(57)【要約】【課題】本発明は電磁駆動弁の制御装置に関し、電磁駆動弁の脱調を誘発させることなく、脱調時における迅速な復調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。【解決手段】内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する電磁駆動弁１０を設ける。ＥＣＵ３６は、弁体１２の開閉時における実変位を、所定のサンプリング間隔毎にリフトデータとしてＲＡＭ３８に格納する。脱調が検出された場合に、このリフトデータを解析して、次サイクルにおける吸引電流を修正する。【選択図】        図１
2004340198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電磁石が発する電磁力により弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
前記弁体の脱調を検出する脱調検出手段と、
前記弁体の開閉時における実変位と実速度の関係を記憶する記憶手段と、
所定の規則に従って、吸引電流を算出する吸引電流算出手段と、
前記脱調が検出された場合に、前記実変位と実速度の関係に基づいて、前記吸引電流の算出規則を修正する修正手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】
前記修正手段は、脱調時に供給した吸引電流が不足であったか過剰であったかを判定する吸引電流判定手段を含み、
不足時には吸引電流が増加し、過剰時には吸引電流が減少するように前記算出規則を修正す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。
【請求項３】
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記速度偏差を所定のフィードバックゲインで吸引電流に反映させるフィードバック手段を含み、
前記修正手段は、前記フィードバックゲインを前記速度偏差に基づいて修正するフィードバックゲイン修正手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項４】
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記弁体の実速度を目標速度とするためのフィードフォワード電流を吸引電流に反映させるフィードフォワード手段を含み、
前記修正手段は、前記フィードフォワード電流を前記速度偏差に基づいて修正するフィードフォワード電流修正手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項５】
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記速度偏差を所定のフィードバックゲインで吸引電流に反映させるフィードバック手段を含み、
前記修正手段は、前記目標速度を前記速度偏差に基づいて修正する目標速度修正手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項６】
前記電磁駆動弁は、前記一対の電磁石の間を移動するアーマチャを備え、
前記吸引電流判定手段は、前記弁体の開閉動作に伴う前記アーマチャの最大変位量が前記アーマチャの最大可動距離に達したか否かに基づいて、脱調時に供給した吸引電流が不足であったか過剰であったかを判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の電磁駆動弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する弁体を電磁力で駆動する電磁駆動弁の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平１１−２００８２６号公報に開示されているように、内燃機関の吸気弁または排気弁を電磁力で駆動する電磁駆動弁が知られている。従来の電磁駆動弁は、電磁石が発する電磁力とスプリングのバネ力とによって吸排気弁を駆動するものであり、一対の電磁石のほぼ中間に、弁軸に固定されたアーマチャを備えている。このような構成によれば、一対の電磁石に交互に適当な電流（吸引電流）を流通させることにより、弁体を開閉動作させることができる。
【０００３】
上記の電磁駆動弁が開閉動作を行う際には、摺動摩擦力や弁体前後の差圧等の外力が弁体に作用する。弁体に作用するこれらの外力は、内燃機関の運転状態が一定であっても、常に一定ではない。このため、電磁石に供給される吸引電流が常に一定であると、一方の電磁石から開放されたアーマチャが他方の電磁石に正常に吸引されないという現象、すなわち、脱調が生ずることがある。
【０００４】
上記従来の電磁駆動弁は、脱調が検出された場合に、次サイクルの吸引電流を増加させることとし、その一方で、脱調が検出されなかった場合は、次サイクルの吸引電流を減少させることとしている。このような処理によれば、吸引電流を常に必要最小限の値に制御して、電磁駆動弁を少ない消費電力で駆動することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２００８２６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３２０１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電磁駆動弁の脱調は、吸引側の電磁石の発する電磁力が過剰であり、アーマチャがその電磁石から跳ね返ることによっても発生する。上記従来の電磁駆動弁は、脱調時に吸引電流を一律に増加させるため、跳ね返りにより脱調が生じた際にも吸引電流を増加させてしまう。