JP2003193870A - 電磁駆動弁制御装置 - Google Patents
電磁駆動弁制御装置Info
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- JP2003193870A JP2003193870A JP2001394579A JP2001394579A JP2003193870A JP 2003193870 A JP2003193870 A JP 2003193870A JP 2001394579 A JP2001394579 A JP 2001394579A JP 2001394579 A JP2001394579 A JP 2001394579A JP 2003193870 A JP2003193870 A JP 2003193870A
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 目的に対応した最適な開閉動作を電磁駆動弁
に行わすことができる電磁駆動弁制御装置を提供する。 【解決手段】 電磁駆動弁Ｖの弁体位置を検出する弁位
置検出手段５０からの検出値に基づいて、電磁駆動弁Ｖ
の開閉をＰＩＤ制御によりなすよう構成されてなる電磁
駆動弁制御装置７０である。
に行わすことができる電磁駆動弁制御装置を提供する。 【解決手段】 電磁駆動弁Ｖの弁体位置を検出する弁位
置検出手段５０からの検出値に基づいて、電磁駆動弁Ｖ
の開閉をＰＩＤ制御によりなすよう構成されてなる電磁
駆動弁制御装置７０である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁制御装
置に関する。さらに詳しくは、電磁式リニア駆動装置に
より開閉がなされる電磁駆動弁の開閉動作を制御するた
めの電磁駆動弁制御装置に関する。
置に関する。さらに詳しくは、電磁式リニア駆動装置に
より開閉がなされる電磁駆動弁の開閉動作を制御するた
めの電磁駆動弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電磁手段により開閉がなされ
るバルブが知られている。例えば、国際公開公報ＷＯ９
５／００９５９には、機関弁のステムに連動、連結され
るアーマチュアと、機関弁の開弁および閉弁方向に向け
ての電磁力をアーマチュアにそれぞれ及ぼす開弁側およ
び閉弁側電磁石と、機関弁を開弁および閉弁方向にそれ
ぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石の
消勢時にはアーマチュアを所定の中立位置に保持する一
対の弾発手段とを備える電磁駆動弁が提案されている。
るバルブが知られている。例えば、国際公開公報ＷＯ９
５／００９５９には、機関弁のステムに連動、連結され
るアーマチュアと、機関弁の開弁および閉弁方向に向け
ての電磁力をアーマチュアにそれぞれ及ぼす開弁側およ
び閉弁側電磁石と、機関弁を開弁および閉弁方向にそれ
ぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石の
消勢時にはアーマチュアを所定の中立位置に保持する一
対の弾発手段とを備える電磁駆動弁が提案されている。
【０００３】しかしながら、前記公報において提案され
ている電磁駆動弁は、開弁側および閉弁側電磁石のイン
ナーヨークおよびアウターヨークが、一端側を閉塞した
二重円筒状にして一体に形成されており、インナーヨー
クおよびアウターヨークの製作が比較的難しいという問
題を有している。
ている電磁駆動弁は、開弁側および閉弁側電磁石のイン
ナーヨークおよびアウターヨークが、一端側を閉塞した
二重円筒状にして一体に形成されており、インナーヨー
クおよびアウターヨークの製作が比較的難しいという問
題を有している。
【０００４】前記公報の提案に係る電磁駆動弁の問題を
解決すべく、特開平１０ー３７７２６号公報には、図７
に示すように、弁のステムａに連動、連結されるアーマ
チュアｂと、コイルｃがインナーヨークｄおよびアウタ
ーヨークｅ間に配置されて構成されるとともに弁の開弁
および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュアｂ
にそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石ｆ，ｇと、
前記弁を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力
を発揮するとともに前記両電磁石ｆ，ｇの消勢時には前
記アーマチュアｂを所定の中立位置に保持する一対の弾
発手段（例えば、バネ）ｈ，ｉとを備える内燃機関の動
弁装置ｊにおいて、両電磁石ｆ，ｇのインナーヨークｄ
およびアウターヨークｅが、弁のステムａの軸方向に沿
う相対摺動を可能として相互に嵌合されることを特徴と
する内燃機関の動弁装置ｊが提案されている。
解決すべく、特開平１０ー３７７２６号公報には、図７
に示すように、弁のステムａに連動、連結されるアーマ
