電磁駆動弁の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
【課題】電磁駆動弁の消費電力を小さくする。
【解決手段】ＥＣＵは、開弁用コイルおよび閉弁用コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流を制御するステップ（Ｓ３００）と、電磁駆動弁が開弁状態または閉弁状態になった後において、スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流を制御するステップ（Ｓ６００）とを含む、プログラムを実行する。
【解決手段】ＥＣＵは、開弁用コイルおよび閉弁用コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流を制御するステップ（Ｓ３００）と、電磁駆動弁が開弁状態または閉弁状態になった後において、スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流を制御するステップ（Ｓ６００）とを含む、プログラムを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動弁の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁において、スプリングのサージングに応じた電流をコイルに通電する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸気弁および排気弁を備えた内燃機関が知られている。一般的に、吸気弁および排気弁は、カムシャフトを回転させることにより開閉される。そのため、カムシャフトを回転させる際の摩擦力によりエネルギが損なわれる。したがって、内燃機関においてエネルギ効率を向上するためには、カムシャフトを用いずに吸気弁および排気弁を開閉させることが望ましい。そこで、コイルの電磁力により弁の開閉が行なわれる電磁駆動弁の開発が行なわれている。
【０００３】
米国特許第６，４６７，４４１号明細書（特許文献１）は、電磁アクチュエータを用いて吸気弁もしくは排気弁を作動させる電磁駆動弁を開示する。特許文献１に記載の電磁駆動弁は、吸気弁および排気弁のうちの少なくともいずれか一方を軸方向に移動させる電磁アクチュエータと、弁を付勢するスプリングとを含む。
【特許文献１】米国特許第６，４６７，４４１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、米国特許第６，４６７，４４１号明細書に記載のような電磁駆動弁を作動させると、スプリングにサージングが発生する。サージングによりスプリングの弾性力が増加する。そのため、電磁駆動弁においては、サージングによる弾性力の増加分に対応した電磁力を発生する電流が必要になり、それだけ消費電力が増大するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、消費電力を小さくすることができる電磁駆動弁の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御装置である。この制御装置は、電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるようにコイルに流れる電流を制御するための手段と、電磁駆動弁が他方の状態になった後において、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための制御手段とを含む。第４の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第１の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【０００７】
第１または第４の発明によると、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるようにコイルに流れる電流が制御される。電磁駆動弁が開いた状態または閉じた状態になった後において、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、継続的に電流を大きくせずに、サージングにより増加した弾性力に対応した電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくすることができる電磁駆動弁の制御装置または制御方法を提供することができる。
【０００８】
第２の発明に係る電磁駆動弁の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、電磁駆動弁を他方の状態に維持するために必要な電流に対して、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む。第５の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第２の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【０００９】
第２または第５の発明によると、電磁駆動弁を開いた状態または閉じた状態に維持するために必要な電流に対して、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、電流の増加を必要最小限にすることができる。
【００１０】
第３の発明に係る電磁駆動弁の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、制御手段は、電磁駆動弁が他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む。第６の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第３の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【００１１】
第３または第６の発明によると、電磁駆動弁が開いた状態または閉じた状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、電磁駆動弁の作動速度に応じた特性を有するサージングにより的確に対応させてコイルの電流を制御することができる。
【００１２】
第７の発明に係るプログラムは、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第８の発明に係る記録媒体は、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１３】
第７または第８の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法を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】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。
【００１６】
エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１７】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００１８】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００１９】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２０】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。
【００２１】
本実施の形態における吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０は電磁駆動弁である。この電磁駆動弁については後で詳述する。
【００２２】
エンジン１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００により制御される。ＥＣＵ２００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ２００には、スロットル開度センサ３００、クランク角センサ３０２、ノックセンサ３０４などから信号が入力される。
【００２３】
スロットル開度センサ３００は、スロットル開度を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランク角を表す信号を出力する。ノックセンサ３０４は、エンジン１００の振動の強度を表す信号を出力する。
【００２４】
ＥＣＵ２００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００２５】
図２を参照して、吸気バルブ１１８もしくは排気バルブ１２０としての電磁駆動弁５００について説明する。
【００２６】
電磁駆動弁５００は、弁軸としてのバルブステム５１２および傘部５１３を有し、バルブステム５１２が延びる方向（矢印５１０）に沿って往復運動する駆動弁５１４と、駆動弁５１４と連動する一方端５３２から他方端５３３へ延び、他方端５３３で延びる中心軸５３５を中心に揺動する揺動部材としてのディスク５３０と、本体５５１と、本体５５１に取付けられた閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０とを含む。
【００２７】
バルブステム５１２にはスプリングシート５１６が固定される。このスプリングシート５１６とシリンダヘッド５４１との間にスプリング５１８が配設される。このスプリング５１８により、駆動弁５１４が閉じる方向に付勢される。
【００２８】
ディスク５３０は、閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０の電磁力によりいずれか一方に吸引される。これにより、開弁用電磁石５７０および閉弁用電磁石５６０間でディスク５３０が往復運動する。ディスク５３０の往復運動はバルブステム５１２を介して駆動弁５１４へ伝えられる。
【００２９】
バルブステム５１２の移動量、すなわち駆動弁５１４のリフト量は、リフトセンサ３０６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ２００に送信される。
【００３０】
ディスク５３０はアーム部５３１と軸受部５３８とを有し、アーム部５３１が一方端５３２から他方端５３３へ延びている。アーム部５３１は閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０により吸引されて揺動（回動）する部材である。アーム部５３１の端部に軸受部５３８が取付けられ、アーム部５３１は軸受部５３８を中心として回動する。アーム部５３１の上側表面は閉弁用電磁石５６０と向かい合い、下側表面は開弁用電磁石５７０と向かい合う。下側表面はバルブステム５１２と接触している。
【００３１】
軸受部５３８は円筒形状であり、その内部にはトーションバー５３６が収納されている。トーションバー５３６の第一の端部は本体５５１にスプライン嵌合で嵌め合わせられており、他方の端部は軸受部５３８に嵌め合わせられている。これにより、軸受部５３８が回動しようとすると、この回動に逆らう力がトーションバー５３６から軸受部５３８へ加えられる。そのため、軸受部５３８は常に中立状態に位置決めされる。
【００３２】
「コ」の字型の本体５５１はベース部材であり、本体５５１にさまざまな機器が取付けられる。本体５５１はシリンダヘッド５４１上に設けられる。本体５５１では、下側に開弁用電磁石５７０が設けられ、上側に閉弁用電磁石５６０が設けられる。
【００３３】
閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０の各々は、磁性体からなるコア５６１，５７１と、コア５６１，５７１に巻付けられた閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２とを有する。閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２に通電されることで磁界が発生し、この磁界によりディスク５３０を駆動させる。
【００３４】
開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２は直列接続されている。ディスク５３０を開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の一方から他方へ移動させるときに開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値を０より大きく保つように電源は開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に電流が供給される。
【００３５】
シリンダヘッド５４１はエンジン上部に取付けられ、シリンダヘッド５４１の下部には吸気ポート５４４が設けられる。吸気ポート５４４は吸気を燃焼室内へ導入するための経路であり、吸気ポート５４４内を混合気または空気が通過する。吸気ポート５４４と燃焼室との間にはバルブシート５４２が設けられる。バルブシート５４２により駆動弁５１４の密閉性を高めることができる。
【００３６】
図３に示すように、電源５８０に直列的に開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２が接続される。これにより、閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２には、等しい電流が流れる。
【００３７】
以下、電磁駆動弁５００の動作について説明する。図２に示すように、電磁駆動弁５００が閉弁状態とされている場合には、図４において「閉弁」と記載されているように、予め定められた電流が開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れている。
【００３８】
このとき、閉弁用コイル５６２とディスク５３０との距離が開弁用コイル５７２とディスク５３０との距離よりも近いため、ディスク５３０と閉弁用コイル５６２との間で大きな力が働き、ディスク５３０は閉弁用コイル５６２に吸引されている。
【００３９】
電磁駆動弁５００が閉弁状態から開弁状態へ移行する場合には、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流が漸減される。このとき、図４で示すように、電流値を「０」Ａよりも大きく保持する。
