JP2002147260A - 電磁バルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁バルブの無効時間を正確に算出し、バルブ
タイミングの精度を良好に維持する。 【解決手段】予め決められたパラメータに基づいて、電
磁バルブの動作に関する無効時間を推定する手段と、該
推定された無効時間に応じて、今回のサイクルの無効時
間を算出する手段と、算出された無効時間に従って、電
磁バルブの電磁石への通電終了タイミングを算出する手
段と、算出された通電終了タイミングに従って、電磁バ
ルブの電磁石への通電を停止する手段とを備える電磁バ
ルブ制御装置が提供される。この電磁バルブ制御装置に
よると、パラメータが急変した場合でも適切な無効時間
が算出されるので、バルブタイミング指令に対するバル
ブの開閉動作の応答を良好に維持することができる。推
定無効時間だけでなく、前回のサイクルで計測された計
測無効時間を考慮して、今回のサイクルの無効時間を算
出することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁バルブの開
閉を制御する装置に関し、より具体的には、既知のパラ
メータから推定された推定無効時間を使用して無効時間
を算出し、該無効時間に従って、電磁バルブの電磁石へ
の通電終了タイミングを制御する電磁バルブ制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】今後の可能性として、内燃機関の吸排気
バルブに電磁アクチュエータを適用することが望まれて
いる。電磁アクチュエータは、対向する一対の電磁石に
交互に電力を供給することにより、対向する一対のスプ
リングに挟まれたアーマチャーを、一方の終端位置と他
方の終端位置との間で駆動する。電磁アクチュエータに
よって吸排気バルブを駆動すれば、機械的駆動に比べて
バルブタイミングを多様に制御することが可能になり、
よって内燃機関の出力特性および燃費の改善が可能とな
る。

【０００３】一般的な電磁バルブにおいては、電磁石に
吸引され着座しているアーマチャーは、電磁石への通電
が停止されることによって着座状態から解放され、対向
する一対のスプリングの力がバランスする中立位置に向
かって変位を開始する。この変位に同期して、あるタイ
ミングで他方の電磁石を通電し、アーマチャーを吸引す
る力を発生させる。

【０００４】アーマチャーが他方の電磁石に近づくにつ
れ磁束が急激に増し、該他方の電磁石の吸引力による仕
事が、一方の電磁石の残留磁束によるアーマチャーを引
き戻そうとするわずかな仕事と機械的損失の和に打ち勝
つ。こうしてアーマチャーは着座位置（すなわち、他方
の電磁石）に到達し、着座する。その後、電磁石には、
アーマチャーを着座位置に保持させるための保持電流が
供給される。

【０００５】実際のバルブ動作では、アーマチャー保持
時の磁気吸引力の管理が難しく、アーマチャーを解放す
るときの残留磁束にばらつきが生じる。その結果、電磁
石への通電を停止してから実際にアーマチャーが着座位
置から離れるまでの時間が変動する（この通電終了か
ら、アーマチャーが着座位置から離れてある変位に到達
するまでの時間を、「無効時間」と呼ぶ）。したがっ
て、実際にバルブの開弁／閉弁動作を起動するバルブタ
イミング指令を実行する時点において、すでに無効時間
が経過しているのが望ましい。そうでないと、実際にバ
ルブタイミング指令を実行しても、無効時間があるため
に、瞬時にバルブの開弁／閉弁動作が開始されず、その
結果バルブタイミングの精度が悪化する。

【０００６】一方、特開平６−２５９９号公報には、燃
料噴射弁についての無効噴射時間（燃料噴射弁に駆動信
号を印加してから実際に燃料噴射弁が開弁するまでの時
間）の変動を補正する方法が記載されている。この方法
によると、燃料噴射弁に流れる電流を検出し、該電流の
変化率から無効噴射時間を求める。前回燃料噴射弁を開
弁した時に求められた無効噴射時間を使用して、今回の
燃料噴射弁の開弁時間を決定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電磁アクチュエータに
おける無効時間の長さは、電圧、エンジン負荷、保持電
流値、エンジン回転数、バルブタイミングなど、様々な
パラメータに依存して変化する。したがって、上記特開
平６−２５９９号公報のように、前回のバルブ駆動サイ
クルにおける無効時間を計測し、該計測された無効時間
を今回の駆動サイクルで使用するだけでは、上記のパラ
メータが急変した場合、バルブタイミングに対するバル
ブの開／閉弁動作に遅れが生じ、適切なエンジン性能を
得られない可能性がある。

【０００８】したがって、無効時間をより正確に補正し
て、バルブタイミングの精度を良好に維持することので
きる電磁バルブ制御装置が必要とされている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の電磁バルブ制御装置は、予め決められた
パラメータに基づいて、電磁バルブの動作に関する無効
時間を推定する手段と、前記推定された無効時間に応じ
て、今回のサイクルの無効時間を算出する手段と、前記
算出された無効時間に従って、電磁バルブの電磁石への
通電終了タイミングを算出する手段と、算出された通電
終了タイミングに従って、電磁バルブの電磁石への通電
を停止する手段と、を備えるという構成をとる。

