(57)【要約】 【課題】  電磁駆動方式のアクチュエータにおいて、アクチュエータの作動状態を計測する。【解決手段】  本発明は、電磁駆動方式のアクチュエータである。このアクチュエータは、可動子と、可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて可動子を電磁気的に駆動する電機子と、駆動に応じて、可動子が軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサとを備えることを特徴とする。【選択図】  図２
2005076546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁駆動方式のアクチュエータであって、
可動子と、
前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、
励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、
前記駆動に応じて、前記可動子が前記軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサと、
を備えることを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータであって、
前記荷重センサは、前記可動子が前記軸受けに加える前記軸方向の荷重を計測する、アクチュエータ。
【請求項３】
内燃機関の吸気と排気の少なくとも一方を制御する動弁機構であって、
吸気と排気の少なくとも一方を制御するために開閉するバルブと、
前記バルブを開閉する請求項１または２に記載のアクチュエータと、
を備えることを特徴とする、動弁機構。
【請求項４】
請求項３記載の動弁機構であって、さらに、
前記バルブの軸を摺動可能に支持するバルブ軸受けと、
前記バルブの開閉に応じて、前記アクチュエータが前記バルブ軸受けに加える荷重を計測するバルブ軸受け荷重センサと、
を備える、動弁機構。
【請求項５】
電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサとを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値である特定荷重に応じて、前記可動子と前記軸受けの間の摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする、制御装置。
【請求項６】
請求項５記載のアクチュエータ制御装置であって、
前記特性変動補償部は、前記特定荷重の増大に応じて、前記可動子を移動させるための励磁電流である起動電流を増大させるように構成されている、制御装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載のアクチュエータ制御装置であって、
前記特性変動補償部は、前記特定荷重の増大に応じて、前記可動子の位置を保持させるための励磁電流である保持電流を減少させるように構成されている、制御装置。
【請求項８】
内燃機関の吸気と排気の少なくとも一方を制御する動弁機構を制御する動弁機構制御装置であって、
前記動弁機構は、吸気と排気の少なくとも一方を制御するために開閉するバルブと、前記バルブを開閉する請求項１または２に記載のアクチュエータと、前記バルブの軸を摺動可能に支持するバルブ軸受けと、前記バルブの開閉に応じて、前記アクチュエータが前記バルブ軸受けに加える荷重を計測するバルブ軸受け荷重センサとを備え、
前記動弁機構制御装置は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値に応じて、前記可動子と前記バルブに加えられる摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする、制御装置。
【請求項９】
電磁駆動方式のアクチュエータであって、
可動子と、
前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、
励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、
前記可動子を所定の位置に安定させるように付勢する付勢部と、
前記駆動に応じて、前記可動子が前記付勢部から受ける回転トルクを計測するトルクセンサと、
を備えることを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項１０】
電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記可動子を所定の位置に安定させるように付勢する付勢部と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記付勢部から受ける回転トルクを計測するトルクセンサとを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、