【００４０】
しかしながら、閉弁状態よりも電流を下げているため、閉弁用コイル５６２とディスク５３０との間で働く力は小さくなり、閉弁用コイル５６２による電磁力とスプリング５１８の弾性力との和が、トーションバー５３６による弾性力より小さくなる。その結果、ディスク５３０はトーションバー５３６の弾性力（捩り力）により図２の下方向へ動き、その後、図５で示す中立位置まで移動する。
【００４１】
図５で示す中立位置では、ディスク５３０のアーム部５３１は開弁用電磁石５７０と閉弁用電磁石５６０との間に位置しており、さらにアーム部５３１は開弁用電磁石５７０に向かって移動している。その後、電流値を図４中の「吸引電流」まで大きくする。これにより開弁用コイル５７２に流れる電流が大きくなり、開弁用コイル５７２はアーム部５３１を大きな力で引付ける。その結果、図６で示すようにアーム部５３１が下方向へ動き、図４中の「着座」に至る。
【００４２】
この状態が開弁状態であり、駆動弁を構成する傘部５１３が大きく開く。中立位置から開弁状態へ移動する間にトーションバー５３６が捩られ、スプリング５１８が縮められるため、トーションバー５３６およびスプリング５１８はアーム部５３１の動きを妨げるような力を発生する。しかしながら、開弁用コイル５７２がアーム部５３１を引付ける力がトーションバー５３６およびスプリング５１８から加えられる力よりも大きいため、アーム部５３１は下側へ移動する。
【００４３】
開弁状態となった場合には、閉弁状態と同じ電流値が開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流される。さらに、図６で示す開弁状態から図２で示す閉弁状態へ移行する場合には、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値を減少させる。なお、このとき電流値を「０」Ａまで下げることはない。これにより、開弁用コイル５７２がアーム部５３１を引付ける力を弱くする。その結果、トーションバー５３６およびスプリング５１８による力が開弁用コイル５７２による電磁力（吸引力）に勝り、ディスク５３０は図５で示す中立位置付近にまで移動する。この場合でも開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値は「０」Ａよりも大きい。
【００４４】
図５で示す中立位置付近で閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２に流す電流値を大きくすることで閉弁用コイル５６２がディスク５３０を引付けて閉弁状態となる。このように開弁および閉弁を繰返すことで電磁駆動弁５００を作動させることができる。
【００４５】
ところで、電磁駆動弁５００の作動時においては、スプリング５１８が伸縮される。スプリング５１８が伸縮する際、過渡時にはサージングが発生する。サージングにおいては、全長が均一に伸縮せずに、伸びが大きい部分と縮みが大きい部分とが混在し、さらに縮みが大きい部分が移動する。
【００４６】
したがって、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態になった後または閉弁状態から開弁状態になった後は、図７に示すように、スプリング５１８の弾性力が周期的に増加する。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、図７に示すように、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が増加される。すなわち、弾性力が増加する周期に合わせて電流が増加される。
【００４８】
図８を参照して、ＥＣＵ２００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
【００４９】
ＥＣＵ２００は、第１電流制御部２１０と、第２電流制御部２２０とを含む。第１電流制御部２１０は、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５０】
第２電流制御部２２０は、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相（着座から電流を増加するまでの時間）、周期、電流の増加量および回数は、駆動弁５１４の着座時の速度、すなわち電磁駆動弁５００が開弁状態または閉弁状態になる際の作動速度に応じて変化される。
【００５１】
たとえば、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量から駆動弁５１４の着座時の速度が算出され、算出された速度に応じて、予め定められたマップに従って開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相、周期、電流の増加量および回数が定められる。なお、位相、周期、電流の増加量および回数の設定方法はこれに限らない。なお、位相、周期、電流の増加量および回数の少なくともいずれか一つを駆動弁５１４の着座時の速度に応じて設定するようにしてもよい。
【００５２】
開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相、周期、電流の増加量および回数を設定するために用いられるマップは、実験もしくはシミュレーションにより予め作成され、ＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２に記録される。
【００５３】
図９を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。
【００５４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいてクランク角を検出する。
【００５５】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、クランク角に基づいて、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があるか否かを判断する。電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００５６】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ２００は、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５７】
Ｓ４００にて、ＥＣＵ３００は、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量を微分して、駆動弁５１４の着座時の速度を算出する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ３００は、駆動弁５１４の着座時の速度に基づいて、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流の位相、周期、電流の増加量および回数を設定する。
【００５８】
Ｓ６００にて、ＥＣＵ３００は、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５９】