この場合、脱調が繰り返し発生する事態が生ずる。その一方で、脱調が検出されない状態下では、常に吸引電流が減少されるので、この状態が続くと吸引電流が徐々に減少し、いずれ脱調が生じてしまう。このように、上記従来の装置は、電磁駆動弁の脱調時に適切な復調を図ることができない場合があり、また、その脱調を誘発することがあるという特性を有していた。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電磁駆動弁の脱調を誘発させることなく、脱調時における迅速な復調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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、一対の電磁石が発する電磁力により弁体を開閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であって、
前記弁体の脱調を検出する脱調検出手段と、
前記弁体の開閉時における実変位と実速度の関係を記憶する記憶手段と、
所定の規則に従って、吸引電流を算出する吸引電流算出手段と、
前記脱調が検出された場合に、前記実変位と実速度の関係に基づいて、前記吸引電流の算出規則を修正する修正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記修正手段は、脱調時に供給した吸引電流が不足であったか過剰であったかを判定する吸引電流判定手段を含み、
不足時には吸引電流が増加し、過剰時には吸引電流が減少するように前記算出規則を修正することを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記速度偏差を所定のフィードバックゲインで吸引電流に反映させるフィードバック手段を含み、
前記修正手段は、前記フィードバックゲインを前記速度偏差に基づいて修正するフィードバックゲイン修正手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記弁体の実速度を目標速度とするためのフィードフォワード電流を吸引電流に反映させるフィードフォワード手段を含み、
前記修正手段は、前記フィードフォワード電流を前記速度偏差に基づいて修正するフィードフォワード電流修正手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１または第２の発明において、
前記弁体の目標速度と実速度との差を速度偏差として検出する速度偏差検出手段を備え、
前記吸引電流算出手段は、前記速度偏差を所定のフィードバックゲインで吸引電流に反映させるフィードバック手段を含み、
前記修正手段は、前記目標速度を前記速度偏差に基づいて修正する目標速度修正手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記電磁駆動弁は、前記一対の電磁石の間を移動するアーマチャを備え、
前記吸引電流判定手段は、前記弁体の開閉動作に伴う前記アーマチャの最大変位量が前記アーマチャの最大可動距離に達したか否かに基づいて、脱調時に供給した吸引電流が不足であったか過剰であったかを判定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１で用いられる電磁駆動弁１０の断面図である。
図１に示す電磁駆動弁１０は、内燃機関の排気弁として機能する弁体１２を備えている。弁体１２は、内燃機関の排気ポート１４に配置されている。排気ポート１４には弁座１６が設けられており、弁体１２が弁座１６に着座することにより、あるいは弁座１６から離座することにより排気ポート１４が開閉される。
【００１６】
弁体１２は、弁軸１８の先端に固定されている。弁軸１８は、バルブガイド２０によって摺動可能に保持されている。バルブガイド２０の上方において、弁軸１８にはロアリテーナ２２が固定されている。ロアリテーナ２２の下方には、弁軸１８を上方に付勢する弾性力を発生するロアスプリング２４が配置されている。
【００１７】
弁軸１８の上端部には、アッパリテーナ２６が固定されている。アッパリテーナ２６の上方には、弁軸１８を下方に付勢する弾性力を発生するアッパスプリング２８が配置されている。アッパスプリング２８の上端位置は、アジャスタ３０により規制されている。弁軸１８の上下方向位置は、アジャスタ３０によって所望の位置に調整されている。アジャスタ３０には、弁軸１８の変位を検出するためのリフトセンサ３２が取り付けられている。
【００１８】
リフトセンサ３２には、リフトセンサアンプ３４が接続されている。リフトセンサアンプ３４には、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３６が接続されている。
リフトセンサアンプ３４は、リフトセンサ３２の出力を増幅してＥＣＵ３６に供給する。ＥＣＵ３６には、ＲＡＭ３８が接続されている。ＥＣＵ３６は、電磁駆動弁１０の開閉時に、所定のサンプリング間隔で、リフトセンサ３２の出力を検出する。ＲＡＭ３８は、このようにして検出される一連のリフトセンサ３２の出力を、リフトデータとして一定時間記憶する。尚、ここでは、ＲＡＭ３８をＥＣＵ３６の外部に配置することとしているが、ＲＡＭ３８はＥＣＵ３６に内蔵させることとしても良い。
【００１９】
弁軸１８には、更に、ロアリテーナ２２とアッパリテーナ２６の中間位置において、磁性材料で構成されたアーマチャ４０が固定されている。アーマチャ４０の下方には、ロアコア４２およびロアコイル４４が配置されている。また、アーマチャ４０の上方には、アッパコア４６およびアッパコイル４８が配置されている。
【００２０】