前記計測された回転トルクに応じて、前記可動子に加えられる摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする、制御装置。
【請求項１１】
電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御方法であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサとを備え、
前記アクチュエータ制御方法は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値である特定荷重に応じて、前記可動子と前記軸受けの間の摩擦力の変動を推定する工程と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する工程と、
を備えることを特徴とする、制御方法。
【請求項１２】
内燃機関の吸気と排気の少なくとも一方を制御する動弁機構を制御する動弁機構制御方法であって、
前記動弁機構は、吸気と排気の少なくとも一方を制御するために開閉するバルブと、前記バルブを開閉する請求項１または２に記載のアクチュエータと、前記バルブの軸を摺動可能に支持するバルブ軸受けと、前記バルブの開閉に応じて、前記アクチュエータが前記バルブ軸受けに加える荷重を計測するバルブ軸受け荷重センサとを備え、
前記動弁機構制御方法は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値に応じて、前記可動子と前記バルブに加えられる摩擦力の変動を推定する工程と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する工程と、
を備えることを特徴とする、制御方法。
【請求項１３】
電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御方法であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記可動子を所定の位置に安定させるように付勢する付勢部と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記付勢部から受ける回転トルクを計測するトルクセンサとを備え、
前記アクチュエータ制御方法は、
前記計測された回転トルクに応じて、前記可動子に加えられる摩擦力の変動を推定する工程と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する工程と、
を備えることを特徴とする、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動式のアクチュエータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関のバルブを開閉する動弁機構の駆動に電磁駆動方式を採用することが提案されている。このような提案の中には、たとえば可動子を付勢するバネのバネ係数やバネ粘性係数を推定するとともに、この推定結果に応じて電磁駆動方式の動弁機構（以下、電磁駆動弁と呼ぶ）を制御することによって、バネ係数やバネ粘性係数の経時的な変動といった制御対象の機械的な特性の変化に拘わらず電磁駆動弁を正確に制御するものもある（特開２００１−１５９３３２号公報）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５９３３２号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９４６３号公報
【特許文献３】特開７−３３２０４４号公報
【特許文献４】特開平１１−２５７０３６号公報
【特許文献５】特開２００１−３４２８５５号公報
【特許文献６】特開２００２−５４７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、付勢用バネのバネ係数やバネ粘性係数の推定値に応じた制御では、動弁機構の駆動に応じて生ずる摩擦力の経時変化による影響を排除できない。さらに、電磁駆動弁の経時的な機械特性の変動に与える影響は、バネ係数やバネ粘性係数の経時変化によるものよりも摩擦力の経時変化によるものの方が大きい場合が多い。ところが、摩擦力は非線形要素であるため、正確な推定が困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電磁駆動方式のアクチュエータにおいて、アクチュエータの作動状態を計測するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１のアクチュエータは、電磁駆動方式のアクチュエータであって、
可動子と、
前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、