以上のような構造およびフロチャートに基づく本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００の動作について説明する。
【００６０】
エンジン１００の運転中、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいてクランク角が検出される（Ｓ１００）。このクランク角に基づいて、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があるか否かが判断される（Ｓ２００）。
【００６１】
電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が制御される（Ｓ３００）。
【００６２】
さらに、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量を微分して、駆動弁５１４の着座時の速度が算出される（Ｓ４００）。駆動弁５１４の着座時の速度に基づいて、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流の位相、周期、電流の増加量および回数が設定される（Ｓ５００）。
【００６３】
その後、前述した図７に示すように、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が制御される（Ｓ６００）。
【００６４】
これにより、図７において一点鎖線で示すように継続的に電流を大きくしなくても、サージングにより増加するスプリング５１８の弾性力に対抗する電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくしつつ、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に確実に維持することができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによれば、電磁駆動弁が開弁状態から閉弁状態になった後または閉弁状態から開弁状態になった後、スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流が制御される。これにより、継続的に電流を大きくしなくても、サージングにより増加するスプリングの弾性力に対抗する電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくしつつ、電磁駆動弁を開弁状態または閉弁状態に確実に維持することができる。
【００６６】
なお、電磁駆動弁５００の構造は上記したものに限らない。その他、たとえば、図１０に示すように、ディスク５３０を上下で２枚設けるようにしてもよい。この電磁駆動弁５００においては、それぞれのディスク５３０がステム５２０で連結される。１つの電磁石５９０のコア５９１に開弁用コイル５９２と閉弁用コイル５９３とが巻きつけられる。
【００６７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵを搭載した車両のエンジンを示す概略構成図である。
【図２】電磁駆動弁の断面図（その１）である。
【図３】開弁用コイルおよび閉弁用コイルを示す図である。
【図４】電磁駆動弁における電流値とリフト量との関係を示す図である。
【図５】電磁駆動弁の断面図（その２）である。
【図６】電磁駆動弁の断面図（その３）である。
【図７】スプリングの弾性力と電磁駆動弁における電流値とを示す図である。
【図８】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図９】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】電磁駆動弁の断面図（その４）である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ エンジン、１１８ 吸気バルブ、１２０ 排気バルブ、２００ ＥＣＵ、２０２ ＲＯＭ、２１０ 電流制御部、２２０ 電流制御部、３０６ リフトセンサ、５００ 電磁駆動弁、５１２ バルブステム、５１３ 傘部、５１４ 駆動弁、５１６ スプリングシート、５１８ スプリング、５１８ 吸気ポート、５２０ ステム、５３０ ディスク、５３１ アーム部、５３２ 一方端、５３３ 他方端、５３５ 中心軸、５３６ トーションバー、５３８ 軸受部、５４１ シリンダヘッド、５４２ バルブシート、５５１ 本体、５６０ 閉弁用電磁石、５６１ コア、５６２ 閉弁用コイル、５７０ 開弁用電磁石、５７１ コア、５７２ 開弁用コイル、５８０ 電源、５９０ 電磁石、５９１ コア、５９２ 開弁用コイル、５９３ 閉弁用コイル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動弁の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁において、スプリングのサージングに応じた電流をコイルに通電する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸気弁および排気弁を備えた内燃機関が知られている。一般的に、吸気弁および排気弁は、カムシャフトを回転させることにより開閉される。そのため、カムシャフトを回転させる際の摩擦力によりエネルギが損なわれる。したがって、内燃機関においてエネルギ効率を向上するためには、カムシャフトを用いずに吸気弁および排気弁を開閉させることが望ましい。そこで、コイルの電磁力により弁の開閉が行なわれる電磁駆動弁の開発が行なわれている。
【０００３】
米国特許第６，４６７，４４１号明細書（特許文献１）は、電磁アクチュエータを用いて吸気弁もしくは排気弁を作動させる電磁駆動弁を開示する。特許文献１に記載の電磁駆動弁は、吸気弁および排気弁のうちの少なくともいずれか一方を軸方向に移動させる電磁アクチュエータと、弁を付勢するスプリングとを含む。
【特許文献１】米国特許第６，４６７，４４１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、米国特許第６，４６７，４４１号明細書に記載のような電磁駆動弁を作動させると、スプリングにサージングが発生する。サージングによりスプリングの弾性力が増加する。そのため、電磁駆動弁においては、サージングによる弾性力の増加分に対応した電磁力を発生する電流が必要になり、それだけ消費電力が増大するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、消費電力を小さくすることができる電磁駆動弁の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御装置である。この制御装置は、電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるようにコイルに流れる電流を制御するための手段と、電磁駆動弁が他方の状態になった後において、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための制御手段とを含む。第４の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第１の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【０００７】