ロアコイル４４およびアッパコイル４８には、ＥＤＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ｕｎｉｔ）５０が接続されている。ＥＤＵ５０は、ＥＣＵ３６から発せられる指令に応じてロアコイル４４およびアッパコイル４８に対して、それぞれ所望の波形で励磁電流を供給することができる。
【００２１】
図１は、ロアコイル４４およびアッパコイル４８のいずれにも励磁電流が供給されていない状態を示す。電磁駆動弁１０の各部は、図１に示す通り、この状態において、アーマチャ４０がほぼロアコア４２とアッパコア４６との中央に位置し、かつ、弁体１２が全開位置と全閉位置のほぼ中央に位置するように調整されている。
【００２２】
電磁駆動弁１０は、ロアコイル４４に適当な吸引電流が供給されると、アーマチャ４０をロアコア４２側に引き寄せて弁体１２を全開状態とする。この状態でロアコイル４４への通電が停止されると、アーマチャ４０は、ロアスプリング２４およびアッパスプリング２８のバネ力により、アッパコア４６の近傍まで変位する。アーマチャ４０がアッパコア４６に近接するタイミングでアッパコイル４８に吸引電流を供給すると、アーマチャ４０をアッパコア４６側に引き寄せて、弁体１２を全閉位置まで変位させることができる。以後、吸引電流の遮断と供給をアッパコイル４８側とロアコイル４４側とで交互に行うことにより、少ない消費電力で、弁体１２の開閉動作を継続させることができる。
【００２３】
次に、図２を参照して、電磁駆動弁１０が開弁動作を行う際に、ロアコイル４４に吸引電流を供給する方法について説明する。
図２は、電磁駆動弁１０において、開弁時に、ロアコイル４４に供給する吸引電流ＩＦＢを算出する手法を説明するための図である。図２（Ａ）は、弁体１２の速度と変位との関係を示す。図２（Ｂ）は、ロアコイル４４に供給される吸引電流ＩＦＢと変位との関係を示す。図２（Ｃ）は、吸引電流ＩＦＢを算出する際に用いられるフィードバックゲインＧａｉｎと変位との関係を示す。
【００２４】
本実施形態では、ロアコイル４４に供給する吸引電流ＩＦＢは、次式により算出される。
ＩＦＢ＝ＩＦＦ＋Δｖ×Ｇａｉｎ  ・・・（１）
但し、（１）式において、ＩＦＦはフィードフォワード電流であり、Δｖは、弁体１２の目標速度ｖ０と実速度ｖとの偏差（ｖ０−ｖ）である。以下、Δｖは「速度偏差」と称す。
【００２５】
図２（Ｂ）中に一点鎖線で示す波形は、（１）式に含まれるフィードフォワード電流ＩＦＦの波形である。ＩＦＦの波形は、実験またはシミュレーションにより予め設定されている。ＥＣＵ３６は、弁体１２の開弁動作が開始された後、図２（Ｂ）中に一点鎖線で示す関係に則ってＩＦＦを決定する。
【００２６】
図２（Ａ）中に一点鎖線で示す曲線は、開弁時における弁体１２の目標速度ｖ０と変位の関係を示す。この目標速度ｖ０は、弁体１２が、スプリング２４、２８のバネ力のみにより単振動する場合に実現される速度である。通常の運転状況下において、弁体１２には、弁軸１８とバルブガイド２０との間に生ずる摺動摩擦力等が作用する。上記フィードフォワード電流ＩＦＦは、このような運転状況下で、弁体１２の実速度ｖを目標速度ｖ０とするための基準の電流である。
【００２７】
上記の摺動摩擦力等は、内燃機関の運転状態に応じて変動する外力である。このため、フィードフォワード電流ＩＦＦだけでは、弁体１２の実速度ｖを常に目標速度ｖ０とすることはできない。
【００２８】
上記（１）式によれば、吸引電流ＩＦＢには、速度偏差Δｖの比例項が加算される。上述した通り、速度偏差Δｖは、目標速度ｖ０と実速度ｖとの偏差（ｖ０−ｖ）であるため、実速度ｖが不足している場合（図２（Ａ）中に示す▲１▼の曲線の場合）は、上記加算項が正となる。一方、実速度ｖが過剰である場合（図２（Ａ）中に示す▲２▼の曲線の場合）は、上記加算項が負となる。従って、実速度ｖが不足であれば、吸引電流ＩＦＢは大きくなり、実速度ｖが増加する傾向となる。逆に、実速度ｖが過剰であれば、吸引電流ＩＦＢは小さくなり、実速度ｖが減少する傾向となる。
【００２９】
また、上記（１）式において、速度偏差Δｖの比例項は、速度偏差ΔｖとフィードバックゲインＧａｉｎとの乗算値とされている。従って、フィードバックゲインＧａｉｎが大きくなるにつれ、吸引電流ＩＦＢも大きくなる。アーマチャ４０とロアコア４２との間で生ずる電磁力は、励磁電流値を一定とした場合、両者の距離が長いほど小さな値となる。言い換えれば、両者の距離が長いほど、必要な電磁力を得るために大きな励磁電流を与える必要が生ずる。このため、図２（Ｃ）中に示すように、フィードバックゲインＧａｉｎは、アーマチャ４０とロアコア４２との距離が長いほど、大きくなるように設定されている。
【００３０】
以上説明した通り、上記（１）式によれば、フィードフォワード電流ＩＦＦを基準としつつ、速度偏差比例項Δｖ×Ｇａｉｎを用いることで、弁体１２の実速度ｖが目標速度ｖ０に近づくように吸引電流ＩＦＢを算出することができる。また、上記（１）式によれば、フィードバックゲインＧａｉｎが既述の特性を有するため、アーマチャ４０とロアコア４２との距離に関わらず、有効な電磁力を発生させ得る吸引電流ＩＦＢを算出することができる。
【００３１】
ＥＣＵ３６は、吸引電流ＩＦＢを、上記（１）式に従って、所定時間毎、例えば、３０μｓ毎に演算する。より具体的には、ＥＣＵ３６は、３０μｓ毎にリフトセンサ３２を用いた実変位ｘ（リフト）の検出、その実変位ｘに対応するフィードフォワード電流ＩＦＦ、速度偏差Δｖ、およびフィードバックゲインＧａｉｎの算出、並びに上記（１）式に従って算出される吸引電流ＩＦＢの出力指示を行う。本実施形態では、図２中にｘ３として示すように、吸引電流ＩＦＢの流通を開始させる流通開始点が定められている。ＥＣＵ３６は、実変位が上記の流通開始点ｘ３に達した後、開弁動作が終了するまでの間、３０μｓ毎に、上述した一連の処理を繰り返し実行する。
