JP2001221360A - Control device of solenoid driven valve - Google Patents
Control device of solenoid driven valveInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁の制御
装置に関し、特に、可動部の位置に応じた速度制御を行
う電磁駆動弁の制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electromagnetically driven valve, and more particularly to a control device for an electromagnetically driven valve which performs speed control according to the position of a movable portion.
【0002】[0002]
【従来の技術】車両用エンジンの吸排気弁の駆動方式に
おいて、従来のカムにより弁体を駆動するカム駆動方式
に代えて、電磁力により弁体を駆動する電磁駆動弁が提
案されている。この電磁駆動弁によれば、弁体駆動用の
カム機構が不要となることに加えて、エンジンの動作状
態に応じて吸排気弁の開閉時期を容易に最適化すること
ができ、エンジンの出力向上及び燃費の向上を図ること
ができる。2. Description of the Related Art In a driving system of an intake / exhaust valve of a vehicle engine, an electromagnetically driven valve in which a valve body is driven by an electromagnetic force has been proposed instead of a conventional cam drive system in which a valve body is driven by a cam. According to this electromagnetically driven valve, in addition to eliminating the need for a cam mechanism for driving the valve body, the opening / closing timing of the intake / exhaust valve can be easily optimized according to the operating state of the engine, and the output of the engine can be improved. Improvement and fuel economy can be achieved.
【0003】このような電磁駆動弁の従来技術として
は、特開平10−205314号公報記載の「ガス交換
弁の電磁弁駆動部を制御する方法」(以下、第1従来技
術)、特開平10−220622号公報記載の「幅の狭
い構造の電磁式アクチュエータ」(以下、第2従来技
術)が開示されている。As a prior art of such an electromagnetically driven valve, there is disclosed a "method of controlling an electromagnetic valve driving portion of a gas exchange valve" (hereinafter referred to as a first prior art) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-205314. JP-A-220622 discloses an "electromagnetic actuator having a narrow structure" (hereinafter, referred to as a second prior art).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一般に電磁駆動弁で
は、弁体もしくは可動子(可動部)の一部が閉弁時およ
び最大開弁時に電磁石と衝突する。そのため衝突時に騒
音が発生する。また可動部や電磁石部分の強度を衝突に
耐えるものとすると、電磁駆動弁として重量が増加した
り、大きな駆動電力を必要としたりする。Generally, in an electromagnetically driven valve, a part of a valve body or a movable element (movable portion) collides with an electromagnet when the valve is closed and when the valve is fully opened. Therefore, noise is generated at the time of collision. In addition, if the strength of the movable portion and the electromagnet portion is to withstand a collision, the weight of the electromagnetically driven valve increases or a large driving power is required.
【0005】このため第1従来技術、第2従来技術では
電磁石の形状を変え、可動部と電磁石とが接触しない位
置で磁力が最大となり、可動部が電磁石と衝突する前に
停止保持される電磁駆動弁が開示されている。しかしな
がら、第1従来技術、第2従来技術の方法で、可動部を
電磁石と衝突する前に停止保持するには大きな磁力を発
生させることが必要であり、電磁石磁気回路の大型化や
駆動電力の大電力化を招きやすいという問題点があっ
た。Therefore, in the first prior art and the second prior art, the shape of the electromagnet is changed, and the magnetic force is maximized at a position where the movable part does not come into contact with the electromagnet, and the electromagnetic force is stopped and held before the movable part collides with the electromagnet. A drive valve is disclosed. However, in the methods of the first and second prior arts, it is necessary to generate a large magnetic force in order to stop and hold the movable portion before colliding with the electromagnet. There has been a problem that large electric power is easily caused.
【0006】このような問題を解決するため、本願出願
人は、電磁石に可動部が衝突する直前で停止させ、もし
くは、十分に小さい速度で着座するように可動部の速度
を制御し、可動部が所定の停止位置に近づくにつれて徐
々に可動部の速度を小さくするように、電磁石への通電
を制御したものを先に提案した。しかし、可動部のオー
バーシュートを抑制しつつ停止位置での速度を十分小さ
い速度に減速しようとすると、可動部が停止するまでに
時間がかかり、応答性の点で更に改善の余地があった。[0006] In order to solve such a problem, the applicant of the present invention stopped the vehicle immediately before the movable unit collides with the electromagnet, or controlled the speed of the movable unit so as to be seated at a sufficiently low speed. A method in which the power supply to the electromagnet is controlled so that the speed of the movable portion gradually decreases as the vehicle approaches a predetermined stop position has been proposed. However, if it is attempted to reduce the speed at the stop position to a sufficiently small speed while suppressing the overshoot of the movable portion, it takes time until the movable portion stops, and there is room for further improvement in terms of responsiveness.
【0007】本発明は、前記提案を更に改良し、可動部
の目標位置に達するときの速度を十分小さくして衝突音
を低減し可動部や電磁石の耐久強度を確保しつつ、可動
部が移動を開始してから目標位置で停止するまでの時間
を短縮して応答性向上を図った電磁駆動弁の制御装置を
提供することを目的とする。The present invention is a further improvement of the above proposal, in which the speed at which the movable portion reaches the target position is sufficiently reduced to reduce the collision sound and ensure the durability of the movable portion and the electromagnet while the movable portion moves. It is an object of the present invention to provide a control device for an electromagnetically driven valve, in which the response time is improved by shortening the time from starting to stopping at a target position.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このため請求項1に係る
発明は、電磁石と、該電磁石により駆動される可動子及
び該可動子に連係して駆動される弁体で構成される可動
部と、を備えた電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御
装置であって、前記可動部の運動特性目標値を複数設定
し、該可動部を目標位置へ移動中に、前記複数の運動特
性目標値の中から1つを選択して切り換えながら、該選
択された運動特性目標値に応じて前記電磁石を通電制御
することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromagnet, a movable element including a movable element driven by the electromagnet and a valve element driven in association with the movable element. An electromagnetically driven valve control device for controlling an electromagnetically driven valve, comprising: setting a plurality of kinetic characteristic target values of the movable portion, and moving the plurality of kinetic characteristic targets while moving the movable portion to a target position. While selecting and switching one of the values, energization control of the electromagnet is performed according to the selected movement characteristic target value.
【0009】請求項1に係る発明によると、図1に示す
ように、可動部を目標位置へ移動中に、前記複数の運動
特性目標値の中から1つを選択して切り換えながら、該
選択された運動特性目標値に応じて前記電磁石を通電制
御することにより、可動部の運動特性(軌道:位置と速
度との関係)を最適な状態に制御することができ、以っ
て、可動部を短時間でかつ十分小さい最終速度で目標位
置に移動させることが可能となり、可動部の衝突音低
減、可動部や電磁石の耐久強度を確保しつつ、弁動作の
応答性を向上することができる。According to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, while the movable portion is being moved to the target position, one of the plurality of movement characteristic target values is selected and switched. By controlling the energization of the electromagnet in accordance with the obtained movement characteristic target value, the movement characteristic (trajectory: relationship between position and speed) of the movable part can be controlled to an optimum state, and Can be moved to the target position in a short time and at a sufficiently low final speed, and the responsiveness of the valve operation can be improved while reducing the collision sound of the movable part and ensuring the durability of the movable part and the electromagnet. .
【0010】また、請求項2に係る発明は、電磁石と、
該電磁石により駆動される可動子及び該可動子に連係し
て駆動される弁体で構成される可動部と、を備えた電磁
駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、前記
可動部の運動特性目標値を複数設定した運動目標値設定
手段と、前記可動部を目標位置への移動中に、前記運動
目標値設定手段により設定された複数の運動特性目標値
の中から1つを選択して切り換える運動目標値選択手段
と、前記運動目標値選択手段により選択された運動特性
目標値に応じて前記電磁石を通電制御する通電制御手段
と、を含んで構成したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an electromagnet,
A movable part configured by a movable element driven by the electromagnet and a valve element driven in association with the movable element, the control apparatus for an electromagnetically driven valve comprising: Movement target value setting means for setting a plurality of movement characteristic target values of the part, and one of a plurality of movement characteristic target values set by the movement target value setting means while the movable part is moving to the target position. And an energization control means for energizing the electromagnet in accordance with the exercise characteristic target value selected by the exercise target value selection means. .
