error, fs ≠ fa. So fa
= K · fs, the estimated electromagnetic force fs input to the observer is as shown in the following equation (9).

【００７２】[0072]

【数６】 （９）式のｆａを（５）式のｆに代入して、閉ループ系
の方程式を求めると、次式（１０）のようになる。(Equation 6) Substituting fa in equation (9) into f in equation (5) to obtain a closed-loop equation, the following equation (10) is obtained.

【００７３】[0073]

【数７】 （１０）式のような状態遷移行列のＢｐ（１−ｋ）が、
電磁力推定値に誤差があるため、０にならず、完全な積
分動作を実現できない。(Equation 7) Bp (1-k) of the state transition matrix as shown in equation (10) is
Since there is an error in the estimated value of the electromagnetic force, the value does not become 0 and a complete integration operation cannot be realized.

【００７４】図８は、上記第2の実施の形態の制御を行
なったときの各部の状態を示す。このようにオブザーバ
に入力する電磁力を指令値に切り換えることにより、可
動子の位置を正確に目標位置に制御することができる。FIG. 8 shows the state of each unit when the control of the second embodiment is performed. By switching the electromagnetic force input to the observer to the command value in this manner, the position of the mover can be accurately controlled to the target position.

【００７５】ただし、オブザーバに入力される電磁力が
推定値から指令値にステップ的に切り換えられるので、
通電電流がオーバーシュート，アンダーシュートを繰り
返して収束に時間を要する。However, since the electromagnetic force input to the observer is switched stepwise from the estimated value to the command value,
It takes time for the current to converge due to repeated overshoot and undershoot.

【００７６】そこで、以下の実施の形態では、オブザー
バに入力する電磁力を推定値から指令値に滑らかに切り
換える構成とする。すなわち、オブザーバに入力する電
磁力ｆｉを推定値ｆｓと指令値ｆａとを線形結合して次
式のように設定する。Therefore, in the following embodiment, the configuration is such that the electromagnetic force input to the observer is smoothly switched from the estimated value to the command value. That is, the electromagnetic force fi input to the observer is set as shown in the following equation by linearly combining the estimated value fs and the command value fa.

【００７７】 ｆｉ＝ｃ・ｆａ＋（１−ｃ）・ｆｓ…（１１） そして、第３の実施の形態では、前記指令値ｆａに対す
る線形結合係数ｃを時間に応じて０から１に直線的に変
化させる構成とする。Fi = c · fa + (1−c) · fs (11) In the third embodiment, the linear combination coefficient c for the command value fa is linearly changed from 0 to 1 depending on time. The configuration is changed.

【００７８】図９は、第３の実施の形態のフローチャー
トを示す。電磁力指令値の算出値が正の値でない（０又
は負の値）ときは、ｃ＝０としてマップからの推定値を
オブザーバに入力させるが（Ｓ２１、Ｓ１２、Ｓ２
５）、電磁力指令値の算出値が正の値のときは、係数ｃ
が１となるまで本フローの実行周期毎に所定値ｄＴずつ
加算していき、該算出した係数ｃを用いて前記式（１
１）で算出した電磁力ｆｉをオブザーバに入力させる
（Ｓ２２〜Ｓ２５）。FIG. 9 shows a flowchart of the third embodiment. When the calculated value of the electromagnetic force command value is not a positive value (0 or a negative value), an estimated value from the map is input to the observer with c = 0 (S21, S12, S2).
5) When the calculated value of the electromagnetic force command value is a positive value, the coefficient c
Is incremented by a predetermined value dT in each execution cycle of this flow until the value of the equation (1) becomes 1, and the above equation (1) is calculated using the calculated coefficient c.
The electromagnetic force fi calculated in 1) is input to the observer (S22 to S25).