【００３２】
図３は、図１に示すＥＣＵ３６が上記の機能を実現するために実行する計算ルーチンのフローチャートである。尚、図３に示すルーチンは、開弁時、弁体１２が吸引電流ＩＦＢの流通開始点に達してから開弁位置に達するまでの間、所定時間（３０μｓ）毎に実行されるものとする。
図３に示すルーチンでは、先ず、リフトセンサ３２を用いて、弁体１２の実変位ｘが検出される（ステップ１００）。次に、実変位ｘから実速度ｖが算出される（ステップ１０２）。ここで、実速度ｖは、実変位ｘを時間微分することにより算出することができる。尚、実速度ｖは、速度センサを設けて検出しても良い。
【００３３】
上記ステップ１０２において、実速度ｖが算出されると、目標速度ｖ０と実速度ｖから速度偏差Δｖが算出される（ステップ１０４）。
【００３４】
次いで、ＥＣＵ３６に記憶されているフィードフォワード電流ＩＦＦが読み出され（ステップ１０６）、同様にＥＣＵ３６に記憶されているフィードバックゲインＧａｉｎが読み出される（ステップ１０８）。以上の処理が終了すると、上記（１）式に従ってフィードバック電流ＩＦＢが算出され、次いで、そのＩＦＢの出力がＥＤＵ５０に指示される（ステップ１１０）。
【００３５】
以下、図４および図５を参照して、本実施形態の特徴的動作の概要を説明する。
図４は、電磁駆動弁１０において、開弁動作中に脱調が生じた場合に、フィードバックゲインＧａｉｎを変更して吸引電流ＩＦＢを修正する手法を説明するための図である。図４（Ａ）は、弁体１２の速度と変位との関係を示す。図４（Ｂ）は、ロアコイル４４に供給される吸引電流ＩＦＢと変位との関係を示す。図４（Ｃ）は、フィードバックゲインＧａｉｎと変位との関係を示す。
【００３６】
既述した通り、吸引電流ＩＦＢは実速度ｖが目標速度ｖ０に近づくように算出される。しかし、弁体１２に対して、吸引電流ＩＦＢの算出過程で想定したものに比して大きな外力が作用すると、電磁駆動弁１０には、やはり脱調が生ずる。例えば、吸引電流ＩＦＢが不足する場合は、図４（Ａ）中に曲線▲１▼として示すように、アーマチャ４０がロアコア４２に到達できないことにより脱調が生ずる。また、吸引電流ＩＦＢが過剰である場合は、図４（Ａ）中に曲線▲２▼として示すように、アーマチャ４０がロアコア４２から跳ね返ることにより脱調が生ずる。
【００３７】
上記▲１▼の脱調は、フィードバックゲインＧａｉｎを上げて（図４（Ｃ）中に示す曲線▲１▼参照）、吸引電流ＩＦＢを増やすことにより（図４（Ｂ）中に示す曲線▲１▼参照）、解消することができる。一方、上記▲２▼の脱調は、フィードバックゲインＧａｉｎを下げて（図４（Ｃ）中に示す曲線▲２▼参照）、吸引電流ＩＦＢを減らすことにより（図４（Ｂ）中に示す曲線▲２▼参照）、解消することができる。そこで、本実施形態では、弁体１２の実変位ｘ（リフト）をリフトデータとしてＲＡＭ３８に一定時間記憶し、脱調が生じた場合に脱調時のリフトデータを解析して、次サイクルのフィードバックゲインＧａｉｎに反映させることとした。
【００３８】
図５は、電磁駆動弁１０において、開弁動作中に脱調が発生した際の弁体１２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図５中に示す時刻ｔ１乃至ｔ３は、それぞれ弁体１２の開弁動作開始点を示す。
時刻ｔ４は、脱調が生じた時点を示す。尚、図５中に実線で示す曲線は、正常な開閉動作時における弁体１２の実変位（リフト）の推移を示し、一点鎖線で示す曲線は、脱調が生じた場合の弁体１２の実変位の推移を示す。
【００３９】
既述した通り、ＥＣＵ３６は、弁体１２の実変位をリフトセンサ３２により３０μｓ毎に検出している。図５において、時刻ｔ１から開弁動作が開始されると、ＲＡＭ３８は、所定のサンプリング終了時までの一定時間、検出された弁体１２の実変位を３０μｓ毎にリフトデータとして記憶する。また、ＥＣＵ３６は、弁体１２が吸引電流ＩＦＢの流通開始点に達してから開弁位置ｘ１に達するまでの間、図３に示す計算ルーチンを実行し、所定のフィードバックゲインＧａｉｎを用いて吸引電流ＩＦＢを算出し、ＥＤＵ５０にＩＦＢの出力指示を行う。
【００４０】
その後、時刻ｔ２において、開弁開始時が到来すると、ＥＣＵ３６は、再びリフトデータをＲＡＭ３８に格納する。図５は、時刻ｔ４に脱調が生じた例を示す。ＥＣＵ３６が時刻ｔ４に脱調が生じたと判断すると、開弁動作を中断し、アッパコイル４８を通電して弁体１２をアッパコア４６（閉弁位置ｘ０）に引きつける処理（再引きつけ）を行う。そして、時刻ｔ３から開始される次の開弁動作までの間に、以下の処理を行う。
【００４１】
ＥＣＵ３６は、ＲＡＭ３８に記憶されている脱調時のリフトデータ（時刻ｔ２からｔ４までの間の実変位）を読み出し、このリフトデータを解析して、脱調したサイクルで吸引電流ＩＦＢが不足していたため脱調が生じたのか、或いは、吸引電流ＩＦＢが過剰であったため脱調が生じたのかを判定する。そして、ＥＣＵ３６は、その判定に基づき、フィードバックゲインＧａｉｎを変更し、そのフィードバックゲインＧａｉｎを次サイクルの吸引電流ＩＦＢに反映させる。これにより、時刻ｔ３から開始される次サイクルにおいて、電磁駆動弁１０を脱調から復帰させることができる。
【００４２】
以下、図６乃至図９を参照して、本実施形態における電磁駆動弁１０を脱調から復帰させるためにＥＣＵ３６が実行する具体的な処理について説明する。
図６は、開弁動作時にＥＣＵ３６がＲＡＭ３８に一定時間リフトデータを格納するために実行するリフトデータ格納ルーチンのフローチャートである。尚、図６に示すルーチンは、弁体１２の実変位の検出タイミング（３０μｓ）と同期して実行されるものとする。