【0011】請求項2に係る発明によると、可動部を目
標位置へ移動中に、運動目標値選択手段が、運動目標値
設定手段により設定された複数の運動特性目標値の中か
ら1つを選択して切り換えながら、通電制御手段が前記
選択された運動特性目標値に応じて前記電磁石を通電制
御することにより、可動部の運動特性(軌道:位置と速
度との関係)を最適な状態に制御することができ、以っ
て、可動部を短時間でかつ十分小さい最終速度で目標位
置に移動させることが可能となり、可動部の衝突音低
減、可動部や電磁石の耐久強度を確保しつつ、弁動作の
応答性を向上することができる。According to the second aspect of the present invention, while moving the movable portion to the target position, the movement target value selection means selects one of the plurality of movement characteristic target values set by the movement target value setting means. The energization control means controls the energization of the electromagnet in accordance with the selected kinetic characteristic target value while selecting and switching, so that the kinetic characteristics (orbit: relationship between position and speed) of the movable portion are optimized. It is possible to move the movable part to the target position in a short time and at a sufficiently low final speed, thereby reducing the collision noise of the movable part and ensuring the durability of the movable part and the electromagnet. Thus, the responsiveness of the valve operation can be improved.
【0012】また、請求項3に係る発明は、前記可動部
の位置を検出しながら所定の位置で前記運動特性目標値
を切り換えることを特徴とする。請求項3に係る発明に
よると、例えば、移動開始からの時間によって運動特性
目標値を切り換えることも可能であるが、運動特性を最
適な状態に制御するためには、最適な位置で切り換える
ことが望ましく、その場合、時間による制御では誤差や
バネ特性のバラツキ,経時変化等により最適な位置で正
確に切り換えることが難しい。これに対し、可動部の位
置を検出しながら運動特性目標値を切り換えることによ
り、最適な位置で切り換えることができる。The invention according to a third aspect is characterized in that the movement characteristic target value is switched at a predetermined position while detecting the position of the movable portion. According to the third aspect of the present invention, for example, it is possible to switch the exercise characteristic target value depending on the time from the start of movement, but in order to control the exercise characteristic to an optimal state, it is necessary to switch at an optimal position. Desirably, in this case, it is difficult to accurately switch at an optimum position by time-based control due to errors, variations in spring characteristics, changes over time, and the like. On the other hand, by switching the movement characteristic target value while detecting the position of the movable portion, it is possible to switch at the optimum position.
【0013】また、請求項4に係る発明は、前記運動特
性目標値として、前記可動部の目標位置への移動途中ま
では可動部の移動速度が大きい特性の第1の目標値を選
択し、前記移動途中から目標位置までは、可動部の移動
速度が小さい特性の第2の目標値を選択することを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, as the movement characteristic target value, a first target value having a characteristic that the moving speed of the movable portion is high until the movable portion is moving to the target position is selected. From the middle of the movement to the target position, a second target value having a characteristic that the moving speed of the movable portion is small is selected.
【0014】請求項4に係る発明によると、可動部の移
動開始後、運動特性目標値として、先に移動速度が大き
い特性の第1の目標値を選択することにより、急速に目
標位置に近づけた後、移動速度が小さい特性の第2の目
標値を選択することにより、可動部を十分小さい速度で
目標位置に移動させることができ、オーバーシュートを
抑制しつつ高応答性を確保できる。According to the fourth aspect of the present invention, after the movement of the movable portion is started, the first target value having the characteristic of a high moving speed is first selected as the movement characteristic target value, thereby rapidly approaching the target position. After that, by selecting the second target value having the characteristic that the moving speed is low, the movable portion can be moved to the target position at a sufficiently low speed, and high responsiveness can be secured while suppressing overshoot.
【0015】また、請求項5に係る発明は、前記第1の
目標値は、振動的な2次振動系の応答特性に基づいて設
定されることを特徴とする。請求項5に係る発明による
と、第1の目標値を、減衰度の小さい振動的な2次振動
系の応答特性に基づいて設定することにより、移動速度
が大きい特性を得ることができる。The invention according to claim 5 is characterized in that the first target value is set based on a response characteristic of a vibrating secondary vibration system. According to the fifth aspect of the invention, by setting the first target value based on the response characteristic of the vibrating secondary vibration system having a small degree of damping, it is possible to obtain a characteristic having a high moving speed.
【0016】また、請求項6に係る発明は、前記第2の
目標値は、非振動的な2次振動系の応答特性に基づいて
設定されることを特徴とする。請求項6に係る発明によ
ると、第2の目標値を、減衰度の大きい非振動的な2次
振動系の応答特性に基づいて設定することにより、移動
速度が小さい特性を得ることができる。The invention according to claim 6 is characterized in that the second target value is set based on a response characteristic of a non-vibration secondary vibration system. According to the invention according to claim 6, by setting the second target value based on the response characteristic of the non-vibrating secondary vibration system having a large degree of damping, it is possible to obtain a characteristic having a low moving speed.
【0017】また、請求項7に係る発明は、前記第2の
目標値は、1次振動系の応答特性に基づいて設定される
ことを特徴とする。請求項7に係る発明によると、第2
の目標値を、減衰度の大きい1次振動系の応答特性に基
づいて設定することにより、移動速度が小さい特性を得
ることができる。The invention according to claim 7 is characterized in that the second target value is set based on a response characteristic of a primary vibration system. According to the seventh aspect of the present invention, the second
Is set based on the response characteristics of the primary vibration system having a large damping degree, it is possible to obtain characteristics having a low moving speed.
【0018】また、請求項8に係る発明は、可動部の少
なくとも1方向の移動時において、弁体の着座停止後、
該弁体から離脱して可動子のみが所定のバルブクリアラ
ンス移動後停止するものにおいて、前記方向の移動時に
は、弁体の着座位置近傍で前記運動特性目標値を切り換
えることを特徴とする。The invention according to claim 8 is characterized in that, when the movable part moves in at least one direction, after the seating of the valve body is stopped,
When only the mover separates from the valve body and stops after moving the predetermined valve clearance, the movement characteristic target value is switched near the seating position of the valve body when moving in the direction.
【0019】請求項8に係る発明によると、弁が弁座に
着座後、可動子が弁から離れた後は、弁作動の応答性に
影響が無いから、その近傍で切り換えられた運動特性目
標値を用いて目標値可動子のみを電磁石の吸引力により
目標位置まで時間をかけて移動させることができるの
で、可動子の衝突音低減効果、可動子と電磁石との耐久
性を十分に確保することができる。また、弁が弁座に着
座する少し前で運動特性目標値を切り換えるようにすれ
ば、弁についても弁座との衝突音を低減できると共に耐
久性を確保することができる。According to the eighth aspect of the present invention, after the valve is seated on the valve seat and after the mover is separated from the valve, the responsiveness of the valve operation is not affected. Only the target value mover can be moved to the target position by the attraction force of the electromagnet over time using the value, so that the effect of reducing the collision sound of the mover and the durability between the mover and the electromagnet are sufficiently ensured. be able to. Further, if the motion characteristic target value is switched shortly before the valve is seated on the valve seat, the sound of collision with the valve seat can be reduced and the durability of the valve can be ensured.
【0020】また、請求項9に係る発明は、前記運動特
性目標値は、可動部の目標速度を可動部の位置の関数と
して設定することにより、設定されることを特徴とす
る。請求項9に係る発明によると、例えば、目標速度を
移動開始からの時間などで制御する場合に比較して、前
記運動特性目標値を用いた通電による速度制御を、可動
部のスプリングの付勢力等による移動開始後第1の位置
から開始し、その後第2の位置で運動特性目標値を切り
換えるような場合、前記速度開始時や運動特性目標値切
り換え時さらには最終の目標位置において、実際の速度
と目標速度とを高精度に一致させることができ、滑らか
な速度制御を行なうことができる。According to a ninth aspect of the present invention, the movement characteristic target value is set by setting a target speed of the movable part as a function of a position of the movable part. According to the ninth aspect of the present invention, for example, as compared with the case where the target speed is controlled by the time from the start of the movement, the speed control by energization using the movement characteristic target value is performed by the urging force of the spring of the movable portion. When the movement characteristic target value is switched from the first position after the movement is started, and then the movement characteristic target value is switched at the second position, at the time of the speed start or the movement characteristic target value switching, and further, at the final target position, The speed and the target speed can be matched with high accuracy, and smooth speed control can be performed.
