JP3487216B2 - 電磁駆動弁 - Google Patents

電磁駆動弁

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JP3487216B2
JP3487216B2 JP13010199A JP13010199A JP3487216B2 JP 3487216 B2 JP3487216 B2 JP 3487216B2 JP 13010199 A JP13010199 A JP 13010199A JP 13010199 A JP13010199 A JP 13010199A JP 3487216 B2 JP3487216 B2 JP 3487216B2
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waveform
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2201/00—Electronic control systems; Apparatus or methods therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アーマチャを電磁
石で吸引することにより弁体を開閉駆動する電磁駆動弁
に係り、特に、電磁石への通電電流波形を最適に制御す
るうえで好適な電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特公平７−１１１１２
７号公報に開示される如く、電磁駆動弁が知られてい
る。この電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁と
して機能する弁体と、弁体と連動するアーマチャと、ア
ーマチャの変位方向両側に配置された電磁石とを備えて
いる。そして、内燃機関のクランク角に同期したタイミ
ングで、所定波形の励磁電流を各電磁石に交互に通電す
ることにより、弁体を開閉動作させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弁体は、そ
の開閉動作時に筒内圧や軸受部の摺動抵抗等に伴う外力
が外乱として作用する。かかる外乱の大きさは弁体の作
動サイクル毎に変化する。また、アーマチャと電磁石と
の当接面に存在する油膜の表面張力の影響で、弁体が変
位を開始するまでの時間遅れも作動サイクル毎に変化す
る。従って、上記従来の電磁駆動弁において、各電磁石
へ予め設定した波形の励磁電流を供給したのでは、上記
した外乱や時間遅れの変化によって、弁体の適切な変位
波形が得られなくなる。例えば、弁体の変位を妨げる外
乱が増加した場合には弁体が変位端にまで達し得なくな
り、また、外乱が減少した場合には弁体が変位端に達す
る際の変位速度が過大となって電磁駆動弁の作動音が増
大する等の問題が生ずることがある。
【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、アーマチャを駆動する電磁石へ供給される電流
波形を最適に維持することが可能な電磁駆動弁を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
て、前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位す
る過程中の少なくとも一の所定時点における前記弁体の
位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段により
検出された位置に基づいて、前記過程において前記電流
供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を設定する
電流波形設定手段とを備える電磁駆動弁により達成され
る。
【０００６】請求項１記載の発明において、弁体を変位
させるべき旨の要求が発せられてから弁体が変位を開始
するまでの時間遅れ、及び、弁体が変位する過程で受け
た外乱が変化すると、一方の変位端から他方の変位端へ
変位する過程中の所定時点における弁体の位置も変化す
る。一方、アーマチャに付与される運動エネルギーは電
磁石へ供給される電流の波形に応じて変化する。従っ
て、本発明によれば、弁体が一方の変位端から他方の変
位端へ変位する過程中の所定時点における弁体の位置に
基づいてその過程において電磁石へ供給する電流の波形
を設定することで、上記の時間遅れや外乱の大きさが変
化を補償できるような最適な電流波形が得られる。この
請求項１記載の電磁駆動弁の場合、請求項２に記載する
如く、前記電流波形設定手段が、前記一方の変位端から
前記位置検出手段により検出された前記弁体の位置まで
の距離が大きくなるに連れて、前記電流供給手段が前記
電磁石へ供給する電流の強さが弱まると共に、該電流供
給の持続時間が短くなるように前記電流の波形を設定し
てもよい。
【０００７】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁体
を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要求
が発せられた後、前記弁体が前記一方の変位端と前記他
方の変位端との間の中立位置である少なくとも一の所定
位置に達するまでの経過時間を検出する時間検出手段
と、該時間検出手段により検出された経過時間に基づい
て、前記電流供給手段が前記要求に応じて前記電磁石へ
供給する電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備
える電磁駆動弁により達成される。
【０００８】請求項３記載の発明において、弁体を一方
の変位端から変位させるべき旨の要求が発せられてから
弁体が変位を開始するまでの時間遅れ、及び、弁体が変
位する過程で受けた外乱が変化すると、上記要求が発せ
られた後、弁体が所定位置に達するまでの経過時間も変
化する。一方、アーマチャに付与される運動エネルギー
は電磁石へ供給される電流の波形に応じて変化する。従
って、本発明によれば、弁体を一方の変位端から変位さ
せるべき旨の要求が発せられた後、該弁体が所定位置に
達するまでの経過時間に基づいて該要求に応じて電磁石
へ供給する電流の波形を設定することで、上記の時間遅
れや外乱の大きさの変化を補償できるような最適な電流
波形が得られる。この請求項３記載の電磁駆動弁の場
合、請求項４に記載する如く、前記電流波形設定手段
が、前記時間検出手段により検出された経過時間が大き
くなるに連れて、前記電流供給手段が前記電磁石へ電流
を供給し始めるタイミングが遅くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。或いは、請求項５に記載する如
く、前記電流波形設定手段が、前記時間検出手段により
検出された経過時間が大きくなるに連れて、前記電流供
給手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共
に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。
【０００９】更に、上記の目的は、請求項６に記載する
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁体
が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程中の少
なくとも一の所定位置における前記弁体の速度を検出す
る速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された
速度に基づいて、前記過程において前記電流供給手段が
前記電磁石へ供給する電流の波形を設定する電流波形設
定手段とを備える電磁駆動弁により達成される。
【００１０】請求項６記載の発明において、弁体が一定
位置に達する際の弁体の速度は、弁体が変位する過程で
受けた外乱の大きさに応じて変化する。一方、弁体を変
位させるべき旨の指令が発せられてから弁体の変位が開
始するまでの時間遅れが生じても、一定位置における弁
体の速度は変化しない。従って、本発明によれば、弁体
が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程中の所
定位置における弁体の速度に基づいてその過程において
電磁石へ供給する電流の波形を設定することで、上記の
時間遅れとは無関係に、外乱の変化のみを補償できるよ
うな電流波形が得られる。この請求項６記載の電磁駆動
弁の場合、請求項７に記載する如く、前記所定位置は、
例えば、前記一方の変位端と前記他方の変位端との間の
中立位置である。また、請求項８に記載する如く、前記
電流波形設定手段は、前記速度検出手段により検出され
た前記弁体の速度が小さくなるに連れて、前記電流供給
手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共
に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の
波形を設定してもよい。
【００１１】
【００１２】また、上記目的は、請求項９に記載する如
く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アーマ
チャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する電
流供給手段とを備える電磁駆動弁において、 前記弁体が
一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程での少な
くとも一の所定時点における前記弁体の位置を検出する
位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置
に基づいて、前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
電流の波形を変化させる電流波形変化手段とを備え、前
記所定時点は、前記弁体を前記一方の変位端から他方の
変位端へ向けて変位させるべき要求が発せられた後、第
１の所定時間が経過した第１の時点と、前記要求が発せ
られた後、前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定
時間が経過した第２の時点であることを特徴とする電磁
駆動弁により達成される。
【００１３】更に、上記目的は、請求項１０に記載する
如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該アー
マチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給する
電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、 前記弁体
を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要求
が発せられた後、前記弁体が少なくとも一の所定位置に
達するまでの経過時間を検出する時間検出手段と、 該時
間検出手段により検出された経過時間に基づいて、前記
電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化
させる電流波形変化手段とを備え、前記所定位置は、前
記弁体が前記一方の変位端から第１の所定距離だけ変位
した第１の位置と、前記一方の変位端から該第１の所定
距離よりも大きい第２の所定距離だけ変位した第２の位
置であることを特徴とする電磁駆動弁により達成され
る。弁体が一方の変位端から変位を開始した直後の弁体
の位置には、上記した弁体変位の時間遅れが大きく反映
されている。一方、弁体が変位を開始した後、十分な時
間が経過した時点での弁体の位置には、弁体が変位する
過程で受けた外乱の影響が大きく反映されている。
【００１４】従って、請求項９記載の発明によれば、第
１の時点での弁体の位置を用いることにより上記時間遅
れの変化を補償できると共に、第２の所定時間が経過し
た第２の時点での弁体の変位を用いることにより弁体が
受ける外乱の変化を補償できる。また、請求項１０記載
の発明によれば、弁体が第１の位置に達するまでの経過
時間を用いることにより上記時間遅れの変化を補償でき
ると共に、第２の位置に達するまでの経過時間を用いる
ことにより弁体が受ける外乱の変化を補償できる。
【００１５】また、上記の目的は、請求項１１に記載す
る如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該ア
ーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給す
る電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁
体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させるべき要
求が発せられた後、前記弁体が一方の変位端から第１の
所定距離だけ変位した第１の所定位置に達するまでの経
過時間を検出する時間検出手段と、前記弁体が前記一方
の変位端から前記第１の所定距離より大きい第２の所定
距離だけ変位した第２の所定位置における前記弁体の速
度を検出する速度検出手段と、前記時間検出手段により
検出された経過時間、及び、前記速度検出手段により検
出された速度に応じて、前記電流供給手段が前記電磁石
へ供給する電流の波形を変化させる電流波形変化手段と
を備える電磁駆動弁により達成される。
【００１６】また、上記の目的は、請求項１２に記載す
る如く、弁体と、該弁体と連動するアーマチャと、該ア
ーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流を供給す
る電流供給手段とを備える電磁駆動弁において、前記弁
体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過程での
所定時点における前記弁体の位置を検出する位置検出手
段と、該位置検出手段により検出された位置よりも前記
他方の変位端側の所定位置における前記弁体の速度を検
出する速度検出手段と、前記位置検出手段により検出さ
れた位置、及び、前記速度検出手段により検出された速
度に応じて、前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
電流の波形を変化させる電流波形変化手段とを備える電
磁駆動弁により達成される。
【００１７】弁体が一方の変位端から変位を開始した直
後の弁体の位置には、上記した弁体変位の時間遅れが大
きく反映されている。一方、弁体の所定位置における速
度には、弁体が変位する過程で受けた外乱の影響のみが
反映されている。従って、請求項１１記載の発明によれ
ば、第１の所定位置に達するまでの経過時間を用いるこ
とにより上記時間遅れの変化を補償できると共に、第２
の所定位置における速度を用いることにより弁体が受け
る外乱の変化を補償できる。
【００１８】また、請求項１２記載の発明によれば、所
定時点での弁体の位置を用いることにより上記時間遅れ
の変化を補償できると共に、その位置より他方の変位端
側の所定位置での弁体の速度を用いることにより弁体が
受ける外乱の変化を補償できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である電
磁駆動弁１０の構成図である。電磁駆動弁１０は内燃機
関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体１２を備えて
いる。弁体１２は、内燃機関の燃焼室１４内に露出する
ようにロアヘッド１６に配設されている。ロアヘッド１
６にはポート１８が形成されている。ポート１８には弁
体１２に対する弁座２０が形成されている。ポート１８
と燃焼室１４とは、弁体１２が弁座２０から離座するこ
とにより導通状態となり、また、弁体１２が弁座２０に
着座することにより遮断状態となる。ロアヘッド１６の
上部にはアッパヘッド２２が固定されている。
【００２０】弁体１２には、上方に延びる弁軸２４が一
体に設けられている。弁軸２４は、ロアヘッド１６に固
定されたバルブガイド２６により軸方向に変位可能に保
持されている。なお、後述する如く、バルブガイド２６
には弁体１２のリフト量を検出するためのセンサが組み
込まれている。バルブガイド２６の上部を囲む部位には
円筒状のスプリング保持部２８が形成されている。ま
た、弁軸２４の上端部にはロアリテーナ３０が固定され
ている。ロアリテーナ３０とスプリング保持部２８の底
面との間には、両者を離間させる向きの付勢力を発生す
るロアスプリング３２が配設されている。ロアスプリン
グ３２はロアリテーナ３０を介して弁体１２を上向き、
すなわち、弁体１２の閉弁方向に付勢している。
【００２１】弁軸２４の上端面には、アーマチャシャフ
ト３６の下端面が当接している。アーマチャシャフト３
６は非磁性材料から構成されたロッド状の部材である。
アーマチャシャフト３６の上端部には、アッパリテーナ
３８が固定されている。アッパリテーナ３８の上部に
は、アッパスプリング４０の下端部が当接している。ア
ッパスプリング４０の周囲には、円筒状のアッパキャッ
プ４２が配設されている。アッパキャップ４２の上部に
はアジャスタボルト４４が螺着されている。アッパスプ
リング４０の上端部はスプリングシート４５を介してア
ジャスタボルト４４に当接している。アッパスプリング
４０はアッパリテーナ３８を介してアーマチャシャフト
３６を下向きに、すなわち、アーマチャ４６及び弁体１
２を開弁方向に付勢している。
【００２２】アーマチャシャフト３６の軸方向中間部の
外周には、アーマチャ４６が接合されている。アーマチ
ャ４６は軟磁性材料から構成された環状の部材である。
アーマチャ４６の上方にはアッパコア４８及びアッパコ
イル５０が配設されている。また、アーマチャ４６の下
方にはロアコア５２及びロアコイル５４が配設されてい
る。アッパコイル５０及びロアコイル５４はそれぞれ、
アッパコア４８及びロアコア５２のアーマチャ４６に対
向する側の面に形成された環状溝４８ａ及び５２ａに収
容されている。
【００２３】アッパコイル５０及びロアコイル５４は駆
動回路５６に電気的に接続されている。駆動回路５６
は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）５８から
付与される制御信号に応じた指令信号をＰＷＭにより生