励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、
前記駆動に応じて、前記可動子が前記軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサと、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１のアクチュエータでは、可動子の駆動に応じて可動子から軸受けに加えられた荷重を計測することができるので、可動子が軸受けから受ける摩擦力を直接計測することができる。このようなアクチュエータを利用すれば、たとえばアクチュエータにおいて可動子が軸受けから受ける摩擦力を制御入力として利用することができるので、制御性能の高い制御系を実現することができる。
【０００８】
なお、上記アクチュエータにおいて、前記荷重センサは、前記可動子が前記軸受けに加える前記軸方向の荷重を計測するようにしても良いし、多分力計を用いて軸方向以外の荷重を計測するようにしても良い。
【０００９】
本発明の動弁機構は、内燃機関の吸気と排気の少なくとも一方を制御する動弁機構であって、
吸気と排気の少なくとも一方を制御するために開閉するバルブと、
前記バルブを開閉する上記アクチュエータと、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記動弁機構において、さらに、
前記バルブの軸を摺動可能に支持するバルブ軸受けと、
前記バルブの開閉に応じて、前記アクチュエータが前記バルブ軸受けに加える荷重を計測するバルブ軸受け荷重センサと、
を備えるようにしてもよい。
【００１１】
こうすれば、バルブの開閉に応じてアクチュエータがバルブ軸受けに加える荷重を計測することができるので、その反作用としてアクチュエータに加えられる負荷を正確に計測することができる。このため、制御対象である動弁機構を制御するための制御系をさらに高性能のものとすることができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータ第１の制御装置は、電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記軸受けに加える荷重を計測する軸受け荷重センサとを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値である特定荷重に応じて、前記可動子と前記軸受けとの間の摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１のアクチュエータ制御装置では、経時変化や製造ばらつきといった要因で可動子に加えられる摩擦力が変動しても、その変動を補償するように制御が行われるので、摩擦力の変動が制御系に与える影響を抑制することができる。
【００１４】
上記アクチュエータにおいて、前記特性変動補償部は、前記特定荷重の増大に応じて、前記可動子を移動させるための励磁電流である起動電流を増大させるようにしてもよい。
【００１５】
こうすれば、摩擦力の増大による可動子の移動の阻害に対抗することができるので、可動子の移動の確実性を高めることができる。
【００１６】
上記アクチュエータにおいて、前記特性変動補償部は、前記特定荷重の増大に応じて、前記可動子の位置を保持させるための励磁電流である保持電流を減少させるようにしてもよい。
【００１７】
こうすれば、摩擦力の増大による可動子の保持力を利用して、アクチュエータの作動電力を削減することができる。なお、動摩擦力の変動は、上記構成のように最大静摩擦力に応じて推定するようにしても良いし、最大静摩擦力とは別途に計測するようにしても良い。
【００１８】
本発明の動弁機構制御装置は、内燃機関の吸気と排気の少なくとも一方を制御する動弁機構を制御する動弁機構制御装置であって、
前記動弁機構は、吸気と排気の少なくとも一方を制御するために開閉するバルブと、前記バルブを開閉する上記アクチュエータと、前記バルブの軸を摺動可能に支持するバルブ軸受けと、前記バルブの開閉に応じて、前記アクチュエータが前記バルブ軸受けに加える荷重を計測するバルブ軸受け荷重センサとを備え、
前記動弁機構制御装置は、
前記可動子の移動開始の際における前記荷重の最大値に応じて、前記可動子と前記バルブに加えられる摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２のアクチュエータは、電磁駆動方式のアクチュエータであって、
可動子と、
前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、
励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、
前記可動子を所定の位置に安定させるように付勢する付勢部と、