【００７９】第４の実施の形態では、前記指令値ｆａに
対する線形結合係数ｃを可動子の位置に応じて０から１
に直線的に変化させる構成とする。第４の実施の形態の
フローチャートを示す図１０において、電磁力指令値の
算出値が正の値でない（０又は負の値）ときは、可動子
の位置ｚを当該フロー実行周期で検出される毎に逐次Ｔ
ｚｏとして更新記憶した上で、マップからの推定値をオ
ブザーバに入力させ（Ｓ３１、Ｓ１２、Ｓ２５）、電磁
力指令値の算出値が正の値のときは、可動子の位置ｚが
設定値Ｔｚに達するまでは、可動子の移動量と比例的に
係数ｃが増加するように、次式（１２）により係数ｃを
算出し、該算出した電磁力ｆｉをオブザーバに入力させ
る（Ｓ３２〜Ｓ３４、Ｓ２５）。In the fourth embodiment, the linear combination coefficient c for the command value fa is changed from 0 to 1 according to the position of the mover.
Is changed linearly. In FIG. 10 showing the flowchart of the fourth embodiment, when the calculated value of the electromagnetic force command value is not a positive value (0 or a negative value), the position z of the mover is detected in the flow execution cycle. T every time
After being updated and stored as zo, the estimated value from the map is input to the observer (S31, S12, S25). When the calculated value of the electromagnetic force command value is a positive value, the position z of the mover is set to the set value Tz. Is reached, the coefficient c is calculated by the following equation (12) so that the coefficient c increases in proportion to the moving amount of the mover, and the calculated electromagnetic force fi is input to the observer (S32 to S34, S25).

【００８０】ｃ＝（ｚ−Ｔｚｏ）／Ｔｚ…（１２） ここで、前記（１２）式で用いられる位置Ｔｚｏは、指
令値ｆａが正の値になった時点で最新に記憶されている
可動子位置である。C = (z−Tzo) / Tz (12) Here, the position Tzo used in the equation (12) is the most recently stored movable value when the command value fa becomes a positive value. Child position.

【００８１】第５の実施の形態では、前記指令値ｆａに
対する線形結合係数ｃを、経時的に、より滑らかに０か
ら１まで変化させる方式として、係数ｃを２次遅れのス
テップ応答とする。In the fifth embodiment, the linear combination coefficient c for the command value fa is changed more smoothly from 0 to 1 with time, and the coefficient c is a step response with a second-order delay.

【００８２】 すなわち、ｃ＝｛ω²／（ｓ²＋２ζωｓ＋ω²）｝×１…（１３） （１３）式をＴｕｓｔｉｎ変換式 ｓ＝２（１−δ^-1）／｛Ｔ（１＋δ^-2）｝ Ｔ：サンプル周期…（１４） により離散時間化すると、 ｃ＝｛（ａ＋ａ１・δ^-1＋ａ２・δ^-1）／（ｂ＋ｂ１・δ^-1＋ｂ２・δ^-2）｝ ×１…（１５） ｃ（ｈ）＝｛ａ＋ａ１＋ａ２−ｂ１ｋ（ｈ−１）−ｂ２ｋ（ｈ−１）｝／ｂ …（１６） となる。That is, c = {ω ² / (s ² + 2ζωs + ω ² )} × 1 (13) A Tustin transform equation of the equation (13) s = 2 (1−δ ⁻¹ ) / ｛T (1 + δ ⁻² ) ＴT: sample period: when discretized by (14), c = {(a + a1 · δ ⁻¹ + a2 · δ ⁻¹ ) / (b + b1 · δ ⁻¹ + b2 · δ ⁻² )} × 1 (15) c (h) = {a + a1 + a2-b1k (h-1) -b2k (h-1)} / b (16)

【００８３】そして、オブザーバに入力する電磁力ｆｉ
を、電磁力指令値ｆａと電磁力推定値ｆｓとを前記係数
ｃ（ｈ）により線形結合して、次式のように算出する。 ｆｉ＝ｃ（ｈ）×ｆａ＋｛１−ｃ（ｈ）｝×ｆｓ…（１７） 第５の実施の形態のフローチャートを示す図１１におい
て、電磁力指令値の算出値が正の値でない（０又は負の
値）ときには、線形結合係数ｃ（ｈ）の時系列値３個分
を以下のように０リセットした上で、マップからの推定
値をオブザーバに入力させる（Ｓ４１、Ｓ１２、Ｓ２
５））。Then, the electromagnetic force fi input to the observer
Is calculated by the following equation by linearly combining the electromagnetic force command value fa and the electromagnetic force estimated value fs by the coefficient c (h). fi = c (h) × fa + {1-c (h)} × fs (17) In FIG. 11 showing the flowchart of the fifth embodiment, the calculated value of the electromagnetic force command value is not a positive value (0 Or a negative value), the three time series values of the linear combination coefficient c (h) are reset to 0 as described below, and the estimated value from the map is input to the observer (S41, S12, S2).
5)).