成してアッパコイル５０及びロアコイル５４にそれぞれ
供給する。アッパコア４８及びロアコア５２はそれぞ
れ、その中央部を貫通する貫通穴４８ｂ及び５２ｂを備
えている。アッパコア４８の貫通穴４８ｂの上端にはプ
ッシュ６０が配設されている。また、ロアコア５２の貫
通穴５２ｂの下端にはプッシュ６２が配設されている。
アーマチャシャフト３６は、貫通孔４８ｂ、５２ｂを貫
通すると共に、プッシュ６０及び６２により軸方向に変
位可能に保持されている。
【００２４】アッパコア４８及びロアコア５２は、それ
ぞれ、それらの上端部及び下端部にフランジ部４８ｃ及
び５２ｃを備えている。アッパコア４８及びロアコア５
２は、それぞれのフランジ部４８ｃ及び５２ｃがアッパ
ヘッド２２を上下から挟むように、アッパヘッド２２に
形成された円筒状のコア保持空間６４に嵌着されてい
る。コア保持空間６４には、図示しない油供給路より潤
滑油が供給される。この潤滑油により、ブッシュ６０、
６２とプランジャシャフト３６との間の摺動面が潤滑さ
れる。
【００２５】上記したアッパキャップ４２はその下端部
にフランジ部４２ａを備えている。フランジ部４２ａ
は、アッパコア４８のフランジ部４８ｃを上方から覆う
ように配置されている。また、アッパヘッド２２の下面
にはロアキャップ５８が配設されている。ロアキャップ
５８は、ロアコア５２のフランジ部５２ｃを下方から覆
うように配置されている。そして、固定ボルト６４が、
アッパキャップ４２のフランジ部４２ａを貫通してアッ
パヘッド２２に締着されると共に、固定ボルト６６がロ
アキャップ５８を貫通してアッパヘッド２２に締着され
ることにより、アッパコア４８とロアコア５０とは所定
の間隔を隔てるようにアッパヘッド２２に固定されてい
る。なお、上記したアジャスタボルト４４は、アーマチ
ャ４６の中立位置がアッパコア４８とロアコア５２との
中間点となるように調整されている。
【００２６】次に、電磁駆動弁１０の動作について説明
する。アッパコイル５０に励磁電流が供給されると、ア
ッパコイル５０が発生する磁束によってアーマチャ４６
にはアッパコア４８へ向かう方向の電磁吸引力が作用す
る。このため、アーマチャ４６はアッパスプリング４０
の付勢力に抗してアッパコア４８へ向けて変位する。ア
ーマチャ４６がアッパコア４８に当接するまで変位した
状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体
１２は閉弁状態となる。以下、アーマチャ４６がアッパ
コア４８に当接する位置を、アーマチャ４６又は弁体１
２の全閉位置と称する。
【００２７】このように弁体１２が閉弁された状態で、
アッパコイル５０への励磁電流の供給が停止されると、
アーマチャ４６を全閉位置に保持するのに必要な電磁吸
引力は消滅する。このため、アーマチャシャフト３６は
アッパスプリング４０に付勢されることによって速やか
に下方へ向けて変位を開始する。アーマチャシャフト３
６が全閉位置から下方へ向けて変位すると、弁体１２は
弁座２０から離座することで開弁状態となる。アーマチ
ャシャフト３６の下方への変位量が所定値に達した時点
で、ロアコイル５４に励磁電流が供給されると、アーマ
チャ４６をロアコア５２に向けて付勢する電磁吸引力が
発生する。
【００２８】アーマチャ４６に対して上記電磁吸引力が
作用すると、アーマチャ４６はロアスプリング３２の発
する付勢力に抗してロアコア５２に向けて、ロアコア５
２に当接するまで変位する。以下、アーマチャ４６がロ
アコア５２に当接した位置を、アーマチャ４６又は弁体
１２の全開位置と称す。かかる状態で、ロアコイル５４
への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ４６を
全開位置に保持するのに必要な電磁吸引力が消滅する。
このため、アーマチャシャフト３６はロアスプリング３
２の付勢力によって速やかに上方へ変位を開始する。
【００２９】アーマチャシャフト３６の上方への変位量
が所定値に達した時点でアッパコイル５０に励磁電流が
供給されると、アッパコイル５０が発する電磁吸引力に
よりアーマチャ４６はアッパコア４８へ向けて付勢され
る。このため、アーマチャ４６は全閉位置まで変位し、
弁体１２は弁座２０に着座することにより再び閉弁状態
となる。
【００３０】図２（Ａ）は、弁体１２を全閉位置から全
開位置へ変位させるべくロアコイル５４に供給される具
体的な指令電流の波形の一例を示す。また、図２（Ｂ）
は、かかる波形の指令電流により実現される弁体１２の
変位を示す。図２（Ａ）に示す如く、ロアコイル５４に
供給される指令電流は、弁体１２の開弁要求が発せられ
てから（すなわち、後述する開放電流ｔがアッパコイル
５０に供給され始めてから）、休止期間ｐが経過した
後、吸引期間ｑだけ吸引電流ｒに維持される。そして、
弁体１２が全閉位置に到達する直前に、指令電流は吸引
電流ｒよりも小さな保持電流ｓに変化させられる。この
保持電流ｓがロアコイル５４に供給されている間、弁体
１２は全開位置に保持される。その後、弁体１２の閉弁
要求が生じた時点で、指令電流が保持電流ｓとは逆方向
の開放電流ｔに変化させられることにより、弁体１２は
全閉位置に向けて変位を開始する。アッパコイル５０に
ついても同様に、図２（Ａ）に示す波形の指令電流が供
給されることにより、弁体１２が全閉位置まで駆動され
る。
【００３１】上記図２（Ａ）に示す如く、各コイルに対
する指令電流波形は、休止期間ｐ、吸引期間ｑ、吸引電
流ｒ、保持電流ｓ、及び開放電流ｔにより規定される。
これらの５つのパラメータのうち、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、
弁体１２が、その変位速度がほぼゼロに等しくなった状
態で全閉位置又は全開位置に達するように設定される。
パラメータｐ、ｑ、ｒ、ｓがこのように設定されると、
弁体１２を確実に全開位置又は全閉位置まで変位させつ
つ、アーマチャ４６の各コアとの当接音及び弁体１２の
着座音を低減することが可能となる。
【００３２】しかしながら、弁体１２が変位する際に
は、弁体１２に不確定な種々の外力がその変位を妨げる
ような外乱として作用する。例えば、弁軸２４とバルブ
ガイド２６との間、及び、アーマチャシャフト３６とブ
ッシュ６０、６２との間の摺動抵抗は弁体１２の変位を
妨げる向きの外乱となる。かかる摺動抵抗は弁体１２の
作動サイクル毎に変動し得るものである。また、弁体１
２が排気弁として機能する場合、その開弁時には、燃焼
室１４内の高い燃焼圧とポート１８の圧力との差圧が弁
体１２の変位を妨げる向きの外乱となる。かかる燃焼圧
の大きさも燃焼サイクル毎に燃焼状態に応じて変動し得
るものである。更に、弁体１２が吸気弁として機能する
場合、吸入空気の流れに応じた力が外乱として弁体１２
に作用する。この場合にも、前サイクルでの燃焼状態に
応じて空気の吸入状態が変化することで、弁体１２に作
用する外乱は変動することとなる。
【００３３】このように、弁体１２に作用する外乱は動
作サイクル毎に変化し、その変化に応じて弁体１２が変
位する過程で失われる運動エネルギーも変化する。この
ため、アッパコイル５０及びロアコイル５４への指令電
流波形として予め設定した波形を用いたのでは、上記し
た外乱の変化に起因して、弁体１２を適切に駆動できな
くなることがある。
【００３４】図３は、全閉位置から全開位置へ向かう弁
体１２のリフト波形を、ロアコイル５４への指令電流波
形を一定とした状態で、弁体１２に作用する外乱が変化
した３つの場合〜について示す。図３にで示す場
合には、弁体１２が全開位置に達する際の速度がほぼゼ
ロとなり、最適なリフト波形が実現されている。一方、
図３にで示す場合には、弁体１２に作用する開弁方向
の力が過大となり（つまり、で示す場合に比べて弁体
１２の変位を妨げる向きの外乱が減少し）、全開位置に
達する際の速度が大きくなっている。この場合、アーマ
チャ４６がロアコア５２に大きな速度で当接すること
で、電磁駆動弁１０の作動音が増大する。また、図３に
で示す場合には、弁体１２に作用する開弁方向の力が
不足し（つまり、で示す場合に比べて弁体１２の変位
を妨げる向きの外乱が増大し）、弁体１２は全開位置ま
で到達していない。この場合、以後、弁体１２の開閉駆
動を行うことができなくなってしまう。
【００３５】図３に示す如く、弁体１２の開弁要求が発
せられた後、所定時間Ｔ0 が経過した時点での弁体１２
のリフト量（以下、基準リフト量Ｌc と称す）は、弁体
１２に作用する外乱、つまり、弁体１２が失う運動エネ
ルギーに応じてＬ１，Ｌ２、Ｌ３と変化する。すなわ
ち、弁体１２が失う運動エネルギーが小さいほど、基準
リフト量Ｌc は大きくなり、アーマチャ４６に付与すべ
き電磁力を小さくすべきと判断できる。一方、電磁吸引
力によりアーマチャ４６に付与される運動エネルギーの
大きさは各コイルに供給される指令電流波形に依存す
る。そこで、本実施例では、弁体１２の上記基準リフト
量Ｌc に基づいて、指令電流波形を決定することとして
いる。
【００３６】なお、本実施例、及び、以下に述べる各実
施例においては、弁体１２を全閉位置から開弁方向に変
位させる場合について説明するが、弁体１２を全開位置
から閉弁方向に変位させる場合にも全く同様の手法を適