前記駆動に応じて、前記可動子が前記付勢部から受ける回転トルクを計測するトルクセンサと、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第２のアクチュエータでは、可動子の駆動に応じて、付勢部から可動子に加えられたトルクを計測することができるので、たとえばアクチュエータにおいて可動子が付勢部から受けるトルクに応じて変動する可動子の摩擦力を制御入力として利用することができる。この結果、制御性能の高い制御系を実現することができる。
【００２１】
本発明のアクチュエータ第２の制御装置は、電磁駆動方式のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記アクチュエータは、可動子と、前記可動子の軸を摺動可能に支持する軸受けと、励磁電流に応じて前記可動子を電磁気的に駆動する電機子と、前記可動子を所定の位置に安定させるように付勢する付勢部と、前記駆動に応じて、前記可動子が前記付勢部から受ける回転トルクを計測するトルクセンサとを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、
前記計測された回転トルクに応じて、前記可動子に加えられる摩擦力の変動を推定する状態推定部と、
前記推定された摩擦力の変動に応じて、前記摩擦力の変動を補償するように励磁電流を制御する特性変動補償部と、
を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第２のアクチュエータ制御装置では、経時変化や製造ばらつきといった要因で付勢部から可動子に加えられるトルクが変動し、これにより可動子に加えられる摩擦力の変動が変動する場合にも、その変動を補償するように制御が行われるので、摩擦力の変動が制御系に与える影響を抑制することができる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、たとえば動弁機構制御方法やアクチュエータ制御方法を含む種々の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．本発明の第１実施例における制御：
図１は、本発明の第１実施例における動弁機構を備えた内燃機関を示す説明図である。この内燃機関では、シリンダヘッド２５１と、ピストン２５０とで燃焼室が形成されている。この燃焼室への空気の吸入は、バルブ２０をバルブ軸ＣＬの方向に機械的に駆動することによって制御される。この駆動は、動弁機構によって行われる。動弁機構は、バルブ２０と、バルブ軸ＣＬの方向に摺動可能に支持するバルブガイド１９と、バルブ２０をバルブ２０の軸方向に機械的に駆動するアクチュエータ１００とを備えている。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施例におけるアクチュエータ１００を示す説明図である。アクチュエータ１００は、バルブ２０を開弁方向に付勢する開弁付勢部３０と、バルブ２０を閉弁方向に付勢する閉弁付勢部５０と、バルブ２０を電磁的に駆動する電磁駆動部４０と、これらの部品を収納するアクチュエータハウジング９０とを備えている。図１と図２とでは、バルブ２０は、開弁位置にある。
【００２６】
電磁駆動部４０は、アーマチャ１０と、アーマチャ１０を開弁方向に駆動する開弁電機子１１と、アーマチャ１０を閉弁方向に駆動する閉弁電機子９と、アーマチャ１０の軸をバルブ軸ＣＬの方向に摺動可能に支持する２つのアーマチャ軸受け７０、８０とを備えている。開弁電機子１１は、開弁電機子１１を励磁するための励磁コイル１１ｃを備えている。閉弁電機子９は、閉弁電機子９を励磁するための励磁コイル９ｃを備えている。なお、アーマチャ１０と２つのアーマチャ軸受け７０、８０とは、それぞれ特許請求の範囲における「可動子」と「軸受け」とに相当する。
【００２７】
開弁付勢部３０は、開弁するようにアーマチャ１０に付勢力を伝える開弁リテーナ６と、開弁リテーナ６を付勢するスプリング５とを備えている。閉弁付勢部５０は、閉弁するようにアーマチャ１０に付勢力を伝える閉弁リテーナ１４と、閉弁リテーナ１４を付勢するスプリング１５とを備えている。閉弁リテーナ１４は、バルブ２０に回動可能に固定されている。バルブ２０は、閉弁電機子９および開弁電機子１１が励磁されていないときには、開弁付勢部３０と閉弁付勢部５０とによって閉弁位置と開弁位置の中間的な位置で安定するように付勢されている。
【００２８】
図３は、アーマチャ軸受け７０の構成を示す説明図である。アーマチャ軸受け７０は、アーマチャ１０の軸が挿入されるスリーブ７１と、アーマチャ１０の軸がスリーブ７１に加える軸方向の荷重を計測するためのワッシャ型ロードセル７２と、軸受けハウジング７３とを有している。なお、アーマチャ軸受け８０は、アーマチャ軸受け７０と同一の構成を有している。
【００２９】
アーマチャ軸受け７０は、さらに、ワッシャ型ロードセル７２をスリーブ７１に固定するためのロードセルリテーナ７６と、ワッシャ型ロードセル７２を軸受けハウジング７３に固定するための２つのロードセルリテーナ７４と、これらのロードセルリテーナ７４を軸受けハウジング７３に固定するための蓋７５と、閉弁電機子９にアーマチャ軸受け７０を固定するためのボルト７７とを備えている。
【００３０】
アーマチャ軸受け７０は、アーマチャ１０の軸ＣＬがスリーブ７１に加える軸方向の荷重を計測することができる。この軸方向の荷重は、アーマチャ１０の軸とスリーブ７１との間の摩擦力として生ずる荷重である。アーマチャ軸受け７０は、この荷重に応じた負荷の変動として、ワッシャ型ロードセル７２から電気信号を出力することができる。
【００３１】
荷重計測部２１（図２）は、２つのアーマチャ軸受け７０、８０から入力した信号に応じて、２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間の摩擦力を計測する。制御部２５は、荷重計測部２１から受信した計測値に応じてアクチュエータ１００の２つの励磁コイル９ｃ、１１ｃへの励磁電流を補償する。この補償は、上記摩擦力の変動を相殺することにより安定してアクチュエータ１００を制御するためのものである。なお、荷重計測部２１と制御部２５とは、それぞれ特許請求の範囲における「状態推定部」と「特性変動補償部」とに相当する。
【００３２】
図４は、本発明の第１実施例における開弁操作の制御処理の内容を示すフローチャートである。「開弁操作」とは、バルブ２０を閉弁位置から開弁位置に移動させる操作をいう。本明細書では、「閉弁位置」とは、バルブ２０が完全に閉弁されたときのバルブ２０の作動位置を意味し、「開弁位置」とは、バルブ２０が完全に開弁されたときのバルブ２０の作動位置を意味する。
【００３３】
図５は、電磁駆動部４０の開弁操作時における作動状態を示す説明図である。図５（ａ）は、バルブ２０のリフト量を示している。リフト量とは、バルブ２０が閉弁位置から開弁位置の方向にバルブの軸ＣＬに沿って移動した移動量であり、アーマチャ１０の移動量に一致する。図５（ｂ）は、２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間の摩擦力を示している。
【００３４】
ステップＳ１１０では、制御部２５（図２）は、時刻ｔ０において閉弁電機子９の励磁をオフにする。閉弁電機子９の励磁をオフにするのは、バルブ２０を閉弁位置から移動可能とするためである。閉弁位置で閉弁電機子９が励磁されているのは、バルブ２０を閉弁位置に固定させるためである。
【００３５】
閉弁電機子９の励磁をオフにするとは、図５（ｂ）に示されるように、制御部２５が閉弁電機子９の励磁電流の目標値をゼロにすることを意味する。ただし、閉弁電機子９に実際に流れる電流は、ステップ状にゼロになるわけでなく少し遅れてゼロとなる（レンツの法則）。
【００３６】
ステップＳ１２０では、制御部２５は、時刻ｔ１において開弁電機子１１（図２）の励磁をオンにする。励磁をオンにするとは、制御部２５が励磁電流の目標値を所定の電流値にすることを意味する。時刻ｔ１は、時刻ｔ０から所定の時間だけ経過した後の時刻である。所定の時間は、閉弁電機子９の励磁がオフとなってから閉弁電機子９の電磁的な吸引力が所定の値より小さくなるまでの時間である。開弁電機子１１の励磁がオンにされると、制御部２５は、摩擦力の監視を開始する（ステップＳ１３０）。
【００３７】
開弁電機子１１の励磁がオンにされると、開弁電機子１１の励磁電流が目標値に向かって増加し始める。開弁電機子１１の励磁電流が増加すると、開弁電機子１１がアーマチャ１０を電磁的に吸引する吸引力が増大するが、吸引力の増大に応じて２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間の摩擦力も増大する。このため、時刻ｔ２までは、アーマチャ１０は閉弁位置に止まっている。なお、本明細書では、アーマチャ１０を電磁気的に移動させるための電流を特に「起動電流」と呼ぶ。
【００３８】
時刻ｔ２において、摩擦力が最大静摩擦力Ｆｓｍａｘ（図５（ｂ））に達すると、アーマチャ１０が移動し始める。この移動により、２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間に働く摩擦力が動摩擦力Ｆｄ（図５（ｂ））となるため、時刻ｔ２を過ぎると摩擦力が急激に低下する。
【００３９】
アーマチャ１０は、時刻ｔ３において、アーマチャ１０が図示しないストッパに底付きすることによって停止する。この停止によって、２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間に働く摩擦力がほぼゼロとなる。なお、閉弁操作時においては、バルブ２０が燃焼室の吸気口に底付きすることによってアーマチャ１０は停止することになる
【００４０】