【００８４】ｃ（ｈ）＝０ ｃ（ｈ−１）＝０ ｃ（ｈ−２）＝０ 一方、電磁力指令値の算出値が正の値のときは、上記
（１６）式にしたがって線形結合係数ｃ（ｈ）を演算
（積分）する。そして、次回演算のため、以下の更新処
理を行い、 ｃ（ｈ−１）＝ｃ（ｈ） ｃ（ｈ−２）＝ｃ（ｈ−１） 上記（１７）式にしたがって、算出した電磁力の線形結
合値ｆｉをオブザーバに入力させる（Ｓ４２〜Ｓ４４、
Ｓ２５）。C (h) = 0 c (h-1) = 0 c (h-2) = 0 On the other hand, when the calculated value of the electromagnetic force command value is a positive value, the linear expression is obtained according to the above equation (16). The coupling coefficient c (h) is calculated (integrated). Then, for the next calculation, the following update processing is performed. C (h-1) = c (h) c (h-2) = c (h-1) The electromagnetic force calculated according to the above equation (17) Is input to the observer (S42 to S44,
S25).

【００８５】また、線形結合係数ｃを、次式のような１
次遅れのステップ応答とした第６の実施の形態としても
よい（図１２参照）。 ｃ＝１／（τｓ＋１） 図１３は、上記第３の実施の形態以下のように、オブザ
ーバに入力する電磁力を推定値から指令値に滑らかに切
り換える構成とした場合における各部の状態を示す。オ
ブザーバに入力する電磁力を指令値に滑らかに切り換え
ることにより、可動子の位置を正確に目標位置に制御す
ることができるとともに、通電電流を速やかに収束させ
ることができ、可動子速度の変動を抑制できる。Further, the linear combination coefficient c is calculated as 1
A sixth embodiment in which a second-order step response is used may be used (see FIG. 12). c = 1 / (τs + 1) FIG. 13 shows the state of each unit in the case where the electromagnetic force input to the observer is smoothly switched from the estimated value to the command value as in the third embodiment and below. By smoothly switching the electromagnetic force input to the observer to the command value, the position of the mover can be accurately controlled to the target position, and the energizing current can be quickly converged. Can be suppressed.

【００８６】なお、オブザーバへ入力される電磁力が推
定値ｆｓから完全に指令値ｆａに切り換えられるとき、
つまりｃ＝１となるときが、可動子の目標位置（停止位
置）付近であるようにすれば、十分に時間をかけて推定
値から指令値に切り換えられるので通電量の変化を十分
緩やかにして可動子の速度変動抑制効果を高めることが
できる。When the electromagnetic force input to the observer is completely switched from the estimated value fs to the command value fa,
In other words, if the time when c = 1 is set near the target position (stop position) of the mover, the change from the estimated value to the command value can be made in a sufficiently long time. The effect of suppressing the speed fluctuation of the mover can be enhanced.

【００８７】次に、電磁力の推定を行なわず、最初から
電磁力指令値ｆａをオブザーバに入力させる第７の実施
の形態について説明する。図１４は、該第７の実施の形
態における電磁石の通電制御のブロック図、図１５はフ
ローチャートを示す。ここでは、前記予備通電を行なわ
ず、前記基準値を０とした場合を示す。Next, a seventh embodiment in which the electromagnetic force command value fa is input to the observer from the beginning without estimating the electromagnetic force will be described. FIG. 14 is a block diagram of the energization control of the electromagnet according to the seventh embodiment, and FIG. 15 is a flowchart. Here, a case where the preliminary energization is not performed and the reference value is set to 0 is shown.

【００８８】すなわち、検出された可動子位置と共に、
電磁力指令値の算出値に対して、後述するように下限値
を基準値に設定したリミッタにより処理された指令値ｆ
ａを、オブザーバに入力する（Ｓ１、Ｓ５１）。That is, together with the detected mover position,
A command value f processed by a limiter with a lower limit set to a reference value as described later with respect to the calculated value of the electromagnetic force command value
a is input to the observer (S1, S51).