用することができる。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞ
れ、基準リフト量Ｌc と休止期間ｐ、吸引期間ｑ、吸引
電流ｒ、及び保持電流ｓとの関係を示すマップである。
なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すマップは、異なる外乱
が弁体１２に作用する種々の条件下で、基準リフト量Ｌ
c と、弁体１２が、その変位速度がほぼゼロとなった状
態で全開位置に達するようなｐ、ｑ、ｒ、ｓとの関係を
実験的に求めることにより得られたものである。かかる
マップに基づいて、指令電流波形を規定する各パラメー
タｐ、ｑ、ｒ、ｓが決定される。
【００３７】アーマチャ４６に付与される電磁吸引力
は、主に、吸引電流ｒの総通電量、すなわち、吸引電流
ｒと吸引期間ｑとの積に依存する。このため、図４
（Ｂ）及び（Ｃ）は、基準リフト量Ｌc が大きいほど、
吸引期間ｑ及び吸引電流ｒは小さくなるように設定さ
れ、また、休止時間ｐ及び保持電流ｓは基準リフト量Ｌ
c にかかわらずほぼ一定とされる。ただし、弁体１２に
作用する外乱が小さいほど、通電の開始タイミングを遅
らせることが可能である。このため、図４（Ａ）に示す
如く、基準リフト量Ｌc が大きくなるにつれて、休止期
間ｐは僅かずつ小さくなるように設定される。一方、保
持電流ｓは基準リフト量Ｌc にかかわらず一定の値ｓ0
とされる。例えば、図４に示されるように、基準リフト
量Ｌc がＬ１、Ｌ２、Ｌ３の場合、それぞれ、パラメー
タ（ｑ、ｑ、ｒ、ｓ）が（ｐ１、ｑ１，ｒ１、ｓ0 ）、
（ｐ２、ｑ２，ｒ２、ｓ0 ）、（ｐ３、ｑ３，ｒ３、ｓ
0 ）で規定される指令電流波形が用いられることとな
る。このように、本実施例では、基準リフト量Ｌc に基
づいて、指令電流波形を規定するパラメータｐ、ｑ、
ｒ、ｓを設定することで、外乱の変化を補償して、常に
最適な、つまり、電磁駆動弁１０の作動音を増加させる
ことなく弁体１２を確実に開閉駆動できるような指令電
流波形を得ることができる。
【００３８】なお、弁体１２が全閉位置から全開位置へ
変位する場合、アッパスプリング４０及びロアスプリン
グ３２の付勢力により、アーマチャ４６に電磁力が付与
されなくても弁体１２は中立位置を超える位置まで変位
することができる。また、アーマチャ４６に効率的に電
磁力を付与するためには、アーマチャ４６がアッパコア
４８又はロアコア５２に接近してから各コイルへの通電
を開始するのが有効である。かかる観点より、上記した
休止期間ｐは、弁体１２が中立位置を超えた時点で吸引
電流ｒの供給が開始されるように設定される。
【００３９】一方、弁体１２が全閉位置から全開位置へ
向けて変位する場合、ポート１８と燃焼室１４との間の
差圧は、弁体１２のリフト量が大きくなるにつれて減少
し、弁体１２が中立位置近傍に達した時点では差圧はほ
ぼ消滅する。従って、弁体１２に作用する外乱のうち上
記差圧に起因する成分の変動は、弁体１２が中立位置を
超えた後はほとんど生じないこととなる。
【００４０】従って、基準リフト量Ｌc が弁体１２の最
大リフト量（つまり全閉位置と全開位置との間の距離）
の半分より僅かに小さな値となるように上記所定時間Ｔ
0 を設定することにより、アーマチャ４６に電磁力が作
用しない状態で、上記差圧に起因する外乱の変化が大き
く反映された基準リフト量Ｌc を検出できる。従って、
上記の如く所定時間Ｔ0 を設定することにより、外乱の
変化に応じて指令電流波形をより適切に設定することが
可能となる。
【００４１】次に、図５を参照して、本実施例において
弁体１２のリフト量を検出するための第１の構成例につ
いて説明する。図５は、本構成例におけるバルブガイド
２６の軸方向断面図である。なお、図５において左半分
は弁体１２が全閉位置にある状態を、右半分は弁体１２
が全開位置にある状態をそれぞれ示している。図５に示
す如く、バルブガイド２６には、一対のギャップセンサ
１００、１０２が、弁軸２４を隔てて径方向に対向する
ように配設されている。ギャップセンサ１００、１０２
は例えば渦電流式のギャップセンサであり、ＥＣＵ５８
に電気的に接続されている。ギャップセンサ１００、１
０２は、それぞれ、弁軸２４の外周面までの距離に応じ
た電圧信号をＥＣＵ５８に向けて出力する。
【００４２】一方、弁軸２４には、上方ほど小径となる
ように形成されたテーパ部１０４が設けられている。テ
ーパ部１０４は、図５の左半分に示す如く、弁体１２が
全閉位置にある場合には、テーパ部１０４の大径側端部
の近傍がギャップセンサ１００、１０２と対向し、ま
た、図５の右半分に示す如く、弁体１２が全開位置にあ
る場合には、テーパ部１０４の小径側端部の近傍がギャ
ップセンサ１００、１０２と対向するように配置されて
いる。従って、弁体１２の全閉位置からのリフト量が大
きくなるにつれて、ギャップセンサ１００、１０２と弁
軸２６の外周面との間の距離は増加し、ギャップセンサ
１００、１０２の出力電圧Ｖは次第に大きくなる。な
お、ギャップセンサ１００、１０２の出力電圧Ｖとは、
各センサの出力電圧の平均値を意味するものとする。
【００４３】図６は、弁体１２の全閉位置からのリフト
量とギャップセンサ１００、１０２の出力電圧Ｖとの関
係を示す。図６に示す如く、弁体１２のリフト量が大き
くなるにつれて出力電圧Ｖは増加する。しかし、ギャッ
プセンサ１００、１０２の温度ドリフトによるゲインや
ゼロ点の変化に起因して、図６に破線で示す如く、リフ
ト量が同一であっても出力電圧Ｖは変動する。そこで、
弁体１２が全閉位置にある場合の出力電圧Ｖの値、すな
わち出力電圧Ｖの最小値Ｖmin と、弁体１２が全開位置
にある場合の出力電圧Ｖの値、すなわち出力電圧Ｖの最
大値Ｖmax とを用いて、次式に従って出力電圧Ｖの正規
化値Ｖs を求める。
【００４４】Ｖs ＝（ＶーＶmin ）／（Ｖmax −Ｖmin
） 図７は、弁体１２のリフト量と正規化値Ｖs との関係を
示す。図７に示す如く、正規化値Ｖs は弁体１２が全閉
位置と全開位置との間を変位するのに応じて０〜１の間
を変化することとなる。従って、正規化値Ｖs を用いる
ことで、ギャップセンサ１００、１０２の温度ドリフト
の影響を受けることなく弁体１２のリフト量を正確に検
出することができる。
【００４５】また、上述の如くギャップセンサ１００、
１０２の出力電圧の平均値を出力電圧Ｖとして用いられ
ることで、弁軸２４が径方向に変位して各センサの出力
電圧が変化した場合にも、その影響は相殺されることと
なる。更に、上述の如く、正規化値Ｖs は弁体１２が全
閉位置にある場合にゼロとなるように正規化されるた
め、常に、全閉位置を基準とした弁体１２のリフト量が
検出される。従って、弁体１２の熱膨張により、テーパ
部１０４とギャップセンサ１００、１０２との相対位置
が変化した場合にも、その影響を受けることなく弁体１
２のリフト量を正確に検出することができる。
【００４６】図８は、弁体１２のリフト量を検出するた
めの第２の構成例を示す。なお、図８において左半分は
弁体１２が全閉位置にある状態を、右半分は弁体１２が
全開位置にある状態をそれぞれ示している。図８に示す
如く、本構成例では、上記図５に示す構成例におけるテ
ーパ部１０４に代えて、矩形状の断面形状を有する凹部
１０６が弁軸２４に設けられる。凹部１０６は、弁体１
２が全閉位置にある場合に、下側の段差部１０６ａがギ
ャップセンサ１００、１０２の中央部と対向し、弁体１
２が中立位置にある場合に上側の段差部１０６ｂがギャ
ップセンサ１００、１０２の中央部と対向するように配
置されている。かかる構成によれば、弁体１２が中立位
置近傍を変位する場合に、その変位に応じて、ギャップ
センサ１００、１０２の、凹部１０６と対向する部分の
面積が変化することで、出力電圧Ｖも変化する。なお、
図８に示す構成においても、上記図５に示す構成の場合
と同様に、出力電圧Ｖをその最大値及び最小値で正規化
した正規化値Ｖs を用いることで、ギャップセンサ１０
０、１０２の温度ドリフトの影響を除去することができ
る。
【００４７】図９は、上記図８に示す構成における弁体
１２のリフト量と正規化値Ｖs との関係を示す。図９に
示す如く、弁体１２が中立位置付近を変位する場合、リ
フト量の変化に応じて正規化値Ｖs は比較的大きな勾配
で変化する。一方、上述の如く、所定時間Ｔ0 は、基準
リフト量Ｌc が弁体１２の中立位置近傍となるように設
定されている。従って、図９に示す構成によれば、正規
化値Ｖｓに基づいて基準リフト量Ｌc を高い精度で検出
することができる。
【００４８】なお、弁体１２のリフト量を検出する構成
は。図５及び図８に示す構成に限られるものではない。
例えば、アーマチャシャフト３６の上端面の変位をギャ
ップセンサ又はレーザ式距離センサにより測定するな
ど、種々の構成が可能である。以下、図１０を参照し
て、本実施例においてＥＣＵ５８が実行する具体的な処
理の内容について説明する。図１０は、ＥＣＵ５８が実
行するルーチンのフローチャートである。なお、図１０
に示すルーチンは所定時間間隔で起動される定時割込ル
ーチンである。図１０に示すルーチンが起動されると、
先ずステップ１５０の処理が実行される。
【００４９】ステップ１５０では、弁体１２の開弁要求
が発せられているか否かが判別される。ステップ１５０
