JP2002004896A - Controller for solenoid driven valve - Google Patents
Controller for solenoid driven valveInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃焼室
を開閉する吸・排気弁として用いられる電磁駆動弁の制
御装置に関し、特に、筒内圧の影響を考慮して性能改善
を図った制御技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electromagnetically driven valve used as an intake / exhaust valve for opening / closing a combustion chamber of an engine, and more particularly to a control technology for improving the performance in consideration of the influence of in-cylinder pressure. About.
【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 and closing timing of the intake and exhaust valves can be easily optimized according to the operating state of the engine, and the engine It is possible to improve output and fuel efficiency.
【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
制御装置においては、電磁駆動弁を確実に作動させるに
は、弁体を移動して目標位置に停止させる制御に必要な
電流を、制御開始時（可動部がバネの力で移動して、吸
引側電磁石に発生する吸引電磁力が有効となる付近から
電流を通電する時）から電磁石に通電する必要がある。In this type of electromagnetically driven valve control device, in order to reliably operate the electromagnetically driven valve, a current required for controlling the movement of the valve body to stop at the target position is determined by: It is necessary to energize the electromagnet from the start of the control (when the movable part moves by the force of the spring and the current is applied from the vicinity where the attraction electromagnetic force generated in the attraction side electromagnet becomes effective).
【０００５】しかしながら、エンジンのシリンダ内部に
は筒内圧が発生し、該筒内圧の大きさに応じて制御に必
要な電磁力若しくは電流が異なってくるが、従来、該筒
内圧の影響を考慮した制御が行なわれていなかったた
め、良好な制御を行なうことができなかった。このた
め、筒内圧に対して通電制御量が小さすぎる場合は目標
位置に停止させることができず、また、筒内圧に対して
通電制御量が大きすぎる場合は着座時の衝撃が大きすぎ
たり、目標停止位置に停止できなくなるなどの問題が生
じる。However, an in-cylinder pressure is generated inside the cylinder of the engine, and the electromagnetic force or current required for control differs according to the magnitude of the in-cylinder pressure. Since no control was performed, good control could not be performed. For this reason, if the energization control amount is too small for the in-cylinder pressure, it cannot be stopped at the target position, and if the energization control amount is too large for the in-cylinder pressure, the impact at the time of sitting is too large, Problems such as being unable to stop at the target stop position occur.
【０００６】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、筒内圧の大きさによらず、良好な制
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。The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a control device for an electromagnetically driven valve capable of performing good control irrespective of the magnitude of the in-cylinder pressure. With the goal.
【０００７】[0007]
【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、電磁石と、弾性体と、前記電磁石の発生する
電磁力と前記弾性体の発生するバネ力とにより駆動され
る可動子と、該可動子により駆動されてエンジンの燃焼
室を開閉する弁体とを備えた電磁駆動弁に対して、前記
可動子若しくは弁体である可動部の位置及び速度を検出
し、該検出した可動部の位置及び速度に基づいて前記電
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、前記エンジンの筒内圧を検出し、該筒内圧の大き
さを考慮して前記電磁石の通電制御量を算出することを
特徴とする。According to the present invention, there is provided an electromagnet, an elastic body, and a movable element driven by an electromagnetic force generated by the electromagnet and a spring force generated by the elastic body. And the position and speed of the movable part, which is the movable element or the valve element, for an electromagnetically driven valve including a valve element driven by the movable element to open and close the combustion chamber of the engine. A control device for an electromagnetically driven valve that controls a current supplied to the electromagnet based on a position and a speed of a movable portion, wherein the controller detects an in-cylinder pressure of the engine, and considers a magnitude of the in-cylinder pressure to control the electromagnet. It is characterized in that the energization control amount is calculated.
【０００８】請求項１に係る発明によると、弁体の駆動
初期は前記可動部が弾性体のバネ力で移動し、吸引側電
磁石の電磁力が有効となる付近から該電磁石へ電流の通
電が開始される。According to the first aspect of the invention, in the initial stage of driving of the valve body, the movable portion moves by the spring force of the elastic body, and current is supplied to the electromagnet from the vicinity where the electromagnetic force of the attraction side electromagnet becomes effective. Be started.