【００１０】請求項１の発明によると、予め決められた
パラメータから推定された無効時間に応じて今回のサイ
クルの無効時間を算出するので、運転状況によってパラ
メータが急変した場合でも、良好な精度のバルブタイミ
ングを実現することができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明の電磁
バルブ制御装置において、前回のサイクルにおける無効
時間を計測する手段を備え、前記今回のサイクルの無効
時間が、前記前回のサイクルで計測された無効時間およ
び前記推定手段によって前回のサイクルで推定された無
効時間の偏差を、前記推定手段によって今回のサイクル
で推定された無効時間に加算することによって算出され
る、という構成をとる。

【００１２】請求項２の発明によると、前回のサイクル
で計測された無効時間と前回のサイクルで推定された無
効時間の差が、今回のサイクルで推定された無効時間に
加算されるので、実際に計測された無効時間とパラメー
タから推定された推定無効時間とのずれを補正すること
ができ、精度の高いバルブタイミングを実現することが
できる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２の発明の電磁
バルブ制御装置において、バルブタイミングおよびエン
ジン回転数に基づいて、バルブタイミング指令が実行さ
れる時点を示す目標通電終了タイミングを求める手段
と、前記求められた目標通電終了タイミングから、前記
算出された無効時間をオフセットし、該オフセットされ
た時点を前記通電終了タイミングに設定する手段と、を
備えるという構成をとる。

【００１４】請求項３の発明によると、目標通電終了タ
イミングから、算出された無効時間がオフセットされた
ところを実際の通電終了タイミングに設定するので、目
標通電終了タイミングの時点においてはすでに無効時間
が経過していることとなり、バルブタイミング指令に対
するバルブの開閉動作の優れた応答を実現することがで
きる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１の発明の電磁
バルブ制御装置において、予め決められたパラメータ
が、エンジン回転数、エンジンの負荷、電源電圧、バル
ブタイミング、保持電流値のうち任意のものを含むとい
う構成をとる。

【００１６】請求項４の発明によると、パラメータとし
て、エンジン回転数、エンジンの負荷、電源電圧、バル
ブタイミング、保持電流値のうち任意のものが含まれる
ので、運転状況に応じたバルブタイミングを実現するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に図面を参照してこの発明の実
施の形態を、エンジンのバルブを駆動する電磁アクチュ
エータを例にとって説明する。図１は、本発明の通電終
了制御部５７が搭載され、電磁アクチュエータ６０を制
御する制御装置５０、および電磁アクチュエータ６０の
全体的な構成を示すブロック図である。制御装置５０
は、マイクロコンピュータおよびこれに付随する回路素
子で構成される。制御装置５０は、各種センサからの信
号を受け取る入力インターフェース５１、中央演算処理
装置５３（以下「ＣＰＵ」という）、実行するプログラ
ムおよびデータを格納するＲＯＭ５４（読み取り専用メ
モリ）、実行時の作業領域を提供し演算結果などを記憶
するＲＡＭ５５（ランダムアクセスメモリ）、およびエ
ンジン各部に制御信号を送る出力インターフェース５２
を備える。

【００１８】制御装置５０の入力インターフェース５１
には、変位検出装置６５から出力された変位を表す信号
が入力される。また、エンジン回転数（Ｎｅ）、エンジ
ン水温（Ｔｗ）、吸気温（Ｔａ）、バッテリ電圧（Ｖ
Ｂ）、イグニションスイッチ（IGSW）などを表す各種セ
ンサからの信号７９が入力され、さらに要求負荷検出手
段７８によって検出された所望のトルクが入力される。
これらの入力に基づいて、制御装置５０は、電力供給の
タイミング、供給する電圧の大きさ、電圧を供給する時
間などのパラメータを、予めＲＯＭ５４に格納されてい
る制御プログラムに従って決定し、電磁アクチュエータ
６０を適切に制御する制御信号を出力インターフェース
５２を介して出力する。要求負荷検出手段７８は、たと
えばアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペ
ダルセンサによって実現することができる。

【００１９】電磁アクチュエータ６０は、バルブ２０、
アーマチャー２２、電磁石６３および変位検出装置６５
を備える。電磁石６３は、具体的には開弁側電磁石およ
び閉弁側電磁石の一対の電磁石から構成される。電磁石
６３に印加された電圧により、電磁石６３に電流が流
れ、これによりアーマチャー２２に変位が生じる。アー
マチャー２２の変位に従って、バルブ２０は開いたり閉
じたりされる。