チュアｂと、コイルｃがインナーヨークｄおよびアウタ
ーヨークｅ間に配置されて構成されるとともに弁の開弁
および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュアｂ
にそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石ｆ，ｇと、
前記弁を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力
を発揮するとともに前記両電磁石ｆ，ｇの消勢時には前
記アーマチュアｂを所定の中立位置に保持する一対の弾
発手段（例えば、バネ）ｈ，ｉとを備える内燃機関の動
弁装置ｊにおいて、両電磁石ｆ，ｇのインナーヨークｄ
およびアウターヨークｅが、弁のステムａの軸方向に沿
う相対摺動を可能として相互に嵌合されることを特徴と
する内燃機関の動弁装置ｊが提案されている。
【０００５】しかしながら、特開平１０ー３７７２６号
公報に提案されている内燃機関の動弁装置ｊにおいて
は、弾発手段ｈ、ｉにより弁体の移動速度、加速度およ
び移動量が制限されるため、例えば弁を一気に開位置ま
たは閉位置まで移動させたり、低等速度で移動させたり
することができない。そのため、内燃機関の用途、目的
に対応した最適な開閉動作を行わせることができないと
いう問題がある。
公報に提案されている内燃機関の動弁装置ｊにおいて
は、弾発手段ｈ、ｉにより弁体の移動速度、加速度およ
び移動量が制限されるため、例えば弁を一気に開位置ま
たは閉位置まで移動させたり、低等速度で移動させたり
することができない。そのため、内燃機関の用途、目的
に対応した最適な開閉動作を行わせることができないと
いう問題がある。
【０００６】この問題を解決すべく、本出願人は、電流
方向の切替により弁の駆動方向が切り替えられるように
して、弾発手段を用いることなく電磁駆動弁を開閉させ
るように制御する電磁駆動弁制御装置を既に提案してい
る（特願２００１−０２４３５６号参照）。
方向の切替により弁の駆動方向が切り替えられるように
して、弾発手段を用いることなく電磁駆動弁を開閉させ
るように制御する電磁駆動弁制御装置を既に提案してい
る（特願２００１−０２４３５６号参照）。
【０００７】ところが、この先行出願は、弁体位置検出
手段により弁体位置を検出し、この検出結果と予め設定
される弁の開閉動作パターンとを比較して、フィードバ
ック制御手段により弁体の位置を補正する、という基本
的・基礎的な技術思想を示すことを主題としており、フ
ィードバック制御手段の具体的な構成・補正方法にまで
言及するものとはなっていない。
手段により弁体位置を検出し、この検出結果と予め設定
される弁の開閉動作パターンとを比較して、フィードバ
ック制御手段により弁体の位置を補正する、という基本
的・基礎的な技術思想を示すことを主題としており、フ
ィードバック制御手段の具体的な構成・補正方法にまで
言及するものとはなっていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる本発明
者等の先の提案の課題に鑑みなされたものであって、目
的に対応した最適な開閉動作を電磁駆動弁に行わすこと
ができる電磁駆動弁制御装置を提供することを目的とし
ている。
者等の先の提案の課題に鑑みなされたものであって、目
的に対応した最適な開閉動作を電磁駆動弁に行わすこと
ができる電磁駆動弁制御装置を提供することを目的とし
ている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の電磁駆動弁制御
装置は、電磁駆動弁の弁体位置を検出する弁位置検出手
段からの検出値に基づいて、電磁駆動弁の開閉動作をＰ
ＩＤ制御によりなすよう構成されてなることを特徴とす
る。
装置は、電磁駆動弁の弁体位置を検出する弁位置検出手
段からの検出値に基づいて、電磁駆動弁の開閉動作をＰ
ＩＤ制御によりなすよう構成されてなることを特徴とす
る。
【００１０】本発明の電磁駆動弁制御装置は、具体的に
は、電磁駆動弁の開閉動作パターンを設定する動作パタ
ーン設定手段と、前記動作パターン設定手段により設定
された開閉動作パターンに対応した電流指令値を生成し
て電源装置を制御する電源制御手段と、弁体位置を検出
する弁位置検出手段からの検出値に基づいて弁体位置を
補正するフィードバック制御手段とを備え、前記フィー
ドバック制御手段が、比例要素と微分要素と積分要素と
を有してなることを特徴とする。
は、電磁駆動弁の開閉動作パターンを設定する動作パタ
ーン設定手段と、前記動作パターン設定手段により設定
された開閉動作パターンに対応した電流指令値を生成し
て電源装置を制御する電源制御手段と、弁体位置を検出
する弁位置検出手段からの検出値に基づいて弁体位置を
補正するフィードバック制御手段とを備え、前記フィー
ドバック制御手段が、比例要素と微分要素と積分要素と
を有してなることを特徴とする。
【００１１】しかして、本発明の電磁駆動弁制御装置