【００４３】
図６に示すルーチンでは、先ず、開弁開始時であるか否かが判定される（ステップ１１２）。
その結果、開弁開始時であると判定された場合には、ＲＡＭ３８に格納されている前サイクルのリフトデータがクリアされる（ステップ１１６）。
【００４４】
次に、リフトセンサ３２により検出された弁体１２の実変位ｘが、Ａ／Ｄ変換後に取込まれ（ステップ１１８）、その実変位ｘに基づいて吸引電流ＩＦＢが演算される（ステップ１２０）。これらの処理は、より詳細には、図３に示す一連の処理により実現される。図６に示すルーチンでは、以上の処理に続き、今回の処理サイクルで検出された実変位ｘをＲＡＭ３８に格納する処理が行われる（ステップ１２２）。
【００４５】
所定のサンプリング間隔が経過し、図６に示すルーチンが再び起動されると、この時点では開弁開始時を経過しているため、ステップ１１２に続き、サンプリング終了条件が成立しているかが判定される（ステップ１２４）。ここで、サンプリング終了条件は、開弁動作が終了した後、所定回数のサンプリングが実行された時点（開弁開始から例えば５ｍｓが経過した時点）で、その成立が判定されるものとする。
【００４６】
上記ステップ１２４において、サンプリング終了条件が成立していないと判定された場合は、上記ステップ１１８以降の処理が実行されることにより、実変位ｘがＲＡＭ３８に格納される。
以後、サンプリング終了条件が成立するまでの間、ステップ１１２、１２４、および１１８〜１２２の処理が繰り返し実行される。その後、サンプリング終了条件が成立すると、次に開弁動作が開始されるまでの間は、ステップ１１２および１２４の処理が繰り返され、実質的な処理の実行が停止される。上記の処理によれば、開弁動作が行われる毎に、一定時間のリフトデータをＲＡＭ３８に記憶させることができる。
【００４７】
尚、上記図６に示すルーチンは、開弁動作時のリフトデータを格納するためのものであるが、ＥＣＵ３６は、このルーチンの他、閉弁動作時にリフトデータを格納するため、図６に示すルーチンとほぼ同様のルーチンを実行する。このルーチンは、上記ステップ１１２の処理が閉弁開始の判定処理に代わる他、図６に示すルーチンと同様である。ここでは、説明の重複を避けるため、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図７は、図１に示すＥＣＵ３６が上記の機能を実現するために実行するフィードバックゲインＧａｉｎ学習ルーチンのフローチャートである。
【００４９】
図７に示すルーチンでは、先ず、電磁駆動弁１０において脱調が生じたか否かが判定される（ステップ１２６）。
ＥＣＵ３６は、例えば、開弁動作中に負の変位速度（開弁方向へ向かう速度）が検出された場合、或いは、閉弁動作中に正の変位速度（閉弁方向へ向かう速度）が検出された場合に脱調の発生を判定する。
【００５０】
上記ステップ１２６において、脱調が生じていないと判定された場合は、以後、速やかに今回の処理サイクルが終了される。
一方、脱調の発生が認められた場合は、再引きつけ処理が実行される（ステップ１２８）。具体的には、脱調が開弁動作時に発生した場合は、アッパコイル４８を通電して弁体１２をアッパコア４６（閉弁位置）に引きつける処理（再引きつけ）が実行される。また、脱調が閉弁動作時に発生した場合も、アッパコイル４８を通電して弁体１２をアッパコア４６（閉弁位置）に引きつける処理が実行される。以下、便宜上、脱調が開弁動作時に生じた場合の処理を説明する。
【００５１】
図７に示すルーチンでは、次に、ＲＡＭ３８に格納されているリフトデータ、すなわち、脱調時のリフトデータが読み出され（ステップ１３０）、このリフトデータを基に、位相平面が算出される（ステップ１３２）。
ここでいう位相平面は、例えば、図４（Ａ）に示すようなｘ−ｖ平面（速度−変位曲線）を意味する。この位相平面は、リフトデータとして格納された一連の実変位ｘに基づいて算出される。本実施形態では、所定のサンプリング間隔で実変位ｘを検出し、その集合をリフトデータとしてＲＡＭ３８に格納している。この場合、そのリフトデータに基づいて個々の実変位ｘの微分値を求めることができ、その微分値は、個々の実変位ｘにおける実速度ｖとなる。本ステップ１３２では、このようにして求めた実速度ｖと実変位ｘとの関係をｘ−ｖ平面上に表すことで、位相平面を算出する。
【００５２】
以上説明した通り、本実施形態において、ＲＡＭ３８に格納されるリフトデータは、実質的には、開弁時における「実変位ｘと実速度ｖの関係」を意味している。換言すると、本実施形態において、ＲＡＭ３８に格納すべきデータは、所定のサンプリング間隔で取得される一連の実変位ｘから成るリフトデータに限られるものではなく、実変位ｘと実速度ｖの関係を意味するものであれば良い。具体的には、実変位ｘと実速度ｖの組み合わせそのものを開弁過程において順次検出し、その検出結果をＲＡＭ３８に格納しても良い。更には、実速度ｖを所定のサンプリング間隔で、開弁過程において順次検出し、その検出結果をＲＡＭ３８に格納しても良い。
【００５３】
図７に示すルーチンでは、次に、リフトデータに基づき、実変位の最大値ｘＭＡＸが検出される（ステップ１３４）。本実施形態において、この最大値ｘＭＡＸは、実質的にはアーマチャ４０の最大変位量を意味する。次いで、その最大値ｘＭＡＸが全開リフト値ｘ１より小さいか否かが判定される（ステップ１３６）。
ここで、全開リフト値ｘ１は、アーマチャ４０の開弁時における最大可動距離である。つまり、本ステップ１３６では、アーマチャ４０の最大変位量がアーマチャ４０の最大可動距離に達したか否かの判定が行われる。