【００２０】ドライバ７７は、制御装置５０からの制御
信号に従って、定電圧源７５から供給される電圧をパル
ス幅変調し、電磁アクチュエータ６０の電磁石６３に供
給する。バルブ２０の開／閉動作を起動するバルブタイ
ミング指令は、この制御信号のうちの１つに相当する。
ドライバ７７は、制御装置５０からバルブタイミング指
令を受け取ると、開弁側電磁石または閉弁側電磁石に通
電を開始し、こうしてバルブ２０の開弁または閉弁動作
が開始される。

【００２１】ドライバ７７には電流検出器７６が接続さ
れており、電流検出器７６は、電磁石６３に供給される
電流の大きさを検出して制御装置５０にフィードバック
する。制御装置５０は、該フィードバックされた信号に
基づいて、電流制御信号を変更するためのパラメータを
ドライバ７７に供給する。こうして、内燃機関の燃費向
上、エミッション低減および出力特性向上のため、ドラ
イバ７７は、最適化された励磁電流を電磁石６３に通電
することができる。

【００２２】変位検出装置６５は、任意の方法でアーマ
チャー２２の変位を検出する。たとえば、アーマチャー
２２の変位に従って連動する永久磁石、および変位によ
って生じた時間あたりの磁束密度の変化に応じて誘起電
圧を出力するサーチコイルを備え、該出力された誘起電
圧からアーマチャー２２の変位を検出する。または、ア
ーマチャー２２の変位に応じて連動する永久磁石、およ
び該永久磁石からの磁束密度を検出するホール素子を備
え、該ホール素子から検出されたホール電圧に従って変
位を検出する。変位を検出する様々な方法があり、この
実施例においてはそのうちの任意のものを使用すること
ができる。

【００２３】制御装置５０は、通電終了制御部５７を備
える。通電終了制御部５７は、既知のパラメータ（各種
センサ等によって検出され、または制御装置５０によっ
て予め算出されるパラメータを含む）に基づいて推定無
効時間を算出し、該算出された推定無効時間を使用し
て、今回のバルブ駆動サイクルの無効時間を算出する。
通電終了制御部５７は、算出された無効時間に従って、
電磁石への通電を停止する時を表す通電終了タイミング
を決定する。この実施例において無効時間とは、電磁石
への通電を停止した時から、アーマチャーの変位が所定
値（たとえば、１ｍｍ）に到達するまでの時間を表す。
通電終了制御部５７は、決定された通電終了タイミング
に従って、電磁石６３への通電を停止するための制御信
号をドライバ７７に出力する。ドライバ７７は、これに
応答して、電磁石６３への通電を停止する。

【００２４】この実施例では、１台の自動車に吸気バル
ブ８個および排気バルブ８個の計１６個のバルブを搭載
しており、したがって電磁アクチュエータ６０が１６個
存在する。それぞれの電磁アクチュエータには、変位検
出装置６５および通電終了制御部５７が搭載される。

【００２５】図２は、図１の電磁アクチュエータ６０の
概略の構造を示す断面図である。バルブ２０は、内燃機
関の吸気ポートまたは排気ポート（以下、吸排気ポート
３０という）に設けられ、該吸排気ポート３０を開閉す
る。バルブ２０は、電磁アクチュエータ６０によって上
方向に駆動されるとエンジンの吸排気ポート３０に設け
られたバルブシート３１に密着して停止し、吸排気ポー
ト３０を閉じる。また、バルブ２０は、電磁アクチュエ
ータ６０によって下方向に駆動されるとバルブシート３
１を離れ、バルブシート３１から所定の距離だけ離れた
位置まで下降し、吸排気ポート３０を開く。

【００２６】バルブ２０には、その上方に向かってバル
ブシャフト２１が連設されている。バルブシャフト２１
は、バルブガイド２３によって軸方向に運動可能に保持
されており、その上端には、軟磁性材料で作られた円板
上のアーマチャー２２が取り付けられている。アーマチ
ャー２２は、第１のスプリング１６および第２のスプリ
ング１７によって上下から付勢されている。

【００２７】電磁アクチュエータ６０の非磁性材料のハ
ウジング１８内には、アーマチャー２２の上方に位置す
る閉弁側電磁石１１、およびアーマチャー２２の下方に
位置する開弁側電磁石１３が設けられている。閉弁側電
磁石１１は第１の磁気ヨーク１２で囲まれており、開弁
側電磁石１３は第２の磁気ヨーク１４で囲まれている。
第１のスプリング１６および第２のスプリング１７は、
閉弁側電磁石１１または開弁側電磁石１３のいずれにも
励磁電流が通電されていない状態で、アーマチャー２２
が閉弁側電磁石１１と開弁側電磁石１３の間の中間に位
置するようなバランスで設けられている。