【0021】また、請求項10に係る発明は、前記運動
特性目標値は、前記可動部の目標速度が電磁石に着座す
る直前の位置で0であるように設定されることを特徴と
する。請求項10に係る発明によると、前記可動部は、
電磁石に衝突することなく電磁石に着座する直前の位置
で完全に停止することができる。According to a tenth aspect of the present invention, the movement characteristic target value is set such that the target speed of the movable portion is zero at a position immediately before the movable portion is seated on an electromagnet. According to the invention according to claim 10, the movable portion is
It is possible to completely stop at a position immediately before sitting on the electromagnet without colliding with the electromagnet.
【0022】[0022]
【発明の実施形態】次に図面を参照して、本発明の実施
形態を詳細に説明する。図2は、本発明に係る電磁駆動
弁の制御装置を車両用エンジンに適用した全体構成を示
す図である。同図に示すように、エンジンのシリンダ5
1の上部に固定されたシリンダヘッド52には、吸気弁
または排気弁となる弁体54(図2では単一の弁のみを
示す)が設けられている。弁体54の上方に伸延する弁
軸54aの上部には、スプリングリテーナ55が固定さ
れ、該スプリングリテーナ55とシリンダヘッド52と
の間には弁体54を閉弁側に付勢するコイルスプリング
56が設けられている。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration in which the electromagnetically driven valve control device according to the present invention is applied to a vehicle engine. As shown in FIG.
The cylinder head 52 fixed to the upper part of the cylinder 1 is provided with a valve element 54 (only a single valve is shown in FIG. 2) which serves as an intake valve or an exhaust valve. A spring retainer 55 is fixed to an upper portion of a valve shaft 54a extending above the valve body 54. A coil spring 56 for urging the valve body 54 toward the valve closing side is provided between the spring retainer 55 and the cylinder head 52. Is provided.
【0023】またシリンダヘッド52の上部には電磁駆
動弁のケースとなるハウジング60が立設されている。
該ハウジング60の内部には、閉弁側電磁石11と、開
弁側電磁石12とが所定の間隔をあけて上下に対向する
位置に固定されている。これら閉弁側電磁石11と開弁
側電磁石12との間には、軟磁性体の可動子(アーマチ
ュア)57が可動子軸部材57aにより上下に滑動可能
に支持されている。A housing 60 serving as a case of the electromagnetically driven valve is provided upright on the upper portion of the cylinder head 52.
Inside the housing 60, the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 are fixed at positions facing each other up and down at a predetermined interval. A mover (armature) 57 of a soft magnetic material is supported between the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 by a mover shaft member 57a so as to be slidable up and down.
【0024】閉弁側電磁石11より上方の位置には、可
動子軸部材57aにスプリングリテーナ58が固定さ
れ、ハウジング60の頂壁内面とスプリングリテーナ5
8との間には、可動子57を開弁側に付勢するコイルス
プリング59が設けられている。またハウジング60の
頂壁には、前記弁体54と可動子57とで構成される可
動部の速度を検出し速度信号を出力する可動部速度セン
サ2、可動部の位置を検出し位置信号を出力する可動部
位置センサ3が設けられ、これら速度信号及び位置信号
は、電磁駆動弁の制御装置1に出力される。A spring retainer 58 is fixed to the armature shaft member 57a at a position above the valve-closing side electromagnet 11, and the inner surface of the top wall of the housing 60 and the spring retainer 5 are fixed.
8, a coil spring 59 for urging the mover 57 toward the valve opening side is provided. On the top wall of the housing 60, a movable section speed sensor 2 for detecting the speed of the movable section composed of the valve element 54 and the mover 57 and outputting a speed signal, and detecting the position of the movable section and outputting a position signal. A movable portion position sensor 3 for outputting is provided, and the speed signal and the position signal are output to the control device 1 of the electromagnetically driven valve.
【0025】さらに制御装置1は、エンジン制御ECU
8から開弁指令/閉弁指令が伝達され、制御装置1は閉
弁側電磁石電流制御部9及び開弁側電磁石電流制御部1
0に対して電流目標値を出力するようになっている。閉
弁側電磁石電流制御部9及び開弁側電磁石電流制御部1
0は、それぞれ入力された電流目標値に応じたPWM制
御により電源部13から各電磁石11,12へ電流を供
給することにより電磁力を制御できるようになってい
る。The control device 1 further includes an engine control ECU
8, a valve opening command / valve closing command is transmitted, and the control device 1 controls the valve closing-side electromagnet current control unit 9 and the valve opening-side electromagnet current control unit 1
The current target value is output for 0. Valve-closing electromagnet current controller 9 and valve-opening electromagnet current controller 1
Numeral 0 indicates that the electromagnetic force can be controlled by supplying a current from the power supply unit 13 to each of the electromagnets 11 and 12 by PWM control according to the input current target value.
【0026】次に、電磁駆動弁および電磁駆動弁の制御
装置の動作の概要を説明する。可動子57はコイルスプ
リング56,59に懸吊されており、閉弁側電磁石11
および開弁側電磁石12が通電していないとき、閉弁側
電磁石11と開弁側電磁石12の概略中央に位置するよ
うに、それぞれのコイルスプリング56,59の寸法及
びバネ定数が設定されている。Next, an outline of the operation of the electromagnetically driven valve and the control device for the electromagnetically driven valve will be described. The mover 57 is suspended by coil springs 56 and 59, and the valve-closing electromagnet 11
The dimensions and spring constants of the coil springs 56 and 59 are set so that the coil springs 56 and 59 are located at approximately the center between the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 when the valve-opening electromagnet 12 is not energized. .
【0027】ここで、コイルスプリング56,59と、
弁54双び可動子57を含む可動部とで構成されるバネ
・マス系の固有振動数foは、合成バネ定数をK、合計
慣性質量をmとすると、fo=2π√(K/m)である
ことが知られている。さてエンジン始動前の初期動作に
おいて、上記固有振動数foに対応する周期で閉弁側電
磁石11と開弁側電磁石12に交互に通電する。そし
て、可動部を共振させることにより徐々に可動部の振幅
を増大させ、初期動作の最終段階で、例えば閉弁側電磁
石11に可動子が吸着され、この吸着状態が保持され
る。Here, the coil springs 56 and 59,
The natural frequency fo of the spring-mass system composed of the valve 54 and the movable part including the movable element 57 is fo = 2π√ (K / m), where K is the combined spring constant and m is the total inertial mass. It is known that In the initial operation before starting the engine, the valve-closing electromagnet 11 and the valve-opening electromagnet 12 are energized alternately at a cycle corresponding to the natural frequency fo. Then, by resonating the movable part, the amplitude of the movable part is gradually increased. At the final stage of the initial operation, the movable element is attracted to, for example, the valve-closing-side electromagnet 11, and this attracted state is maintained.
【0028】次に、エンジンの始動時または通常の稼働
時には、例えば弁を開く時はまず閉弁側電磁石11の電
流が切られ、可動部はコイルスプリングのバネ力により
下方に移動を開始する。摩擦力などによるエネルギー損
失のため、バネ力だけで弁全開位置まで可動子57を移
動させることはできない。そこで、可動子57が開弁側
電磁石12に十分近づき、電磁力が有効となる位置で開
弁側電磁石12が通電され、可動子57の運動を助勢す
る。Next, when the engine is started or in normal operation, for example, when the valve is opened, the current of the valve-closing electromagnet 11 is first turned off, and the movable portion starts moving downward by the spring force of the coil spring. Due to energy loss due to frictional force or the like, the mover 57 cannot be moved to the valve fully open position only by the spring force. Then, the mover 57 is sufficiently close to the valve-opening electromagnet 12, and the valve-opening electromagnet 12 is energized at a position where the electromagnetic force is effective, thereby assisting the movement of the mover 57.
【0029】このとき制御装置1は可動部位置センサ3
及び可動部速度センサ2から、可動子57の位置及び速
度を入力し、可動部の速度が速度目標値を追従するよう
に開弁側電磁石電流制御部10に指令値を発する。制御
装置の指令値に応じて開弁側電磁石12の電流が制御さ
れた結果(開弁側電磁石12の電磁力が制御された結
果)、可動子57と開弁側電磁石12は所定の速度以下
(例えば0.1[m/s]以下)で当接し、そこで可動
部が停止する。もしくは、可動部の速度は開弁側電磁石
12と可動子57めギャップが例えば数百ミクロンにな
る位置で停止する。At this time, the control device 1 controls the movable portion position sensor 3
Then, the position and speed of the mover 57 are input from the movable portion speed sensor 2 and a command value is issued to the valve-opening electromagnet current controller 10 so that the speed of the movable portion follows the target speed value. As a result of controlling the current of the valve-opening electromagnet 12 in accordance with the command value of the control device (controlling the electromagnetic force of the valve-opening electromagnet 12), the movable element 57 and the valve-opening electromagnet 12 are moved below a predetermined speed. (For example, 0.1 [m / s] or less), and the movable part stops there. Alternatively, the speed of the movable portion is stopped at a position where the gap between the valve-opening electromagnet 12 and the mover 57 becomes, for example, several hundred microns.