【０００９】ここで、前記電磁石の通電制御量は、可動
部の位置に応じた目標速度が得られるように算出される
が、筒内圧が大きいときには、該筒内圧に抗して弁体を
駆動するのに必要な駆動力が大きく、筒内圧が小さいと
きには、必要な駆動力は小さくて済む。Here, the control amount of energization of the electromagnet is calculated so as to obtain a target speed corresponding to the position of the movable part. When the in-cylinder pressure is large, the valve body is driven against the in-cylinder pressure. When the required driving force is large and the in-cylinder pressure is small, the required driving force is small.
【００１０】そこで、前記筒内圧の大きさを考慮して通
電制御量を算出することにより、筒内圧の大きさによら
ず所望の目標速度を得るように制御することができる。
また、請求項２に係る発明は、前記通電制御量は、積分
要素を含んで算出され、前記筒内圧の大きさを考慮して
前記積分要素の初期値を設定することを特徴とする。Therefore, by calculating the energization control amount in consideration of the magnitude of the in-cylinder pressure, it is possible to control so as to obtain a desired target speed regardless of the magnitude of the in-cylinder pressure.
The invention according to claim 2 is characterized in that the energization control amount is calculated including an integral element, and an initial value of the integral element is set in consideration of the magnitude of the in-cylinder pressure.
【００１１】請求項２に係る発明によると、実質的に
は、制御開始時の通電制御量が最も大きく影響するの
で、積分要素の初期値を筒内圧の大きさを考慮して設定
することにより、通電開始から応答遅れなく適切な通電
制御量を得て可動部の目標位置への移動を確保すること
ができ、かつ、積分要素の初期値の設定のみで、目標位
置への制御終了まで筒内圧の大きさに応じた通電制御量
を得ることができる。According to the second aspect of the invention, since the energization control amount at the start of the control has the greatest effect, the initial value of the integral element is set by taking the magnitude of the in-cylinder pressure into consideration. It is possible to obtain an appropriate energization control amount without a response delay from the start of energization, secure the movement of the movable part to the target position, and set the initial value of the integral element only until the control to the target position is completed. An energization control amount corresponding to the magnitude of the internal pressure can be obtained.
【００１２】また、請求項３に係る発明は、前記算出さ
れる通電制御量は、電磁石へ通電される電流値であるこ
とを特徴とする。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the calculated energization control amount is a current value supplied to the electromagnet.
【００１３】請求項３に係る発明によると、電磁石に通
電される電流値が、通電制御量として算出され、該算出
値となるように電流値が制御される。According to the third aspect of the present invention, the value of the current supplied to the electromagnet is calculated as the control value of the current supply, and the current value is controlled to be the calculated value.
【００１４】また、請求項４に係る発明は、前記算出さ
れる通電制御量は、電磁石に発生する電磁力であり、発
生する電磁力が算出された電磁力となるように、電磁石
へ通電される電流値を制御することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the calculated energization control amount is an electromagnetic force generated in the electromagnet, and the electromagnet is energized so that the generated electromagnetic force becomes the calculated electromagnetic force. And controlling the current value.
【００１５】請求項４に係る発明によると、電磁石に発
生する電流値が、通電制御量として算出され、該算出さ
れた電磁力が発生するように電流値が制御される。According to the present invention, the current value generated in the electromagnet is calculated as the energization control amount, and the current value is controlled so as to generate the calculated electromagnetic force.
【００１６】また、請求項５に係る発明は、前記可動部
の速度は、該可動部の位置と、該位置及び通電電流値か
ら推定した電磁力とに基づいて推定して検出されること
を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, the speed of the movable part is estimated and detected based on the position of the movable part and the electromagnetic force estimated from the position and the value of the supplied current. Features.
【００１７】請求項５に係る発明によると、検出された
可動部の位置と制御される通電電流値から電磁力を推定
し、該可動部位置と電磁力とに基づいて可動部の速度が
推定される。According to the fifth aspect of the present invention, the electromagnetic force is estimated from the detected position of the movable portion and the controlled current value, and the speed of the movable portion is estimated based on the position of the movable portion and the electromagnetic force. Is done.