ステップＳ１４０では、制御部２５は、時刻ｔ３から所定時間経過後の時刻ｔ４において開弁電機子１１の励磁電流の目標値（保持電流）を低下させる。時刻ｔ４においては、アーマチャ１０と開弁電機子１１との間のクリアランスが極めて小さいので、励磁電流の目標値を低下させてもアーマチャ１０の停止に要求される吸引力を得ることができるからである。これにより、本実施例では、無駄な電力を削減してエネルギ効率を高めている。
【００４１】
図６は、製造ばらつきや経時変化が表現されたアクチュエータ１００の主要部品を示す説明図である。製造ばらつきや経時変化は、たとえば軸の傾きやズレといった形で生じ、摩擦力の増大の原因となる。この摩擦力の増大は、後述するように開弁時期のタイミングのズレや開弁時間の変動といった制御対象の動作の変動の要因となる。
【００４２】
図７は、製造ばらつきや経時変化を有するアクチュエータ１００における開弁操作時における作動状態を示す説明図である。この図は、図５の説明図に対して、製造ばらつき等を有するアクチュエータ１００の作動状態を点線として追加したものである。この図では、製造ばらつき等によって最大静摩擦力が静摩擦力Ｆｓｍａｘから静摩擦力Ｆｓｍａｘ’に増大している。この増大によって、アーマチャ１０の移動開始時間が時刻ｔ２から時刻ｔ２’に変化している。なお、最大静摩擦力Ｆｓｍａｘ、Ｆｓｍａｘ’は、特許請求の範囲における「特定荷重」に相当する。
【００４３】
このように、最大静摩擦力が変化するとアーマチャ１０の移動開始時間が変化するため、図７（ａ）に示されるように、アーマチャ１０の移動のタイミングがずれることが分かる。この結果、開弁タイミングが遅れるとともに、開弁時間が短くなることになる。このような制御対象の動作の変動は、以下のようにして補償することができる。
【００４４】
図８は、製造ばらつきや経時変化による制御対象の動作の変動が補償された様子を示す説明図である。この補償は、最大静摩擦力の増大に応じて、開弁電機子１１の励磁電流の目標値を増大させることによって実現されている。
【００４５】
この補償は、具体的には以下のようにして実現されている。
（１）荷重計測部２１（図２）は、２つのアーマチャ軸受け７０、８０から入力した信号に応じて、２つのアーマチャ軸受け７０、８０とアーマチャ１０との間の摩擦力を計測する。
（２）制御部２５は、摩擦力の最大値に応じて開弁電機子１１の励磁電流の目標値を変動させる。具体的には、摩擦力の最大値が増大したときには励磁電流の目標値を増大させ、摩擦力の最大値が減少したときには励磁電流の目標値を減少させる。
このような補償によって、図８に示されるように、アーマチャ１０の移動開始時期が時刻ｔ２’から時刻ｔ２に戻すことができる。これにより、摩擦力の変動による開弁タイミングや開弁時間の変動を抑制することができる。
【００４６】
さらに、本実施例では、動摩擦力の変動に応じて、保持電流の大きさをも変動させることができる。保持電流とは、前述のようにアーマチャ１０を閉弁位置あるいは開弁位置に保持するための電流である。最大静摩擦力が大きくなると、保持電流を小さくしてもアーマチャ１０は移動せず、一方、最大静摩擦力が小さくなると、保持電流を大きくしないとアーマチャ１０が移動するからである。これにより、アクチュエータ１００の要求電力を低減させることもできる。なお、動摩擦力の変動は、最大静摩擦力に応じて推定するようにしても良いし、最大静摩擦力とは別途に計測するようにしても良い。
【００４７】
このように、本実施例のアクチュエータ１００では、可動子の駆動に応じて可動子から軸受けに加えられた荷重を計測することができるので、可動子が軸受けから受ける摩擦力を直接計測することができる。このようなアクチュエータを利用すれば、たとえばアクチュエータにおいて可動子が軸受けから受ける摩擦力を制御入力として利用することができるので、摩擦力の変動による制御対象の作動の変動を抑制した制御系を実現することができる。
【００４８】
Ｂ．本発明の第２実施例における制御：
図９は、本発明の第２実施例におけるアクチュエータ１００ａを示す説明図である。アクチュエータ１００ａは、閉弁付勢部５０ａを閉弁付勢部５０の代わりに備え、これらの部品がアクチュエータハウジング９０の代わりにアクチュエータハウジング９０ａに収納されている点で第１実施例のアクチュエータ１００と異なる。なお、電磁駆動部４０と開弁付勢部３０とは、第１実施例のアクチュエータ１００が有する物と同一である。
【００４９】
閉弁付勢部５０ａは、閉弁リテーナ１４とスプリング１５に加えて、さらにバルブ軸受け９０を備えている。バルブ軸受け９０は、バルブ２０の軸とバルブ軸受け９０との間の摩擦力を計測することができる。
【００５０】
このように、バルブ２０の軸とバルブ軸受け９０との間の摩擦力を計測できるようにすれば、この摩擦力の変動による制御対象の作動の変動をも抑制することができるという利点がある。
【００５１】
Ｃ．本発明の第３実施例における制御：