第１または第４の発明によると、コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるようにコイルに流れる電流が制御される。電磁駆動弁が開いた状態または閉じた状態になった後において、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、継続的に電流を大きくせずに、サージングにより増加した弾性力に対応した電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくすることができる電磁駆動弁の制御装置または制御方法を提供することができる。
【０００８】
第２の発明に係る電磁駆動弁の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、電磁駆動弁を他方の状態に維持するために必要な電流に対して、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む。第５の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第２の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【０００９】
第２または第５の発明によると、電磁駆動弁を開いた状態または閉じた状態に維持するために必要な電流に対して、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、電流の増加を必要最小限にすることができる。
【００１０】
第３の発明に係る電磁駆動弁の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、制御手段は、電磁駆動弁が他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む。第６の発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、第３の発明に係る電磁駆動弁の制御装置と同様の要件を備える。
【００１１】
第３または第６の発明によると、電磁駆動弁が開いた状態または閉じた状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、コイルの電流がスプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御される。これにより、電磁駆動弁の作動速度に応じた特性を有するサージングにより的確に対応させてコイルの電流を制御することができる。
【００１２】
第７の発明に係るプログラムは、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第８の発明に係る記録媒体は、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１３】
第７または第８の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第４〜６のいずれかの発明に係る電磁駆動弁の制御方法を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】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。
【００１６】
エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１７】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００１８】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００１９】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２０】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。
【００２１】
本実施の形態における吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０は電磁駆動弁である。この電磁駆動弁については後で詳述する。
【００２２】
エンジン１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００により制御される。ＥＣＵ２００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ２００には、スロットル開度センサ３００、クランク角センサ３０２、ノックセンサ３０４などから信号が入力される。
【００２３】
スロットル開度センサ３００は、スロットル開度を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランク角を表す信号を出力する。ノックセンサ３０４は、エンジン１００の振動の強度を表す信号を出力する。
【００２４】
ＥＣＵ２００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００２５】
図２を参照して、吸気バルブ１１８もしくは排気バルブ１２０としての電磁駆動弁５００について説明する。
【００２６】
電磁駆動弁５００は、弁軸としてのバルブステム５１２および傘部５１３を有し、バルブステム５１２が延びる方向（矢印５１０）に沿って往復運動する駆動弁５１４と、駆動弁５１４と連動する一方端５３２から他方端５３３へ延び、他方端５３３で延びる中心軸５３５を中心に揺動する揺動部材としてのディスク５３０と、本体５５１と、本体５５１に取付けられた閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０とを含む。
【００２７】
バルブステム５１２にはスプリングシート５１６が固定される。このスプリングシート５１６とシリンダヘッド５４１との間にスプリング５１８が配設される。このスプリング５１８により、駆動弁５１４が閉じる方向に付勢される。
【００２８】
ディスク５３０は、閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０の電磁力によりいずれか一方に吸引される。これにより、開弁用電磁石５７０および閉弁用電磁石５６０間でディスク５３０が往復運動する。ディスク５３０の往復運動はバルブステム５１２を介して駆動弁５１４へ伝えられる。
【００２９】
バルブステム５１２の移動量、すなわち駆動弁５１４のリフト量は、リフトセンサ３０６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ２００に送信される。
【００３０】
ディスク５３０はアーム部５３１と軸受部５３８とを有し、アーム部５３１が一方端５３２から他方端５３３へ延びている。アーム部５３１は閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０により吸引されて揺動（回動）する部材である。アーム部５３１の端部に軸受部５３８が取付けられ、アーム部５３１は軸受部５３８を中心として回動する。アーム部５３１の上側表面は閉弁用電磁石５６０と向かい合い、下側表面は開弁用電磁石５７０と向かい合う。下側表面はバルブステム５１２と接触している。