【００１８】これにより、速度を直接検出するセンサが
不要となる。また、請求項６に係る発明は、前記エンジ
ンの筒内圧は、エンジンの運転状態に基づいて推定して
検出されることを特徴とする。This eliminates the need for a sensor for directly detecting the speed. The invention according to claim 6 is characterized in that the in-cylinder pressure of the engine is estimated and detected based on an operating state of the engine.
【００１９】請求項６に係る発明によると、エンジンの
負荷、回転速度などの運転状態に基づいてエンジンの筒
内圧が推定して検出される。これにより、筒内圧を検出
するセンサが不要となる。According to the sixth aspect of the present invention, the in-cylinder pressure of the engine is estimated and detected based on the operating state such as the load and the rotational speed of the engine. This eliminates the need for a sensor for detecting the in-cylinder pressure.
【００２０】また、請求項７に係る発明は、エンジンの
排気弁の開弁時の制御に適用されることを特徴とする。
請求項７に係る発明によると、排気弁の開弁時に筒内圧
に抗した駆動力が要求されるので、本発明を適用する効
果が大きい。The invention according to claim 7 is characterized in that it is applied to control when the exhaust valve of the engine is opened.
According to the invention according to claim 7, a driving force against the in-cylinder pressure is required when the exhaust valve is opened, so that the effect of applying the present invention is great.
【００２１】[0021]
【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.
【００２２】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, and 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.
【００２３】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 the 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.
【００２４】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.
【００２５】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 comprising 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.
【００２６】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.
【００２７】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 a PWM control in accordance with the input current target values, respectively.
The electromagnetic force can be controlled by supplying a current to the power supply 12.
【００２８】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.
【００２９】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
【００３０】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.
【００３１】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.
【００３２】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). [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.
【００３３】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 large speed), and the movable element 57 does not collide with the electromagnets 11 and 12. 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.
【００３４】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 such that the speed at which the valve and the valve seat 52a or the movable element 57 contacts the electromagnet 11 on the valve-closing side is equal to or less than a predetermined value.
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.
【００３５】そして、本発明では、筒内圧を検出しつ
つ、該筒内圧の大きさを考慮して吸引側電磁石の通電制
御量を制御する。実際に筒内圧が問題となるのは、該筒
内圧が大きい状態での排気弁開弁時であるので、該排気
弁開弁時に適用した実施の形態を説明する。In the present invention, while detecting the in-cylinder pressure, the energization control amount of the attraction side electromagnet is controlled in consideration of the magnitude of the in-cylinder pressure. Since the in-cylinder pressure actually causes a problem when the exhaust valve is opened in a state where the in-cylinder pressure is large, an embodiment applied when the exhaust valve is opened will be described.
【００３６】まず、本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。まず、エン
ジンの運転状態に基づいて、筒内圧Ｐｅを検出する（Ｓ
１）。該筒内圧は筒内圧センサを設けて検出してもよい
が、エンジンの運転状態に基づいて検出することができ
る。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅと負荷（スロッ
トル開度、燃料噴射量Ｔｐ等）とに基づいて、基本とな
る筒内圧を図４に示したようなマップからの検索などに
より求める。しかし、排気弁開弁時の筒内圧は、図５に
示すように、排気弁が開かれるタイミングによって変化
するので、該開弁タイミングに基づいて前記マップ検索
された基本筒内圧を補正して求める。筒内圧をＰ、筒内
の体積をＶとすると、ＰＶ＝一定であり、前記マップか
らの検索値を下死点での筒内圧Ｐａ、筒内の体積をＶａ
とし、クランク角センサにより開弁時のピストンの位置
を検出して筒内の体積Ｖｅを求めると、開弁時の筒内圧
Ｐｅは、次式のように算出される。First, the energization control of the electromagnet according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 2 and the flowchart shown in FIG. First, the in-cylinder pressure Pe is detected based on the operating state of the engine (S
1). The in-cylinder pressure may be detected by providing an in-cylinder pressure sensor, but can be detected based on the operating state of the engine. Specifically, based on the engine rotation speed Ne and the load (throttle opening, fuel injection amount Tp, etc.), the basic in-cylinder pressure is obtained by searching a map such as that shown in FIG. However, as shown in FIG. 5, the in-cylinder pressure at the time of opening the exhaust valve changes according to the timing at which the exhaust valve is opened. Therefore, based on the opening timing, the basic in-cylinder pressure searched by the map is corrected and obtained. . Assuming that the in-cylinder pressure is P and the in-cylinder volume is V, PV = constant, and the search value from the map is the in-cylinder pressure Pa at bottom dead center and the in-cylinder volume is Va.