【0030】弁を閉じるときは開弁側電磁石12の電流
は切られる。可動子57と弁54はコイルスプリング5
9およびコイルスプリング56の力により上方へ移動す
るが、摩擦力などによるエネルギー損失のため、バネ力
だけで閉弁位置まで可動子57を移動させることはでき
ない。そこで、可動子57が閉弁側電磁石11に十分近
づき、電磁力が有効となる位置で閉弁側電磁石11が通
電され、可動子57の運動を助勢する。まず、弁が閉位
置となり、一体化して移動していた弁と可動子57が分
離する。可動子57は電磁力に助勢されてそのまま閉弁
側電磁石11に接近する。制御装置は弁54と弁座52
aとが激突(大きな速度での衝突)することがないよ
う、また、可動子57と電磁石11,12とが激突する
ことがないよう可動部位置センサ3もしくは可動部速度
センサ2が可動部の運動を検出し、閉弁側電磁石電流制
御部9により閉弁側電磁石11の電流を調節する。When the valve is closed, the current of the valve-opening electromagnet 12 is cut off. The mover 57 and the valve 54 are the coil spring 5
The movable element 57 is moved upward by the force of the coil spring 9 and the coil spring 56, but cannot be moved to the valve closing position only by the spring force due to energy loss due to frictional force or the like. Then, the mover 57 approaches the valve-closing-side electromagnet 11 sufficiently, and the valve-closing-side electromagnet 11 is energized at a position where the electromagnetic force is effective, thereby assisting the movement of the mover 57. First, the valve is brought to the closed position, and the valve, which has been integrally moved, and the mover 57 are separated. The mover 57 approaches the valve closing electromagnet 11 as it is assisted by the electromagnetic force. The control device is a valve 54 and a valve seat 52.
a of the movable part position sensor 3 or the movable part speed sensor 2 so that the movable part 57 does not collide with the electromagnets 11 and 12. The movement is detected, and the current of the valve-closing electromagnet 11 is adjusted by the valve-closing electromagnet current controller 9.
【0031】このとき弁と弁座52a、もしくは可動子
57と閉弁側電磁石11とが当接する速度は、例えば
0.1[m/s]以下になるよう可動部の速度が制御さ
れる。あるいは、可動子57と閉弁側電磁石11とのギ
ャップが数百ミクロン以下となったとき、可動子57の
目標速度がゼロとなり、可動子57は閉弁側電磁石11
とのギャップが数百ミクロンの位置で停止するように制
御されるので、衝突することがなくなり、騒音発生が防
止され、電磁駆動弁の寿命が増大する。At this time, the speed of the movable part is controlled so that the speed at which the valve and the valve seat 52a or the movable element 57 abuts on the valve-closing electromagnet 11 is, for example, 0.1 [m / s] or less. Alternatively, when the gap between the mover 57 and the valve-closing electromagnet 11 becomes several hundred microns or less, the target speed of the mover 57 becomes zero, and the mover 57
Is controlled so as to stop at a position of several hundred microns, collision does not occur, noise generation is prevented, and the life of the electromagnetically driven valve is increased.
【0032】図3は、本発明に係る電磁駆動弁の制御装
置の第1実施形態の構成を示すブロック図である。同図
において、制御装置1は、前記可動部位置センサ3が出
力する位置信号に基づいて可動部の速度目標値を生成す
る速度目標値生成部4と、前記可動部速度センサ2が出
力する速度信号と速度目標値とを比較する比較部5と、
該比較部5の比較結果に応じて前記閉弁側電磁石11ま
たは開弁側電磁石12に通電すべき電流目標値を生成す
る電流目標値生成部6と、該生成された電流目標値を前
記閉弁側電磁石電流制御部9または開弁側電磁石電流制
御部10のいずれに供給するかを切り換える切替器7と
を備えている。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention. In FIG. 1, a control device 1 includes a speed target value generation unit 4 that generates a speed target value of a movable unit based on a position signal output by the movable unit position sensor 3, and a speed output by the movable unit speed sensor 2. A comparison unit 5 that compares the signal with the speed target value;
A current target value generator 6 for generating a current target value to be supplied to the valve-closing electromagnet 11 or the valve-opening electromagnet 12 in accordance with the comparison result of the comparison unit 5; A switch 7 is provided for switching between the supply to the valve-side electromagnet current controller 9 and the supply to the valve-side electromagnet current controller 10.
【0033】以下、各部の機能を詳細に説明する。速度
目標値生成部4は、速度目標値rを、Hereinafter, the function of each unit will be described in detail. The speed target value generation unit 4 calculates the speed target value r,
【0034】[0034]
【数1】 に示すように生成する(図4参照)。ここでzは可動部
位置センサ3の出力から演算される可動子57の変位
(移動量)、tは時刻、v(t)は可動部速度センサ2が
検出した可動部の速度、または可動部位置センサ3が検
出した位置信号の出力から演算されるzの時間微分値で
ある。r1(z),r2(z)は変位zの関数として与えられる
速度目標関数であり、これら速度目標関数が、本発明に
おける可動部の複数の運動特性目標値に相当する。そし
て、第1の速度目標関数r1(z)は、変位zが次第に大き
くなり第1の所定値zs0になった時点ts0つまり電磁石
への通電制御が開始される時点で選択され、変位zが更
に増大して第2の所定値zsになった時点で第2の速度
目標関数r2(z)が選択されて切り換えられる。前記第1
の所定値zs0は可動子を引きつける電磁石とのギャップ
が小さくなり電磁力が有効になるギャップの大きさを基
準に選ばれ、実際にはギャップが1〜3[mm]程度と
なるときの変位に設定される。(Equation 1) (See FIG. 4). Here, z is the displacement (movement amount) of the mover 57 calculated from the output of the movable portion position sensor 3, t is the time, v (t) is the speed of the movable portion detected by the movable portion speed sensor 2, or the movable portion. It is a time differential value of z calculated from the output of the position signal detected by the position sensor 3. r 1 (z) and r 2 (z) are speed target functions given as functions of the displacement z, and these speed target functions correspond to a plurality of motion characteristic target values of the movable portion in the present invention. Then, the first speed target function r 1 (z) is selected at a time point t s0 when the displacement z gradually increases and reaches a first predetermined value z s0 , that is, at a time point when the energization control of the electromagnet is started, z is switched is further increased second predetermined value z s second speed target when it becomes a function r 2 (z) are selected. The first
The predetermined value z s0 is selected based on the size of the gap at which the electromagnetic force is effective because the gap with the electromagnet that attracts the mover is small. Actually, the displacement when the gap is about 1 to 3 [mm] Is set to
【0035】これら第1の速度目標関数r1(z)及び第2
の速度目標関数r2(z)は次の条件を満たすように決定さ
れる。以下では、z,tの関数における(z),(t)を省略
する。The first speed target function r 1 (z) and the second
The speed target function r 2 (z) is determined so as to satisfy the following condition. Hereinafter, (z) and (t) in the function of z and t will be omitted.
【0036】[0036]
【数2】 と選ぶと、速度目標関数の切り換え点において、速度目
標値を連続にすることができる。ここで、sはラプラス
演算子、zsは速度目標値を切り換える位置(設計者が
与える所定値)、zeは目標位置(設計者が与える所定
値)、rsは速度目標値を切り換える直前の速度目標
値、ζ,ωは、設計者が適当に選ぶ定数である。(Equation 2) Is selected, the speed target value can be made continuous at the switching point of the speed target function. Last Minute Here, s is a Laplace operator, z s is a position for switching the speed target value (predetermined value designer give), z e is (predetermined value designer give) the target position, r s is to switch the speed target value Are the constants appropriately selected by the designer.