の処理は、開弁要求が発せられるまで繰り返し実行され
る。ステップ１５０において、開弁要求が発せられてい
れば、次にステップ１５２の処理が実行される。ステッ
プ１５２では、開弁要求が発せられてから所定時間Ｔ0
が経過したか否かが判別される。ステップ１５２の処理
は、所定時間Ｔ0 が経過するまで繰り返し実行される。
ステップ１５２において、所定時間Ｔ0 が経過した場合
は、次にステップ１５４の処理が実行される。
【００５０】ステップ１５４では、弁体１２の全閉位置
からのリフト量が検出される。本ステップ１５４で検出
されるリフト量が基準リフト量Ｌc に相当する。ステッ
プ１５６では、基準リフト量Ｌc に基づいて、上記図４
（Ａ）〜（Ｄ）に示すマップを参照することにより休止
時間ｐ、吸引時間ｑ、吸引電流ｒ、及び保持電流ｓが決
定される。これにより、ロアコイル５４に供給すべき指
令電流波形が決定される。
【００５１】ステップ１５８では、上記ステップ１５６
で決定された指令電流波形をロアコイル５４に供給する
処理が実行される。ステップ１５８の処理が終了する
と、今回のルーチンは終了される。次に、本発明の第２
実施例について説明する。本実施例では、開弁要求が発
せられた後、弁体１２のリフトが所定リフト量Ｌ0 に達
するまでの経過時間（以下、基準経過時間Ｔc と称す）
に基づいて、指令電流波形を決定する。
【００５２】図１１は、上記図３と同様に、全閉位置か
ら全開位置へ向かう弁体１２のリフト波形を、ロアコイ
ル５４への指令電流波形を一定とした状態で、弁体１２
に作用する外乱が変化した３つの場合〜について示
す。図１１に示す如く、基準経過時間Ｔc は、弁体１２
に作用する外乱、つまり、弁体１２が失う運動エネルギ
ーに応じてＴ１、Ｔ２、Ｔ３と変化する。すなわち、弁
体１２が失う運動エネルギーが小さいほど、基準経過時
間Ｔc は小さくなり、アーマチャ４６に付与する電磁力
を小さくすべきと判断できる。なお、上記第１実施例に
おける所定時間Ｔ0 と同様に、弁体１２に作用する外乱
の変化をできるだけ基準経過時間Ｔc に反映させる観点
から、所定リフト量Ｌ0 は弁体１２のほぼ中立位置に相
当するように設定される。
【００５３】図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、基準
経過時間Ｔc と休止期間ｐ、吸引期間ｑ、吸引電流ｒ、
及び保持電流ｓとの関係を示すマップである。なお、図
１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すマップは、弁体１２に対する
外乱が異なる種々の条件下で、基準経過時間Ｔc と、弁
体１２が、その変位速度がほぼゼロとなった状態で全閉
位置に達するようなｐ、ｑ、ｒ、ｓとの関係を実験的に
求めることにより得られたものである。本実施例では、
図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すマップに基づいて各パラメ
ータｐ、ｑ、ｒ、ｓが決定される。
【００５４】上述の如く、休止期間ｐは、弁体１２が中
立位置を超えた時点で吸引電流ｒの供給が開始されるよ
うに設定されている。一方、所定リフト量Ｌ0 はほぼ弁
体１２の中立位置に相当するように設定されている。従
って、基準経過時間Ｔc が大きくなると、弁体１２の変
位が所定リフト量Ｌ0 に達する前に吸引電流ｒの供給が
開始される事態が起こり得る。かかる事態を防止するた
め、図１２（Ａ）に示す如く、基準経過時間Ｔc が大き
いほど、休止期間ｐは大きな値に設定される。
【００５５】また、基準経過時間Ｔc が大きいほど、ア
ーマチャ４６へ付与すべき電磁力は大きくなる。このた
め、図１２（Ｂ）及び（Ｃ）に示す如く、基準経過時間
Ｔcが大きいほど、吸引時間ｑ及び吸引電流ｒは大きな
値に設定される。一方、保持電流を表すパラメータｓは
弁体１２のリフト波形にはほとんど影響しない。このた
め、図１２（Ｄ）に示す如く、パラメータｓは基準経過
時間Ｔcにかかわらず一定の値ｓ0 とされる。
【００５６】図１３は、本実施例において、弁体１２の
リフトが所定リフト量Ｌ0 に達したことを検出するため
の構成を示す。図１３に示す如く、本実施例では、弁軸
２４の外周面に磁石２００が装着されている。弁軸２４
の近傍には、磁気ピックアップ２０２が設けられてい
る。磁気ピックアップ２０２の出力信号はＥＣＵ５８に
供給されている。磁気ピックアップ２０２は、例えばバ
ルブガイド２６の上端部に保持部材２０４を介して保持
されている。磁石２００と磁気ピックアップ２０２と
は、弁体１２の全閉位置からのリフトが所定リフト量Ｌ
0 に達した際に互いに対向するように配置されている。
従って、ＥＣＵ５８は、磁気ピックアップ２０２の出力
信号に基づいて、弁体１２の全閉位置からのリフトが所
定リフト量Ｌ0 に達したタイミングを検知することがで
きる。なお、磁石２００を弁軸２４ではなくアーマチャ
シャフト３６に設けることとしてもよい。
【００５７】上記の如く、本実施例では、上記第１実施
例の基準リフト量Ｌc を検出する場合に比べて簡易な構
成で基準経過時間Ｔc を検出することができる。ただ
し、第１実施例の場合と同様に、図５又は図８に示す構
成により弁体１２のリフト量を検出することとしてもよ
い。以下、図１４を参照して、本実施例においてＥＣＵ
５８が実行する具体的な処理の内容について説明する。
図１４は、ＥＣＵ５８が実行するルーチンのフローチャ
ートである。図１４に示すルーチンは所定時間間隔で起
動される定時割込ルーチンである。なお、図１４におい
て、図１０に示すルーチンと同様の処理を行うステップ
には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４に
示すルーチンでは、ステップ１５０において開弁要求が
発せられている場合は、次にステップ２５２の処理が実
行される。
【００５８】ステップ２５２では、弁体１２のリフトが
所定リフト量Ｌ0 に達したか否かが判別される。ステッ
プ２５２の処理は、所定リフト量Ｌ0 に達するまで繰り
返し実行される。ステップ２５２において弁体１２のリ
フトが所定リフト量に達した場合は、次にステップ２５
４の処理が実行される。ステップ２５４では、開弁要求
が発せられた後の経過時間が検出される。本ステップ２
５４で検出される経過時間が基準経過時間Ｔc に相当す
る。
【００５９】ステップ２５６では、基準経過時間Ｔc に
基づいて上記図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すマップを参照
して休止期間ｐ、吸引期間ｑ、吸引電流ｒ、及び保持電
流ｓが決定される。ステップ２５６の処理が終了される
と、次にステップ１５８の処理が実行された後、今回の
ルーチンは終了される。次に、本発明の第３実施例につ
いて説明する。
【００６０】上記の如く、コア保持空間６４には、ブッ
シュ６０、６２とアーマチャシャフト３６との摺動面を
潤滑するための潤滑油が供給される。かかる潤滑油はア
ーマチャ４６、アッパコア４８、及びロアコア５２の表
面に油膜状に付着する。このため、アーマチャ４６がア
ッパコア４８から離脱する際（つまり、弁体１２が全閉
位置からリフトを開始する際）、油膜による表面張力に
より、アーマチャ４６にはその変位を妨げる力が作用す
る。かかる力に起因して、弁体１２の開弁要求が発せら
れた後、アーマチャ４６及び弁体１２が変位を開始する
までに時間遅れが発生する。かかる時間遅れの大きさ
は、油膜の付着状態等に依存してばらつくことになる。
【００６１】また、アッパコイル５０及びロアコイル５
４への指令電流は駆動回路５６によりＰＷＭ制御される
ため、一定の保持電流ｓが供給されている場合にも、そ
の電流値は常に小さな振幅で変動している。従って、開
弁要求に応じてアッパコイル５０への指令電流が保持電
流ｒから開放電流ｓに切り替えられる際に、その切り替
えのタイミングに応じて保持電流ｓの値が異なることに
よっても、アーマチャ４６及び弁体１２が変位を開始す
るまでの遅れ時間がばらつくことになる。
【００６２】このように、弁体１２の開弁要求が発せら
れた後、アーマチャ４６及び弁体１２が実際に変位を開
始するまでに遅れが生じ、その遅れ時間（以下、遅れ時
間ΔＴと称す）はばらつきを伴っている。従って、アッ
パコイル５０及びロアコイル５４へ常に同じタイミング
で指令電流を供給すると（つまり、休止期間ｐを常に一
定にすると）、遅れ時間ΔＴのばらつきにより、吸引電
流ｒの供給が開始される時点での弁体１２の位置が変動
する。この場合、アーマチャ４６とアッパコア４８又は
ロアコア５２との間の距離変化によりアーマチャ４６に
付与される電磁力が変化することで、弁体１２が全開位
置に達する際の変位速度が大きくなり、又は、弁体１２
が全開位置又は全閉位置まで達し得ない事態が生じ得
る。
【００６３】そこで、本実施例では、弁体１２の開弁要
求が発せられた後、所定時間Ｔａが経過した時点での弁
体１２のリフト量に基づいて遅れ時間ΔＴを推定し、こ
の遅れ時間ΔＴに応じて休止期間ｐを増加させることと
している。図１５（Ａ）は、全閉位置から全開位置へ向
かう弁体１２のリフト波形を、遅れ時間ΔＴが生じてい
ない場合（図中に実線で表す）、及び、互いに異なる
遅れ時間ΔＴ１及びΔＴ２が生じた場合（それぞれ図中