When the position of the piston at the time of valve opening is detected by the crank angle sensor and the volume Ve in the cylinder is obtained, the cylinder pressure Pe at the time of valve opening is calculated as in the following equation.
【００３７】Ｐｅ＝Ｐａ・Ｖａ／Ｖｅ 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（Ｓ２）。Pe = Pa · Va / Ve The position (gap with the attraction side electromagnet) z of the mover 57 is
It is detected by the mover position sensor 2 (S2).
【００３８】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ｆｓ
を推定する（Ｓ３）。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
And the electromagnetic force fs acting on the mover by searching from an electromagnetic force map created based on these
Is estimated (S3).
【００３９】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の速
度ｖなどを推定する（Ｓ４）。前記可動子５７の位置ｚ
が制御開始位置ｚｃに達するまでは、吸引側電磁石の通
電を開始せず、カウンタＣＯＵＴを０にセットしておく
（Ｓ５）。Based on the position z of the mover 57 and the estimated electromagnetic force fs, the speed v of the mover 57 is estimated by the observer (S4). Position z of the mover 57
Until reaches the control start position zc, the energization of the attraction-side electromagnet is not started, and the counter COUT is set to 0 (S5).
【００４０】吸引側電磁石の通電を開始する位置ｚｃに
達したときに前記カウンタＣＯＵＴをカウントアップし
（Ｓ６）、吸引側電磁石の通電制御を開始する。前記カ
ウンタＣＯＵＴの値が１のとき、つまり、制御開始位置
ｚｃに達した直後は、通電制御量の算出における積分要
素に、前記筒内圧Ｐａを考慮して設定された初期値ｓ０
を代入する（Ｓ７→Ｓ８）。該初期値ｓ０の算出方法に
ついては後述する。When the position zc at which the energization of the attraction side electromagnet is started is reached, the counter COUT is counted up (S6), and the energization control of the attraction side electromagnet is started. When the value of the counter COUT is 1, that is, immediately after reaching the control start position zc, the initial value s0 set in consideration of the in-cylinder pressure Pa is included in the integral element in the calculation of the energization control amount.
Is substituted (S7 → S8). A method for calculating the initial value s0 will be described later.
【００４１】吸引側電磁石の通電制御は以下のように実
行される。まず、前記可動子の位置ｚに応じた目標速度
ｒを以下のように設定する。即ち、図６に示すように、
可動子５７がコイルスプリング５６，５９の付勢力によ
って前記制御開始位置ｚｃまで移動した後、該制御開始
位置ｚｃから可動子５７の移動速度が略一定の減速度で
徐々に減速されながら吸引側電磁石に吸引されて目標位
置ｚｒに達するように目標速度ｒの軌道を設定する（Ｓ
９）。The energization control of the attraction side electromagnet is executed as follows. First, a target speed r according to the position z of the mover is set as follows. That is, as shown in FIG.
After the mover 57 is moved to the control start position zc by the urging force of the coil springs 56 and 59, the moving speed of the mover 57 is gradually reduced at a substantially constant deceleration from the control start position zc, and the attraction side electromagnet is moved. The trajectory of the target speed r is set so as to be sucked to reach the target position zr (S
9).
【００４２】そして、可動子を前記目標速度ｒに制御す
るための通電制御量を以下のようにして算出する（Ｓ１
０）。まず、前記設定された目標速度ｒと前記オブザー
バで推定された実速度ｖとの偏差（ｒ−ｖ）に基づいて
電磁力指令値ｆａを次式により算出する。Then, an energization control amount for controlling the mover to the target speed r is calculated as follows (S1).
0). First, an electromagnetic force command value fa is calculated by the following equation based on a deviation (r−v) between the set target speed r and the actual speed v estimated by the observer.