【００８９】オブザーバは、検出された可動子位置ｚと
前記電磁力指令値ｆａとに基づいて可動子の状態ｚｐ及
び外乱ｄを推定し（Ｓ１，Ｓ５２）、該推定結果に基づ
いて電磁力指令値ｆａを算出更新する（Ｓ４）。前記算
出値が負のときは基準値＝０とし、かつ上限値以下に制
限するリミッタ処理を行なう（Ｓ５３）。以下の制御は
同様である。The observer estimates the state zp and disturbance d of the mover based on the detected position z of the mover and the electromagnetic force command value fa (S1, S52). The value fa is calculated and updated (S4). If the calculated value is negative, the reference value is set to 0, and a limiter process for limiting the calculated value to the upper limit or less is performed (S53). The following control is the same.

【００９０】このようにすれば、オブザーバには、算出
値が正の値となるまでは基準値＝０に維持される指令値
が入力され、オブザーバは可動子の位置と該電磁力指令
値とに基づいて可動子の状態を推定し、該推定結果に基
づいて新たな電磁力指令値が算出される。In this way, the command value which is maintained at the reference value = 0 until the calculated value becomes a positive value is input to the observer, and the observer determines the position of the mover and the electromagnetic force command value. , The state of the mover is estimated, and a new electromagnetic force command value is calculated based on the estimation result.

【００９１】特に、前記予備通電を行なわない場合に
は、通電開始前の電磁力は０であるから、正の値となる
までは基準値＝０に維持される指令値をオブザーバに入
力しても、推定値を入力したのと同様に動作し、電磁力
の推定が不要となり演算負荷が軽減される。In particular, when the pre-energization is not performed, the electromagnetic force before the start of the energization is 0, so that a command value that is maintained at the reference value = 0 until the value becomes a positive value is input to the observer. Also operates in the same manner as when an estimated value is input, so that the estimation of the electromagnetic force becomes unnecessary and the calculation load is reduced.

【００９２】一方、予備通電を電磁力指令値で行なう場
合は、可動子の移動開始時は基準値を予備通電相当の値
に設定し、電磁力指令値の算出値が基準値未満のとき
は、電磁力指令値を基準値に維持して出力し、該算出値
が基準値以上となってから、基準値を０に切り換え、該
算出値を基準値＝０未満とならないようにリミット処理
した上で電磁力指令値として出力する。On the other hand, when the pre-energization is performed using the electromagnetic force command value, the reference value is set to a value corresponding to the pre-energization at the start of movement of the mover, and the calculated value of the electromagnetic force command value is less than the reference value. Then, the electromagnetic force command value was output while maintaining the reference value, and after the calculated value became equal to or more than the reference value, the reference value was switched to 0, and the calculated value was subjected to limit processing so as not to be less than 0. The above is output as the electromagnetic force command value.

【００９３】または、リミッタの下限値は０としておい
て、オブザーバに入力する電磁力指令値を、予備通電相
当の電磁力指令値からフィードバック制御開始後の算出
された電磁力指令値に切り換える構成としてもよい。Alternatively, the lower limit value of the limiter is set to 0, and the electromagnetic force command value input to the observer is switched from the electromagnetic force command value corresponding to pre-energization to the calculated electromagnetic force command value after the start of feedback control. Is also good.

【００９４】このように予備通電を行なう場合も、精度
的には実際の通電電流に基づく推定値を入力させる場合
には劣るが、電磁力の推定が不要となり演算負荷が軽減
される。In the case where the preliminary energization is performed as described above, although it is inferior in accuracy to input an estimated value based on the actual energization current, the estimation of the electromagnetic force is not required, and the calculation load is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明が適用される電磁駆動弁の構成を示す概
念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an electromagnetically driven valve to which the present invention is applied.

【図２】電磁駆動弁の制御装置の第１の実施の形態の構
成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the control device for the electromagnetically driven valve.

【図３】第1の実施の形態における制御のフローチャー
ト。FIG. 3 is a flowchart of control according to the first embodiment.

【図４】本発明の実施の形態に用いられるオブザーバの
構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an observer used in the embodiment of the present invention.

【図５】第1の実施の形態における各部の状態を示す
図。FIG. 5 is a diagram illustrating a state of each unit according to the first embodiment.

【図６】電磁駆動弁の制御装置の第２の実施の形態の構
成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the control device for the electromagnetically driven valve.