アーマチャ４０がロアコア４２に不到達の場合は、実変位の最大値ｘＭＡＸが全開リフト値ｘ１より小さくなる。また、アーマチャ４０がロアコア４２に到達した場合は、実変位の最大値ｘＭＡＸが全開リフト値ｘ１と同じ値になる。従って、本ステップ１３６の処理によれば、ｘＭＡＸ＜ｘ１の成立を判定することで、アーマチャ４０がロアコア４２に到達できずに脱調が生じたのか（図４（Ａ）中に示す曲線▲１▼）、或いは、アーマチャ４０がロアコア４２から跳ね返ることにより脱調が生じたのか（図４（Ａ）中に示す曲線▲２▼）を判別することができる。
【００５４】
上記ステップ１３６の処理により、ｘＭＡＸ＜ｘ１の成立が判定された場合は、吸引電流ＩＦＢが不足していたと判断できる。この場合、以後、吸引電流ＩＦＢを大きくするための処理が行われる。ここでは、先ず、速度偏差の絶対値│Δｖ│が所定値ΔｖＴＨ以上となる変位点ｘ２が算出される（ステップ１３８）。
【００５５】
所定値ΔｖＴＨは、吸引電流ＩＦＢの修正を必要とする速度偏差Δｖの下限値である。本ステップ１３８の処理によれば、吸引電流ＩＦＢの修正が必要となる変位点をｘ２として算出することができる。
【００５６】
図８は、ＥＣＵ３６が所定値ΔｖＴＨを算出するために記憶しているマップの一例である。このマップによれば、実変位ｘが変位の中間点より閉弁位置ｘ０に近い領域では、実変位ｘが小さいほど所定値ΔｖＴＨが小さくなる。この設定によれば、実変位ｘが閉弁位置ｘ０に近いほど吸引電流ＩＦＢの修正が広く要求される。アーマチャ４０がアッパコア４６との間には、両者の距離が長いほど電磁力が作用しにくくなる。上記の設定によれば、両者間に電磁力が作用しにくい状況下ほど吸引電流ＩＦＢの修正を広く要求することができるため、実速度ｖを有効に目標速度ｖ０に近づけることができる。
【００５７】
一方、図８に示すマップによれば、実変位ｘが変位の中間点より開弁位置ｘ１に近い領域では、実変位ｘが小さいほど所定値ΔｖＴＨが大きくなる。この設定によれば、実変位ｘが開弁位置ｘ１から離れているほど吸引電流ＩＦＢの修正が要求されない不感帯が広くなる。実変位ｘが変位の中間点付近にある場合は、実速度ｖを目標速度ｖ０に修正する時間が十分にあり、実変位ｘが開弁位置ｘ１付近にある場合に比して、大きな速度偏差Δｖが許容できる。上記の設定によれば、大きな速度偏差Δｖを許容できる領域で、不必要に吸引電流ＩＦＢが修正されるのを避けることができる。
【００５８】
上記ステップ１３８の処理により、速度偏差の絶対値│Δｖ│が所定値ΔｖＴＨ以上になる実変位点ｘ２が算出されると、次に、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１の間で用いられるフィードバックゲインＧａｉｎの修正が行われる（ステップ１４０）。
【００５９】
図９は、本ステップ１４０において、フィードバックゲインＧａｉｎを修正するために用いられる修正値ΔＧａｉｎのマップを示す。
ＥＣＵ３６は、このマップから読み出される修正値ΔＧａｉｎを現在の値に加算することで、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１までの期間中に用いられるフィードバックゲインＧａｉｎを修正する。図９において、修正値ΔＧａｉｎは、速度偏差の絶対値│Δｖ│が大きいほど大きくなるように設定されている。また、修正値ΔＧａｉｎは、閉弁位置ｘ０および開弁位置ｘ１で最も小さい値となり、両者の中間位置で最も大きい値となるように設定されている。
【００６０】
上記の設定によれば、上記位相平面により算出された速度偏差の絶対値│Δｖ│が大きいほど修正値ΔＧａｉｎを大きくすることで、吸引電流ＩＦＢを大きく修正することができる。また、上記の設定によれば、実変位ｘが変位の中間点より開弁位置ｘ１に近い領域では、実変位ｘが開弁位置ｘ１から遠いほど、つまり、アーマチャ４０とロアコア４２とが離れるほど修正値ΔＧａｉｎが大きな値とされる。その結果、吸引電流ＩＦＢは、アーマチャ４０とロアコア４２が離れるほど大きな値となる。このため、アーマチャ４０とロアコア４２との間には、両者の距離に関わらず、有効な電磁力を発生させることができる。一方、実変位ｘが変位の中間点より閉弁位置ｘ０に近い領域では、実変位ｘが閉弁位置ｘ０に近いほど、つまり、アーマチャ４０とロアコア４２とが離れるほど修正値ΔＧａｉｎが小さな値とされる。この領域では、アーマチャ４０とロアコア４２との距離が十分に長くなり、両者間に有効な電磁力を作用させにくい状態となる。上記の設定によれば、この領域では、アーマチャ４０とロアコア４２が離れるほど修正値ΔＧａｉｎを小さな値とすることができ、吸引電流ＩＦＢが無駄に大きな値となるのを回避することができる。
【００６１】
上記ステップ１４０の処理が終了すると、そこで修正されたフィードバックゲインＧａｉｎが、学習値として記憶される（ステップ１４２）。ＥＣＵ３６は、次サイクルではこのフィードバックゲインＧａｉｎの学習値を用いて吸引電流ＩＦＢを演算する。
【００６２】
一方、上記ステップ１３６の処理により、ｘＭＡＸ＜ｘ１が成立しないと判定された場合は、吸引電流ＩＦＢが過剰であったと判断できる。この場合、以後、吸引電流ＩＦＢを小さくするための処理が行われる。ここでは、先ず、速度偏差の絶対値│Δｖ│が所定値ΔｖＴＨ以上となる変位点ｘ２が算出される（ステップ１４４）。本ステップ１４４の処理によれば、上記ステップ１３８の処理の場合と同様に、吸引電流ＩＦＢの修正が必要となる変位点ｘ２を算出することができる。
【００６３】
上記ステップ１４４の処理により、速度偏差の絶対値│Δｖ│が所定値ΔｖＴＨ以上になる実変位点ｘ２が算出されると、次に、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１の間で用いられるフィードバックゲインＧａｉｎの修正が行われる（ステップ１４６）。
【００６４】