は、電磁駆動弁に備えられる。
は、電磁駆動弁に備えられる。
【００１２】
【作用】本発明は前記のごとく構成されているので、目
的に対応した最適な開閉動作を弁体に行わせることがで
きるため、例えば内燃機関に装着した場合、その運動性
能や燃費性能が向上する。
的に対応した最適な開閉動作を弁体に行わせることがで
きるため、例えば内燃機関に装着した場合、その運動性
能や燃費性能が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】本発明の一実施形態にかかる電磁駆動弁制
御装置を備えた電磁駆動弁のブロック図を図１に示す。
この電磁駆動弁Ａは、図１に示すように、電磁駆動弁本
体Ｖと、電磁駆動弁本体Ｖの弁体１の位置を検出するた
めの位置センサ（弁位置検出手段）５０と、電源装置６
０と、電源装置６０を制御して電磁駆動弁本体Ｖの開閉
を制御する電磁駆動弁制御装置（以下、単に制御装置と
いう）７０とを主要構成要素としてなる。
御装置を備えた電磁駆動弁のブロック図を図１に示す。
この電磁駆動弁Ａは、図１に示すように、電磁駆動弁本
体Ｖと、電磁駆動弁本体Ｖの弁体１の位置を検出するた
めの位置センサ（弁位置検出手段）５０と、電源装置６
０と、電源装置６０を制御して電磁駆動弁本体Ｖの開閉
を制御する電磁駆動弁制御装置（以下、単に制御装置と
いう）７０とを主要構成要素としてなる。
【００１５】電磁駆動弁本体Ｖは、図２に示すように、
弁体１と、先端２ａが弁体１に一体的に接合されている
弁軸２と、弁軸２の後部２ｂに配設された電磁式リニア
駆動装置１０と、電磁式リニア駆動装置１０を収納する
収納部３ａを有する弁箱３と、蓋部材４とを備えてなる
ものとされる。
弁体１と、先端２ａが弁体１に一体的に接合されている
弁軸２と、弁軸２の後部２ｂに配設された電磁式リニア
駆動装置１０と、電磁式リニア駆動装置１０を収納する
収納部３ａを有する弁箱３と、蓋部材４とを備えてなる
ものとされる。
【００１６】電磁式リニア駆動装置１０は、収納部３ａ
の内壁に配設された駆動部２０と、駆動部２０の内側に
所定の隙間を設けて配設されて同駆動部２０により駆動
される可動部３０とからなる。収納部３ａの高さは、可
動部３０の昇降動作に支障のないようにされ、また蓋部
材４の中央部には透孔４ａが形成されて、同様に可動部
３０の昇降に支障のないようにされるとともに、この透
孔４ａから弁軸２の後端部が所定量突出させられてい
る。
の内壁に配設された駆動部２０と、駆動部２０の内側に
所定の隙間を設けて配設されて同駆動部２０により駆動
される可動部３０とからなる。収納部３ａの高さは、可
動部３０の昇降動作に支障のないようにされ、また蓋部
材４の中央部には透孔４ａが形成されて、同様に可動部
３０の昇降に支障のないようにされるとともに、この透
孔４ａから弁軸２の後端部が所定量突出させられてい
る。
【００１７】駆動部２０は、具体的には電磁石２１とさ
れている。電磁石２１は、収納部３ａに内嵌されている
円筒状の外側ヨーク２２と、外側ヨーク内面２２ａの下
端に一体的に形成されているリング状の第１磁極部材２
３と、外側ヨーク内面２２ａの中央に一体的に形成され
ているリング状の第２磁極部材２４と、外側ヨーク内面
２２ａの上端に一体的に形成されているリング状の第３
磁極部材２５と、第１磁極部材２３と第２磁極部材２４
との間に配設されている第１コイル２６と、第２磁極部
材２４と第３磁極部材２５との間に配設されかつ第１コ
イル２６と直列に接続されている第２コイル２７とから
なる。また、第１コイル２６と第２コイル２７との巻き
方は逆向きとされている。
れている。電磁石２１は、収納部３ａに内嵌されている
円筒状の外側ヨーク２２と、外側ヨーク内面２２ａの下
端に一体的に形成されているリング状の第１磁極部材２
３と、外側ヨーク内面２２ａの中央に一体的に形成され
ているリング状の第２磁極部材２４と、外側ヨーク内面
２２ａの上端に一体的に形成されているリング状の第３
磁極部材２５と、第１磁極部材２３と第２磁極部材２４
との間に配設されている第１コイル２６と、第２磁極部
材２４と第３磁極部材２５との間に配設されかつ第１コ
イル２６と直列に接続されている第２コイル２７とから
なる。また、第１コイル２６と第２コイル２７との巻き
方は逆向きとされている。
【００１８】例えば、第１コイル２６が右巻きとされて
いれば、第２コイル２７は左巻きとされている。前記説
明から明らかなように、この実施形態では、電磁石２１
は、第１コイル２６と第１磁極部材２３と第２磁極部材
２４とからなる第１電磁石２１Ａおよび第２コイル２７
と第２磁極部材２４と第３磁極部材２５とからなる第２
電磁石２１Ｂにより構成されている。
いれば、第２コイル２７は左巻きとされている。前記説
明から明らかなように、この実施形態では、電磁石２１
は、第１コイル２６と第１磁極部材２３と第２磁極部材
２４とからなる第１電磁石２１Ａおよび第２コイル２７
と第２磁極部材２４と第３磁極部材２５とからなる第２