【００２８】ドライバ７７によって閉弁側電磁石１１に
励磁電流が通電すると、第１の磁気ヨーク１２およびア
ーマチャー２２が磁化されて互いに吸引しあい、アーマ
チャー２２は上方向に引きつけられる。その結果、バル
ブシャフト２１によってバルブ２０は上方向に駆動さ
れ、バルブシート３１に密着して停止し、閉状態にな
る。

【００２９】閉弁側電磁石１１への励磁電流の供給を停
止し、開弁側電磁石１３に励磁電流を通電すると、第２
の磁気ヨーク１４およびアーマチャー２２が磁化されて
互いに吸引しあう。アーマチャー２２は、重力の作用と
相まって下方向に駆動され、第２の磁気ヨーク１４に接
触した状態で停止する。その結果、バルブシャフト２１
によってバルブ２０が下方向に駆動され、バルブ２０は
開状態になる。

【００３０】図３を参照して、電磁アクチュエータ６０
の駆動制御を説明する。図３の曲線ａはアーマチャー２
２の変位を示す。ここで、左の軸の０ｍｍの箇所は一方
の終端位置（たとえば、第２のヨーク１４）を示し、他
方の終端位置（たとえば、第１のヨーク１２）はここか
ら７ｍｍ離れた位置にある。曲線ｂは、電磁石に供給さ
れる電流を示し、曲線ｃは、電磁石に供給される電圧を
示し、曲線ｄは、電磁石から発生する吸引力を示す。

【００３１】アーマチャー２２が第２のヨーク１４に着
座してバルブ２０が開いている状態で、開弁側電磁石１
３に供給されていた保持電流が停止されたとする。アー
マチャー２２は第２のヨーク１４から解放され、第１の
スプリング１６および第２のスプリング１７の位置エネ
ルギーによって閉弁側電磁石１１に向けて移動を開始す
る（時間０ｍｓ）。アーマチャー２２が、第１のスプリ
ング１６および第２のスプリング１７の力がバランスす
る中立位置に達した付近（移動を開始してから約３ｍｓ
後）で、制御装置５０はドライバ７７に制御信号を送
り、閉弁側電磁石１１に一定電圧（曲線ｃ）を供給す
る。

【００３２】電圧供給の開始当初は、アーマチャーとヨ
ークとの間の空隙が大きいため、電磁石に生じる逆起電
力は小さい。電磁石に供給される電圧は一定に保たれる
よう制御されるので、電気負荷が軽くなればドライバ７
７から供給される電流が曲線ｂに見られるように大きく
なり、電源から電磁石への電力の流入が増大する。この
ため、電磁石が発生する磁束が増大し、曲線ｄに示され
るように吸引力の成長が進む。

【００３３】アーマチャー２２が閉弁側電磁石１１に着
座したとき、定電圧の供給を停止し、１．５アンペア程
度の保持電流を供給する定電流モードに移行する。図３
の例では、５．２ｍｓ付近で定電流モードに切り換えら
れている。定電流モードは、８ｍｓまで続いている。

【００３４】次に、アーマチャー２２を下方向に変位さ
せてバルブ２０の開弁動作を開始するため、保持電流の
通電を停止する（時間８ｍｓ）。アーマチャー２２は、
第１のヨーク１２から解放され、第１のスプリング１６
および第２のスプリング１７の位置エネルギーによって
開弁側電磁石１３に向けて移動を開始する。

【００３５】前述したように、８ｍｓの時点で通電を停
止してから、実際にアーマチャーが所定位置（ここで
は、１ｍｍだけ変位した所）に到達するまでには、ある
程度の時間がかかる。図３の例では、この時間が、矢印
で示されているように８ｍｓ〜約９．７ｍｓ、すなわち
約１．７ｍｓ（ミリ秒）である。したがって、図３の例
における無効時間は、約１．７ｍｓであることがわか
る。

【００３６】このように、保持電流の通電を停止した
後、実際にアーマチャーが１ｍｍだけ変位するには、あ
る程度の時間を要する。バルブタイミング指令の発生と
同時にバルブの開閉動作が実際に開始されるには、無効
時間の分だけ早く保持電流の通電を停止する必要があ
る。

【００３７】図４は、図１に示される通電終了制御部５
７の構成を概略的に表した図である。通電終了制御部５
７は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによっ
て実現することができる。

【００３８】通電終了制御部５７は、フィードフォワー
ド制御部７１およびフィードバック制御部７２を備え
る。フィードフォワード制御部７１は、既知のパラメー
タに基づいて推定無効時間Ｔinvmを算出する。推定無効
時間は、それぞれのバルブの開閉動作を行うサイクルご
とに算出される。したがって、今回のサイクルのものを
Ｔinvm(n)と表し、前回のサイクルのものをＴinvm(n-1)
と表す。

