專利名稱：電磁閥的控制設(shè)備和方法
電磁闊的控制設(shè)備和方法獄領(lǐng)域本發(fā)明一股涉及一種用來操作電磁閥的控制設(shè)備和方法。更具體地說，本發(fā) 明是關(guān)于用^S于一電磁鐵的電磁力打開和關(guān)閉一電磁閥體的控制設(shè)備和方法， 該電磁閥體起一內(nèi)燃?xì)g閥和^n閥的作用。背景駄現(xiàn)已公開用M于電磁鐵的電磁力控帝鵬內(nèi)燃進(jìn)氣閥和封汽閥作用的閥體 的公知電磁閥控制設(shè)備。在這些公知的電磁閥控制設(shè)備中，由于除電磁鐵的電磁力以外，基于 ^內(nèi)部壓力(即氣缸壓力)和ia^E力鄉(xiāng)Ml力的夕卜力也作用于閥體，所以需要考慮啟動閥體時(shí)的外力影響。例如，當(dāng)打開閥體且 ^室 內(nèi)產(chǎn)生默負(fù)壓時(shí)，該真空使得閥條打開閥的方向上穀'販引。因此，當(dāng)閥體超ij^Jf隨時(shí)，閥體的位移3I^可能變得不必那么大。這種情況下，闊體一旦超ij錄體，就可以彈回到關(guān)閉Hi，這陶氐了操作穩(wěn)定性。另外，閥體可以因基于關(guān)閉閥體時(shí)汽缸壓力禾口it^E力鄉(xiāng)^壓力的外力而在關(guān)閉閥的方向上受 到吸引。這神瞎況下，也因閥體的回彈斷氐了操作穩(wěn)定性。US 6，152,094A公開了一種用于驅(qū)動一電磁作動器以劍特奐氣閥的方法，該 作動器包含被安置在與謝奐氣閥偶聯(lián)的電樞的相反兩側(cè)的第一和第二電磁鐵，該 第一和第二電磁鐵可M^作來移動該桃以3^gM^"個(gè)閥彈簧力。在這類作動 器中，操作系紅作織的波動可導(dǎo)致功能不正確，并增加該作動器的磨損。因 此借助^^種新方、;^5驅(qū)動一作動器，利用一力P3IS傳ifSS^奐氣閥的力隨 度曲線，按照銜奐氣閥的加驗(yàn)曲線控制對鎖定該電樞的第一和第二電磁鐵的能 量供給。這樣，可W嘗因胸引起的動能損失，使該電樞以 腚的MI童擊該鎖 定電磁鐵，以 >^^和沖擊。鄉(xiāng)2000—130198號日本專利公開娜中麟的一種公知設(shè)備產(chǎn)生一電磁 力，該電磁力用來在作i^燃燒室中所產(chǎn)生的負(fù)壓增大附瞎停M^斗噴射時(shí)吸弓胸 #1月向閥關(guān)閉Hi，以便電WM吏在打開閥方向上吸弓I閥體的夕卜力平衡。同時(shí)，作用于閥體的外力不是恒定的，敘艮據(jù)汽缸壓力和itn與擁愾壓力的情況而變化，也就是說，根據(jù)內(nèi)微幾的工作而變化。因此，^f述的公知設(shè) 備中，根據(jù)內(nèi)^m的工作予I^產(chǎn)生在關(guān)閉閥方向上吸引閥體的電磁力周期，以便在電磁鐵中產(chǎn)生適于內(nèi)mr作斜牛的電磁力。但是，為了在電磁鐵中產(chǎn)4ii于內(nèi);^紅作斜牛的電勸，需要設(shè)計(jì)一種防 范措施，例如 跪與內(nèi)燃紅作剝牛相匹配的電磁力的前,生周期。也就是說， 需要f跌iiil微得到內(nèi)微;u:作斜牛與適當(dāng)電動之間的關(guān)系，并且將鵬結(jié) 果存儲為一控制圖。該方法需要較長時(shí)間來^:和調(diào)ffii、需的控制常數(shù)。因此，考慮到前述缺陷而設(shè)計(jì)本發(fā)明。本發(fā)明樹共一種電磁閥的控制設(shè)備和 方法，它根據(jù)內(nèi);^幾的工作以適當(dāng)?shù)碾妱訂娱y體，并朋來簡4W用于電磁 閥控制的控律慌數(shù)的確定。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)前面所述，本發(fā)明,一種電磁閥的控制設(shè)備，該電磁閥包,一內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣閥或排氣閥作用的閥術(shù)B將一電勸作用于體在該閥體上銜鐵的電磁鐵，該銜^S于電磁鐵的電磁力使閥^m—雌與第二^fi之間移動。該電磁 閥的控制設(shè)備還包括確定裝置，M定^g^來確定當(dāng)使閥體，一，移動 到第二雌時(shí)作用于閥體的力，以及閥糊據(jù)該閥體的力變化的狀態(tài)量；控帝燥 置，該控制裝置用來在閥體絲一錢移動至勝二錢時(shí)，基于所確定的力和該 力的目標(biāo)值之間的偏差、所確定的擾態(tài)量和該狀態(tài)量的目標(biāo)ii^間,差之一， 控律'MI哲鐵引向第一位置的電磁鐵電磁力，以便4f扁差最小。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面， 一種電磁閥控制設(shè)備的控帝'仿法，該電磁閥包括 起一內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣閥或排氣閥作用的閩術(shù)晰一電W:作用于設(shè)置在該閥體i^哲鐵的電磁鐵，該銜鐵基于電磁鐵的電Kj使閥"ittm—，與第二^a之間移動。 根據(jù)該控制方法，確定關(guān)于在閥體>^一^ 動到第二，時(shí)作用于閥體的力 的目標(biāo)值和閥糊據(jù)該力變化的絲量。