電磁石２１Ｂにより構成されている。
【００１９】しかして、駆動部２０、すなわち電磁石２
１の大きさは、可動部３０を弁閉位置から開位置までの
間を昇降させることができるようにそのサイズが調整さ
れている。
１の大きさは、可動部３０を弁閉位置から開位置までの
間を昇降させることができるようにそのサイズが調整さ
れている。
【００２０】可動部３０は、弁軸２の後部２ｂに軸心を
一致させて配設された円筒状の内側ヨーク３２と、内側
ヨーク３２に外嵌されているリング状永久磁石４０とか
らなる。内側ヨーク３２は、磁性体の素材、例えば純
鉄、パーメンジュール、珪素鋼からなるものとされてい
る。
一致させて配設された円筒状の内側ヨーク３２と、内側
ヨーク３２に外嵌されているリング状永久磁石４０とか
らなる。内側ヨーク３２は、磁性体の素材、例えば純
鉄、パーメンジュール、珪素鋼からなるものとされてい
る。
【００２１】リング状永久磁石４０は、下部に配設され
ている第１リング磁石４１と、第１リング磁石４１に隣
接させてその上部に配設されている第２リング磁石４２
とからなる。そして、その極性はラジアル方向に形成さ
れ、かつ第１リング磁石４１の極性と第２リング磁石４
２の極性は逆とされている。つまり、例えば第１リング
磁石４１の内側にＮ極が形成されかつ外側にＳ極が形成
されていれば、第２リング磁石４２は内側にＳ極が形成
されかつ外側にＮ極が形成されている。
ている第１リング磁石４１と、第１リング磁石４１に隣
接させてその上部に配設されている第２リング磁石４２
とからなる。そして、その極性はラジアル方向に形成さ
れ、かつ第１リング磁石４１の極性と第２リング磁石４
２の極性は逆とされている。つまり、例えば第１リング
磁石４１の内側にＮ極が形成されかつ外側にＳ極が形成
されていれば、第２リング磁石４２は内側にＳ極が形成
されかつ外側にＮ極が形成されている。
【００２２】そして、第１リング磁石４１および第２リ
ング磁石４２が、第１磁極部材２３および第３磁極部材
２５間を昇降することにより、弁体１の開閉がなされ
る。すなわち、弁開の状態では第１リング磁石４１の下
端は、第１磁極部材２３の下端とほぼ同一の位置に位置
し、弁閉の状態では第２リング磁石４２の上端は、第３
磁極部材２５の上端とほぼ同一の位置に位置する。
ング磁石４２が、第１磁極部材２３および第３磁極部材
２５間を昇降することにより、弁体１の開閉がなされ
る。すなわち、弁開の状態では第１リング磁石４１の下
端は、第１磁極部材２３の下端とほぼ同一の位置に位置
し、弁閉の状態では第２リング磁石４２の上端は、第３
磁極部材２５の上端とほぼ同一の位置に位置する。
【００２３】なお、電磁駆動弁本体Ｖのその他の構成お
よび電磁式リニア駆動装置１０による弁体１の開閉動作
原理については、特開２０００−１３０６２６号公報に
記載されている電磁駆動弁と同様とされているので、そ
の詳細な説明は省略する。
よび電磁式リニア駆動装置１０による弁体１の開閉動作
原理については、特開２０００−１３０６２６号公報に
記載されている電磁駆動弁と同様とされているので、そ
の詳細な説明は省略する。
【００２４】位置センサ５０は、弁体１の位置を検出す
るために、蓋部材４の上部所定位置に配設されて弁軸２
の移動量を検出し制御装置７０に出力するものとされ、
例えば差動変圧器とされる。
るために、蓋部材４の上部所定位置に配設されて弁軸２
の移動量を検出し制御装置７０に出力するものとされ、
例えば差動変圧器とされる。
【００２５】電源装置６０は、制御装置７０からの指令
に基づいて第１コイル２６および第２コイル２７の所定
方向に所定の大きさの直流電流を供給するものとされ
る。
に基づいて第１コイル２６および第２コイル２７の所定
方向に所定の大きさの直流電流を供給するものとされ
る。
【００２６】制御装置７０は、弁体１の開閉動作パター
ンを設定する動作パターン設定手段７１と、設定された
開閉動作パターンに対応した電流パターンを設定する電
流パターン設定手段７２と、設定された電流パターンに
基づいて電源装置６０を制御する電源制御手段７３と、
位置センサ５０の出力に基づいて弁体１の動作を補正す
るフィードバック制御手段７４とからなる。
ンを設定する動作パターン設定手段７１と、設定された
開閉動作パターンに対応した電流パターンを設定する電
流パターン設定手段７２と、設定された電流パターンに
基づいて電源装置６０を制御する電源制御手段７３と、
位置センサ５０の出力に基づいて弁体１の動作を補正す
るフィードバック制御手段７４とからなる。
【００２７】動作パターン設定手段７１は、内燃機関の
用途、目的に対応した最適な弁体１の開閉動作パターン
を設定するものである。具体的には、内燃機関の用途、
目的に対応した弁体１の開閉動作パターンを後掲するよ
うな各種動弁リフトプロファイル（マップ）の形態で保
持し、そのプロファイルから内燃機関の用途、目的に対
応した最適な弁体１の開閉動作パターンを自動的に設定
するように構成されている。
用途、目的に対応した最適な弁体１の開閉動作パターン
を設定するものである。具体的には、内燃機関の用途、
目的に対応した弁体１の開閉動作パターンを後掲するよ
うな各種動弁リフトプロファイル（マップ）の形態で保
持し、そのプロファイルから内燃機関の用途、目的に対
応した最適な弁体１の開閉動作パターンを自動的に設定
するように構成されている。
【００２８】電流パターン設定手段７２は、動作パター
ン設定手段７１により設定された開閉動作を弁体１に行
わせるために第１コイル２６および第２コイル２７に供
給する電流パターンを設定するものである。具体的に
は、動作パターン設定手段７１により設定される開閉動
作パターンに対応した電流パターンを動弁リフトプロフ
ァイルの形態で保持し、そのプロファイルから設定され
た開閉動作パターンに対応した最適な電流パターンを自
動的に設定するように構成されている。
ン設定手段７１により設定された開閉動作を弁体１に行
わせるために第１コイル２６および第２コイル２７に供
給する電流パターンを設定するものである。具体的に
は、動作パターン設定手段７１により設定される開閉動
作パターンに対応した電流パターンを動弁リフトプロフ
ァイルの形態で保持し、そのプロファイルから設定され
た開閉動作パターンに対応した最適な電流パターンを自
動的に設定するように構成されている。
【００２９】電源制御手段７３は、電流パターン設定手
段７２により設定された電流パターン通りに第１コイル
２６および第２コイル２７に電流が供給されるように電
源装置６０を制御するものである。具体的には、設定さ
れた電流パターンに対応したＰＷＭ制御により電源装置
６０のＯＮ／ＯＦＦ比を制御するものである。
段７２により設定された電流パターン通りに第１コイル
２６および第２コイル２７に電流が供給されるように電
源装置６０を制御するものである。具体的には、設定さ
れた電流パターンに対応したＰＷＭ制御により電源装置
６０のＯＮ／ＯＦＦ比を制御するものである。
【００３０】フィードバック制御手段７４は、位置セン
サ５０により検出される弁体１の位置から、動作パター
ン設定手段７１により設定された開閉動作と実際の開閉
動作とのずれを検出し、そのずれを補正するものであ
る。具体的には、そのずれを補正するのに必要な大きさ
の電流を電源装置６０から第１コイル２６および第２コ
イル２７の所定方向に供給させるものである。
サ５０により検出される弁体１の位置から、動作パター
ン設定手段７１により設定された開閉動作と実際の開閉
動作とのずれを検出し、そのずれを補正するものであ
る。具体的には、そのずれを補正するのに必要な大きさ
の電流を電源装置６０から第１コイル２６および第２コ
イル２７の所定方向に供給させるものである。
【００３１】図３にフィードバック制御手段７４のより
具体的な構成をブロック図で示す。
具体的な構成をブロック図で示す。
【００３２】フィードバック制御手段７４は、弁体１の
開閉動作パターンに応じた目標値θ Xと、弁体１のリフ
ト位置（バルブ動作値）を示す信号θに規格化調整ゲイ
ンＫ１を乗じて得られる値θYとの偏差を示す信号（以
下、偏差信号という）θEを出力する演算器７４ａと、
偏差信号θEに比例する信号θPを出力する比例要素７４
ｂと、偏差信号θEを時間で微分した値に比例する信号
θDを出力する微分要素７４ｃと、偏差信号θEを時間で
積分した値に比例する信号θIを出力する積分要素７４
ｄとを含んでなるものとされる。つまり、このフィード
バック制御手段７４は、いわゆるＰＩＤ制御により弁体
１の開閉をなすものとされる。
開閉動作パターンに応じた目標値θ Xと、弁体１のリフ
ト位置（バルブ動作値）を示す信号θに規格化調整ゲイ
ンＫ１を乗じて得られる値θYとの偏差を示す信号（以
下、偏差信号という）θEを出力する演算器７４ａと、
偏差信号θEに比例する信号θPを出力する比例要素７４
ｂと、偏差信号θEを時間で微分した値に比例する信号
θDを出力する微分要素７４ｃと、偏差信号θEを時間で
積分した値に比例する信号θIを出力する積分要素７４
ｄとを含んでなるものとされる。つまり、このフィード
バック制御手段７４は、いわゆるＰＩＤ制御により弁体
１の開閉をなすものとされる。
【００３３】比例要素７４ｂ、積分要素７４ｃおよび微
分要素７４ｄの各出力信号θP、θE、θIにはそれぞれ
規格化調整ゲインＫ２、Ｋ３、Ｋ４が乗じられるものと
され、さらに規格化調整ゲインＫ５が乗じられたものが
補正量（操作値）ｚとして、電磁弁駆動系（電源制御手
段７３）に入力される。また、比例要素７４ｂ、積分要
素７４ｃおよび微分要素７４ｄにおいては、それぞれ、
比例ゲイン、積分時間、微分時間の各パラメータが調整
可能とされている。
分要素７４ｄの各出力信号θP、θE、θIにはそれぞれ
規格化調整ゲインＫ２、Ｋ３、Ｋ４が乗じられるものと
され、さらに規格化調整ゲインＫ５が乗じられたものが
補正量（操作値）ｚとして、電磁弁駆動系（電源制御手
段７３）に入力される。また、比例要素７４ｂ、積分要
素７４ｃおよび微分要素７４ｄにおいては、それぞれ、
比例ゲイン、積分時間、微分時間の各パラメータが調整
可能とされている。
【００３４】ここで、各規格化調整ゲインＫ１，Ｋ２、
Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５は、位置センサ５０の出力信号と目標
値との電圧出力の規格化し、ＰＩＤ制御における比例
項、微分項および積分項の最適配分をし、ＰＩＤ制御に
おける比例処理、微分処理および積分処理した操作量を
動作律速要素である電流値へ規格化するために各信号に
乗じられるものであり、その値は、例えばＫ１＝０．
５，Ｋ２＝０．６，Ｋ３＝０．５，Ｋ４＝０．１２５，
Ｋ５＝０．９０とされている。
Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５は、位置センサ５０の出力信号と目標
値との電圧出力の規格化し、ＰＩＤ制御における比例
項、微分項および積分項の最適配分をし、ＰＩＤ制御に
おける比例処理、微分処理および積分処理した操作量を
動作律速要素である電流値へ規格化するために各信号に
乗じられるものであり、その値は、例えばＫ１＝０．
５，Ｋ２＝０．６，Ｋ３＝０．５，Ｋ４＝０．１２５，
Ｋ５＝０．９０とされている。
【００３５】しかして、制御装置７０は、例えばコンピ
ュータに前記各手段７１〜７４の機能に対応させたプロ
グラムを格納することにより実現される。
ュータに前記各手段７１〜７４の機能に対応させたプロ
グラムを格納することにより実現される。
【００３６】なお、電流パターン設定手段７２により設
定される電流パターンにしたがって制御装置７０が電磁
駆動弁本体を制御する制御態様は特願２００１−０２４
３５６号におけると同様とされているので、その詳細な
説明は省略する。
定される電流パターンにしたがって制御装置７０が電磁
駆動弁本体を制御する制御態様は特願２００１−０２４
３５６号におけると同様とされているので、その詳細な
説明は省略する。
【００３７】図４に、実施形態に基づく試作機におい
て、目標値θX1をステップ状に変化させたときの操作値
ｚ1およびバルブ動作値θ1の応答を示す。同図に示すよ
うに、微分要素７４ｃの動作によって、操作値ｚ1は目
標値θX1の変化に対して、この変化と同時期の尖鋭なピ
ークを有するパルス波を描くように変化する。これによ
って、バルブ動作値θ1は目標値θX1の変化に追随して
比較的短時間（約１２ｍｓｅｃ（ミリ秒））のうちに対
応するレベルまで到達する。
て、目標値θX1をステップ状に変化させたときの操作値
ｚ1およびバルブ動作値θ1の応答を示す。同図に示すよ
うに、微分要素７４ｃの動作によって、操作値ｚ1は目
標値θX1の変化に対して、この変化と同時期の尖鋭なピ
ークを有するパルス波を描くように変化する。これによ
って、バルブ動作値θ1は目標値θX1の変化に追随して
比較的短時間（約１２ｍｓｅｃ（ミリ秒））のうちに対
応するレベルまで到達する。
【００３８】すなわち、例えば自動車の高速走行時に採
用される矩形動弁リフトプロファイルに対応して、機関
弁を急峻に変位させるよう制御することが可能となる。
用される矩形動弁リフトプロファイルに対応して、機関
弁を急峻に変位させるよう制御することが可能となる。
【００３９】図５に、比較例として、比例要素７４ｂの
みを用い、微分要素７４ｃおよび積分要素７４ｄを省略
した場合の応答を示す。同図から明らかなように、操作
値ｚ 2は、目標値θX2の階段状の変化に対して、この変
化と同時期の丸みを帯びたピークを有するパルス波を描
くように変化する。これに対応して、バルブ動作値θ 2
が目標値θX2の変化に対応するレベルまで到達するの
に、図４の場合よりも長時間（約２０ｍｓｅｃ）を要し
ている。
みを用い、微分要素７４ｃおよび積分要素７４ｄを省略
した場合の応答を示す。同図から明らかなように、操作
値ｚ 2は、目標値θX2の階段状の変化に対して、この変
化と同時期の丸みを帯びたピークを有するパルス波を描
くように変化する。これに対応して、バルブ動作値θ 2
が目標値θX2の変化に対応するレベルまで到達するの
に、図４の場合よりも長時間（約２０ｍｓｅｃ）を要し
ている。
【００４０】したがって、比例要素７４ｂのみによる補
正では、矩形動弁リフトプロファイルに対応して機関弁
を制御することが不可能である。
正では、矩形動弁リフトプロファイルに対応して機関弁
を制御することが不可能である。
【００４１】図６に、実施形態に基づく試作機におい
て、例えば自動車の運動性および燃費向上を目的として
三角波形状に変化する動弁リフトプロファイルを採用
し、これにしたがってフィードバック制御手段７４によ
り弁体位置を補正した場合を示す。
て、例えば自動車の運動性および燃費向上を目的として
三角波形状に変化する動弁リフトプロファイルを採用
し、これにしたがってフィードバック制御手段７４によ
り弁体位置を補正した場合を示す。
【００４２】同図に示すように、この場合も、目標値θ
X3の変化パターンによく相似した変化パターンで動作値
θ3が追随して変化している。すなわち、運動性や燃費
向上を目的としてそれを達成するのに最適な動弁リフト
プロファイルを設定した場合にもその想定通りに機関弁
を制御することが可能である。
X3の変化パターンによく相似した変化パターンで動作値
θ3が追随して変化している。すなわち、運動性や燃費
向上を目的としてそれを達成するのに最適な動弁リフト
プロファイルを設定した場合にもその想定通りに機関弁
を制御することが可能である。
【００４３】したがって、着弁時の静粛性、耐摩耗性お
よび耐衝撃性を向上させるようにランプ動弁リフトプロ
ファイルを採用した場合にも、その想定通りに機関弁を
制御することが可能となる。
よび耐衝撃性を向上させるようにランプ動弁リフトプロ
ファイルを採用した場合にも、その想定通りに機関弁を
制御することが可能となる。
【００４４】このように、この実施形態によれば、比例
要素７４ｂ、微分要素７４ｃおよび積分要素７４ｄを含
むフィードバック制御手段７４によって、弁体位置の開
閉動作パターンからのずれが補正されるので、各種目的
に応じた動弁リフトプロファイルにしたがって精確に電
磁駆動弁本体Ｖを制御することが可能となる。これによ
り、急峻な変位が要求される矩形動弁リフトプロファイ
ルにしたがって電磁駆動弁本体Ｖを制御することも可能
となる。
要素７４ｂ、微分要素７４ｃおよび積分要素７４ｄを含
むフィードバック制御手段７４によって、弁体位置の開
閉動作パターンからのずれが補正されるので、各種目的
に応じた動弁リフトプロファイルにしたがって精確に電
磁駆動弁本体Ｖを制御することが可能となる。これによ
り、急峻な変位が要求される矩形動弁リフトプロファイ
ルにしたがって電磁駆動弁本体Ｖを制御することも可能
となる。
【００４５】また、電磁式リニア駆動装置１０の駆動部
２０を制御装置７０により制御して弁体１の開閉がなさ
れるため、従来のバネを備えた動弁装置に比べ弁体１の
動作速度、加速度および移動量の制約が大幅に緩和され
る。そのため、動弁リフトプロファイル自体も、現状よ
りも適切なものを作成することが可能となり、例えば内
燃機関に装着した場合、その運動性能や燃費性能を向上
させることが可能となる。また、例えば弁体１を低等速
度で移動させて閉弁させるよう制御することも容易であ
るため、着弁時の静粛性、耐磨耗性および耐衝撃性が向
上する。
２０を制御装置７０により制御して弁体１の開閉がなさ
れるため、従来のバネを備えた動弁装置に比べ弁体１の
動作速度、加速度および移動量の制約が大幅に緩和され
る。そのため、動弁リフトプロファイル自体も、現状よ
りも適切なものを作成することが可能となり、例えば内
燃機関に装着した場合、その運動性能や燃費性能を向上
させることが可能となる。また、例えば弁体１を低等速
度で移動させて閉弁させるよう制御することも容易であ
るため、着弁時の静粛性、耐磨耗性および耐衝撃性が向
上する。
【００４６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
弁体の動作速度、加速度などを最適として動作させるこ
とができるという優れた効果が得られる。
弁体の動作速度、加速度などを最適として動作させるこ
とができるという優れた効果が得られる。
【図１】本発明の一実施形態の制御装置が備えられた電
磁駆動弁のブロック図である。
磁駆動弁のブロック図である。
【図２】同電磁駆動弁に用いられる電磁駆動弁本体の縦
断面図である。
断面図である。
【図３】同制御装置に用いられるフィードバック制御手
段の詳細を示すブロック図である。
段の詳細を示すブロック図である。
【図４】実施形態における矩形動弁リフトプロファイル
に基づく応答を示すグラフ図である。
に基づく応答を示すグラフ図である。
【図５】比較例の応答を示すグラフ図である。
【図６】実施形態における三角波形状動弁リフトプロフ
ァイルに基づく応答を示すグラフ図である。
ァイルに基づく応答を示すグラフ図である。
【図７】特開平１０−３７７２６号公報に提案されてい
る動弁装置の縦断面図である。
る動弁装置の縦断面図である。
１ 弁体
１０ 電磁式リニア駆動装置
２０ 駆動部
３０ 可動部
４０、４１、４２ リング状永久磁石
５０ 位置センサ（弁位置検出手段）
６０ 電源装置
７０ 制御装置
７１ 動作パターン設定手段
７２ 電流パターン設定手段
７３ 電源制御手段
７４ フィードバック制御手段
７４ａ 比例要素
７４ｂ 微分要素
７４ｃ 積分要素
Ｖ 電磁駆動弁本体
Ａ 電磁駆動弁
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０Ａ
Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 CA12 FA01 FA06
FA07 GA02
3G084 BA23 DA04 EB14 EB15 FA00
3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DG09
EB03 EC02 FA06 FB06 HA13X
3H106 DA07 DA25 DA26 DB02 DB32
DC02 DC17 DD04 EE04 EE20
EE33 FA03 FB04 FB08 FB17
FB29 KK17
Claims (3)
- 【請求項１】 電磁駆動弁の弁体位置を検出する弁位置
検出手段からの検出値に基づいて、電磁駆動弁の開閉動
作をＰＩＤ制御によりなすよう構成されてなることを特
徴とする電磁駆動弁制御装置。 - 【請求項２】 電磁駆動弁の開閉動作パターンを設定す
る動作パターン設定手段と、前記動作パターン設定手段
により設定された開閉動作パターンに対応した電流指令
値を生成して電源装置を制御する電源制御手段と、弁体
位置を検出する弁位置検出手段からの検出値に基づいて
弁体位置を補正するフィードバック制御手段とを備え、 前記フィードバック制御手段が、比例要素と微分要素と
積分要素とを有してなることを特徴とする電磁駆動弁制
御装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の電磁駆動弁制御
装置を備えてなることを特徴とする電磁駆動弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001394579A JP2003193870A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電磁駆動弁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001394579A JP2003193870A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電磁駆動弁制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003193870A true JP2003193870A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27601280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001394579A Withdrawn JP2003193870A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電磁駆動弁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003193870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005061584A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Natl Space Development Agency Of Japan | 作動モニタリング装置を備えた宇宙機器用電磁弁 |
| JP2005195025A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Ford Global Technologies Llc | 電気式バルブ駆動エンジンのバルブ作動状態補正システム |
| JP2013513054A (ja) * | 2009-12-02 | 2013-04-18 | シェフラー テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 電磁式作動装置 |
-
2001
- 2001-12-26 JP JP2001394579A patent/JP2003193870A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005061584A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Natl Space Development Agency Of Japan | 作動モニタリング装置を備えた宇宙機器用電磁弁 |
| JP2005195025A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Ford Global Technologies Llc | 電気式バルブ駆動エンジンのバルブ作動状態補正システム |
| JP2013513054A (ja) * | 2009-12-02 | 2013-04-18 | シェフラー テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 電磁式作動装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041026 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070207 |