【００３９】フィードバック制御部７２は、前回のサイ
クルにおいて実際に計測した無効時間Ｔinvpと、前回の
サイクルにおいてフィードフォワード制御部７１によっ
て求められメモリに記憶された推定無効時間Ｔinvm(n-
1)との偏差Ｔinvsを求める。

【００４０】

【数１】偏差Ｔinvs＝前回サイクルの推定無効時間Ｔin
vm(n-1)− 前回サイクルの計測無効時間Tinvp

【００４１】加算器７３において、今回のサイクルの推
定無効時間Ｔinvm(n)および偏差Ｔinvsが加算され、今
回のサイクルの無効時間Ｔinvが算出される。

【００４２】

【数２】今回サイクルの無効時間Ｔinv＝今回サイクル
の推定無効時間Ｔinvm(n)＋ 偏差Ｔinvs

【００４３】一方、通電終了制御部５７は目標通電算出
部７０を備え、目標通電算出部７０は、既知のパラメー
タに基づいて、目標通電終了タイミングを算出する。目
標通電終了タイミングは、バルブタイミング指令が実行
されることとなる時点を表す。

【００４４】加算器７４において、目標通電算出部７０
によって算出された目標通電終了タイミングから、無効
時間Ｔinvがオフセットされる。このオフセットされた
所に対応する時点が実通電終了タイミングであり、この
実通電終了タイミングに従って、電磁石への通電が実際
に停止される。

【００４５】言い換えると、バルブタイミング指令が実
行される目標通電終了タイミングの時点で、アーマチャ
ーがすでに所定の位置まで変位していることを目標とし
ている。無効時間は、通電を停止してから、アーマチャ
ーが所定位置まで変位するまでの時間を表しているの
で、目標通電終了タイミングから無効時間をオフセット
した所で通電を停止することにより、この目標が達成さ
れる。

【００４６】実通電終了タイミングにおいて電磁石への
通電が停止されると、電磁バルブ６３は変位を開始し、
この変位は、変位検出装置によって検出される。変位が
１ｍｍに到達するまでの時間が計測され、これは、計測
無効時間Ｔinvpとしてフィードバック制御部７２にフィ
ードバックされる。

【００４７】図５〜図８を参照して、フィードフォワー
ド制御部７１によって実行される、既知のパラメータに
基づいて推定無効時間Ｔinvmを算出する方法を説明す
る。この実施例においては、既知のパラメータとして、
エンジン回転数、エンジン負荷、電源電圧、バルブタイ
ミング、保持電流値を使用する。しかしながら、他のパ
ラメータを使用して推定無効時間を算出することもで
き、または上記パラメータのうちの任意のものを使用し
て推定無効時間を算出することもできる。

【００４８】図５は、エンジン回転数およびエンジン負
荷と無効時間の関係を示すグラフである。このグラフ
は、予め実験およびシミュレーション等によって求めら
れ、マップとして制御装置５０のＲＯＭ５４（図１）に
格納されている。エンジン負荷を表すものとしてアクセ
ル開度（アクセルペダルが踏み込まれる量）が使用され
る。フィードフォワード制御部７１は、エンジン回転数
（Ｎｅ）センサからエンジン回転数を示す信号を受け取
り、要求負荷検出手段７８からアクセル開度を示す信号
を受け取る。次に、図５に示されるマップを参照して、
受け取った回転数およびアクセル開度に対応する無効時
間を抽出する。この無効時間を第１の無効時間とし、Ｔ
invbで表す。

【００４９】図６は、４２Ｖの電源電圧に対応する無効
時間を基準とした、電源電圧と無効時間の関係を示すグ
ラフである。このグラフは、予め実験およびシミュレー
ション等によって求められ、マップとして制御装置５０
のＲＯＭ５４に格納されている。フィードフォワード制
御部７１は、電源電圧の値を示す信号を受け取り、図６
に示されるマップを参照して、受け取った電源電圧に対
応する無効時間を抽出する。この無効時間を第２の無効
時間とし、Ｔinvvで表す。

【００５０】図７は、下死点（ＢＤＣ）においてバルブ
を開状態にしたときの無効時間を基準とした、バルブタ
イミングと無効時間の関係を示すグラフである。図７の
ＴＤＣおよびＢＤＣは気筒の上死点および下死点をそれ
ぞれ示している。このグラフは、予め実験およびシミュ
レーション等によって求められ、マップとして制御装置
５０のＲＯＭ５４に格納されている。フィードフォワー
ド制御部７１は、バルブタイミングを受け取り、図７に
示されるマップを参照して、受け取ったバルブタイミン
グ（これは、クランク角で表されている）に対応する無
効時間を抽出する。この無効時間を第３の無効時間と
し、Ｔangleで表す。