【0037】第1の速度目標関数r1は、着座までの時
間を短くすることを主眼に設定された、応答の速い2次
振動系の応答に基づいて設定された速度目標値であり、
ζは、0.7付近、ωは[(m1+m2)/(k1+k2)]
1/2程度の値に選ぶ。ここで、m1,m2はそれぞれ可動
子と弁の質量、k1,k2はそれぞれコイルスプリング5
9およびコイルスプリング56のバネ定数である。The first speed target function r 1 is a speed target value set based on the response of the fast-response secondary vibration system, which is set mainly to shorten the time until seating;
ζ is around 0.7, and ω is [(m 1 + m 2 ) / (k 1 + k 2 )]
Choose a value of about 1/2 . Here, m 1 and m 2 are the masses of the mover and the valve, respectively, and k 1 and k 2 are the coil springs 5 respectively.
9 and the spring constant of the coil spring 56.
【0038】一方、第2の速度目標関数r2は、着座の
速度を小さくすることを主眼に選ばれる。既述のよう
に、式(3),(4)のように選ぶと、速度目標値はzeの位置
で滑らかに接続される。式(3)を用いると、r2は1次応
答を元に設定されるので、可動部位置はオーバーシュー
トせず、漸近的に目標位置に収束するので、着座の衝撃
を小さくすることができる。例えば、可動子を0.05[m
/s]で電磁石に衝突させるのであれば、 ze=ギャップが0となる変位,re=0.05[m/s] (5) とする。あるいは、可動子を電磁石に吸着される寸前
(ギャップが200[μ]程度)で停止保持するのであれ
ば、 ze=ギャップが200[μ]となる変位,re=0[m/s] (6) とする。On the other hand, the second speed target function r 2 is selected mainly for reducing the seating speed. As described above, when the selection is made as in the equations (3) and (4), the speed target value is smoothly connected at the position of z e . Using equation (3), r 2 is set based on the primary response, so that the position of the movable portion does not overshoot and converges asymptotically to the target position, so that the impact of sitting can be reduced. . For example, 0.05 [m
If / s] is for impinging the electromagnet, the displacement z e = gap is zero, and r e = 0.05 [m / s ] (5). Alternatively, if the movable element is stopped and held just before being attracted to the electromagnet (the gap is about 200 [μ]), ze = displacement at which the gap becomes 200 [μ], and re = 0 [m / s]. (6).
【0039】前記速度目標値生成部4の構成を図5に示
す。この速度目標値生成部4で第1の速度目標関数r1
及び第2の速度目標関数r2を生成する機能が、運動特
性目標値設定手段に相当し、変位zに応じて第1の速度
目標関数r1及び第2の速度目標関数r2を切り換えるス
イッチ機能が運動特性目標値選択手段に相当する。この
ように速度目標値を設定しておけば、制御誤差により実
際には可動部が電磁石に衝突しても、衝突速度を小さく
抑えることができ、衝突音を低減できると共に耐久強度
を高めることができる。FIG. 5 shows the structure of the speed target value generator 4. The speed target value generator 4 generates a first speed target function r 1.
And a function of generating the second speed target function r 2 corresponds to a motion characteristic target value setting means, and switches to switch between the first speed target function r 1 and the second speed target function r 2 according to the displacement z. The function corresponds to exercise characteristic target value selection means. By setting the speed target value in this way, even if the movable part actually collides with the electromagnet due to a control error, the collision speed can be suppressed to a small value, and the collision sound can be reduced and the durability can be increased. it can.
【0040】あるいは、第2の速度目標関数r2は、Alternatively, the second speed target function r 2 is
【0041】[0041]
【数3】 とし、振動の減衰度を決定する定数ζ2を1以上の値と
して振動的でない2次系の応答に基づいて設定してもよ
い。閉弁時の制御では、ギャップがバルブクリアランス
の位置になった時点で弁体は弁座に着座し、その後可動
子は弁体から離れて電磁石の方へ運動を続ける。そこ
で、速度目標関数の切り換え位置zsをギャップがバル
ブクリアランスよりやや大きめ(数10ミクロン程度)と
なる位置にしておくと、弁体が弁座に当接する前に着座
速度減少用の第2の速度目標関数r2に切り換えられる
ため、弁体の弁座への着座速度を小さくすることができ
る。また、目標位置zeを、ギャップがバルブクリアラ
ンスよりやや小さめ(数10ミクロン程度)となる位置に
しておく。特に、弁体着座後の可動子のみの運動は、弁
動作特性に影響がないので、目標位置での速度を、時間
をかけて十分に小さくすることができる。(Equation 3) And then, it may be set based on the response of oscillatory non secondary system constants zeta 2 to determine the attenuation of the vibration as one or more values. In the control at the time of closing the valve, the valve body is seated on the valve seat when the gap reaches the position of the valve clearance, and then the mover moves away from the valve body toward the electromagnet. Therefore, the gap switching position z s speed target function If left slightly larger (approximately several 10 microns) and a position of the valve clearance, the valve body is a second for seating velocity reduction before contact with the valve seat because switched to speed target function r 2, it is possible to reduce the seating velocity of the valve seat of the valve body. In addition, the target position z e is set to a position where the gap is slightly smaller (about several tens of microns) than the valve clearance. In particular, the movement of only the mover after the valve body is seated does not affect the valve operation characteristics, so that the speed at the target position can be sufficiently reduced over time.
【0042】以上のようにして設定された速度目標値r
は、可動部速度センサ2によって検出された実際の可動
部速度v(=dz/dt) と比較部4により比較され、
比較信号(v−r)が電流目標値生成部6に出力され
る。電流目標値生成部6では、電流目標値i(t)を、次
に示す式(8)のように生成する。The speed target value r set as described above
Is compared by the comparator 4 with the actual moving part speed v (= dz / dt) detected by the moving part speed sensor 2,
The comparison signal (vr) is output to the current target value generator 6. The current target value generator 6 generates a current target value i (t) as shown in the following equation (8).
【0043】[0043]
【数4】 ここで、kは適当に決める正の定数(フィードバックゲ
イン)である。なお、z<zs0 の区間ではr=v(=
dz/dt)であるから通電による速度制御は発生しな
い。(Equation 4) Here, k is a suitably determined positive constant (feedback gain). Note that in the section of z <z s0 , r = v (=
dz / dt), speed control by energization does not occur.
【0044】この電流目標値を電磁石の通電電流とし
て、切替器7を介して閉弁側電磁石電流制御部9または
開弁側電磁石電流制御部10に伝達される。ここで、切
替器7は、エンジン制御ECU8より開弁指令または閉
弁指令を入力し、開弁指令であれば開弁側電磁石電流制
御部10、閉弁指令であれば閉弁側電磁石電流制御部9
をそれぞれ選択し、選択された側に電流目標値生成部6
が生成する電流目標値を出力する。そして、閉弁側電磁
石電流制御部9または開弁側電磁石電流制御部10がP
WM制御により電源部13から供給される電流のON/
OFF比を制御することにより通電電流の大きさが制御
され、結果として可動子に作用する電磁力が制御され、
可動部の速度が制御される。上記電流目標値生成部6、
切替器7、閉弁側電磁石電流制御部9及び開弁側電磁石
電流制御部10が通電制御手段に相当する。The current target value is transmitted to the valve-closing-side electromagnet current control section 9 or the valve-opening-side electromagnet current control section 10 via the switch 7 as the current flowing through the electromagnet. Here, the switch 7 receives a valve opening command or a valve closing command from the engine control ECU 8. If the valve opening command is received, the valve opening-side electromagnet current control unit 10. Part 9
Are respectively selected, and a current target value generation unit 6 is provided on the selected side.
Outputs the current target value generated by. Then, the valve-closing electromagnet current control section 9 or the valve-opening electromagnet current control section 10
ON / OFF of the current supplied from the power supply unit 13 by the WM control
By controlling the OFF ratio, the magnitude of the conduction current is controlled, and as a result, the electromagnetic force acting on the mover is controlled,
The speed of the movable part is controlled. The current target value generator 6,
The switch 7, the valve-closing-side electromagnet current control section 9, and the valve-opening-side electromagnet current control section 10 correspond to an energization control unit.
【0045】図6、図7は、前記制御装置1の動作のフ
ローチャートである。図6は、所定時間毎に可動部の位
置と速度とを読み込んで、速度目標関数の算出、電流目
標値の算出及び出力を行う第1のフローを示し、図7
は、エンジン制御ECUからの弁開閉指令により閉弁側
電磁石電流制御部9と開弁側電磁石電流制御部10とを
選択切換する第2のフローを示す。いずれのフローも制
御装置1に内蔵される図示されないタイマーにより計測
される所定時間を周期として実行される。FIGS. 6 and 7 are flowcharts of the operation of the control device 1. FIG. FIG. 6 shows a first flow for reading the position and speed of the movable part at predetermined time intervals, calculating a speed target function, calculating and outputting a current target value, and FIG.