に破線及び一点鎖線で表す）について示す。また、
図１５（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれアッパコイル５０及
びロアコイル５４への指令電流波形を示す。
【００６４】図１５（Ａ）からわかるように、遅れ時間
ΔＴが大きくなるほど、開弁要求が発せられた後（すな
わち、図１５（Ｂ）に示す如くアッパコイル５０に開放
電流ｒが供給され始めた後）、小さな所定時間Ｔa が経
過した時点での弁体１２のリフト量（以下、初期リフト
量Ｌa と称す）は小さくなる。そこで、本実施例では、
図１６に示す如く、初期リフト量Ｌa と遅れ時間ΔＴと
の関係を予め実験的に求めてマップとして記憶してお
き、かかるマップを参照して初期リフト量Ｌa から遅れ
時間ΔＴを推定することとしている。そして、遅れ時間
ΔＴがゼロである場合に最適なリフト波形を与える休止
期間ｐの値（以下、基準休止期間ｐ0 と称す）に、遅れ
時間ΔＴを加えた値を実際の休止期間ｐとして用いるこ
とにより、遅れ時間ΔＴの大きさにかかわらず、弁体１
２のリフト量が一定の位置で吸引電流ｒの供給を開始す
ることができる。
【００６５】このように、本実施例では、休止期間ｐを
遅れ時間ΔＴに応じて増加させることで、遅れ時間ΔＴ
のばらつきにかかわらず、弁体１２が一定位置に達した
時点で吸引電流ｒの供給を開始することが可能である。
従って、本実施例によれば、弁体１２を全開位置まで確
実に変位させつつ、弁体１２が全開位置に達する際の速
度を小さく抑制して電磁駆動弁１０の作動音を低減する
ことができる。
【００６６】なお、上記第１及び第２実施例で述べたよ
うに、弁体１２に作用する外乱の変動によっても弁体１
２のリフト波形は変化する。しかし、弁体１２が全閉位
置から変位を開始した直後は、かかる外乱が弁体１２の
リフト量に与える影響は小さい。従って、外乱の影響を
除外して遅れ時間ΔＴを正確に推定するうえでは、所定
時間Ｔa をできるだけ小さな値にすることが望ましい。
一方、所定時間Ｔａの値が小さ過ぎると、所定時間Ｔａ
が経過した時点で、未だ弁体１２が変位を開始していな
い場合が起こり得る。これらの観点より、所定時間Ｔa
は、弁体１２が確実に変位を開始したと判断できる範囲
で、できるだけ小さな値に設定される。具体的には、本
実施例の電磁駆動弁１０においては、遅れ時間ΔＴは０
〜０．５ｍｓの範囲であることが分かっている。そこ
で、本実施例では、所定時間Ｔa を例えば１ｍｓに設定
している。
【００６７】以下、図１７を参照して、本実施例におい
てＥＣＵ５８が実行する具体的な処理の内容について説
明する。図１７は、ＥＣＵ５８が実行するルーチンのフ
ローチャートである。図１７に示すルーチンは所定時間
間隔で起動される定時割込ルーチンである。なお、図１
７において、図１０に示すルーチンと同様の処理を行う
ステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
図１７に示すルーチンでは、ステップ１５２において開
弁要求が発せられている場合は、次にステップ３５２の
処理が実行される。ステップ３５２では、開弁要求が発
せられた後、所定時間Ｔa が経過しているか否かが判別
される。ステップ３５２の処理は所定時間Ｔa が経過す
るまで繰り返し実行される。ステップ３５２において所
定時間Ｔa が経過していれば、次にステップ３５４の処
理が実行される。
【００６８】ステップ３５４では、弁体１２のリフト量
が検出される。本ステップで検出されるリフト量が初期
リフト量Ｌa に相当する。ステップ３５６では、上記図
１６に示すマップを参照することにより初期リフト量Ｌ
a に基づいて遅れ時間ΔＴが求められる。ステップ３５
８では、休止期間ｐが、基準休止期間ｐ0 に遅れ時間Δ
Ｔを加えた値に設定される。
【００６９】ステップ３６０では、ステップ３５８で設
定された休止期間ｐを用いた指令電流波形をロアコイル
５４に供給する処理が実行される。ステップ３６０の処
理が終了すると、今回のルーチンは終了される。なお、
上記第３実施例では、遅れ時間ΔＴに基づいて休止期間
ｐを設定することとしたが、弁体１２が中立位置近傍の
一定位置に達した時点で吸引電流ｒの供給を開始するこ
とによっても、遅れ時間ΔＴの変化を補償することがで
きる。
【００７０】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。本実施例では、弁体１２のリフトが所定リフト量Ｌ
b に達するまでの経過時間から遅れ時間ΔＴが直接的に
求められる。すなわち、遅れ時間ΔＴがゼロである場合
に弁体１２のリフトが所定リフト量Ｌb に達するまでの
経過時間Ｔb0を予め求めておき、実際に測定された経過
時間とＴb との差を遅れ時間ΔＴとする。
【００７１】上記第３実施例の如く初期リフト量Ｌa に
基づいて遅れ時間ΔＴを推定する場合、遅れ時間ΔＴが
所定時間Ｔa を超えると遅れ時間ΔＴを求めることがで
きなくなる。これに対して、本実施例のように、弁体１
２のリフトが所定リフト量Ｌb に達するまでの経過時間
を用いることとすれば、遅れ時間ΔＴを、その大きさに
かかわらず求めることが可能となる。
【００７２】図１８は、本実施例においてＥＣＵ５８が
実行するルーチンのフローチャートである。図１８に示
すルーチンは所定時間間隔で起動される定時割込ルーチ
ンである。なお、図１８において、図１７に示すルーチ
ンと同様の処理を行うステップには同一の符号を付して
その説明を省略する。図１８に示すルーチンでは、ステ
ップ１５０において開弁要求が発せられている場合は、
次にステップ４５２の処理が実行される。
【００７３】ステップ４５２では、弁体１２のリフトが
所定リフト量Ｌb に達したか否かが判別される。ステッ
プ４５２の処理は、所定リフト量Ｌb に達するまで繰り
返し実行される。ステップ４５２において弁体１２のリ
フトが所定リフト量に達した場合は、次にステップ４５
４の処理が実行される。ステップ４５４では、開弁要求
が発せられた後の経過時間が検出される。本ステップ４
５４で検出される経過時間が、上記経過時間Ｔb とな
る。
【００７４】ステップ４５６では、経過時間Ｔb と予め
求めておいた経過時間Ｔb0とに基づいて遅れ時間ΔＴ
（＝Ｔb −Ｔb0）が求められる。ステップ４５６の処理
が終了すると、次にステップ３５８及び３６０の処理が
実行された後、今回のルーチンは終了される。なお、上
記第３及び第４実施例では、上記の如く遅れ時間ΔＴに
基づいて休止期間ｐを設定することに加えて、さらに、
上記第１及び第２実施例の如く、基準リフト量Ｌc 又は
基準経過時間Ｔc に基づいて吸引期間ｑおよび吸引電流
ｒを設定することにより弁体１２に作用する外乱の影響
を補償することとしてもよい。
【００７５】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。上記第１及び第２実施例では、弁体１２のリフトが
所定量に達するまでの経過時間、または、所定時間が経
過した時点での弁体１２のリフト量に基づいて、指令電
流波形を変化させることとした。しかしながら、上記第
３及び第４実施例において述べたように、開弁要求が発
せられた後、弁体１２が変位を開始するまでに遅れ時間
ΔＴが生ずることがある。従って、上記経過時間又はリ
フト量には、弁体１２に作用する外乱の影響だけではな
く、遅れ時間ΔＴの影響も反映されていることになる。
本実施例では、弁体１２の変位速度を用いることで、弁
体１２に作用する外乱の影響と遅れ時間ΔＴの影響とを
区別して、最適な指令電流波形を得ることを可能として
いる。
【００７６】上記図３又は図１１からわかるように、外
乱が変化した場合には、弁体１２のリフト波形の形が変
化し、一定のリフト量におけるリフト波形の勾配は、外
乱が大きくなるほど減少する。一方、上記図１５に示す
如く、遅れ時間ΔＴが変化した場合には、リフト波形は
時間軸方向に平行移動し、一定のリフト量における勾配
は遅れ時間ΔＴの値にかかわらず一定である。従って、
弁体１２のあるリフト量における変位速度には、弁体１
２に作用する外乱の影響のみが反映されることとなる。
また、弁体１２がリフトを開始した直後の所定リフト量
Ｌb に達するまでの経過時間Ｔb には、主に遅れ時間Δ
Ｔの影響のみが反映される。
【００７７】そこで、本実施例では、上記第４実施例の
場合と同様に、弁体１２のリフトが所定リフト量Ｌb に
達するまでの経過時間Ｔb から遅れ時間ΔＴを推定し、
ΔＴに基づいて休止期間ｐを決定すると共に、更に、弁
体１２のリフトが中立位置近傍の所定リフト量Ｌd に達
するまでの平均速度Ｖ0 に基づいて吸引期間ｑ及び吸引
電流ｒを決定することとしている。
【００７８】なお、弁体１２の変位速度は、中立位置近
傍で最大となる。従って、中立位置近傍のリフト量Ｌd
に達するまでの平均速度Ｖ0 には、弁体１２に作用する
外乱の影響がより大きく反映されることとなる。従っ
て、かかる平均速度Ｖ0 を用いることにより、外乱変化
の影響をより正確に補償することが可能とされている。
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、平均速度Ｖ0 と、
吸引期間ｑ、吸引電流ｒ、及び、開放電流ｓとの関係を