上記ステップ１４６におけるフィードバックゲインＧａｉｎの修正には、図９に示す修正値ΔＧａｉｎのマップが用いられる。ＥＣＵ３６は、ここでは、上記マップから読み出される修正値ΔＧａｉｎを現在の値から減算することで、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１までの期間中に用いられるフィードバックゲインＧａｉｎを修正する。以後、ＥＣＵ３６は、上記ステップ１４２の処理を実行して、今回の処理サイクルを終了させる。
【００６５】
以上説明したとおり、図７に示すルーチンによれば、脱調が生じたと判定された場合に、ＲＡＭ３８に記憶されたリフトデータを解析して、脱調が生じたサイクルにおける吸引電流ＩＦＢが不足であったか、或いは、過剰であったかを判定することができる。そして、脱調時の速度偏差Δｖに応じて、フィードバックゲインを増減させ、次サイクルの吸引電流ＩＦＢを修正することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、脱調が発生した場合に、次サイクルで確実に電磁駆動弁１０の動作を復調させることができる。
【００６６】
上記図７に示すルーチンは、開弁動作に関するものであり、ＥＣＵ３６が次サイクルの開弁動作開始前までの間（図５中に示す時刻ｔ４からｔ３までの間）に実行するルーチンである。ＥＣＵ３６は、このルーチンの他、閉弁動作中に脱調が生じた場合においても、フィードバックゲインＧａｉｎを学習するために図７に示すルーチンとほぼ同様のルーチンを実行する。このルーチンでは、上記ステップ１３４および１３６並びにステップ１４０、１４６の処理が以下のように変更される。
【００６７】
すなわち、閉弁動作中に脱調が生じた場合に実行されるルーチンにおいて、上記ステップ１３４に対応するステップでは、実変位の最小値ｘＭＩＮが検出される。また、上記ステップ１３６に対応するステップでは、その最小値ｘＭＩＮが変位ゼロ点（閉弁位置）ｘ０より大きいか否かが判定される。その結果、ｘＭＩＮ＞ｘ０の成立が判定された場合は、吸引電流ＩＦＢが不足していたと判断され、以後、ステップ１３８および１４０の処理と同様の処理が実行される。この際、ステップ１４０に対応するステップでは、変位点ｘ２から閉弁位置ｘ０の間につき、フィードバックゲインＧａｉｎが修正される。
一方、ｘＭＩＮ＞ｘ０が成立しないと判定された場合は、吸引電流ＩＦＢが過剰であったと判断され、以後、ステップ１４４および１４６の処理と同様の処理が実行される。ここで、ステップ１４６に対応するステップでは、変位点ｘ２から閉弁位置ｘ０の間につき、フィードバックゲインＧａｉｎが修正される。
【００６８】
ところで、上述した実施の形態１においては、フィードバックゲインＧａｉｎを修正することで吸引電流ＩＦＢを修正しているが、電磁駆動弁１０の脱調を解消させるために吸引電流ＩＦＢを修正する手法は、これに限定されるものではない。例えば、フィードバックゲインＧａｉｎを修正する代わりに、或いは、フィードバックゲインＧａｉｎの修正と共に、フィードフォワード電流ＩＦＦを修正することにより、吸引電流ＩＦＢを修正しても良い。
【００６９】
図１０は、フィードフォワード電流ＩＦＦを修正するために用いられる修正値ΔＩＦＦのマップを示す。
開弁動作を例に説明すると、ＥＣＵ３６は、アーマチャ４０がロアコア４２に不到達の場合には、このマップから読み出される修正値ΔＩＦＦを現在の値に加算することで、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１までの期間中に用いられるフィードフォワード電流ＩＦＦを修正する。また、アーマチャ４０がロアコア４２に到達した場合には、修正値ΔＩＦＦを現在の値から減算することで、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１までの期間中に用いられるフィードフォワード電流ＩＦＦを修正する。尚、図１０において、修正値ΔＩＦＦは、図９に示す修正値ΔＧａｉｎの場合と同様に、速度偏差の絶対値│Δｖ│が大きいほど大きくなるように設定されている。また、修正値ΔＩＦＦは、閉弁位置ｘ０および開弁位置ｘ１で最も小さい値となり、両者の中間位置で最も大きい値となるように設定されている。
【００７０】
また、吸引電流ＩＦＢは、フィードバックゲインＧａｉｎを修正する代わりに、変位に対する目標速度ｖ０の関係、すなわち、目標位相平面を修正することにより修正しても良い。このような修正の手法は、目標速度ｖ０に関する修正値Δｖ０のマップ（図１０に類似するマップ）を予め準備しておき、そのマップから読み出される修正値を用いて、変位点ｘ２から開弁位置ｘ１まで（開弁時）、或いは、変位点ｘ２から閉弁位置ｘ０まで（閉弁時）、目標速度ｖ０を修正することで実現できる。
【００７１】
目標速度ｖ０を修正する手法とフィードバックゲインＧａｉｎまたはフィードフォワード電流ＩＦＦを修正する手法は、併せて用いても良い。すなわち、例えば、クランキング時やアイドリング時などのように、弁体１２前後の差圧などに起因する外力がほとんど影響しないような場合には、目標速度ｖ０の修正により、また、外力の影響が生ずる状況下では、フィードバックゲインＧａｉｎまたはフィードフォワード電流ＩＦＦの修正により、吸引電流ＩＦＢを修正することとしても良い。
【００７２】
また、上述した実施の形態１では、電磁駆動弁１０が排気弁として機能する場合に限定されているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明は、吸気弁として機能する電磁駆動弁１０の制御に適用しても良い。