【００３１】
軸受部５３８は円筒形状であり、その内部にはトーションバー５３６が収納されている。トーションバー５３６の第一の端部は本体５５１にスプライン嵌合で嵌め合わせられており、他方の端部は軸受部５３８に嵌め合わせられている。これにより、軸受部５３８が回動しようとすると、この回動に逆らう力がトーションバー５３６から軸受部５３８へ加えられる。そのため、軸受部５３８は常に中立状態に位置決めされる。
【００３２】
「コ」の字型の本体５５１はベース部材であり、本体５５１にさまざまな機器が取付けられる。本体５５１はシリンダヘッド５４１上に設けられる。本体５５１では、下側に開弁用電磁石５７０が設けられ、上側に閉弁用電磁石５６０が設けられる。
【００３３】
閉弁用電磁石５６０および開弁用電磁石５７０の各々は、磁性体からなるコア５６１，５７１と、コア５６１，５７１に巻付けられた閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２とを有する。閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２に通電されることで磁界が発生し、この磁界によりディスク５３０を駆動させる。
【００３４】
開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２は直列接続されている。ディスク５３０を開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の一方から他方へ移動させるときに開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値を０より大きく保つように電源は開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に電流が供給される。
【００３５】
シリンダヘッド５４１はエンジン上部に取付けられ、シリンダヘッド５４１の下部には吸気ポート５４４が設けられる。吸気ポート５４４は吸気を燃焼室内へ導入するための経路であり、吸気ポート５４４内を混合気または空気が通過する。吸気ポート５４４と燃焼室との間にはバルブシート５４２が設けられる。バルブシート５４２により駆動弁５１４の密閉性を高めることができる。
【００３６】
図３に示すように、電源５８０に直列的に開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２が接続される。これにより、閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２には、等しい電流が流れる。
【００３７】
以下、電磁駆動弁５００の動作について説明する。図２に示すように、電磁駆動弁５００が閉弁状態とされている場合には、図４において「閉弁」と記載されているように、予め定められた電流が開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れている。
【００３８】
このとき、閉弁用コイル５６２とディスク５３０との距離が開弁用コイル５７２とディスク５３０との距離よりも近いため、ディスク５３０と閉弁用コイル５６２との間で大きな力が働き、ディスク５３０は閉弁用コイル５６２に吸引されている。
【００３９】
電磁駆動弁５００が閉弁状態から開弁状態へ移行する場合には、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流が漸減される。このとき、図４で示すように、電流値を「０」Ａよりも大きく保持する。
【００４０】
しかしながら、閉弁状態よりも電流を下げているため、閉弁用コイル５６２とディスク５３０との間で働く力は小さくなり、閉弁用コイル５６２による電磁力とスプリング５１８の弾性力との和が、トーションバー５３６による弾性力より小さくなる。その結果、ディスク５３０はトーションバー５３６の弾性力（捩り力）により図２の下方向へ動き、その後、図５で示す中立位置まで移動する。
【００４１】
図５で示す中立位置では、ディスク５３０のアーム部５３１は開弁用電磁石５７０と閉弁用電磁石５６０との間に位置しており、さらにアーム部５３１は開弁用電磁石５７０に向かって移動している。その後、電流値を図４中の「吸引電流」まで大きくする。これにより開弁用コイル５７２に流れる電流が大きくなり、開弁用コイル５７２はアーム部５３１を大きな力で引付ける。その結果、図６で示すようにアーム部５３１が下方向へ動き、図４中の「着座」に至る。
【００４２】
この状態が開弁状態であり、駆動弁を構成する傘部５１３が大きく開く。中立位置から開弁状態へ移動する間にトーションバー５３６が捩られ、スプリング５１８が縮められるため、トーションバー５３６およびスプリング５１８はアーム部５３１の動きを妨げるような力を発生する。しかしながら、開弁用コイル５７２がアーム部５３１を引付ける力がトーションバー５３６およびスプリング５１８から加えられる力よりも大きいため、アーム部５３１は下側へ移動する。
【００４３】
開弁状態となった場合には、閉弁状態と同じ電流値が開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流される。さらに、図６で示す開弁状態から図２で示す閉弁状態へ移行する場合には、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値を減少させる。なお、このとき電流値を「０」Ａまで下げることはない。これにより、開弁用コイル５７２がアーム部５３１を引付ける力を弱くする。その結果、トーションバー５３６およびスプリング５１８による力が開弁用コイル５７２による電磁力（吸引力）に勝り、ディスク５３０は図５で示す中立位置付近にまで移動する。この場合でも開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２に流れる電流値は「０」Ａよりも大きい。
【００４４】
図５で示す中立位置付近で閉弁用コイル５６２および開弁用コイル５７２に流す電流値を大きくすることで閉弁用コイル５６２がディスク５３０を引付けて閉弁状態となる。このように開弁および閉弁を繰返すことで電磁駆動弁５００を作動させることができる。
【００４５】
ところで、電磁駆動弁５００の作動時においては、スプリング５１８が伸縮される。スプリング５１８が伸縮する際、過渡時にはサージングが発生する。サージングにおいては、全長が均一に伸縮せずに、伸びが大きい部分と縮みが大きい部分とが混在し、さらに縮みが大きい部分が移動する。
【００４６】
したがって、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態になった後または閉弁状態から開弁状態になった後は、図７に示すように、スプリング５１８の弾性力が周期的に増加する。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、図７に示すように、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が増加される。すなわち、弾性力が増加する周期に合わせて電流が増加される。