図１０は、本発明の第３実施例におけるアクチュエータ１００ｂを示す断面図である。図１０は、アクチュエータ１００ｂを所定の方向（Ａ視（図６））から見た外観図を示している。アクチュエータ１００ｂは、開弁付勢部３０や閉弁付勢部５０がアーマチャ１０に加える回転トルクを計測することができる点で第１実施例のアクチュエータ１００と異なる。
【００５２】
アクチュエータ１００ｂは、アクチュエータ１００に対して、２つの摺動板２００と４つのトルク計測用ロードセル２０１とを加えた物である。摺動板２００は、アーマチャ１０の回転を防止するための部品である。摺動板２００は、トルク計測用ロードセル２０１を介してアクチュエータハウジング９０に固定されている。この構成では、アーマチャ１０の端部は、摺動板２００の表面上を摺動することになる。この摺動は、アーマチャ１０に加えられる摩擦力の一要因となる。
【００５３】
開弁付勢部３０や閉弁付勢部５０がアーマチャ１０に対して回転トルクを加えるのは、開弁付勢部３０や閉弁付勢部５０が有するスプリング５、１５が、軸方向の伸縮に応じて回転トルクを生じさせるからである。この回転トルクの変動は、上記の摩擦力の変動の要因となる。このため、この回転トルクを計測することができれば、回転トルクの変動による制御対象の作動状態の変動を抑制するように制御系を構成することができる。
【００５４】
このように、本実施例では、経時変化や製造ばらつきといった要因で付勢部から可動子に加えられるトルクが変動し、これにより可動子と軸受けとの間の摩擦力が変動する場合にも、その変動を補償するように制御を行うことができるので、このような摩擦力の変動が制御系に与える影響を抑制することができる。
【００５５】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５６】
Ｄ−１．上記各実施例では、アーマチャの軸を支持する軸受けに加えられる軸方向の摩擦力や、アーマチャの回転トルクの計測にロードセルが使用されているが、たとえば圧電素子を利用するようにしても良い。
【００５７】
また、単分力計であるロードセルの代わりに２分力計や３分力計といった多分力計を用いて、さらにきめの細かな制御を行うようにしても良い。一般に、本発明で使用するセンサは、荷重を計測できるものであれば良い。
【００５８】
Ｄ−２．上記第３実施例では、アーマチャの軸を支持する軸受けに加えられる軸方向の摩擦力と、アーマチャの回転トルクの双方を計測しているが、たとえばアーマチャの軸を支持する軸受けに加えられる軸方向の摩擦力を計測する部品を省略しても良い。この構成は、アーマチャの回転トルクによる摩擦力の変動が、経時変化や製造ばらつきによる制御対象の作動状態の変動に対して支配的な影響力を有する場合に効果的に適用することができる。
【００５９】
なお、機械的特性の変動を推定するためには、たとえばシステムがオンにされたときに着座テストをすることが望ましい。着座テストは、たとえば開弁電機子（あるいは閉弁電機子）に所定の励磁電流が流れて電流が安定した時点で、閉弁電機子（あるいは開弁電機子）の励磁電流を停止することによって行うことが好ましい。こうすれば、着座時において励磁されている側の電機子の励磁電流のばらつきを小さくすることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施例における動弁機構を備えた内燃機関を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施例におけるアクチュエータ１００を示す説明図。
【図３】アーマチャ軸受け７０の構成を示す説明図。
【図４】本発明の第１実施例における開弁操作の制御処理の内容を示すフローチャート。
【図５】電磁駆動部４０の開弁操作時における作動状態を示す説明図
【図６】製造ばらつきや経時変化が表現されたアクチュエータ１００の主要部品を示す説明図。
【図７】製造ばらつきや経時変化を有するアクチュエータ１００における開弁操作時における作動状態を示す説明図。
【図８】製造ばらつきや経時変化による制御対象の動作の変動が補償された様子を示す説明図。
【図９】本発明の第２実施例におけるアクチュエータ１００ａを示す説明図。
【図１０】本発明の第３実施例におけるアクチュエータ１００ｂを示す断面図。
【符号の説明】
【００６１】
５、１５…スプリング
６…開弁リテーナ
９…閉弁電機子
９ｃ…励磁コイル
１０…アーマチャ
１１…開弁電機子
１１ｃ…励磁コイル
１４…閉弁リテーナ
１９…バルブガイド
２０…バルブ
２１…荷重計測部
２５…制御部
３０…開弁付勢部
４０…電磁駆動部
５０、５０ａ…閉弁付勢部
７１…スリーブ
７２…ワッシャ型ロードセル
７３…ハウジング
７４…ロードセルリテーナ
７５…蓋
７６…ロードセルリテーナ
７７…ボルト
９０、９０ａ…アクチュエータハウジング
１００、１００ａ、１００ｂ…アクチュエータ
【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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