【００４３】 ｆａ＝Ｋｖ（ｒ−ｖ）＋ＫｉΣ（ｒ−ｖ）…（１） Ｋｖ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン 算出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。Fa = Kv (r−v) + KiΣ (r−v) (1) Kv: proportional gain, Ki: integral gain The calculated electromagnetic force command value fa and the position z of the mover 57
Based on the above, an ampere turn command value of the electromagnet is calculated by searching from an ampere turn map created based on these.
【００４４】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。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（Ｓ１１）。The current command value ia is calculated by dividing the calculated ampere turn command value by the number of coil turns n. The current control circuit compares the calculated target current ia with the actual current i and outputs a set control voltage e to the attraction-side electromagnet to be controlled (S11).
【００４５】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 attraction 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.
【００４６】かかる通電制御において、制御開始時は、
前記（１）式における積分要素Σ（ｒ−ｖ）の初期値と
して前記初期値ｓ０を代入して算出される。ここで、前
記初期値ｓ０の算出方法について、図７を参照して説明
する。開弁時の筒内圧Ｐｅに比例した電流指令値が出力
されるように、積分要素の初期値ｓ０を設定するので、
まず、筒内圧Ｐｅに対して制御で必要な電流値を実験に
より求め、筒内圧と通電電流との関係を比例近似して作
成されたマップから必要な通電電流ｉｅを求める。In this energization control, at the start of control,
It is calculated by substituting the initial value s0 as the initial value of the integral element Σ (r−v) in the equation (1). Here, a method of calculating the initial value s0 will be described with reference to FIG. The initial value s0 of the integral element is set so that a current command value proportional to the in-cylinder pressure Pe at the time of valve opening is output.
First, a current value required for control with respect to the in-cylinder pressure Pe is obtained by an experiment, and a necessary energizing current ie is obtained from a map created by proportionally approximating the relationship between the in-cylinder pressure and the energizing current.
【００４７】前記通電電流ｉｅと制御開始位置ｚ０とに
基づいて電磁力マップから発生電磁力ｆｅが決定する。
したがって、前記（１）式により、次式が成立する。The generated electromagnetic force fe is determined from the electromagnetic force map based on the energizing current ie and the control start position z0.
Therefore, the following equation is established by the above equation (1).
【００４８】 ｆｅ＝Ｋｖ（ｒ−ｖ）＋Ｋｉ・ｓ０ →ｓ０＝｛ｆｅ−Ｋｖ（ｒ−ｖ）｝／Ｋｉ…（２） このようにして算出される積分要素の初期値ｓ０を制御
開始時に与えておくことにより、図８に示すように、開
弁時に筒内圧に比例する所望の電流ｉｅが瞬時に通電さ
れ、弁体を筒内圧に抗して目標速度ｒで移動させて、確
実かつ滑らかに目標位置に停止させることができる。Fe = Kv (r−v) + Ki · s0 → s0 = {fe−Kv (r−v)} / Ki (2) The initial value s0 of the integral element calculated as described above is set at the start of control. As shown in FIG. 8, when the valve is opened, a desired current ie proportional to the in-cylinder pressure is instantaneously supplied when the valve is opened, and the valve body is moved at the target speed r against the in-cylinder pressure to ensure a reliable and It can be smoothly stopped at the target position.
【００４９】前記オブザーバは、以下のように設計さ
れ、図９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.
【００５０】[0050]
【数１】 (Equation 1)
【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 an embodiment of a control device for an electromagnetically driven valve.
【図３】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 embodiment.
【図４】エンジン回転速度と負荷に対する筒内圧の関係
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an in-cylinder pressure with respect to an engine rotation speed and a load.
【図５】排気弁開弁タイミングと筒内圧との関係を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between exhaust valve opening timing and in-cylinder pressure.
【図６】可動子の目標速度の生成方法を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a method for generating a target speed of the mover.
【図７】筒内圧に応じた積分要素の初期値を得るための
図。FIG. 7 is a diagram for obtaining an initial value of an integral element according to an in-cylinder pressure.
【図８】実施の形態における各部の状態を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a state of each unit in the embodiment.
【図９】オブザーバの構成を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an observer.