【００４８】
図８を参照して、ＥＣＵ２００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
【００４９】
ＥＣＵ２００は、第１電流制御部２１０と、第２電流制御部２２０とを含む。第１電流制御部２１０は、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５０】
第２電流制御部２２０は、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相（着座から電流を増加するまでの時間）、周期、電流の増加量および回数は、駆動弁５１４の着座時の速度、すなわち電磁駆動弁５００が開弁状態または閉弁状態になる際の作動速度に応じて変化される。
【００５１】
たとえば、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量から駆動弁５１４の着座時の速度が算出され、算出された速度に応じて、予め定められたマップに従って開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相、周期、電流の増加量および回数が定められる。なお、位相、周期、電流の増加量および回数の設定方法はこれに限らない。なお、位相、周期、電流の増加量および回数の少なくともいずれか一つを駆動弁５１４の着座時の速度に応じて設定するようにしてもよい。
【００５２】
開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を増加する際の位相、周期、電流の増加量および回数を設定するために用いられるマップは、実験もしくはシミュレーションにより予め作成され、ＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２に記録される。
【００５３】
図９を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。
【００５４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいてクランク角を検出する。
【００５５】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、クランク角に基づいて、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があるか否かを判断する。電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００５６】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ２００は、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５７】
Ｓ４００にて、ＥＣＵ３００は、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量を微分して、駆動弁５１４の着座時の速度を算出する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ３００は、駆動弁５１４の着座時の速度に基づいて、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流の位相、周期、電流の増加量および回数を設定する。
【００５８】
Ｓ６００にて、ＥＣＵ３００は、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流を制御する。
【００５９】
以上のような構造およびフロチャートに基づく本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００の動作について説明する。
【００６０】
エンジン１００の運転中、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいてクランク角が検出される（Ｓ１００）。このクランク角に基づいて、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があるか否かが判断される（Ｓ２００）。
【００６１】
電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように作動させる必要があると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電磁駆動弁５００が開弁状態から閉弁状態にもしくは閉弁状態から開弁状態になるように、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が制御される（Ｓ３００）。
【００６２】
さらに、リフトセンサ３０６を用いて検出されるリフト量を微分して、駆動弁５１４の着座時の速度が算出される（Ｓ４００）。駆動弁５１４の着座時の速度に基づいて、開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流の位相、周期、電流の増加量および回数が設定される（Ｓ５００）。
【００６３】
その後、前述した図７に示すように、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に維持するために必要な電流に対して、サージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイル５７２および閉弁用コイル５６２の電流が制御される（Ｓ６００）。
【００６４】
これにより、図７において一点鎖線で示すように継続的に電流を大きくしなくても、サージングにより増加するスプリング５１８の弾性力に対抗する電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくしつつ、電磁駆動弁５００を開弁状態または閉弁状態に確実に維持することができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによれば、電磁駆動弁が開弁状態から閉弁状態になった後または閉弁状態から開弁状態になった後、スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように開弁用コイルおよび閉弁用コイルの電流が制御される。これにより、継続的に電流を大きくしなくても、サージングにより増加するスプリングの弾性力に対抗する電磁力を発生することができる。そのため、消費電力を小さくしつつ、電磁駆動弁を開弁状態または閉弁状態に確実に維持することができる。
【００６６】
なお、電磁駆動弁５００の構造は上記したものに限らない。その他、たとえば、図１０に示すように、ディスク５３０を上下で２枚設けるようにしてもよい。この電磁駆動弁５００においては、それぞれのディスク５３０がステム５２０で連結される。１つの電磁石５９０のコア５９１に開弁用コイル５９２と閉弁用コイル５９３とが巻きつけられる。
【００６７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵを搭載した車両のエンジンを示す概略構成図である。