【図７】第２の実施の形態における制御のフローチャー
ト。FIG. 7 is a flowchart of control according to the second embodiment.

【図８】第２の実施の形態における各部の状態を示す
図。FIG. 8 is a diagram illustrating a state of each unit according to the second embodiment.

【図９】第３の実施の形態における制御のフローチャー
ト。FIG. 9 is a flowchart of control according to the third embodiment.

【図１０】第４の実施の形態における制御のフローチャ
ート。FIG. 10 is a flowchart of control according to a fourth embodiment.

【図１１】第５の実施の形態における制御のフローチャ
ート。FIG. 11 is a flowchart of control according to a fifth embodiment.

【図１２】第６の実施の形態における切り換え特性を示
す図。FIG. 12 is a diagram illustrating switching characteristics according to a sixth embodiment.

【図１３】第３の実施の形態以下における各部の状態を
示す図。FIG. 13 is a diagram illustrating a state of each unit according to the third embodiment and the following embodiments.

【図１４】電磁駆動弁の制御装置の第７の実施の形態の
構成を示すブロック図。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a control device for an electromagnetically driven valve according to a seventh embodiment.

【図１５】第７の実施の形態における制御のフローチャ
ート。FIG. 15 is a flowchart of control according to a seventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 制御装置 ２ 可動子位置センサ ３ 可動子位置検出部 ４ 可動子速度検出部 ５ バネ係数算出部 ６ 制御電流算出部 ９ 閉弁側電磁石電流制御部 10 開弁側電磁石電流制御部 11 閉弁側電磁石 12 開弁側電磁石 REFERENCE SIGNS LIST 1 controller 2 mover position sensor 3 mover position detector 4 mover speed detector 5 spring coefficient calculator 6 control current calculator 9 valve-closing electromagnet current controller 10 valve-opening electromagnet current controller 11 valve-closing side Electromagnet 12 Valve-opening electromagnet

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB09 BA38 CA12 DA34 EA22 GA03 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG02 DG09 EA01 EA09 EA11 EA22 EB02 EB03 EC03 EC06 EC07 EC09 FA06 FA11 HA13X HA13Z 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DC17 EE48 FB43 KK17 5H004 GA03 GA04 GA07 GB12 HA07 HB07 HB14 JB22 KA22 KA44 KA54 KA72 KB16 KB27 KB32 KB39 KC54 LA12 LB05 LB06 LB07 LB10 Continued on the front page F-term (reference) 3G018 AB09 BA38 CA12 DA34 EA22 GA03 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG02 DG09 EA01 EA09 EA11 EA22 EB02 EB03 EC03 EC06 EC07 EC09 FA06 FA11 HA13X HA13Z 3H106 DA07 DA25 DB02 DB17 5H004 GA03 GA04 GA07 GB12 HA07 HB07 HB14 JB22 KA22 KA44 KA54 KA72 KB16 KB27 KB32 KB39 KC54 LA12 LB05 LB06 LB07 LB10

