| 【発明の名称】 |
電磁駆動弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】四重田 啓二
【氏名】岩下 義博
【氏名】松本 功
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、電磁駆動弁に関し、アーマチャを駆動する電磁石へ供給される電流波形を常に最適に維持することを目的とする。
【解決手段】内燃機関の筒内圧や軸受の摺動抵抗により弁体１２に作用する外乱は、その作動サイクル毎に変動する。かかる外乱の変動に応じて、弁体１２のリフト波形も変化する。そこで、開弁要求が発せられてから所定時間Ｔ0 が経過した時点でのリフト量Ｌ、又は、所定リフト量に達するまでの経過時間に基づいてコイルへの指令電流波形を変化させる。また、アーマチャ４６及びアッパコア４８に付着した油膜の影響で、弁体１２が変位を開始するまでに時間遅れが生ずる。そこで、別の実施態様では、開弁要求が発せられてから短い所定時間が経過した時点でのリフト量に基づいてコイルへの指令電流波形を変化させる。 |
【特許請求の範囲】
【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ることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項２】 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ることを特徴とする電磁駆動弁。
【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。
【請求項４】 請求項１乃至３のうち何れか１項記載の電磁駆動弁において、前記電流波形変化手段は、前記電磁石への電流供給開始タイミング、前記電磁石へ供給する電流値、及び、前記電磁石への電流供給時間のうち少なくとも１つを変化させることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項５】 請求項１記載の電磁駆動弁において、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。
【請求項６】 請求項２記載の電磁駆動弁において、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。
【請求項７】 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。
【請求項８】 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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【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７−１１１１２７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で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波形に応じて変化する。従って、本発明によれば、所定時点における弁体の位置に基づいて電流波形が変化させられることで、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。
【０００７】また、上記の目的は、請求項２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る電磁駆動弁により達成される。
【０００８】請求項２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波形に応じて変化する。従って、本発明によれば、弁体が所定位置に達するまでの経過時間に基づいて電流波形が変化させられることで、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。
【０００９】更に、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。
【００１０】請求項３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、弁体の所定位置における速度に基づいて電流波形が変化させられることで、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。
【００１１】この場合、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３のうち何れか１項記載の電磁駆動弁において、前記電流波形変化手段は、前記電磁石への電流供給開始タイミング、前記電磁石へ供給する電流値、及び、前記電磁石への電流供給時間のうち少なくとも１つを変化させることとしてもよい。
【００１２】また、請求項５に記載する如く、請求項１記載の電磁駆動弁において、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の時点であることとしてもよい。
【００１３】更に、請求項６に記載する如く、請求項２記載の電磁駆動弁において、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の位置であることとしてもよい。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５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６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７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、前記弁体が前記他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７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。
【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７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８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１６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３６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１２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５２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１２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３６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５２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３２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１２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Ｌc 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Ｌc 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、ｓ0 ）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Ｔ0 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、１０２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１２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１２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１２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１００、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Ｌ0 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ＥＣＵ５８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２５４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２５４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５４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１２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１２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１７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Ｌa に基づいて遅れ時間ΔＴが求められる。ステップ３５８では、休止期間ｐが、基準休止期間ｐ0 に遅れ時間ΔＴ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Ｌb 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１２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４５４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４５４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１２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ΔＴ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ｐ０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２０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Ｌa 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１２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１８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５００、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、３５８、図１８に示すルーチンのステップ４５６、３５８、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変化手段が、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及び２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３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４記載の発明によれば、電磁石への電流波形を、電流供給開始タイミング、電流値、及び、電流供給時間に応じて変化させることができる。また、請求項５乃至８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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１１日（１９９９．５．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７０１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０７１７（Ｐ２０００−３２０７１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３０１０１ |
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