【００５１】図８は、保持電流値１Ａを基準とした、保
持電流値と無効時間の関係を示すグラフである。このグ
ラフは、予め実験およびシミュレーション等によって求
められ、マップとして制御装置５０のＲＯＭ５４に格納
されている。フィードフォワード制御部７１は、電流検
出器７６（図１）によって検出された、電磁石に通電さ
れている保持電流の値を示す信号を受け取る。次に、図
８に示されるマップを参照し、受け取った電流値に対応
する無効時間を抽出する。この無効時間を第４の無効時
間とし、Ｔinviで表す。

【００５２】フィードフォワード制御部７１は、上記抽
出された第１〜第４の無効時間を加算し、推定無効時間
Ｔinvmを算出する。

【００５３】

【数３】推定無効時間Ｔinvm＝第１の無効時間Ｔinvb
＋ 第２の無効時間Ｔinvv＋ 第３の無効時間Ｔangle
＋ 第４の無効時間Ｔinvi

【００５４】こうして、既知のパラメータに基づいて、
推定無効時間Ｔinvmが算出される。

【００５５】図９は、通電終了制御部５７によって実行
される、無効時間を算出して実通電終了タイミングを決
定するフローチャートである。上記図５〜図８を参照し
て述べたように、ステップ１０１〜１０４において、第
１〜第４の無効時間を算出する。ステップ１０５におい
て、第１〜第４の無効時間を加算し、今回のサイクルの
推定無効時間Ｔinvm(n)を求める。

【００５６】ステップ１０６は、フィードバック制御部
７２によって実行されるステップであり、前回のサイク
ルの計測無効時間Ｔinvpおよび前回のサイクルで算出さ
れた推定無効時間Ｔinvm(n-1)の偏差Ｔinvsを求める。
ステップ１０７において、今回のサイクルの推定無効時
間Ｔinvm(n)に偏差Ｔinvsを加算し、今回のサイクルの
無効時間Ｔinvを算出する。

【００５７】図９では、上記ステップがすべてシーケン
シャルに実行されているが、ステップ１０１〜１０４を
それぞれ並列に実行することができ、またステップ１０
６をステップ１０１〜１０５と並列に実行することがで
きる。

【００５８】ステップ１０８は、目標通電算出部７０に
よって実行される処理であり、既知パラメータであるバ
ルブタイミングおよびエンジン回転数から、目標通電終
了ステージおよび目標通電終了時間を求める。目標通電
終了ステージを、たとえばバルブタイミング（θvt）お
よびエンジン回転数（Ｎｅ）の関数として、予めマップ
として制御装置５０のＲＯＭ５４に記憶しておくことが
でき、同様に目標通電終了時間を、たとえばアクセル開
度（ＡＣＣ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）の関数とし
て、予めマップとして記憶しておくことができる。ステ
ップ１０８では、このマップを検索することにより、目
標通電終了ステージおよび目標通電終了時間を求める。

【００５９】目標通電終了ステージは、バルブタイミン
グ指令が、どのクランク・パルス（クランク角回転信号
を表すパルス）のサイクルで実行されるべきかを表し、
目標通電終了時間は、上記目標通電終了ステージに対応
するクランク・パルスのサイクルの開始からバルブタイ
ミング指令が実行されるまでの時間の長さを表す。こう
して、目標通電終了ステージおよび目標通電終了時間が
求められたので、目標通電終了時間が経過した時点、す
なわち目標通電終了タイミングが特定される。

【００６０】ステップ１０９に進み、目標通電終了タイ
ミングから、無効時間だけオフセットし、該オフセット
した所を、今回のサイクルの実際の通電終了タイミング
と設定する。実通電終了タイミングは、該実通電終了タ
イミングが含まれるクランク・パルスのサイクルを識別
する実通電終了ステージＶstg、および該実通電終了ス
テージＶstgに対応するサイクルの開始から実通電終了
タイミングまでの時間の長さを表す実通電終了時間Ｖti
meによって特定される。

【００６１】こうして、実通電終了タイミングが特定さ
れたので、該特定された実通電終了タイミングに従っ
て、電磁石への通電が停止される。

【００６２】図１１を参照して、ステップ１０８および
１０９に示される、実通電終了タイミングを求める方法
を具体的に説明する。パルス２０１は、クランク・パル
スを示す。時間ｔ１から開始するクランク・パルスの１
サイクルをステージ２１１と、時間ｔ３から開始する次
のクランク・パルスの１サイクルをステージ２１２と仮
定する。

【００６３】通電終了制御部５７は、既知パラメータで
あるバルブタイミングおよびエンジン回転数から、前述
したように目標通電終了ステージおよび目標通電終了時
間を求める。図１０の例では、目標通電終了ステージＶ
stgcmdはステージ２１２と求められ、目標通電終了時間
Ｖtimecmdは、時間（ｔ４−ｔ３）と求められる（実際
には、ステージＶstgcmdは、気筒判別信号からのカウン
タで表される）。こうして、目標通電終了タイミングｔ
４がクランク・パルス上で特定され、バルブタイミング
指令は、ｔ４において実行されることとなる。