5 shows a second flow for selectively switching between the valve-closing electromagnet current control section 9 and the valve-opening electromagnet current control section 10 according to a valve opening / closing command from the engine control ECU. Each flow is executed with a predetermined time measured by a timer (not shown) built in the control device 1 as a cycle.
【0046】まず、図6を参照して第1のフローについ
て説明する。ステップ(図ではSと記す。以下同様)1
では、可動部位置センサ3及び可動部速度センサ2から
位置信号z及び速度信号vを読み込む。ステップ2で
は、前記速度目標値生成部5で速度目標関数rを算出す
る。ステップ3では、前記比較部4及び電流目標値生成
部6の協動により電磁石に通電すべき電流目標値iを算
出する。First, the first flow will be described with reference to FIG. Step (S in the figure; hereinafter the same) 1
Then, the position signal z and the speed signal v are read from the movable part position sensor 3 and the movable part speed sensor 2. In step 2, the speed target value generator 5 calculates a speed target function r. In step 3, a target current value i to be supplied to the electromagnet is calculated by the cooperation of the comparison unit 4 and the target current value generation unit 6.
【0047】ステップ4では、前記算出された電流目標
値iを切替器7により選択された閉弁側電磁石電流制御
部9または開弁側電磁石電流制御部10のいずれか一方
に供給する。次に、図7を参照して第2のフローについ
て説明する。ステップ11では、エンジン制御ECU8
から弁開閉指令を読み込む。In step 4, the calculated current target value i is supplied to one of the valve-closing electromagnet current control section 9 and the valve-opening electromagnet current control section 10 selected by the switch 7. Next, a second flow will be described with reference to FIG. In step 11, the engine control ECU 8
Read the valve opening / closing command from.
【0048】ステップ12では、開弁指令か否かを判定
し、開弁指令であれば、ステップ13で開弁側電磁石電
流制御部10を電流目標値生成部6に接続するよう切替
器7を切り替える。ステップ12の判定で開弁指令でな
ければ、ステップ14で閉弁指令か否かを判定し、閉弁
指令であれば、ステップ15で閉弁側電磁石電流制御部
9を電流目標値生成部6に接続するよう切替器7を切り
替える。At step 12, it is determined whether or not the command is a valve opening command. If the command is a valve opening command, the switch 7 is connected to connect the valve-opening electromagnet current controller 10 to the current target value generator 6 at step 13. Switch. If it is not a valve opening command in the determination of step 12, it is determined whether or not it is a valve closing command in step 14, and if it is a valve closing command, in step 15, the valve-closing-side electromagnet current controller 9 is controlled by the current target value generator The switch 7 is switched so as to connect to.
【0049】以上のように、第1のフローと、第2のフ
ローとは並列に実行可能であるが、直列に実行すること
もでき、その場合は、時間待ちを含まない第2のフロー
を先に実行するのが好ましい。図8は、前記第1のフロ
ーにおけるステップ2での速度目標関数rを算出するサ
ブルーチンを示す。As described above, the first flow and the second flow can be executed in parallel, but they can also be executed in series. In this case, the second flow which does not include waiting time is executed. It is preferred to do it first. FIG. 8 shows a subroutine for calculating the speed target function r in step 2 in the first flow.
【0050】ステップ21では、可動子57の変位z
が、前記第2の所定値zsより小さいかを判定し、小さ
いと判定された場合は、ステップ22で前記式(2)に示
した第1の速度目標関数r1を算出する。ここで、前記
変位zが前記第1の所定値zs0より小さいときには、可
動子の実際の速度vがr1より大きいので、前記式(8)に
従って通電は開始されず、変位zがzs0以上となってか
ら該第1の速度目標関数r1に応じた通電による速度制
御が開始される。In step 21, the displacement z of the mover 57 is
There, it is determined whether the second smaller predetermined value z s, when it is determined to be smaller, and calculates the first target speed function r 1 shown in the equation in step 22 (2). Here, when the displacement z is smaller than the first predetermined value z s0 , since the actual speed v of the mover is larger than r 1 , the energization is not started according to the equation (8), and the displacement z becomes z s0. After the above, speed control by energization according to the first speed target function r 1 is started.
【0051】演算負荷軽減のため変位zと第1の所定値
zs0とを比較しながら、z≧zs0となった時点から第1
の速度目標関数r1に応じた速度制御を開始する構成と
することもできる。また、ステップ21の判定がNOで
ある場合には、ステップ23でギャップzが略第2の所
定値zsであるかを判定し、略第2の所定値zsである場
合は、ステップ24で前記式(3)で示される第2の速度
目標関数r2における定数c1を前記式(4)に従って算出
した後、ステップ25で該式(3)で示される第2の速度
目標関数r2を算出する。該第2の所定値zsにおける速
度rsとして第1の速度目標関数r1による目標速度を用
いて定数c1を算出することにより、該第2の所定値z s
における第1の速度目標関数r1による目標速度と第2
の速度目標関数r2による目標速度とを一致させること
ができ、滑らかな速度制御を行なうことができる。Displacement z and first predetermined value to reduce calculation load
zs0And z ≧ zs0From the point when
Speed target function r1Configuration to start speed control according to
You can also. If the determination in step 21 is NO
In some cases, at step 23, the gap z is
Constant value zsIs determined, and a substantially second predetermined value z is determined.sPlace that is
In step 24, the second speed represented by the above equation (3) is obtained in step 24.
Objective function rTwoConstant c in1Is calculated according to the formula (4).
After that, in step 25, the second speed expressed by the equation (3) is obtained.
Objective function rTwoIs calculated. The second predetermined value zsSpeed at
Degree rsAs the first speed target function r1Use the target speed by
And the constant c1Is calculated to obtain the second predetermined value z. s
The first velocity target function r at1Target speed and second
Speed target function rTwoTo match the target speed by
And smooth speed control can be performed.
【0052】ステップ23の判定がNOである場合、つ
まり変位zが第2の所定値zsより大きくなった後は、
ステップ26で前記算出された定数c1を用いて式(3)で
示される第2の速度目標関数r2を算出する。以上の第
1の実施形態における作用・効果を確認すると、まず、
制御誤差が無いとすると(r=v=dz/dt)、式
(2)を用いたとき、 dr/dt+2ζωr=−ω2(z−ze)+2ζωre から d2z/(dt)2=−2ζω(dz/dt−re)−ω2(z−ze) (9) となる。また、式(3)を用いたとき、 dz/dt=−c1(z−ze)+re (10) となる。このように、変位zは、式(2)を用いたときは
2次応答となり、式(3)を用いたときは1次応答となる
ことがわかる。実際には制御誤差が存在するので、実際
の変位zは、概略式(9),(10)を満たすことになる。[0052] If step 23 is NO, then that is after the displacement z is greater than a second predetermined value z s is
With constant c 1 for the calculated in step 26 to calculate a second target speed function r 2 of the formula (3). When the operation and effect in the first embodiment described above are confirmed, first,
If there is no control error (r = v = dz / dt), the equation
(2) When using, dr / dt + 2ζωr = -ω 2 (z-z e) + 2ζωr e from d 2 z / (dt) 2 = -2ζω (dz / dt-r e) -ω 2 (z-z e ) (9) Also, when using formula (3), a dz / dt = -c 1 (z -z e) + r e (10). Thus, it can be seen that the displacement z is a secondary response when using equation (2) and a primary response when using equation (3). Actually, since there is a control error, the actual displacement z satisfies the general formulas (9) and (10).
【0053】そして、このように通電による速度制御開
始後、2次応答特性を有した第1の速度目標関数r1を
用いて、弁体、可動子からなる可動部を急速に移動させ
て短時間で目標位置に近づけた後、1次応答特性を有し
た第2の速度目標関数r2を用いて十分に減速して小さ
な速度で目標位置に停止させることができ、以って、可
動部の着座音の低減と、弁開閉動作の応答性とを両立す
ることができる。また、第2の速度目標関数r2とし
て、定数ζの値を1より大きくした非振動的な2次応答
特性を有した関数を用いた場合も同様の効果が得られ
る。After the start of the speed control by the energization, the movable portion including the valve element and the mover is rapidly moved by using the first speed target function r 1 having the secondary response characteristic to shorten the speed. After approaching the target position in time, it is possible to sufficiently decelerate and stop at the target position at a small speed by using the second speed target function r2 having a primary response characteristic, and thus , And the responsiveness of the valve opening / closing operation can be compatible. The same effect can be obtained when a function having a non-vibratory secondary response characteristic in which the value of the constant ζ is set to be larger than 1 is used as the second speed target function r 2 .