示すマップである。なお、図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示す
マップは、弁体１２に作用する外乱が異なる種々の条件
下で最適なリフト波形を与えるようなｐ、ｑ、ｒの値を
実験的に求めることにより得られたものである。
【００７９】上述の如く、弁体１２の変位を妨げるよう
な外乱が大きくなるほど（つまり、弁体１２が失う運動
エネルギーが大きくなるほど）、一定位置における弁体
１２の変位速度は小さくなる。このため、図１９（Ａ）
及び（Ｂ）に示す如く、平均速度Ｖ0 が小さいほど、吸
引期間ｑ及び吸引電流ｒは大きな値となるように設定さ
れる。一方、保持期間ｓはリフト波形にほとんど影響を
与えないため、保持期間ｓの値は平均速度Ｖ0 にかかわ
らず一定値ｓ0 に設定される。なお、休止期間ｐは、上
記第３及び第４実施例の場合と同様に、基準休止期間ｐ
０に遅れ時間ΔＴを加えることにより求められる。
【００８０】図２０は、本実施例においてＥＣＵ５８が
実行するルーチンのフローチャートである。なお、図２
０において、図１８に示すルーチンと同様の処理を行う
ステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
図２０に示すルーチンでは、ステップ３５８において、
休止期間ｐが決定されると、次にステップ５００の処理
が実行される。
【００８１】ステップ５００では、弁体１２のリフトが
所定リフト量Ｌd に達したか否かが判別される。ステッ
プ５００の処理は所定リフト量Ｌd に達するまで繰り返
し実行される。ステップ５００において、所定リフト量
Ｌd に達した場合は、次にステップ５０２の処理が実行
される。ステップ５０２では、弁体１２を開弁要求が発
せられた後の経過時間が検出される。本ステップ５０２
で検出される経過時間が、上記した経過時間Ｔd に相当
することになる。
【００８２】ステップ５０４では、次式に従って平均速
度Ｖ0 が演算される。 Ｖc ＝（Ｌd ーＬb ）／（Ｔd ーＴb ） ステップ５０６では、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すマ
ップに基づいて吸引期間ｑ及び吸引電流ｒが決定され
る。これにより、ロアコイル５４に供給すべき指令電流
波形が決定される。
【００８３】ステップ５０８では、上記ステップ５０６
で決定された指令電流波形をロアコイル５４に供給する
処理が実行される。ステップ５０８の処理が終了する
と、今回のルーチンは終了される。なお、上記第５実施
例では、弁体１２のリフトが所定リフト量Ｌb に達する
までの経過時間Ｔb に基づいて休止期間ｐを求めること
としたが、上記第３実施例の如く、開弁要求が発せられ
てから所定時間Ｔa が経過した時点での初期リフト量Ｌ
a に基づいて休止期間ｐをもとめてもよい。
【００８４】また、上記第５実施例では、弁体１２のリ
フトが所定リフト量Ｌb に達してから所定リフト量Ｌd
に達するまでの平均速度Ｖ0 に基づいて指令電流波形を
決定するものとしたが、平均速度Ｖ0 に代えて、弁体１
２のリフトが所定リフト量Ｌd に達した時点での瞬間的
な速度を用いてもよい。例えば、所定リフト量Ｌd に達
する際の微小時間間隔におけるリフト量の変化率により
弁体１２の速度を求めることとしてもよく、あるいは、
弁体１２の速度を直接的に検出する速度センサを設ける
こととしてもよい。
【００８５】更に、上記第５実施例では、弁体１２が変
位する過程での２点の位置から、その間の平均速度を求
め、この平均速度に基づいて、弁体１２に作用する外乱
の変化を補償するものとした。しかしながら、外乱の変
化に起因する弁体１２の変位速度の変化が、弁体１２の
位置によって複雑に変化する場合には、２点間の平均速
度のみでは外乱の変化を完全に補償することはできな
い。従って、そのような場合には、３点以上における弁
体１２のリフト量を用いて指令電流波形を決定すること
により、外乱変化の影響をより最適に補償することが可
能となる。
【００８６】ところで、上記第１〜第５実施例では、各
コイルへの指令電流波形として図２に示す如き波形を用
いるものとしたが、指令電流波形はこれに限定されるも
のではない。例えば、吸引電流ｒが２段階以上に変化す
るような波形を用いることととしてもよい。この場合に
も、弁体１２の所定時間経過後の位置等に基づいて、指
令電流波形を規定する各パラメータを変化させることと
すればよい。
【００８７】なお、上記実施例においては、アッパコア
４８とアッパコイル５０、及び、ロアコア５２とロアコ
イル５４が特許請求の範囲に記載した電磁石に、駆動回
路５６が特許請求の範囲に記載した通電手段に相当して
いる。また、ＥＣＵ５８が図１０に示すルーチンのステ
ップ１５０〜１５４、及び図１７に示すルーチンのステ
ップ１５０、３５２、３５４の処理を実行することによ
り特許請求の範囲に記載した位置検出手段が、図１４に
示すルーチンのステップ１５０、２５２、２５４、図１
８に示すルーチンのステップ１５０、４５２、４５４の
処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した時
間検出手段が、図２０に示すルーチンのステップ５０
０、５０２、５０４の処理を実行することにより特許請
求の範囲に記載した速度検出手段が、図１０に示すルー
チンのステップ１５６、図１４に示すルーチンのステッ
プ２５６、図１７に示すルーチンのステップ３５６、３
５８、図１８に示すルーチンのステップ４５６、３５
８、図２０に示すルーチンのステップ４５４、４５６、
３５８、５０６の処理を実行することにより特許請求の
範囲に記載した電流波形変化手段又は電流波形設定手段
が、それぞれ実現されている。
【００８８】
【発明の効果】上述の如く、請求項１乃至５記載の発明
によれば、弁体が変位を開始するまでの時間遅れの変
化、及び、弁体が受ける外乱の変化を補償し得る波形の
電流を電磁石に供給することができる。また、請求項６
乃至８記載の発明によれば、弁体が受ける外乱の変化の
みを補償し得る波形の電流を電磁石へ供給することがで
きる。
【００８９】また、請求項９乃至１２記載の発明によれ
ば、弁体が変位を開始するまでの時間遅れの変化と、弁
体が受ける外乱の変化とをそれぞれ独立に補償すること
ができ、これにより、電磁石へ供給される電流の波形を
更に最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁の構成図で
ある。
【図２】図２（Ａ）は、各コイルへ供給される指令電流
の波形を示す図である。図２（Ｂ）は、弁体のリフト波
形を示す図である。
【図３】弁体に作用する外乱が変化する３つの場合にお
ける弁体のリフト波形を示す図であり、外乱変化に伴う
基準リフト量Ｌの変化を表す。
【図４】図４（Ａ）は、基準リフト量Ｌc と休止期間ｐ
との関係を示すマップである。図４（Ｂ）は、基準リフ
ト量Ｌc と吸引期間ｑとの関係を示すマップである。図
４（Ａ）は、基準リフト量Ｌc と吸引電流ｒとの関係を
示すマップである。図４（Ａ）は、基準リフト量Ｌc と
保持電流ｓとの関係を示すマップである。
【図５】弁体のリフト量を検出するための第１の構成例
を示す図である。
【図６】図５に示す構成における弁体のリフト量とギャ
ップセンサの出力電圧Ｖとの関係を示す図である。
【図７】図５に示す構成における弁体のリフト量と出力
電圧Ｖの正規化値Ｖs との関係を示す図である。
【図８】弁体のリフト量を検出するための第２の構成例
を示す図である。 図５に示す構成における弁体のリフ
ト量と出力電圧Ｖの正規化値Ｖs との関係を示す図であ
る。
【図９】図８に示す構成における弁体のリフト量と出力
電圧Ｖの正規化値Ｖs との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例においてＥＣＵが実行す
るルーチンのフローチャートである。
【図１１】弁体に作用する外乱が変化する３つの場合に
おける弁体のリフト波形を示す図であり、外乱変化に伴
う基準経過時間Ｔの変化を表す。
【図１２】図１２（Ａ）は、基準経過時間Ｔc と休止期
間ｐとの関係を示すマップである。図１２（Ｂ）は、基
準経過時間Ｔc と吸引期間ｑとの関係を示すマップであ
る。図１２（Ａ）は、基準経過時間Ｔc と吸引電流ｒと
の関係を示すマップである。図１２（Ａ）は、基準経過
時間Ｔc と保持電流ｓとの関係を示すマップである。
【図１３】本発明の第２実施例において弁体が所定リフ
ト量Ｌ0 に達したことを検出するための構成を示す図で
ある。
【図１４】本発明の第２実施例においてＥＣＵが実行す
るルーチンのフローチャートである。
【図１５】図１５（Ａ）は、遅れ時間ΔＴが異なる３つ
の場合における弁体のリフト波形を示す図である。図１
５（Ｂ）は、アッパコイルに供給される指令電流波形を
示す図である。図１５（Ｃ）は、ロアコイルに供給され
る指令電流波形を示す図である。
【図１６】初期リフト量Ｌa と遅れ時間ΔＴとの関係を
示すマップである。
【図１７】本発明の第３実施例においてＥＣＵが実行す
るルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の第４実施例においてＥＣＵが実行す
るルーチンのフローチャートである。
【図１９】図１９（Ａ）は、平均速度Ｖ0 と休止期間ｐ