【００６４】次に、通電終了制御部５７は、目標通電終
了タイミングｔ４から、無効時間Ｔinvだけ時間をオフ
セットする。オフセットされた所に対応する時間はｔ２
であり、このｔ２が、今回のサイクルで実際の通電を停
止する実通電終了タイミングに対応する。

【００６５】この実通電終了タイミングを、ステージお
よびステージ開始からの経過時間で特定する。この例で
は、無効時間Ｖinvが目標通電終了時間Ｖtimecmdよりも
長いために、無効時間Ｖinvは、ステージ２１２を超え
て前のステージ２１１にはみ出している。したがって、
実通電終了ステージＶstgは、ステージ２１１と求めら
れる。Ｖstgの開始時点ｔ１からｔ２までの時間長が、
実通電終了時間Ｖtimeとして求められる。こうして、実
通電終了タイミングｔ２が、クランク・パルス上で特定
される。

【００６６】次に、バルブへの通電を停止する方法を説
明する。通電終了制御部５７は、ステージ２１１の開始
と同時に経過時間を計測し、ステージ２１１の開始から
実通電終了時間Ｖtimeだけ経過した時点（すなわち、ｔ
２）で、通電停止信号を出力する。それに応答して、保
持電流のグラフ２０３に示されるように、ドライバ７７
（図１）は電磁石への通電を停止する。通電が停止され
たので、アーマチャーの変位を示すグラフ２０２に示さ
れるように、アーマチャー（すなわちバルブ）は変位を
開始する（この例では、アーマチャーは下方向に変位す
ると仮定する）。通電を停止してから無効時間Ｖinvが
経過した時点（すなわち、ｔ４）で、バルブタイミング
指令が発生する。バルブタイミング指令に応答して、ド
ライバ７７は、開弁側電磁石への通電を開始し、バルブ
の開閉動作を起動する。

【００６７】無効時間Ｖinvが適切に設定されていれ
ば、バルブタイミング指令が発生したとき、アーマチャ
ーの変位は１ｍｍに到達しているはずである。アーマチ
ャーの変位が１ｍｍに到達していれば、バルブタイミン
グ指令の発生に応答して、即座にバルブの開弁または閉
弁動作を起動することができるようになり、精度の高い
バルブタイミングが実現される。

【００６８】図１１は、バルブタイミング指令が一定
で、アクセル開度が０から１００％に急変した場合の、
クランク角に対するアーマチャーの変位を示すグラフで
ある。図１１の（ａ）は、前回のサイクルの無効時間の
みを使用して今回のサイクルの無効時間を算出する従来
の方法で計測されたグラフであり、図１１の（ｂ）は、
この発明に従う、既知のパラメータから算出された推定
無効時間を使用して今回のサイクルの無効時間を算出し
た場合に計測されたグラフである。

【００６９】図１１の（ａ）に数本の線が現れているの
は、一番右側の線３０２から一番左側の線３０１まで、
バルブタイミング指令に対する変位が、サイクルごとに
遷移していることを示している。たとえば、バルブタイ
ミングがθ1のバルブタイミング指令が実行されたとす
る。θ1の時点の変位を見てみると、一番左側の線３０
１では変位が１ｍｍに達しているのに対し、一番右側の
線３０２では１ｍｍに達していない。

【００７０】従来の方法では前回の無効時間のみを使用
して今回のサイクルの無効時間を算出するので、アクセ
ル開度が０から１００％の状態に変化したとき、最初の
サイクルでは無効時間が適切なものよりも短く設定され
る。したがって、最初のサイクルでは、バルブタイミン
グ指令を実行した時点ではまだアーマチャーの変位が１
ｍｍに達しない。このことは、バルブタイミング指令に
対してバルブの開弁／閉弁動作の開始が遅れる、という
ことを表している。

【００７１】前回のサイクルで計測された無効時間を使
用しているので、数サイクル後には、一番左側の線３０
１で示されるように、バルブタイミング指令に対して所
望の１ｍｍ変位が得られている。このように、従来の方
法によると、パラメータが急変した場合には、バルブタ
イミング指令に対する応答が遅れる。また、応答をバル
ブタイミング指令に収束させるのに、数サイクルかか
る。

【００７２】反対に、本発明に従う図１１の（ｂ）を参
照すると、θ1のバルブタイミング指令に対して所望の
１ｍｍ変位がほぼ瞬時に得られている。これは、今回の
サイクルにおいて、アクセル開度のパラメータを考慮し
て無効時間が設定されたからである。このように、本発
明によれば、パラメータが急変した場合でも適切な無効
時間が設定されるので、バルブタイミング指令に対する
バルブ開閉動作の優れた応答を実現することができる。