【0054】なお、電磁駆動弁では、ギャップが大きい
ときは電磁石に通電しても可動子に作用する力は極めて
小さく、流した電流は制御結果への効果が少なく、無駄
な電力消費となる。本実施形態では変位zが第1の所定
値zs0となり電磁力が可動子に有効に作用する位置から
可動部の速度制御を開始し、電磁力が可動子に有効に作
用しない位置においては電磁石に通電しないため、無駄
な電力消費を避けることができる。In the electromagnetically driven valve, when the gap is large, the force acting on the mover is extremely small even if the electromagnet is energized, and the flowing current has little effect on the control result, resulting in wasteful power consumption. In the present embodiment, the speed control of the movable part is started from a position where the displacement z becomes the first predetermined value z s0 and the electromagnetic force effectively acts on the mover, and an electromagnet is provided at a position where the electromagnetic force does not effectively act on the mover. Since no power is supplied to the power supply, unnecessary power consumption can be avoided.
【0055】また電磁駆動弁では、バネ・マス系が固有
振動数を持つといえどもエンジンの筒内圧や摩擦力など
の弁にかかる力が動作条件や経年変化により変化するた
め、通電を停止された一方の電磁石の近傍から他方の電
磁石の電磁力が有効になる距離(z=zs0)に可動子が
到達するまで時間は一定ではない。このような場合にも
本実施形態のように、速度目標値や電流目標値を時間の
関数ではなく、変位zの関数として生成することによ
り、正確なタイミングで制御を開始することができる。In the electromagnetically driven valve, even though the spring-mass system has a natural frequency, the force applied to the valve, such as the in-cylinder pressure and frictional force of the engine, changes due to operating conditions and aging. The time is not constant until the mover reaches a distance (z = z s0 ) where the electromagnetic force of the other electromagnet becomes effective from the vicinity of one electromagnet. In such a case, as in the present embodiment, the control can be started at an accurate timing by generating the target speed value and the target current value not as a function of time but as a function of the displacement z.
【0056】さらに、電磁駆動弁では、例えば突発的な
不整燃焼の影響で弁の動きが遅れる(途中で一時的に停
留する)ことがあり、この場合、弁の動作が正常な場合
の速度を基準に時刻に対し速度目標値を設定すると、弁
の動作に時間的遅れが生じた場合の速度がある時刻以降
に目標値を上回ることになり、電磁力では可動子を減速
させることはできないから、このような場合は速度制御
不能に陥る。この場合も、本実施形態では、弁の動作に
時間的に遅れが生じたとしても、位置の関数として速度
目標値が生成されるので、時問領域で見ると、正常なと
きの速度目標値が、可動部の遅れに応じて遅延されて発
生され、速度制御可能の状態が継続する。Further, in the case of an electromagnetically driven valve, the movement of the valve may be delayed (temporarily stopped halfway) due to, for example, sudden irregular combustion, and in this case, the speed when the valve operation is normal is reduced. If a speed target value is set with respect to time as a reference, the speed in the event of a time delay in valve operation will exceed the target value after a certain time, and the mover cannot be decelerated with electromagnetic force. In such a case, speed control becomes impossible. Also in this case, in the present embodiment, even if there is a time delay in the operation of the valve, the speed target value is generated as a function of the position. Is generated with a delay according to the delay of the movable portion, and the state in which the speed can be controlled continues.
【0057】尚、本実施形態の変形例として、可動部速
度センサ2に代えて可動部位置センサ3の出力信号を時
間微分して速度信号を得る微分手段を用いても良いこと
は、明らかである。図9は、本発明に係る電磁駆動弁の
制御装置の第2実施形態の構成を説明するブロック図で
ある。本実施形態においては、第1実施形態の可動部速
度センサ2に代えて、閉弁側電磁石11または開弁側電
磁石12に通電される電流値を検出する電磁石電流セン
サ16と、可動子速度推定部(オブザーバ)17とを備
えた制御装置15が用いられている。その他の構成は第
1実施形態と同様である。この電磁石電流センサ16
は、閉弁側電磁石電流制御部9または開弁側電磁石電流
制御部10の出力電流を直列低抵抗により検出してもよ
いし、電磁石11,12の磁束を検出して電流に換算す
る形式でもよい。As a modification of the present embodiment, it is apparent that a differentiating means for time-differentiating the output signal of the movable portion position sensor 3 to obtain a speed signal may be used instead of the movable portion speed sensor 2. is there. FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of a second embodiment of the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention. In the present embodiment, an electromagnet current sensor 16 for detecting a current value supplied to the valve-closing electromagnet 11 or the valve-opening electromagnet 12 instead of the movable portion speed sensor 2 of the first embodiment, and a mover speed estimation A control device 15 including a unit (observer) 17 is used. Other configurations are the same as those of the first embodiment. This electromagnet current sensor 16
May detect the output current of the valve-closing-side electromagnet current control unit 9 or the valve-opening-side electromagnet current control unit 10 by a series low resistance, or may detect the magnetic flux of the electromagnets 11 and 12 and convert the current to a current. Good.
【0058】本実施形態の特徴は、可動部の速度を直接
検出する代わりに、電磁石電流センサ16が検出した電
磁石11,12の通電電流と、可動部位置センサ3が検
出した可動部の位置とに基づいて、可動子速度推定部1
7が可動子の速度を推定することである。可動部の質量
m、可動部に関わるバネ定数k、可動部に関わる粘性定
数c、電磁力をFとすると、可動部の運動は、The feature of this embodiment is that, instead of directly detecting the speed of the movable part, the current flowing through the electromagnets 11 and 12 detected by the electromagnet current sensor 16 and the position of the movable part detected by the movable part position sensor 3 are used. Armature speed estimation unit 1 based on
7 is to estimate the speed of the mover. Assuming that the mass m of the movable part, the spring constant k related to the movable part, the viscosity constant c related to the movable part, and the electromagnetic force are F, the movement of the movable part is
【0059】[0059]
【数5】 と表される。ここでF(x,i)は磁気回路の形状や材
質などにより決まる関数であり、磁場解析などの手段に
よりあらかじめ知ることができる。γはバネ力のうち、
オフセット荷重成分である。これらの式を元に、可動部
の速度は直接可動部速度センサ2で検出する代わりに、
位置xと電流iから以下の式を用いる可動子速度推定部
17で推定することができる。(Equation 5) It is expressed as Here, F (x, i) is a function determined by the shape and material of the magnetic circuit, and can be known in advance by means such as magnetic field analysis. γ is the spring force
This is the offset load component. Based on these equations, the speed of the movable part is detected directly by the movable part speed sensor 2,
It can be estimated from the position x and the current i by the mover speed estimating unit 17 using the following equation.
【0060】[0060]
【数6】 ここでveは速度v(=dx/dt) の推定値である。
推定された可動子の速度は、第1実施形態と同様に比較
部5へ入力され、以下の処理内容は第1実施形態と同様
であり、第1実施形態と同様の効果を得ることができ
る。(Equation 6) Here, ve is an estimated value of the speed v (= dx / dt).
The estimated speed of the mover is input to the comparing unit 5 as in the first embodiment, and the following processing is the same as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. .
【図1】本発明(請求項2)の構成・機能を示すブロッ
ク図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration and functions of the present invention (claim 2).
【図2】本発明が適用される電磁駆動弁の構成を示す概
念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of an electromagnetically driven valve to which the present invention is applied.
【図3】本発明に係る電磁駆動弁の制御装置の第1実施
形態の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention.
【図4】第1実施形態における速度目標関数の生成法を説
明する位置/速度位相面における可動部の軌跡を示すグ
ラフ。FIG. 4 is a graph illustrating a trajectory of a movable part on a position / velocity phase plane for explaining a method of generating a velocity target function in the first embodiment.
【図5】第1実施形態における速度目標値生成部の構成を
示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a speed target value generation unit according to the first embodiment.