との関係を示すマップである。図１９（Ｂ）は、平均速
度Ｖ0 と吸引期間ｑとの関係を示すマップである。図１
９（Ａ）は、平均速度Ｖ0 と吸引電流ｒとの関係を示す
マップである。
【図２０】本発明の第５実施例においてＥＣＵが実行す
るルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電磁駆動弁 １２ 弁体 ４６ アーマチャ ４８ アッパコア ５０ アッパコイル ５２ ロアコア ５４ ロアコイル ５８ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−176581（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259211（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115205（ＪＰ，Ａ) 特開2000−234534（ＪＰ，Ａ) 特開2000−205442（ＪＰ，Ａ) 特開2000−8895（ＪＰ，Ａ) 特開2000−248967（ＪＰ，Ａ) 特表2001−515984（ＪＰ，Ａ) 国際公開99／013202（ＷＯ，Ａ１) 米国特許4845416（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11 F01L 9/00 - 9/04 F02D 13/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
    程中の少なくとも一の所定時点における前記弁体の位置
    を検出する位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記
    過程において前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する
    電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備えること
    を特徴とする電磁駆動弁。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁駆動弁であって、 前記電流波形設定手段は、前記一方の変位端から前記位
    置検出手段により検出された前記弁体の位置までの距離
    が大きくなるに連れて、前記電流供給手段が前記電磁石
    へ供給する電流の強さが弱まると共に、該電流供給の持
    続時間が短くなるように前記電流の波形を設定する こと
    を特徴とする電磁駆動弁。
  3. 【請求項３】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
    べき要求が発せられた後、前記弁体が前記一方の変位端
    と前記他方の変位端との間の中立位置である少なくとも
    一の所定位置に達するまでの経過時間を検出する時間検
    出手段と、該時間 検出手段により検出された経過時間に基づいて、
    前記電流供給手段が前記要求に応じて前記電磁石へ供給
    する電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備える
    ことを特徴とする電磁駆動弁。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の電磁駆動弁であって、前記電流波形設定手段は、前記時間検出手段により検出
    された経過時間が大きくなるに連れて、前記電流供給手
    段が前記電磁石へ電流を供給し始めるタイミングが遅く
    なるように前記電流の波形を設定する ことを特徴とする
    電磁駆動弁。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の電磁駆動弁であって、 前記電流波形設定手段は、前記時間検出手段により検出
    された経過時間が大き くなるに連れて、前記電流供給手
    段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると共に、
    該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流の波形
    を設定することを特徴とする電磁駆動弁。
  6. 【請求項６】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
    程中の少なくとも一の所定位置における前記弁体の速度
    を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、前
    記過程において前記電流供給手段が前記電磁石へ供給す
    る電流の波形を設定する電流波形設定手段とを備える こ
    とを特徴とする電磁駆動弁。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の電磁駆動弁であって、前記所定位置は、前記一方の変位端と前記他方の変位端
    との間の中立位置である ことを特徴とする電磁駆動弁。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の電磁駆動弁であって、前記電流波形設定手段は、前記速度検出手段により検出
    された前記弁体の速度が小さくなるに連れて、前記電流
    供給手段が前記電磁石へ供給する電流の強さが強まると
    共に、該電流供給の持続時間が長くなるように前記電流
    の波形を設定する ことを特徴とする電磁駆動弁。
  9. 【請求項９】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
    程での少なくとも一の所定時点における前記弁体の位置
    を検出する位置検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記
    電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化
    させる電流波形変化手段とを備え、 前記所定時点は、前記弁体を前記一方の変位端から他方
    の変位端へ向けて変位させるべき要求が発せられた後、
    第１の所定時間が経過した第１の時点と、前記要求が発
    せられた後、前記第１の所定時間よりも大きい第２の所
    定時間が経過し た第２の時点であることを特徴とする電
    磁駆動弁。
  10. 【請求項１０】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
    べき要求が発せられた後、前記弁体が少なくとも一の所
    定位置に達するまでの経過時間を検出する時間検出手段
    と、 該時間検出手段により検出された経過時間に基づいて、
    前記電流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を
    変化させる電流波形変化手段とを備え、 前記所定位置は、前記弁体が前記一方の変位端から第１
    の所定距離だけ変位した第１の位置と、前記一方の変位
    端から該第１の所定距離よりも大きい第２の所定距離だ
    け変位した第２の位置であることを特徴とする電磁駆動
    弁。
  11. 【請求項１１】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端へ変位させる
    べき要求が発せられた後、前記弁体が一方の変位端から
    第１の所定距離だけ変位した第１の所定位置に達するま
    での経過時間を検出する時間検出手段と、 前記弁体が前記一方の変位端から前記第１の所定距離よ
    り大きい第２の所定距離だけ変位した第２の所定位置に
    おける前記弁体の速度を検出する速度検出手段と、 前記時間検出手段により検出された経過時間、及び、前
    記速度検出手段により検出された速度に応じて、前記電
    流供給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化さ
    せる電流波形変化手段とを備えることを特徴とする電磁
    駆動弁。
  12. 【請求項１２】 弁体と、該弁体と連動するアーマチャ
    と、該アーマチャを吸引する電磁石と、該電磁石へ電流
    を供給する電流供給手段とを備える電磁駆動弁におい
    て、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位する過
    程での所定時点における前記弁体の位置を検出する位置
    検出手段と、 該位置検出手段により検出された位置よりも前記他方の
    変位端側の所定位置における前記弁体の速度を検出する
    速度検出手段と、 前記位置検出手段により検出された位置、及び、前記速
    度検出手段により検出された速度に応じて、前記電流供
    給手段が前記電磁石へ供給する電流の波形を変化させる
    電流波形変化手段とを備えることを特徴とする電磁駆動
    弁。
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