【００７３】

【発明の効果】請求項１の発明によると、予め決められ
たパラメータから推定された無効時間を使用して今回の
サイクルの無効時間を算出するので、運転状況によって
パラメータが急変した場合でも、良好な精度のバルブタ
イミングを実現することができる。

【００７４】請求項２の発明によると、前回のサイクル
で計測された無効時間と前回のサイクルで推定された無
効時間の差が、今回のサイクルで推定された無効時間に
加算されるので、実際に計測された無効時間とパラメー
タから推定された推定無効時間とのずれを補正すること
ができ、精度の高いバルブタイミングを実現することが
できる。

【００７５】請求項３の発明によると、目標通電終了タ
イミングから、算出された無効時間がオフセットされた
ところを実際の通電終了タイミングに設定するので、目
標通電終了タイミングの時点においてはすでに無効時間
が経過していることとなり、バルブタイミング指令に対
するバルブの開閉動作の優れた応答を実現することがで
きる。

【００７６】請求項４の発明によると、パラメータとし
て、エンジン回転数、エンジンの負荷、電源電圧、バル
ブタイミング、保持電流値のうち任意のものが含まれる
ので、運転状況に応じたバルブタイミングを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タおよびその制御装置の全体を示すブロック図。

【図２】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タの機械的構造を示す図。

【図３】この発明の一実施例における電磁アクチュエー
タ駆動時の特性および無効時間を示す図。

【図４】この発明の一実施例における通電終了制御部の
構成を概略的に示す図。

【図５】この発明の一実施例におけるエンジン回転数お
よびエンジン負荷と無効時間の関係を示すグラフ。

【図６】この発明の一実施例における電源電圧と無効時
間の関係を示すグラフ。

【図７】この発明の一実施例におけるバルブタイミング
と無効時間の関係を示すグラフ。

【図８】この発明の一実施例における保持電流と無効時
間の関係を示すグラフ。

【図９】この発明の一実施例における通電終了制御部に
よって実行される実通電終了タイミングを求める処理の
フローチャート。

【図１０】この発明の一実施例における実通電終了タイ
ミングを求める方法を示す図。

【図１１】（ａ）従来方法および（ｂ）本発明の一実施
例に従う、パラメータが急変した場合の、バルブタイミ
ング指令に対するバルブ動作の応答特性を示す図。

【符号の説明】

２０ バルブ ２２ アーマチャー ５０ 制御装置 ６０ 電磁アクチュエータ ５７ 通電終了制御部 ６３ 電磁石 ７１ フィードフォワード制御部 ７２ フィードバック制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０Ａ ３８５ ３８５Ａ (72)発明者 小野原 美徳 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 CA16 DA41 DA43 DA45 DA70 EA01 EA02 EA11 EA17 EA21 EA22 FA01 FA07 GA02 GA03 3G084 BA23 CA05 DA05 DA07 EB08 EB12 EC08 FA00 FA02 FA03 FA10 FA33 FA36 3G092 AA01 AA11 AB02 BA02 DA01 DA02 DA07 DF05 DG09 EA01 EA02 EA17 EA19 EA28 EC02 EC06 EC07 EC09 FA09 FA11 FA12 FA43 GA03 HA04Z HA13X HA13Z HE01Z HE08Z HF02Z HF08Z HF19Z 3H106 DA08 EE04 EE10 FB04 FB08 FB27 FB29 FB45 FB46 KK18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め決められたパラメータに基づいて、電
   磁バルブの動作に関する無効時間を推定する手段と、 前記推定された無効時間に応じて、今回のサイクルの無
   効時間を算出する手段と、 前記算出された無効時間に従って、電磁バルブの電磁石
   への通電終了タイミングを算出する手段と、 前記算出された通電終了タイミングに従って、電磁バル
   ブの電磁石への通電を停止する手段と、 を備える電磁バルブ制御装置。
2. 【請求項２】前回のサイクルにおける無効時間を計測す
   る手段を備え、 前記今回のサイクルの無効時間が、前記前回のサイクル
   で計測された無効時間および前記推定手段によって前回
   のサイクルで推定された無効時間の偏差を、前記推定手
   段によって今回のサイクルで推定された無効時間に加算
   することによって算出される請求項１に記載の電磁バル
   ブ制御装置。
3. 【請求項３】バルブタイミングおよびエンジン回転数に
   基づいて、バルブタイミング指令が実行される時点を示
   す目標通電終了タイミングを求める手段と、 前記求められた目標通電終了タイミングから、前記算出
   された無効時間をオフセットし、該オフセットされた時
   点を前記通電終了タイミングに設定する手段と、 を備える請求項２に記載の電磁バルブ制御装置。
4. 【請求項４】前記予め決められたパラメータが、エンジ
   ン回転数、エンジンの負荷、電源電圧、バルブタイミン
   グ、保持電流値のうち任意のものを含む請求項１に記載
   の電磁バルブ制御装置。