【符号の説明】 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 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[Description of Signs] 1 Controller 2 Mover position sensor 3 Mover position detector 4 Mover speed detector 9 Electromagnetic current controller for valve closing side 10 Electromagnetic current controller for valve opening 11 Electromagnet for valve closing 12 Valve opening side electromagnet
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G092 AA11 DA07 DF05 DG09 EA11 EA14 FA11 GA05 GA06 HA06Z HA11Z HB01Z HC01Z HE01Z HE03Z 5H004 GA05 GA16 GB12 HA07 HB07 JB22 KA42 KA44 KB02 KB04 KC55 LA12 Continued on the front page F term (reference) 3G092 AA11 DA07 DF05 DG09 EA11 EA14 FA11 GA05 GA06 HA06Z HA11Z HB01Z HC01Z HE01Z HE03Z 5H004 GA05 GA16 GB12 HA07 HB07 JB22 KA42 KA44 KB02 KB04 KC55 LA12
Claims (7)
る電磁力と前記弾性体の発生するバネ力とにより駆動さ
れる可動子と、該可動子により駆動されてエンジンの燃
焼室を開閉する弁体とを備えた電磁駆動弁に対して、前
記可動子若しくは弁体である可動部の位置及び速度を検
出し、該検出した可動部の位置及び速度に基づいて前記
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、 前記エンジンの筒内圧を検出し、該筒内圧の大きさを考
慮して前記電磁石の通電制御量を算出することを特徴と
する電磁駆動弁の制御装置。An electromagnet, an elastic body, a mover driven by an electromagnetic force generated by the electromagnet and a spring force generated by the elastic body, and a motor driven by the mover to open and close a combustion chamber of an engine. The position and speed of the movable part, which is the movable element or the valve body, are detected for an electromagnetically driven valve having a valve body that performs the operation. The current flowing to the electromagnet is determined based on the detected position and speed of the movable part. An electromagnetically driven valve control device for controlling the electromagnetically driven valve, wherein the in-cylinder pressure of the engine is detected, and the energization control amount of the electromagnet is calculated in consideration of the magnitude of the in-cylinder pressure. Control device.
され、前記筒内圧の大きさを考慮して前記積分要素の初
期値を設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 electromagnetic control device according to claim 1, wherein the current control amount is calculated including an integral element, and an initial value of the integral element is set in consideration of the magnitude of the in-cylinder pressure. Drive valve control device.
電される電流値であることを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の電磁駆動弁の制御装置。3. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein the calculated energization control amount is a current value supplied to the electromagnet.
生する電磁力であり、発生する電磁力が算出された電磁
力となるように、電磁石へ通電される電流値を制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁駆
動弁の制御装置。4. The calculated energization control amount is an electromagnetic force generated in the electromagnet, and the current value supplied to the electromagnet is controlled so that the generated electromagnetic force becomes the calculated electromagnetic force. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1 or 2, wherein
該位置及び通電電流値から推定した電磁力とに基づいて
推定して検出されることを特徴とする請求項１〜請求項
４のいずれか１つに記載の電磁駆動弁の制御装置。5. The speed of the movable part is determined by the position of the movable part,
The control apparatus for an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the control is performed by estimating and detecting based on an electromagnetic force estimated from the position and the energized current value.
状態に基づいて推定して検出されることを特徴とする請
求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電磁駆動弁の
制御装置。6. The control of an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein the in-cylinder pressure of the engine is estimated and detected based on an operation state of the engine. apparatus.
れることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１
つに記載の電磁駆動弁の制御装置。7. The method according to claim 1, wherein the control is applied to control when an exhaust valve of an engine is opened.
4. The control device for an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2007100592A (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Nissan Motor Co Ltd | Controller of variable valve gear mechanism |
| JP2011044526A (en) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Isuzu Motors Ltd | Electromagnetic actuator system and control method thereof |
| JP2012092785A (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Isuzu Motors Ltd | Cylinder internal pressure control system of diesel engine |
-
2000
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| JP4572794B2 (en) * | 2005-10-04 | 2010-11-04 | 日産自動車株式会社 | Control device for variable valve mechanism |
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| JP2012092785A (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Isuzu Motors Ltd | Cylinder internal pressure control system of diesel engine |
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