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】スプリングにより付勢された弁体を、電磁
石により駆動される可動子に連携して目標位置に移動す
るように電磁石への通電電流を制御する電磁駆動弁の制
御装置であって、 オブザーバにより可動子の状態を推定し、該推定結果に
基づいて電磁力の指令値を算出し、該算出値が基準値未
満のときは電磁力の指令値を該基準値とし、該算出値が
基準値以上の値となってから該算出値を指令値として制
御系に出力することを特徴とする電磁駆動弁の制御装
置。An electromagnetically driven valve control device for controlling a current supplied to an electromagnet to move a valve body biased by a spring to a target position in cooperation with a movable element driven by the electromagnet. Estimating the state of the mover by an observer, calculating a command value of an electromagnetic force based on the estimation result, and when the calculated value is less than a reference value, using the command value of the electromagnetic force as the reference value; And outputting the calculated value as a command value to a control system after the value of the control value becomes equal to or more than a reference value. 【請求項２】前記オブザーバは、前記可動子の位置と、
該可動子の位置及び通電電流値から推定した電磁力とに
基づいて可動子の状態を推定することを特徴とする請求
項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。2. The method according to claim 1, wherein the observer includes a position of the mover,
2. The electromagnetically driven valve control device according to claim 1, wherein the state of the mover is estimated based on the position of the mover and the electromagnetic force estimated from the current value. 【請求項３】前記電磁力指令値の算出値が基準値以上の
値となってからは、前記電磁力の推定値に代えて該指令
値をオブザーバに入力するようにしたことを特徴とする
請求項２に記載の電磁駆動弁の制御装置。3. The method according to claim 1, wherein the command value is input to an observer instead of the estimated value of the electromagnetic force after the calculated value of the electromagnetic force command value becomes equal to or more than a reference value. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 2. 【請求項４】前記オブザーバに入力する電磁力情報ｆｉ
を、前記推定値ｆｓと前記指令値ｆａとの線形結合値ｆ
ｉ＝ｃ・ｆａ＋（１−ｃ）・ｆｓとし、該指令値ｆａの
算出値が正になった時点で前記結合係数ｃを０、（１−
ｃ）を１とし、電磁石と可動子との距離の減少に応じて
前記結合係数ｃを増加させ最終的に１とすることを特徴
とする請求項２に記載の電磁駆動弁の制御装置。4. An electromagnetic force information fi input to said observer.
Is a linear combination value f of the estimated value fs and the command value fa.
i = c · fa + (1−c) · fs, and when the calculated value of the command value fa becomes positive, the coupling coefficient c is set to 0, (1-
3. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 2, wherein c) is set to 1, and the coupling coefficient c is increased to be finally 1 according to a decrease in the distance between the electromagnet and the mover. 【請求項５】前記結合係数ｃを、可動子が略目標位置に
達する位置で１となるように与えることを特徴とする請
求項４に記載の電磁駆動弁の制御装置。5. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the coupling coefficient c is set to 1 at a position where the mover substantially reaches a target position. 【請求項６】前記結合係数ｃを、電磁石と可動子との距
離の１次関数として与えることを特徴とする請求項４又
は請求項５に記載の電磁駆動弁の制御装置。6. The control apparatus for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the coupling coefficient c is given as a linear function of a distance between the electromagnet and the mover. 【請求項７】前記オブザーバに入力する電磁力情報ｆｉ
を、前記推定値ｆｓと前記指令値ｆａとの線形結合値ｆ
ｉ＝ｃ・ｆａ＋（１−ｃ）・ｆｓとし、該指令値ｆａの
算出値が基準値になった時点で前記結合係数ｃを０、
（１−ｃ）を１とし、時間の経過とともに前記結合係数
ｃを増加させ最終的に１とすることを特徴とする請求項
２に記載の電磁駆動弁の制御装置。7. An electromagnetic force information fi input to the observer.
Is a linear combination value f of the estimated value fs and the command value fa.
i = c · fa + (1−c) · fs, and when the calculated value of the command value fa becomes the reference value, the coupling coefficient c is set to 0,
3. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 2, wherein (1-c) is set to 1, and the coupling coefficient c is increased with time and finally set to 1. 【請求項８】前記結合係数ｃを、可動子が略目標位置に
達する位置と予測される時刻となるように設定すること
を特徴とする請求項７に記載の電磁駆動弁の制御装置。8. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 7, wherein said coupling coefficient c is set so as to be a time predicted to be a position at which the mover substantially reaches a target position. 【請求項９】前記結合係数ｃを、１次遅れ又は２次遅れ
のステップ応答として与えることを特徴とする請求項７
又は請求項８に記載の電磁駆動弁の制御装置。9. The method according to claim 7, wherein the coupling coefficient c is given as a first-order or second-order delay step response.
Or a control device for an electromagnetically driven valve according to claim 8. 【請求項１０】前記電磁力の指令値は、オブザーバによ
り推定される可動子速度及び外乱と、可動子の目標位置
とに基づいて算出されることを特徴とする請求項２〜請
求項９のいずれか１つに記載の電磁駆動弁の制御装置。10. The method according to claim 2, wherein the command value of the electromagnetic force is calculated based on a mover speed and a disturbance estimated by an observer and a target position of the mover. A control device for an electromagnetically driven valve according to any one of the preceding claims. 【請求項１１】前記オブザーバに、制御系に出力される
電磁力の指令値を入力し、前記可動子の位置と該電磁力
の指令値とに基づいて可動子の状態を推定することを特
徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。11. An observer receives a command value of an electromagnetic force output to a control system and estimates a state of the mover based on a position of the mover and a command value of the electromagnetic force. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein