JP3617414B2 - 電磁駆動弁の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動子をその駆動用電磁石に供給される電流を制御することにより駆動して、これに連動する弁体を制御する電磁駆動弁の制御装置に関し、より詳細には、低温始動時に可動子の位置を初期化する際に、潤滑油の粘性による抵抗増大に対応した手法の使用を可能とすることにより、可動子と電磁石との衝突を安定して抑え、また消費電力の低減に寄与することのできる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンの吸排気弁として電磁式アクチュエータを動力装置とするいわゆる電磁駆動弁の採用が検討されている。このものでは、エンジン始動時に、中立位置に静止している可動子を初期位置（主に、閉弁状態に相当する位置）に移動させるための初期化制御を行う。
【０００３】
このための手法として、スプリングと可動子とを含んで構成されるバネ・マス振動系の振り子運動を利用し、その固有振動数に一致するタイミングで、可動子の上下に配置された電磁石に交互に通電するものがある。これによれば、上記振動系の共振が誘起され、静止していた可動子は徐々にその振幅を増し、最終的にこれを初期位置まで移動させることができる（例えば、特開平９−１９５７３６号及び特開平１０−２８８０１４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものでは、低温域（特に、−３０〜−２０［℃］の極低温域）にて始動する場合には、可動部の潤滑油の粘性が増すため、上記のように振り子運動を利用した初期化（以下、「共振初期化」という。）を行うには、共振を起こすために必要となる電流値が大幅に増大する。
【０００５】
このように共振初期化は低温域において不利であるだけでなく、あえて実行しようとすれば、１回目に大電流を通電したときに可動子に働く電磁力が過大となり、可動子が吸引側の電磁石に高速で着座するおそれがある。可動子が電磁石に激しく衝突することは、振動や騒音の面からも、また可動子や弁体の耐久性の面からも避けたい問題である。
【０００６】
これに対し、可動子の位置を検出し、この位置情報を利用したソフトウェア制御により着座速度を低減する技術がある。これによれば、制御対象である電磁駆動弁に関するモデル定数（例えば、質量、フリクション及びバネ定数）を用いることにより、より高精度な制御が可能であり、可動子と電磁石との衝突抑制を図ることができる。しかし、このようなソフトウェア的手法を適用して可動子の減速を図ることとしても、常に安定した制御を行うのは困難である。上記モデル定数の対象であるフリクション（可動部の潤滑油の粘性に基づく摩擦力の大きさを表す。）は、温度変化に応じて大きく変化するため、低温域においては、その大きさが明らかでないからである。
【０００７】
かかる実情に鑑み、本発明は、粘性抵抗が増大し、共振初期化の好ましい実施が困難となる低温域において、可動子と電磁石との衝突を安定して抑え及び消費電力の可及的低減が可能となる初期化制御を可能とする電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、請求項１記載のように、スプリングにより中立位置に付勢される可動子と、これに対向する電磁石とを備え、前記電磁石に供給される電流を制御することにより前記可動子を駆動して、前記可動子に連動する弁体を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、始動時に、中立位置にある可動子を初期位置に移動させるべく、前記電磁石に対して継続的に通電する初期化制御を行うものにおいて、図１に示すように、前記可動子の位置を検出可能な位置検出手段と、前記初期化制御の際に、前記電磁石に供給される電流を、前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいて所定の制御ゲインでフィードバック制御する第１の通電制御手段と、始動時に、前記可動子が初期位置に移動して前記初期化制御が成功するまで、前記初期化制御を繰り返し実行し、その実行毎に、前記制御ゲインを０又は比較的小さな初期値から次第に大きな値に切り換える制御ゲイン切換手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記初期化制御は、請求項２記載のように、低温始動時に行われるのが好ましい。
本発明は、請求項３記載のように、通常運転時に前記電磁石に供給される電流を前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいてフィードバック制御する第２の通電制御手段を備え、該第２の通電制御手段に対し、前記初期化制御が成功したときに前記第１の通電制御手段に対して設定された制御ゲインを、常温となるまで設定するのが好ましい。
【００１０】
前記制御ゲイン切換手段は、請求項４記載のように、制御ゲインを、一定量ずつ増大するように切り換えるのが好ましい。
または、前記制御ゲイン切換手段は、請求項５記載のように、制御ゲインを、その増加率が比較的大きな初期増加率から初期化制御実行毎に次第に減少するように、切り換えてもよい。
【００１１】
この場合には、前記制御ゲインは、請求項６記載のように、前回実行した初期化制御による前記可動子の初期位置までの未到達距離に応じて増大するのが好ましい。
【００１２】
または、前記制御ゲインは、請求項７記載のように、初期化制御実行回数に基づく値の乗根の大きさに応じて増大させてもよい。
または、前記制御ゲインは、請求項８記載のように、初期化制御実行回数に基づく値の対数の大きさに応じて増大させてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、初期化制御を行っているときに電磁石に供給すべき電流を可動子の位置に基づいてフィードバック制御することで、可動子が電磁石に接近するほどに、その減速を図ることができる。また、このときに設定される制御ゲインは、初めに比較的小さな値（０を含む。）に設定され、この低い制御ゲインによる初期化制御が失敗して、可動子が初期位置に位置できない場合に、次第に大きな値に切り換えられるので、過度に大きな制御ゲインの設定を回避することができる。従って、誤って過大な電磁力を発生させてしまうことがなく、適度な電磁力で可動子を駆動し、電磁石に接近するほどにその減速を図り、可動子と電磁石との衝突を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、フリクションの影響が顕著化し、その変動も大きい低温域において、安定して初期化を達成するとともに、消費電力の可及的低減が可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、低温域での通常運転に際して初期化制御の成功したときの制御ゲインを引き続き設定するようにしたことで、フリクション変動の大きい領域において信頼性のある制御ゲインの効率的な設定が可能となり、また、このようにして設定された制御ゲインを利用して着座時の緩衝及び消費電力の低減を図ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、初期化制御実行回数を適度に抑えて初期化を達成することができる。
請求項５〜８に係る発明によれば、制御ゲインは、初めに大幅に増大し、初期化制御実行回数が増すごとにある最大値に収束するので、より少ない実行回数で短時間のうちに初期化を達成することができ、また、実行回数を一定とした場合には、最終的によりスムーズにこれを達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図２は、エンジンの吸排気弁に適用される、本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置の構成を示す概略図である。図示しないシリンダブロック上部に取り付けられるシリンダヘッド１には、このエンジンの吸気通路又は排気通路と連通するポート２（図では、単一のポートのみ示す。）が形成されており、ポート２に対して制御対象となる電磁駆動弁の弁体３を設けることにより、エンジンの吸気弁又は排気弁を構成することができる。
【００１８】
弁体３は、シリンダヘッド１内に摺動自在に保持されて、上下方向に案内されており、その軸部上端にはリテーナ４が固定されている。リテーナ４には、ポート２の開口方向と反対に面するハウジング壁部との間にスプリング５が設けられ、これにより弁体３は閉弁方向に付勢される。
【００１９】
また、弁体３の軸部上端に対しては、軟磁性体であるプレート状部材（可動子）６が一体に取り付けられた案内軸部材７下端が上方から当接しており、この案内軸部材７の上部部分には、リテーナ８が固定されている。リテーナ８には、ポート２方向に面するハウジング壁部との間にスプリング９が設けられ、これにより可動子６は弁体３の開弁方向に付勢され、結果として弁体３を開弁方向に付勢する。
【００２０】
ここに、弁体３と可動子６とは一体に移動可能であるとともに、可動子６は、これらが一体の状態では、スプリング５，９により中立位置に付勢される。なお、弁体３の軸部と案内軸部材７とは、別体であるに限らず、１つの連続する部材であってもよい。
【００２１】
また、可動子６の上下には、これより所定の間隔を空けて開弁用電磁石１０及び閉弁用電磁石１１が設けられ、案内軸部材７は、各電磁石１０，１１を貫通して設けられる案内孔に滑動自在に挿入されて、支持されている。ここで、可動子６の中立位置は、開弁用電磁石１０と閉弁用電磁石１１との略中間の位置に設定されるのが好ましい。
【００２２】
さらに、可動子６に対しては、位置検出手段としての位置センサ３１が設けられ、これにより検出される可動子６に関する位置情報は、コントローラ２１に出力される。なお、この位置センサ３１は、レーザ変位計を用いて構成してよく、ハウジング内に設置することができる。
【００２３】
コントローラ２１は、本発明に係る制御ゲイン切換手段、第１の通電制御手段及び第２の通電制御手段の機能を有し、エンジン始動時には所定の電磁石を対象として、また、通常運転時にはエンジン制御ユニット２２からの開弁／閉弁指令に基づき、駆動回路２３に対して通電指令を出力する。駆動回路２３は、この指令に基づいて図示しない電源（Ｐ）から対象の電磁石に電流を供給し、その結果、可動子６には適切な電磁力が働く。
【００２４】
また、コントローラ２１へは、この他に、潤滑油温又はこれに相当する温度を検出可能な、温度検出手段としての温度センサ３２からの信号が入力され、及び駆動回路２３より各電磁石１０，１１への通電電流ｉが入力される。本実施形態では、潤滑油温に相当するものとして、エンジン冷却水の温度（以下、単に「水温」という。）Ｔｗが入力される。
【００２５】
次に、コントローラ２１による制御内容について説明する。
前述のように、可動子６は、スプリング５及び９により中立位置に付勢されており、両方の電磁石１０及び１１への電力供給を停止している状態で、これらの電磁石の略中間に静止するように、各スプリング５，９の寸法及びバネ定数が設計されている。
【００２６】
エンジン始動時には、所定の電磁石を対象として始動時用通電制御を行い、これにより中立位置に静止している可動子６を駆動して、所定の初期位置（本実施形態では、閉弁用電磁石１１に対する着座位置）に位置させ、可動子６の位置を初期化するとともに、始動が完了するまでその状態を維持する。
【００２７】
図３は、エンジン始動時におけるコントローラ２１による制御内容を示すフローチャートであり、このフローチャートに基づく通電制御により、上記の初期化を達成することができる。以下、このフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
ステップ（以下、単に「Ｓ」と略す。）１では、水温Ｔｗを読み込む。
Ｓ２では、読み込まれた値Ｔｗに基づいて、初期化のための制御内容を選択する。すなわち、現在の水温が所定値Ｔ０以下であるか否かを判定し、これが所定値Ｔ０以下であると判定された場合（即ち、Ｔｗ≦Ｔ０）には、Ｓ３に進んで低温時用初期化を選択し、それ以外の場合には、Ｓ４に進んで共振初期化を選択する。なお、所定値Ｔ０は、常温域と低温域との境界を示す値であり、潤滑油の性質（種類）にもよるが、例えば、−１０［℃］とする。
【００２９】
Ｓ４で共振初期化が選択された場合には、各電磁石１０，１１は、スプリング５，９と、弁体３、可動子６及び案内軸部材７を含む可動部とで構成されるバネ・マス振動系の固有振動数に対応する周期で交互に通電される。これによりこの系の共振が誘起されて、可動子６はその振幅を徐々に増し、やがて初期位置に到達することができる。
【００３０】
一方、Ｓ３で低温時用初期化が選択された場合には、上記のような交互の通電は行われず、閉弁用電磁石１１に対する継続的な通電が行われる。前述のように、低温域では、フリクションが大きくなるため、静止している可動子６を駆動するには相当の電磁力を必要とする。そして、可動子６が移動開始した後も一定量の電流を供給するとすれば、可動子６は次第に加速し、延いては閉弁用電磁石１１と激しく衝突する可能性がある。
【００３１】
そこで、低温時用初期化では、着座前に可動子６の減速を図る。このため、閉弁用電磁石１１に供給される電流を、位置センサ３１からの位置情報に基づき、制御ゲインＧ１としてフィードバック制御する（図４参照）。しかし、低温域では、フリクションの大きさは明らかでなく、常に最適となる制御ゲインＧ１の設定は困難であるため、制御ゲインＧ１を動的に設定することにより、その過大な設定を回避する。以下、図５に示すフローチャートに基づいて、低温時用初期化の制御内容について詳細に説明する。
【００３２】
Ｓ１１では、制御ゲイン（フィードバックゲイン）Ｇ１を設定する。制御ゲインＧ１は、まず、比較的小さな初期値Ｇ１１ に設定される。閉弁用電磁石１１への通電電流は、以降のステップに基づいて、この制御ゲインＧ１１ によりフィードバック制御されることになる。設定された制御ゲインＧ１１ が小さ過ぎて、充分な電磁力が発生せず、可動子６が静止したままか又は移動を開始したものの初期位置に到達しないような場合には、このＳ１１に戻り、制御ゲインＧ１の設定が再度行われる。
【００３３】
制御ゲインＧ１の設定は、下式（１）に示される規則に従って行うことができる。ここで、Ｇ１ｎ−１ は、前回このステップにて設定された制御ゲインであり、ΔＧは、予め定められるゲイン増加量である。ここに、Ｓ１１は、制御ゲイン切換手段を構成する。なお、初期値Ｇ１１ は０であってもよい。
【００３４】
Ｇ１ｎ ＝Ｇ１ｎ−１ ＋ΔＧ ・・・（１）
Ｓ１２では、可動子６の位置ｚを読み込む。
Ｓ１３では、可動子６の目標位置ｚｔ を算出する。目標位置ｚｔ は、通電開始後の経過時間ｔに基づく関数として任意に設定することができる。例えば、通電開始後の適当なタイミングから目標位置ｚｔ の変化量を次第に減らしていくことにより、可動子６の減速を図り、閉弁用電磁石１１との衝突を抑えることができる。
【００３５】
Ｓ１４では、可動子６の目標位置ｚｔ と実際の位置ｚとの偏差（ｚｔ −ｚ）に制御ゲインＧ１を乗じて形成したフィードバック補正電流を実電流ｉに加えて、閉弁用電磁石１１に供給されるべき目標電流ｉ＊ を算出する。
【００３６】
Ｓ１５では、駆動回路２３を制御して、目標電流ｉ＊ を対応の電磁石に供給する。この結果、可動子６の動きに伴って電磁石に逆起電力が発生して、この電磁石に実際に供給される電流が決定され、この実電流と可動子６の位置ｚとに応じて電磁石の吸引力ｆが可動子６に働き、この電磁力ｆにより可動子６はスプリング５，９のバネ力に抗して初期位置に向けて駆動される。
【００３７】
ここに、Ｓ１２〜１５は、第１の通電制御手段を構成する。
Ｓ１６では、可動子６の逆戻りを検出したか否かを判定する。これは、Ｓ１１で設定された制御ゲインＧ１が小さいため、目標位置ｚｔ を追従するための充分な電磁力が得られず、スプリング５，９の弾性により可動子６が中立位置方向に戻される状態を検出するものである。従って、例えば、可動子６の速度ｖを求め、これが進行方向に向かって負となったときに逆戻りがあったものとすることができる。このステップによれば、このような可動子６の逆戻りの検出により、初期化制御の失敗を検知することができるので、初期化制御の成否を判定する手段を構成することが可能である。
【００３８】
可動子６の逆戻りを検出した場合には、Ｓ１７に進み、閉弁用電磁石１１への通電を遮断する。そして、可動子６の振動が止み、静止した後に、Ｓ１１で上式（１）に従って制御ゲインＧ１を切り換え、Ｓ１２〜１５の初期化制御を再度実行する。
【００３９】
一方、可動子６の逆戻りが検出されない場合には、Ｓ１８に進み、可動子６が初期位置に到達し、着座が完了したか否かを判定する。可動子６がストロークの途中にある場合には、Ｓ１２に戻り、同じ制御ゲインＧ１により初期化制御を継続する。一方、着座が完了した場合には、本ルーチンをリターンし、始動が完了するまでその状態を維持する。
【００４０】
図６は、以上に説明した低温時用通電制御による場合の可動子６の軌跡を示している。上式（１）に従うと、制御ゲインＧ１は、比較的小さな初期値Ｇ１１ から、初期化制御を実行するごとに一定量ずつ増大する。その結果、可動子６の変位のピーク点（前述の逆戻り点に略等しい。）Ｐ１ｎ は、１回目に制御ゲインＧ１１ として実行した場合のピーク点Ｐ１１ から、実行回数ｎが進むに従って次第に初期位置に近づき、６回目の実行により、通電開始から時間ｔ１６ 経過後に着座して、初期化を達成している。
【００４１】
このように、上式（１）に示す設定則によれば、始動後、初期化を適度な時間で達成することが可能であるが、本発明はこれに限らず、制御ゲインＧ１を、初期化制御を実行するごとに異なる変化率で設定することとしてもよい。例えば、次式（２）に示す規則によれば、制御ゲインＧ１は、前回実行した初期化制御による可動子６の初期位置までの未到達距離ｄｎ−１ に応じて設定することができる。ここで、αは定数である。
【００４２】
Ｇ１ｎ ＝Ｇ１ｎ−１ ＋α×ｄｎ−１ ・・・（２）
図７は、上式（２）に従う場合の可動子６の軌跡を示している。１回目の比較的小さな制御ゲインＧ１１ での初期化制御により未到達距離ｄ１ を残して逆戻りした可動子６は、２回目に上記の規則に従って設定された制御ゲインＧ１２ による場合には、初期位置のごく近傍にまで到達し（便宜上、図では２〜５回目の実行による軌跡は示していない。）、６回目の実行により通電開始から時間ｔ２６ 経過後に着座している。
【００４３】
また、制御ゲインＧ１は、初期化制御の実行回数ｎに基づく値に切り換えることとしてもよい。
例えば、実行回数ｎに基づく値（即ち、ｆ（ｎ））の乗根の大きさに応じた値としてよく、例えば、次式（３）に示すように、ｆ（ｎ）＝ｎとして実行回数ｎの乗根をとり、これに定数βを乗じて、制御ゲインＧ１を適切に設定することが可能である。
【００４４】
Ｇ１ｎ ＝β×ｎ１／ｍ ・・・（３）
図８は、上式（３）に従い、ｍ＝２（即ち、Ｇ１ｎ ＝β×ｎ１／２ ）とした場合の可動子６の軌跡を示している。式（１）に従う場合（図６参照）に比べると、制御ゲインＧ１は早い段階から比較的大きな値に設定され、実行回数ｎが増すごとに一定の最大値に収束する。このため、可動子６は、１回目の実行から初期位置近くまで到達することができ（ピーク点Ｐ３１ ）、そこから徐々に初期位置に収束していくことになる。従って、図では６回目の実行により初期化を達成しているが、定数β、関数ｆ（ｎ）の好適化等を図ることにより、より少ない実行回数でこれを達成することが可能であるし、実行回数を一定とした場合には、最終的によりスムーズな着座を実現することもできる。
【００４５】
また、制御ゲインＧ１は、実行回数ｎに基づく値（即ち、ｇ（ｎ））の対数の大きさに応じた値として設定してもよい。例えば、下式（４）に示すように、ｇ（ｎ）＝ｎ＋１として、ｎに１を加えた値の対数をとり、これに定数εを乗じて、適切なものとすることができる。
【００４６】
Ｇ１ｎ ＝ε×ｌｏｇ ａ （ｎ＋１） ・・・（４）
図９は、上式（４）に従い、底数ａをｅとし、Ｇ１ｎ ＝ε×ｌｎ（ｎ＋１） とした場合における可動子６の軌跡を示している。上式（３）に従う場合（図８参照）と同様に、制御ゲインＧ１は早い段階から比較的大きな値に設定され、実行回数ｎが増すごとに一定の最大値に収束するため、定数ε、関数ｇ（ｎ）の好適化等により、実行回数の削減や、着座の円滑化を図ることも可能である。
【００４７】
以上のようにして初期化が達成され、始動が完了すると、通常運転に移行する。図１０は、通常運転時におけるコントローラ２１による制御内容を示すフローチャートである。このフローチャートに基づく通電制御により吸気弁又は排気弁が駆動され、ガス交換を良好に達成することができる。以下、このフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
Ｓ２１では、エンジン制御ユニット２２から吸気弁又は排気弁についての開弁／閉弁指令を読み込む。
Ｓ２２では、読み込んだ指令が開弁指令であるか否かを判定する。この結果、開弁指令であると判定された場合にはＳ２３に進み、それ以外の場合にはＳ２５に進む。
【００４９】
Ｓ２３では、閉弁用電磁石１１への通電を遮断する。閉弁用電磁石１１への通電が遮断されると、可動子６はスプリング５及び９の弾性により下方へ移動するが、ストロークの間に、この系にフリクションの影響によるエネルギー損失が生ずる。このため、Ｓ２４では、ストロークの途中で開弁用電磁石１０に通電し、電磁力により可動子６の運動を助勢する。ここで、供給される電流を一定に維持するとすれば、可動子６は、吸引側の電磁石に接近するほどに加速し、これらが激突するおそれのあることから、着座前に可動子６の減速を図る。この目的達成のため、可動子６に関する位置情報を利用したフィードバック制御を適用することができる。
【００５０】
以下、Ｓ２４における制御内容を、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
Ｓ３１では、水温Ｔｗを読み込む。
【００５１】
Ｓ３２では、読み込まれた値Ｔｗが所定値Ｔ１（例えば、−１０［℃］）以下であるか、すなわち、現在エンジンが低温域にあるか否かを判定する。なお、ここでは、所定値Ｔ１を前述の所定値Ｔ０に等しく設定しているが、本発明はこれに限らず、他のより適切な値に設定してもよい。エンジンが低温域にある（即ち、Ｔｗ≦Ｔ１）と判定された場合には、Ｓ３３に進み、制御ゲインＧ２を初期化制御が成功したときの制御ゲインＧ１（図６の場合を例にとると、Ｇ１６ ）に設定する。一方、それ以外の場合には、Ｓ３４に進み、制御ゲインＧ２を常温時用に設けられる値に設定する。
【００５２】
Ｓ３５〜３８の処理は、前述のＳ１２〜１５のものと同様であってよい。
さて、Ｓ２２においてエンジン制御ユニット２２からの指令が開弁指令でないと判定された場合には、Ｓ２５に進み、この指令が閉弁指令であるか否かを判定する。この結果、閉弁指令であると判定された場合にはＳ２６に進み、それ以外の場合には本ルーチンをリターンする。Ｓ２６では、開弁用電磁石１０への通電を遮断し、Ｓ２７では、Ｓ２４（具体的には、Ｓ３１〜３７）と同様の制御を、閉弁用電磁石１１について実施する。
【００５３】
ここに、Ｓ３４〜３７は、第２の通電制御手段を構成する。
以上説明したように、本発明によれば、エンジン始動時の初期化制御において、通電電流をフィードバック制御するとともに、過大な制御ゲインＧ１の設定を回避可能としたことにより、適度な電磁力で可動子６を駆動し、吸引する電磁石に接近するほどにその減速を図ることができる。このため、低温域においても安定して初期化を達成することができるうえ、消費電力も最少限に抑えることができる。
【００５４】
また、通常運転時において、初期化制御の成功したときの制御ゲインＧ１を常温となるまで引き続き設定することとしたことにより、信頼性のある制御ゲインＧ２の設定を効率的に済ませ、騒音の低減及び消費電力の最小化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置の構成を示す概略図
【図３】同上制御装置によるエンジン始動時における通電制御ルーチンのフローチャート
【図４】同上制御装置の制御ブロック図
【図５】同上制御装置による低温時用初期化ルーチンの一例を示すフローチャート
【図６】同上低温時用初期化ルーチンによる可動子の軌跡を示す図
【図７】同上低温時用初期化ルーチンの別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図８】同上低温時用初期化ルーチンのさらに別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図９】同上低温時用初期化ルーチンのさらに別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図１０】本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置による通常運転時における通電制御ルーチンのフローチャート
【図１１】通常運転時における着座制御ルーチンの一例を示すフローチャート
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
２…吸排気用ポート
３…弁体
４…リテーナ
５…スプリング
６…可動子
７…案内軸部材
８…リテーナ
９…スプリング
１０…開弁用電磁石
１１…閉弁用電磁石
２１…コントローラ
２２…エンジン制御ユニット
２３…駆動回路
３１…位置センサ
３２…温度センサ（水温センサ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動子をその駆動用電磁石に供給される電流を制御することにより駆動して、これに連動する弁体を制御する電磁駆動弁の制御装置に関し、より詳細には、低温始動時に可動子の位置を初期化する際に、潤滑油の粘性による抵抗増大に対応した手法の使用を可能とすることにより、可動子と電磁石との衝突を安定して抑え、また消費電力の低減に寄与することのできる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンの吸排気弁として電磁式アクチュエータを動力装置とするいわゆる電磁駆動弁の採用が検討されている。このものでは、エンジン始動時に、中立位置に静止している可動子を初期位置（主に、閉弁状態に相当する位置）に移動させるための初期化制御を行う。
【０００３】
このための手法として、スプリングと可動子とを含んで構成されるバネ・マス振動系の振り子運動を利用し、その固有振動数に一致するタイミングで、可動子の上下に配置された電磁石に交互に通電するものがある。これによれば、上記振動系の共振が誘起され、静止していた可動子は徐々にその振幅を増し、最終的にこれを初期位置まで移動させることができる（例えば、特開平９−１９５７３６号及び特開平１０−２８８０１４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものでは、低温域（特に、−３０〜−２０［℃］の極低温域）にて始動する場合には、可動部の潤滑油の粘性が増すため、上記のように振り子運動を利用した初期化（以下、「共振初期化」という。）を行うには、共振を起こすために必要となる電流値が大幅に増大する。
【０００５】
このように共振初期化は低温域において不利であるだけでなく、あえて実行しようとすれば、１回目に大電流を通電したときに可動子に働く電磁力が過大となり、可動子が吸引側の電磁石に高速で着座するおそれがある。可動子が電磁石に激しく衝突することは、振動や騒音の面からも、また可動子や弁体の耐久性の面からも避けたい問題である。
【０００６】
これに対し、可動子の位置を検出し、この位置情報を利用したソフトウェア制御により着座速度を低減する技術がある。これによれば、制御対象である電磁駆動弁に関するモデル定数（例えば、質量、フリクション及びバネ定数）を用いることにより、より高精度な制御が可能であり、可動子と電磁石との衝突抑制を図ることができる。しかし、このようなソフトウェア的手法を適用して可動子の減速を図ることとしても、常に安定した制御を行うのは困難である。上記モデル定数の対象であるフリクション（可動部の潤滑油の粘性に基づく摩擦力の大きさを表す。）は、温度変化に応じて大きく変化するため、低温域においては、その大きさが明らかでないからである。
【０００７】
かかる実情に鑑み、本発明は、粘性抵抗が増大し、共振初期化の好ましい実施が困難となる低温域において、可動子と電磁石との衝突を安定して抑え及び消費電力の可及的低減が可能となる初期化制御を可能とする電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、請求項１記載のように、スプリングにより中立位置に付勢される可動子と、これに対向する電磁石とを備え、前記電磁石に供給される電流を制御することにより前記可動子を駆動して、前記可動子に連動する弁体を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、始動時に、中立位置にある可動子を初期位置に移動させるべく、前記電磁石に対して継続的に通電する初期化制御を行うものにおいて、図１に示すように、前記可動子の位置を検出可能な位置検出手段と、前記初期化制御の際に、前記電磁石に供給される電流を、前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいて所定の制御ゲインでフィードバック制御する第１の通電制御手段と、始動時に、前記可動子が初期位置に移動して前記初期化制御が成功するまで、前記初期化制御を繰り返し実行し、その実行毎に、前記制御ゲインを０又は比較的小さな初期値から次第に大きな値に切り換える制御ゲイン切換手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記初期化制御は、請求項２記載のように、低温始動時に行われるのが好ましい。
本発明は、請求項３記載のように、通常運転時に前記電磁石に供給される電流を前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいてフィードバック制御する第２の通電制御手段を備え、該第２の通電制御手段に対し、前記初期化制御が成功したときに前記第１の通電制御手段に対して設定された制御ゲインを、常温となるまで設定するのが好ましい。
【００１０】
前記制御ゲイン切換手段は、請求項４記載のように、制御ゲインを、一定量ずつ増大するように切り換えるのが好ましい。
または、前記制御ゲイン切換手段は、請求項５記載のように、制御ゲインを、その増加率が比較的大きな初期増加率から初期化制御実行毎に次第に減少するように、切り換えてもよい。
【００１１】
この場合には、前記制御ゲインは、請求項６記載のように、前回実行した初期化制御による前記可動子の初期位置までの未到達距離に応じて増大するのが好ましい。
【００１２】
または、前記制御ゲインは、請求項７記載のように、初期化制御実行回数に基づく値の乗根の大きさに応じて増大させてもよい。
または、前記制御ゲインは、請求項８記載のように、初期化制御実行回数に基づく値の対数の大きさに応じて増大させてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、初期化制御を行っているときに電磁石に供給すべき電流を可動子の位置に基づいてフィードバック制御することで、可動子が電磁石に接近するほどに、その減速を図ることができる。また、このときに設定される制御ゲインは、初めに比較的小さな値（０を含む。）に設定され、この低い制御ゲインによる初期化制御が失敗して、可動子が初期位置に位置できない場合に、次第に大きな値に切り換えられるので、過度に大きな制御ゲインの設定を回避することができる。従って、誤って過大な電磁力を発生させてしまうことがなく、適度な電磁力で可動子を駆動し、電磁石に接近するほどにその減速を図り、可動子と電磁石との衝突を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、フリクションの影響が顕著化し、その変動も大きい低温域において、安定して初期化を達成するとともに、消費電力の可及的低減が可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、低温域での通常運転に際して初期化制御の成功したときの制御ゲインを引き続き設定するようにしたことで、フリクション変動の大きい領域において信頼性のある制御ゲインの効率的な設定が可能となり、また、このようにして設定された制御ゲインを利用して着座時の緩衝及び消費電力の低減を図ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、初期化制御実行回数を適度に抑えて初期化を達成することができる。
請求項５〜８に係る発明によれば、制御ゲインは、初めに大幅に増大し、初期化制御実行回数が増すごとにある最大値に収束するので、より少ない実行回数で短時間のうちに初期化を達成することができ、また、実行回数を一定とした場合には、最終的によりスムーズにこれを達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図２は、エンジンの吸排気弁に適用される、本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置の構成を示す概略図である。図示しないシリンダブロック上部に取り付けられるシリンダヘッド１には、このエンジンの吸気通路又は排気通路と連通するポート２（図では、単一のポートのみ示す。）が形成されており、ポート２に対して制御対象となる電磁駆動弁の弁体３を設けることにより、エンジンの吸気弁又は排気弁を構成することができる。
【００１８】
弁体３は、シリンダヘッド１内に摺動自在に保持されて、上下方向に案内されており、その軸部上端にはリテーナ４が固定されている。リテーナ４には、ポート２の開口方向と反対に面するハウジング壁部との間にスプリング５が設けられ、これにより弁体３は閉弁方向に付勢される。
【００１９】
また、弁体３の軸部上端に対しては、軟磁性体であるプレート状部材（可動子）６が一体に取り付けられた案内軸部材７下端が上方から当接しており、この案内軸部材７の上部部分には、リテーナ８が固定されている。リテーナ８には、ポート２方向に面するハウジング壁部との間にスプリング９が設けられ、これにより可動子６は弁体３の開弁方向に付勢され、結果として弁体３を開弁方向に付勢する。
【００２０】
ここに、弁体３と可動子６とは一体に移動可能であるとともに、可動子６は、これらが一体の状態では、スプリング５，９により中立位置に付勢される。なお、弁体３の軸部と案内軸部材７とは、別体であるに限らず、１つの連続する部材であってもよい。
【００２１】
また、可動子６の上下には、これより所定の間隔を空けて開弁用電磁石１０及び閉弁用電磁石１１が設けられ、案内軸部材７は、各電磁石１０，１１を貫通して設けられる案内孔に滑動自在に挿入されて、支持されている。ここで、可動子６の中立位置は、開弁用電磁石１０と閉弁用電磁石１１との略中間の位置に設定されるのが好ましい。
【００２２】
さらに、可動子６に対しては、位置検出手段としての位置センサ３１が設けられ、これにより検出される可動子６に関する位置情報は、コントローラ２１に出力される。なお、この位置センサ３１は、レーザ変位計を用いて構成してよく、ハウジング内に設置することができる。
【００２３】
コントローラ２１は、本発明に係る制御ゲイン切換手段、第１の通電制御手段及び第２の通電制御手段の機能を有し、エンジン始動時には所定の電磁石を対象として、また、通常運転時にはエンジン制御ユニット２２からの開弁／閉弁指令に基づき、駆動回路２３に対して通電指令を出力する。駆動回路２３は、この指令に基づいて図示しない電源（Ｐ）から対象の電磁石に電流を供給し、その結果、可動子６には適切な電磁力が働く。
【００２４】
また、コントローラ２１へは、この他に、潤滑油温又はこれに相当する温度を検出可能な、温度検出手段としての温度センサ３２からの信号が入力され、及び駆動回路２３より各電磁石１０，１１への通電電流ｉが入力される。本実施形態では、潤滑油温に相当するものとして、エンジン冷却水の温度（以下、単に「水温」という。）Ｔｗが入力される。
【００２５】
次に、コントローラ２１による制御内容について説明する。
前述のように、可動子６は、スプリング５及び９により中立位置に付勢されており、両方の電磁石１０及び１１への電力供給を停止している状態で、これらの電磁石の略中間に静止するように、各スプリング５，９の寸法及びバネ定数が設計されている。
【００２６】
エンジン始動時には、所定の電磁石を対象として始動時用通電制御を行い、これにより中立位置に静止している可動子６を駆動して、所定の初期位置（本実施形態では、閉弁用電磁石１１に対する着座位置）に位置させ、可動子６の位置を初期化するとともに、始動が完了するまでその状態を維持する。
【００２７】
図３は、エンジン始動時におけるコントローラ２１による制御内容を示すフローチャートであり、このフローチャートに基づく通電制御により、上記の初期化を達成することができる。以下、このフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
ステップ（以下、単に「Ｓ」と略す。）１では、水温Ｔｗを読み込む。
Ｓ２では、読み込まれた値Ｔｗに基づいて、初期化のための制御内容を選択する。すなわち、現在の水温が所定値Ｔ０以下であるか否かを判定し、これが所定値Ｔ０以下であると判定された場合（即ち、Ｔｗ≦Ｔ０）には、Ｓ３に進んで低温時用初期化を選択し、それ以外の場合には、Ｓ４に進んで共振初期化を選択する。なお、所定値Ｔ０は、常温域と低温域との境界を示す値であり、潤滑油の性質（種類）にもよるが、例えば、−１０［℃］とする。
【００２９】
Ｓ４で共振初期化が選択された場合には、各電磁石１０，１１は、スプリング５，９と、弁体３、可動子６及び案内軸部材７を含む可動部とで構成されるバネ・マス振動系の固有振動数に対応する周期で交互に通電される。これによりこの系の共振が誘起されて、可動子６はその振幅を徐々に増し、やがて初期位置に到達することができる。
【００３０】
一方、Ｓ３で低温時用初期化が選択された場合には、上記のような交互の通電は行われず、閉弁用電磁石１１に対する継続的な通電が行われる。前述のように、低温域では、フリクションが大きくなるため、静止している可動子６を駆動するには相当の電磁力を必要とする。そして、可動子６が移動開始した後も一定量の電流を供給するとすれば、可動子６は次第に加速し、延いては閉弁用電磁石１１と激しく衝突する可能性がある。
【００３１】
そこで、低温時用初期化では、着座前に可動子６の減速を図る。このため、閉弁用電磁石１１に供給される電流を、位置センサ３１からの位置情報に基づき、制御ゲインＧ１としてフィードバック制御する（図４参照）。しかし、低温域では、フリクションの大きさは明らかでなく、常に最適となる制御ゲインＧ１の設定は困難であるため、制御ゲインＧ１を動的に設定することにより、その過大な設定を回避する。以下、図５に示すフローチャートに基づいて、低温時用初期化の制御内容について詳細に説明する。
【００３２】
Ｓ１１では、制御ゲイン（フィードバックゲイン）Ｇ１を設定する。制御ゲインＧ１は、まず、比較的小さな初期値Ｇ１１ に設定される。閉弁用電磁石１１への通電電流は、以降のステップに基づいて、この制御ゲインＧ１１ によりフィードバック制御されることになる。設定された制御ゲインＧ１１ が小さ過ぎて、充分な電磁力が発生せず、可動子６が静止したままか又は移動を開始したものの初期位置に到達しないような場合には、このＳ１１に戻り、制御ゲインＧ１の設定が再度行われる。
【００３３】
制御ゲインＧ１の設定は、下式（１）に示される規則に従って行うことができる。ここで、Ｇ１ｎ−１ は、前回このステップにて設定された制御ゲインであり、ΔＧは、予め定められるゲイン増加量である。ここに、Ｓ１１は、制御ゲイン切換手段を構成する。なお、初期値Ｇ１１ は０であってもよい。
【００３４】
Ｇ１ｎ ＝Ｇ１ｎ−１ ＋ΔＧ ・・・（１）
Ｓ１２では、可動子６の位置ｚを読み込む。
Ｓ１３では、可動子６の目標位置ｚｔ を算出する。目標位置ｚｔ は、通電開始後の経過時間ｔに基づく関数として任意に設定することができる。例えば、通電開始後の適当なタイミングから目標位置ｚｔ の変化量を次第に減らしていくことにより、可動子６の減速を図り、閉弁用電磁石１１との衝突を抑えることができる。
【００３５】
Ｓ１４では、可動子６の目標位置ｚｔ と実際の位置ｚとの偏差（ｚｔ −ｚ）に制御ゲインＧ１を乗じて形成したフィードバック補正電流を実電流ｉに加えて、閉弁用電磁石１１に供給されるべき目標電流ｉ＊ を算出する。
【００３６】
Ｓ１５では、駆動回路２３を制御して、目標電流ｉ＊ を対応の電磁石に供給する。この結果、可動子６の動きに伴って電磁石に逆起電力が発生して、この電磁石に実際に供給される電流が決定され、この実電流と可動子６の位置ｚとに応じて電磁石の吸引力ｆが可動子６に働き、この電磁力ｆにより可動子６はスプリング５，９のバネ力に抗して初期位置に向けて駆動される。
【００３７】
ここに、Ｓ１２〜１５は、第１の通電制御手段を構成する。
Ｓ１６では、可動子６の逆戻りを検出したか否かを判定する。これは、Ｓ１１で設定された制御ゲインＧ１が小さいため、目標位置ｚｔ を追従するための充分な電磁力が得られず、スプリング５，９の弾性により可動子６が中立位置方向に戻される状態を検出するものである。従って、例えば、可動子６の速度ｖを求め、これが進行方向に向かって負となったときに逆戻りがあったものとすることができる。このステップによれば、このような可動子６の逆戻りの検出により、初期化制御の失敗を検知することができるので、初期化制御の成否を判定する手段を構成することが可能である。
【００３８】
可動子６の逆戻りを検出した場合には、Ｓ１７に進み、閉弁用電磁石１１への通電を遮断する。そして、可動子６の振動が止み、静止した後に、Ｓ１１で上式（１）に従って制御ゲインＧ１を切り換え、Ｓ１２〜１５の初期化制御を再度実行する。
【００３９】
一方、可動子６の逆戻りが検出されない場合には、Ｓ１８に進み、可動子６が初期位置に到達し、着座が完了したか否かを判定する。可動子６がストロークの途中にある場合には、Ｓ１２に戻り、同じ制御ゲインＧ１により初期化制御を継続する。一方、着座が完了した場合には、本ルーチンをリターンし、始動が完了するまでその状態を維持する。
【００４０】
図６は、以上に説明した低温時用通電制御による場合の可動子６の軌跡を示している。上式（１）に従うと、制御ゲインＧ１は、比較的小さな初期値Ｇ１１ から、初期化制御を実行するごとに一定量ずつ増大する。その結果、可動子６の変位のピーク点（前述の逆戻り点に略等しい。）Ｐ１ｎ は、１回目に制御ゲインＧ１１ として実行した場合のピーク点Ｐ１１ から、実行回数ｎが進むに従って次第に初期位置に近づき、６回目の実行により、通電開始から時間ｔ１６ 経過後に着座して、初期化を達成している。
【００４１】
このように、上式（１）に示す設定則によれば、始動後、初期化を適度な時間で達成することが可能であるが、本発明はこれに限らず、制御ゲインＧ１を、初期化制御を実行するごとに異なる変化率で設定することとしてもよい。例えば、次式（２）に示す規則によれば、制御ゲインＧ１は、前回実行した初期化制御による可動子６の初期位置までの未到達距離ｄｎ−１ に応じて設定することができる。ここで、αは定数である。
【００４２】
Ｇ１ｎ ＝Ｇ１ｎ−１ ＋α×ｄｎ−１ ・・・（２）
図７は、上式（２）に従う場合の可動子６の軌跡を示している。１回目の比較的小さな制御ゲインＧ１１ での初期化制御により未到達距離ｄ１ を残して逆戻りした可動子６は、２回目に上記の規則に従って設定された制御ゲインＧ１２ による場合には、初期位置のごく近傍にまで到達し（便宜上、図では２〜５回目の実行による軌跡は示していない。）、６回目の実行により通電開始から時間ｔ２６ 経過後に着座している。
【００４３】
また、制御ゲインＧ１は、初期化制御の実行回数ｎに基づく値に切り換えることとしてもよい。
例えば、実行回数ｎに基づく値（即ち、ｆ（ｎ））の乗根の大きさに応じた値としてよく、例えば、次式（３）に示すように、ｆ（ｎ）＝ｎとして実行回数ｎの乗根をとり、これに定数βを乗じて、制御ゲインＧ１を適切に設定することが可能である。
【００４４】
Ｇ１ｎ ＝β×ｎ１／ｍ ・・・（３）
図８は、上式（３）に従い、ｍ＝２（即ち、Ｇ１ｎ ＝β×ｎ１／２ ）とした場合の可動子６の軌跡を示している。式（１）に従う場合（図６参照）に比べると、制御ゲインＧ１は早い段階から比較的大きな値に設定され、実行回数ｎが増すごとに一定の最大値に収束する。このため、可動子６は、１回目の実行から初期位置近くまで到達することができ（ピーク点Ｐ３１ ）、そこから徐々に初期位置に収束していくことになる。従って、図では６回目の実行により初期化を達成しているが、定数β、関数ｆ（ｎ）の好適化等を図ることにより、より少ない実行回数でこれを達成することが可能であるし、実行回数を一定とした場合には、最終的によりスムーズな着座を実現することもできる。
【００４５】
また、制御ゲインＧ１は、実行回数ｎに基づく値（即ち、ｇ（ｎ））の対数の大きさに応じた値として設定してもよい。例えば、下式（４）に示すように、ｇ（ｎ）＝ｎ＋１として、ｎに１を加えた値の対数をとり、これに定数εを乗じて、適切なものとすることができる。
【００４６】
Ｇ１ｎ ＝ε×ｌｏｇ ａ （ｎ＋１） ・・・（４）
図９は、上式（４）に従い、底数ａをｅとし、Ｇ１ｎ ＝ε×ｌｎ（ｎ＋１） とした場合における可動子６の軌跡を示している。上式（３）に従う場合（図８参照）と同様に、制御ゲインＧ１は早い段階から比較的大きな値に設定され、実行回数ｎが増すごとに一定の最大値に収束するため、定数ε、関数ｇ（ｎ）の好適化等により、実行回数の削減や、着座の円滑化を図ることも可能である。
【００４７】
以上のようにして初期化が達成され、始動が完了すると、通常運転に移行する。図１０は、通常運転時におけるコントローラ２１による制御内容を示すフローチャートである。このフローチャートに基づく通電制御により吸気弁又は排気弁が駆動され、ガス交換を良好に達成することができる。以下、このフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
Ｓ２１では、エンジン制御ユニット２２から吸気弁又は排気弁についての開弁／閉弁指令を読み込む。
Ｓ２２では、読み込んだ指令が開弁指令であるか否かを判定する。この結果、開弁指令であると判定された場合にはＳ２３に進み、それ以外の場合にはＳ２５に進む。
【００４９】
Ｓ２３では、閉弁用電磁石１１への通電を遮断する。閉弁用電磁石１１への通電が遮断されると、可動子６はスプリング５及び９の弾性により下方へ移動するが、ストロークの間に、この系にフリクションの影響によるエネルギー損失が生ずる。このため、Ｓ２４では、ストロークの途中で開弁用電磁石１０に通電し、電磁力により可動子６の運動を助勢する。ここで、供給される電流を一定に維持するとすれば、可動子６は、吸引側の電磁石に接近するほどに加速し、これらが激突するおそれのあることから、着座前に可動子６の減速を図る。この目的達成のため、可動子６に関する位置情報を利用したフィードバック制御を適用することができる。
【００５０】
以下、Ｓ２４における制御内容を、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
Ｓ３１では、水温Ｔｗを読み込む。
【００５１】
Ｓ３２では、読み込まれた値Ｔｗが所定値Ｔ１（例えば、−１０［℃］）以下であるか、すなわち、現在エンジンが低温域にあるか否かを判定する。なお、ここでは、所定値Ｔ１を前述の所定値Ｔ０に等しく設定しているが、本発明はこれに限らず、他のより適切な値に設定してもよい。エンジンが低温域にある（即ち、Ｔｗ≦Ｔ１）と判定された場合には、Ｓ３３に進み、制御ゲインＧ２を初期化制御が成功したときの制御ゲインＧ１（図６の場合を例にとると、Ｇ１６ ）に設定する。一方、それ以外の場合には、Ｓ３４に進み、制御ゲインＧ２を常温時用に設けられる値に設定する。
【００５２】
Ｓ３５〜３８の処理は、前述のＳ１２〜１５のものと同様であってよい。
さて、Ｓ２２においてエンジン制御ユニット２２からの指令が開弁指令でないと判定された場合には、Ｓ２５に進み、この指令が閉弁指令であるか否かを判定する。この結果、閉弁指令であると判定された場合にはＳ２６に進み、それ以外の場合には本ルーチンをリターンする。Ｓ２６では、開弁用電磁石１０への通電を遮断し、Ｓ２７では、Ｓ２４（具体的には、Ｓ３１〜３７）と同様の制御を、閉弁用電磁石１１について実施する。
【００５３】
ここに、Ｓ３４〜３７は、第２の通電制御手段を構成する。
以上説明したように、本発明によれば、エンジン始動時の初期化制御において、通電電流をフィードバック制御するとともに、過大な制御ゲインＧ１の設定を回避可能としたことにより、適度な電磁力で可動子６を駆動し、吸引する電磁石に接近するほどにその減速を図ることができる。このため、低温域においても安定して初期化を達成することができるうえ、消費電力も最少限に抑えることができる。
【００５４】
また、通常運転時において、初期化制御の成功したときの制御ゲインＧ１を常温となるまで引き続き設定することとしたことにより、信頼性のある制御ゲインＧ２の設定を効率的に済ませ、騒音の低減及び消費電力の最小化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置の構成を示す概略図
【図３】同上制御装置によるエンジン始動時における通電制御ルーチンのフローチャート
【図４】同上制御装置の制御ブロック図
【図５】同上制御装置による低温時用初期化ルーチンの一例を示すフローチャート
【図６】同上低温時用初期化ルーチンによる可動子の軌跡を示す図
【図７】同上低温時用初期化ルーチンの別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図８】同上低温時用初期化ルーチンのさらに別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図９】同上低温時用初期化ルーチンのさらに別の例による場合の可動子の軌跡を示す図
【図１０】本発明の一実施形態に係る電磁駆動弁の制御装置による通常運転時における通電制御ルーチンのフローチャート
【図１１】通常運転時における着座制御ルーチンの一例を示すフローチャート
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
２…吸排気用ポート
３…弁体
４…リテーナ
５…スプリング
６…可動子
７…案内軸部材
８…リテーナ
９…スプリング
１０…開弁用電磁石
１１…閉弁用電磁石
２１…コントローラ
２２…エンジン制御ユニット
２３…駆動回路
３１…位置センサ
３２…温度センサ（水温センサ）
Claims (8)
- スプリングにより中立位置に付勢される可動子と、これに対向する電磁石とを備え、前記電磁石に供給される電流を制御することにより前記可動子を駆動して、前記可動子に連動する弁体を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、
始動時に、中立位置にある可動子を初期位置に移動させるべく、前記電磁石に対して継続的に通電する初期化制御を行うものにおいて、
前記可動子の位置を検出可能な位置検出手段と、
前記初期化制御の際に、前記電磁石に供給される電流を、前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいて所定の制御ゲインでフィードバック制御する第１の通電制御手段と、
始動時に、前記可動子が初期位置に移動して前記初期化制御が成功するまで、前記初期化制御を繰り返し実行し、その実行毎に、前記制御ゲインを０又は比較的小さな初期値から次第に大きな値に切り換える制御ゲイン切換手段と、
を設けたことを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。 - 前記初期化制御は、低温始動時に行われることを特徴とする請求項１記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 通常運転時に前記電磁石に供給される電流を前記位置検出手段により検出された可動子位置に基づいてフィードバック制御する第２の通電制御手段を備え、該第２の通電制御手段に対し、前記初期化制御が成功したときに前記第１の通電制御手段に対して設定された制御ゲインを、常温となるまで設定することを特徴とする請求項２記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 前記制御ゲイン切換手段は、制御ゲインを、一定量ずつ増大するように切り換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 前記制御ゲイン切換手段は、制御ゲインを、その増加率が比較的大きな初期増加率から初期化制御実行毎に次第に減少するように、切り換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 前記制御ゲインは、前回実行した初期化制御による前記可動子の初期位置までの未到達距離に応じて増大することを特徴とする請求項５記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 前記制御ゲインは、初期化制御実行回数に基づく値の乗根の大きさに応じて増大することを特徴とする請求項５記載の電磁駆動弁の制御装置。
- 前記制御ゲインは、初期化制御実行回数に基づく値の対数の大きさに応じて増大することを特徴とする請求項５記載の電磁駆動弁の制御装置。
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