【図２】電磁駆動弁の断面図（その１）である。
【図３】開弁用コイルおよび閉弁用コイルを示す図である。
【図４】電磁駆動弁における電流値とリフト量との関係を示す図である。
【図５】電磁駆動弁の断面図（その２）である。
【図６】電磁駆動弁の断面図（その３）である。
【図７】スプリングの弾性力と電磁駆動弁における電流値とを示す図である。
【図８】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図９】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】電磁駆動弁の断面図（その４）である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ エンジン、１１８ 吸気バルブ、１２０ 排気バルブ、２００ ＥＣＵ、２０２ ＲＯＭ、２１０ 電流制御部、２２０ 電流制御部、３０６ リフトセンサ、５００ 電磁駆動弁、５１２ バルブステム、５１３ 傘部、５１４ 駆動弁、５１６ スプリングシート、５１８ スプリング、５１８ 吸気ポート、５２０ ステム、５３０ ディスク、５３１ アーム部、５３２ 一方端、５３３ 他方端、５３５ 中心軸、５３６ トーションバー、５３８ 軸受部、５４１ シリンダヘッド、５４２ バルブシート、５５１ 本体、５６０ 閉弁用電磁石、５６１ コア、５６２ 閉弁用コイル、５７０ 開弁用電磁石、５７１ コア、５７２ 開弁用コイル、５８０ 電源、５９０ 電磁石、５９１ コア、５９２ 開弁用コイル、５９３ 閉弁用コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルによる電磁力およびスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御装置であって、
前記電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるように前記コイルに流れる電流を制御するための手段と、
前記電磁駆動弁が前記他方の状態になった後において、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための制御手段とを含む、電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電磁駆動弁を前記他方の状態に維持するために必要な電流に対して、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む、請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電磁駆動弁が前記他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項４】
コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御方法であって、
前記電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるように前記コイルに流れる電流を制御するステップと、
前記電磁駆動弁が前記他方の状態になった後において、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップとを含む、電磁駆動弁の制御方法。
【請求項５】
前記コイルの電流を制御するステップは、前記電磁駆動弁を前記他方の状態に維持するために必要な電流に対して、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップを含む、請求項４に記載の電磁駆動弁の制御方法。
【請求項６】
前記コイルの電流を制御するステップは、前記電磁駆動弁が前記他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップを含む、請求項４または５に記載の電磁駆動弁の制御方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラム。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
コイルによる電磁力およびスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御装置であって、
前記電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるように前記コイルに流れる電流を制御するための手段と、
前記電磁駆動弁が前記他方の状態になった後において、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための制御手段とを含む、電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電磁駆動弁を前記他方の状態に維持するために必要な電流に対して、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む、請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電磁駆動弁が前記他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項４】
コイルによる電磁力とスプリングによる弾性力により作動する電磁駆動弁の制御方法であって、
前記電磁駆動弁が開いた状態および閉じた状態のうちの一方の状態から他方の状態になるように前記コイルに流れる電流を制御するステップと、
前記電磁駆動弁が前記他方の状態になった後において、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップとを含む、電磁駆動弁の制御方法。
【請求項５】
前記コイルの電流を制御するステップは、前記電磁駆動弁を前記他方の状態に維持するために必要な電流に対して、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップを含む、請求項４に記載の電磁駆動弁の制御方法。
【請求項６】
前記コイルの電流を制御するステップは、前記電磁駆動弁が前記他方の状態になる際の作動速度に応じて位相、周期、電流の増加量および回数のうちの少なくともいずれか一つを変化させて、前記コイルの電流が前記スプリングのサージングの周期に応じたタイミングで増加するように制御するステップを含む、請求項４または５に記載の電磁駆動弁の制御方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラム。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１１６００３（Ｐ２００８−１１６００３Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０１８３３（Ｐ２００６−３０１８３３）
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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