【図6】第1実施形態における速度目標関数の算出、電流
目標値の算出及び出力を行う第1のフローを示すフロー
チャート。FIG. 6 is a flowchart illustrating a first flow for calculating a speed target function, calculating and outputting a current target value in the first embodiment.
【図7】第1実施形態における閉弁側電磁石電流制御部と
開弁側電磁石電流制御部とを選択切換する第2のフロー
を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart illustrating a second flow for selectively switching between a valve-closing-side electromagnet current control unit and a valve-opening-side electromagnet current control unit according to the first embodiment.
【図8】前記第1のフローの速度目標関数算出のサブルー
チン示すフローチャート。FIG. 8 is a flowchart showing a subroutine for calculating a speed target function in the first flow.
【図9】本発明に係る電磁駆動弁の制御装置の第2実施
形態の構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention.
1 制御装置 2 可動部速度センサ 3 可動部位置センサ 4 比較部 5 速度目標値生成部 6 電流目標値生成部 7 切替器 9 閉弁側電磁石制御部 10 開弁側電磁石制御部 11 閉弁側電磁石 12 開弁側電磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control device 2 Movable part speed sensor 3 Movable part position sensor 4 Comparison part 5 Speed target value generation part 6 Current target value generation part 7 Switch 9 Valve closing electromagnet control part 10 Valve opening electromagnet control part 11 Valve closing electromagnet 12 Valve opening side electromagnet
───────────────────────────────────────────────────── 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) F02D 13/02 F02D 13/02 G Fターム(参考) 3G018 AB09 AB16 BA38 CA12 DA24 DA41 DA45 DA70 EA02 EA11 EA19 EA22 EA32 FA01 FA06 FA07 GA03 GA18 GA22 GA32 3G092 AA01 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG09 EA02 EC02 FA09 FA11 FA13 FA14 HA13Z 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD03 EE19 EE20 EE33 EE34 FA08 FB02 FB07 FB14 FB46 KK17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 13/02 F02D 13/02 GF Term (Reference) 3G018 AB09 AB16 BA38 CA12 DA24 DA41 DA45 DA70 EA02 EA11 EA19 EA22 EA32 FA01 FA06 FA07 GA03 GA18 GA22 GA32 3G092 AA01 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG09 EA02 EC02 FA09 FA11 FA13 FA14 HA13Z 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD03 EE19 EE20 EE33 EE34 FA08 FB07 FB07 FB14
Claims (10)
子及び該可動子に連係して駆動される弁体で構成される
可動部と、を備えた電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の
制御装置であって、 前記可動部の運動特性目標値を複数設定し、該可動部を
目標位置へ移動中に、前記複数の運動特性目標値の中か
ら1つを選択して切り換えながら、該選択された運動特
性目標値に応じて前記電磁石を通電制御することを特徴
とする電磁駆動弁の制御装置。An electromagnetically driven valve for controlling an electromagnetically driven valve comprising: an electromagnet; and a movable part including a movable element driven by the electromagnet and a valve element driven in association with the movable element. A control device, wherein a plurality of target values of the movement characteristic of the movable part are set, and while the movable part is being moved to a target position, one of the plurality of target values of the movement characteristic is selected and switched, A control device for an electromagnetically driven valve, wherein the control of energization of the electromagnet is performed in accordance with the selected movement characteristic target value.
子及び該可動子に連係して駆動される弁体で構成される
可動部と、を備えた電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の
制御装置であって、 前記可動部の運動特性目標値を複数設定した運動目標値
設定手段と、 前記可動部を目標位置への移動中に、前記運動目標値設
定手段により設定された複数の運動特性目標値の中から
1つを選択して切り換える運動目標値選択手段と、 前記運動目標値選択手段により選択された運動特性目標
値に応じて前記電磁石を通電制御する通電制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする電磁駆動弁の制御装
置。2. An electromagnetically driven valve for controlling an electromagnetically driven valve comprising: an electromagnet; and a movable portion including an armature driven by the electromagnet and a valve body driven in association with the movable element. A control device, comprising: a movement target value setting unit configured to set a plurality of movement characteristic target values of the movable unit; and a plurality of movements set by the movement target value setting unit during movement of the movable unit to a target position. Movement target value selection means for selecting and switching one of the characteristic target values, and energization control means for controlling energization of the electromagnet in accordance with the movement characteristic target value selected by the movement target value selection means. A control device for an electromagnetically driven valve, comprising:
置で前記運動特性目標値を切り換えることを特徴とする
請求項1又は請求項2に記載の電磁駆動弁の制御装置。3. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein the movement characteristic target value is switched at a predetermined position while detecting the position of the movable portion.
目標位置への移動途中までは可動部の移動速度が大きい
特性の第1の目標値を選択し、前記移動途中から目標位
置までは、可動部の移動速度が小さい特性の第2の目標
値を選択することを特徴とする請求項1から請求項3の
いずれか1つに記載の電磁駆動弁の制御装置。4. A first target value having a characteristic in which the moving speed of the movable part is high until the movable part moves to the target position is selected as the movement characteristic target value. 4. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein a second target value having a characteristic in which the moving speed of the movable portion is small is selected.
の応答特性に基づいて設定されることを特徴とする請求
項4に記載の電磁駆動弁の制御装置。5. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the first target value is set based on a response characteristic of an oscillating secondary vibration system.
系の応答特性に基づいて設定されることを特徴とする請
求項4に記載の電磁駆動弁の制御装置。6. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the second target value is set based on a response characteristic of a non-vibration secondary vibration system.
性に基づいて設定されることを特徴とする請求項4に記
載の電磁駆動弁の制御装置。7. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 4, wherein the second target value is set based on a response characteristic of a primary vibration system.
て、弁体の着座停止後、該弁体から離脱して可動子のみ
が所定のバルブクリアランス移動後停止するものにおい
て、前記方向の移動時には、弁体の着座位置近傍で前記
運動特性目標値を切り換えることを特徴とする請求項1
から請求項7のいずれか1つに記載の電磁駆動弁の制御
装置。8. When the movable portion moves in at least one direction, after the valve body stops being seated, the movable member separates from the valve body and stops after a predetermined valve clearance movement. And switching the motion characteristic target value in the vicinity of a seating position of the valve element.
The control device for an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 7.
を可動部の位置の関数として設定することにより、設定
されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれ
か1つに記載の電磁駆動弁の制御装置。9. The motion characteristic target value is set by setting a target speed of the movable part as a function of a position of the movable part. 3. The control device for an electromagnetically driven valve according to claim 1.
標速度が電磁石に着座する直前の位置で0であるように
設定されることを特徴とする請求項9に記載の電磁駆動
弁の制御装置。10. The electromagnetically driven valve according to claim 9, wherein the target value of the movement characteristic is set so that the target speed of the movable portion is 0 at a position immediately before sitting on an electromagnet. Control device.
Priority Applications (1)
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JP (1) | JP2001221360A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002246228A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-30 | Max Co Ltd | Method of controlling solenoid actuator |
WO2003031785A1 (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for controlling variable feedback gain energization of solenoid operated valve |
EP1344902A2 (en) | 2002-03-11 | 2003-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electromagnetically driven valve control apparatus |
EP2256567A1 (en) * | 2004-09-09 | 2010-12-01 | BorgWarner, Inc. | Actuator position control system |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000295836A patent/JP2001221360A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002246228A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-30 | Max Co Ltd | Method of controlling solenoid actuator |
JP4714999B2 (en) * | 2001-02-19 | 2011-07-06 | マックス株式会社 | Control method of solenoid actuator |
WO2003031785A1 (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for controlling variable feedback gain energization of solenoid operated valve |
EP1439289A1 (en) * | 2001-10-04 | 2004-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for controlling variable feedback gain energization of solenoid operated valve |
EP1439289A4 (en) * | 2001-10-04 | 2005-06-29 | Toyota Motor Co Ltd | Method for controlling variable feedback gain energization of solenoid operated valve |
US7007920B2 (en) | 2001-10-04 | 2006-03-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of controlling energization of electro-magnetically driven valve with variable feedback gain |
EP1344902A2 (en) | 2002-03-11 | 2003-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electromagnetically driven valve control apparatus |
US6938591B2 (en) | 2002-03-11 | 2005-09-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electromagnetically driven valve control apparatus and method |
EP2256567A1 (en) * | 2004-09-09 | 2010-12-01 | BorgWarner, Inc. | Actuator position control system |
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