【００７３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３６が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第１の発明における「脱調検出手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「記憶手段」が、上記ステップ１２０の処理を、より詳細には、図３に示すルーチン中の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸引電流算出手段」が、上記ステップ１３８〜１４６の処理を実行することにより前記第１の発明における「修正手段」が、それぞれ実現されている。
【００７４】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３６が、上記ステップ１３６の処理を実行することにより前記第２の発明のおける「吸引電流判定手段」が、上記ステップ１０４を実行することにより前記第３乃至第５の発明における「速度偏差検出手段」が、それぞれ実現されている。
【００７５】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３６が、上記（１）式に従って吸引電流ＩＦＢを算出することにより前記第３の発明における「フィードバック手段」、前記第４の発明における「フィードフォワード手段」、および前記第５の発明における「フィードバック手段」が、それぞれ実現されている。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３６が、上記ステップ１４０または１４６の処理を実行することにより前記第３の発明における「フィードバックゲイン修正手段」が実現されている。更に、それらの処理に代えて、ＥＣＵ３６に、修正値ΔＩＦＦを用いてフィードフォワード電流ＩＦＦを修正させることにより前記第４の発明における「フィードフォワード電流修正手段」を、修正値Δｖ０を用いて目標速度ｖ０を修正させることにより前記第５の発明における「目標速度修正手段」を、それぞれ実現することができる。
【００７６】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、脱調を検出し、脱調時の実変位と実速度の関係を解析することができる。そして、その解析結果に基づいて吸引電流を修正することができる。従って、本発明によれば、脱調が発生した場合に、迅速、かつ確実に電磁駆動弁の動作を復調させることができる。
【００７７】
第２の発明によれば、吸引電流が不足していたため生じた脱調時には、吸引電流を増加させることができる。また、吸引電流が過剰であったため生じた脱調時には、吸引電流を減少させることができる。このため、本発明によれば、脱調が発生した場合に、迅速、かつ確実に電磁駆動弁の動作を復調させることができる。
【００７８】
第３の発明によれば、フィードバックゲインの修正を吸引電流の修正に反映させることができる。このため、本発明によれば、脱調が発生した場合に、吸引電流を、電磁駆動弁の動作を復調させるために適切な値に修正することができる。
【００７９】
第４の発明によれば、フィードフォワード電流の修正を吸引電流の修正に反映させることができる。このため、本発明によれば、脱調が発生した場合に、吸引電流を、電磁駆動弁の動作を復調させるために適切な値に修正することができる。
【００８０】
第５の発明によれば、目標速度の修正を吸引電流の修正に反映させることができる。このため、本発明によれば、脱調が発生した場合に、吸引電流を、電磁駆動弁の動作を復調させるために適切な値に修正することができる。
【００８１】
第６の発明によれば、弁体の開閉動作に伴うアーマチャの最大変位量とアーマチャの最大可動距離とを比較することで、脱調時に供給した吸引電流が不足であったか、或いは、過剰であったかを確実に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１で用いられる電磁駆動弁の断面図である。
【図２】図１に示す電磁駆動弁において、開弁時に、ロアコイルに供給する吸引電流を算出する手法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行される計算ルーチンのフローチャートである。
【図４】図１に示す電磁駆動弁において、フィードバックゲインを変更して吸引電流を修正する手法を説明するための図である。
【図５】図１に示す電磁駆動弁において、開弁動作中に脱調が発生した際の弁体の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１において実行されるリフトデータ格納ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１において実行されるフィードバックゲインＧａｉｎ学習ルーチンのフローチャートである。
【図８】図１に示すＥＣＵが所定値ΔｖＴＨを算出するために記憶しているマップの一例である。
【図９】本発明の実施の形態１において、フィードバックゲインを修正するために用いられる修正値ΔＧａｉｎのマップを示す。
【図１０】本発明の実施の形態１において、フィードフォワード電流を修正するために用いられる修正値ΔＩＦＦのマップを示す。
【符号の説明】
１０  電磁駆動弁
１２  弁体
２４  ロアスプリング
２８  アッパスプリング
３２  リフトセンサ
３６  ＥＣＵ
３８  ＲＡＭ
４０  アーマチャ
４２  ロアコア
４４  ロアコイル
４６  アッパコア
４８  アッパコイル
５０  ＥＤＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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