另外，當(dāng)使閥體，一fe^動到第二位置時(shí)，基于所確定的力與i幼的目標(biāo)it^間的偏差、所確定的狀態(tài)量與該狀態(tài)量的目標(biāo)值之間的偏差之一，控制用來^ti激引sm—，的電磁鐵電wj，以 使該偏差最小。根據(jù)前述的電磁閥控制設(shè)備及其控制方法，當(dāng)作用于閥體的力或根據(jù)該力變 化的閥^^態(tài)量由于將閥體ra—錢移動到第二錢時(shí)汽缸壓力所導(dǎo)致的作用 于閥體的外力結(jié)果偏離目標(biāo)值時(shí)，根據(jù)該偏Me糊每銜鐵弓l至第一位置的電磁鐵 電磁力，以使該偏差最小。因此，甚至當(dāng)基于汽缸壓力和m閥與掃愾閥壓力作 用于閥體的外力根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作變化時(shí)，也可以每一次根據(jù)劍卜力適當(dāng)艦電 磁鐵的電磁力，由此可以 >因閥體的蹈慟而導(dǎo)致的工作穩(wěn)定性下降的瞎況。另 外，由于基于前述偏差控制電磁鐵的電動，并且將該電動每一次艦至隨于內(nèi)燃機(jī)的工作劍牛，所以不再需要予跌得到內(nèi)微;n作劍牛與相頓當(dāng)電w^之 間的絲。這樣，可以簡^^控制常數(shù)的確定。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，在該電磁閥的控制設(shè)備中，除電磁力外，閥體還受 一彈簧的彈力啟動，當(dāng)基于彈簧的彈力將閥體歸一健移動到第二錢時(shí)，確 定^a把作用于閥體的力或閥wt據(jù)該力變化的狀態(tài)量確定為標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)前面的鍋，閥體可以/廟一錢移動至勝二隨，同^e作用于閥體 的電磁加艘限制至嘬小。這樣，可以限制啟動閥體時(shí)功耗的增長。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在電磁閥的控制設(shè)備及其控浪仿法中，雌的是， 控諱隨基于偏差進(jìn)行對電磁力的反饋控制。另外，當(dāng)進(jìn)行對電磁力的反饋控制時(shí)，雌的是，當(dāng)進(jìn)行對電勸的反饋控 制時(shí)，基于銜鐵與電磁ifet間的氣隙誠確定反饋增益。根據(jù)前面的控制設(shè)備及其控制方法，閥體可以^S于銜鐵與電磁lfet間氣隙長度的電磁力的影響。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在電磁鐵的控制設(shè)備及其控制方法中，雌的是， 控制^s基于電磁閥的物理，M計(jì)算使偏差最小所必需電磁力的需，，該i翻 令所確定的力和狀態(tài)量中至^^個(gè)作為一^MM,并ffi帶j^a基于該電磁需 要離制電磁力。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，在電磁閥的控制設(shè)備及其控諱仿法中，微的是， 相對于該值的位移量和位移繊確定目標(biāo)值，檢測實(shí)際位移量和位移繊，基于 所檢測的位移量與其目標(biāo)值之間的偏差和該位移量與其目標(biāo)值之間的偏差控制電 磁九根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，在電磁閥的控制設(shè)備及其控制方法中，雌的是， 將閥體的機(jī)械肖遣確定為目標(biāo)值，檢測實(shí)附臓倉瞳，基于所檢測的iw肖遣與其目標(biāo)值之間的偏差控制電 0根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在電磁閥的控制設(shè)備及其控偉仿法中，雌的是， 確定作用于閥體的力的目標(biāo)值，測定實(shí)際作用于閥體的力，基于所測定的力與其目標(biāo)值之間的偏差控制電動。


在連同附圖一^"慮的斷兄下，M閱讀對本發(fā)明,實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，將能更好地理解本發(fā)明的掘目的、特征、優(yōu)點(diǎn)、,卩xikM性，鵬附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明每一個(gè)實(shí)施例的電磁閥控制設(shè)備的剖視亂該設(shè)備用于內(nèi)微幾的祠^閥；圖2是一時(shí)序圖，它示出該電磁閥的閥體位移量與時(shí)間的關(guān)系； 圖3是一時(shí)序圖，它示出該電磁閥的位移量、前饋電流、反饋電流和驅(qū)動電 流與時(shí)間的關(guān)系；圖4是一繊呈圖，它示出根據(jù)第一實(shí)施例的電磁鐵的W)g偉lMf呈； 圖5是一局^l見圖，它示出具有根據(jù)第二實(shí)施例控諱幡的內(nèi)'Wb圖6是一時(shí)序圖，它用5^ ^第二實(shí)施例，并，^出當(dāng)在完^^TO^a的閥條打幵閥方向上的位移從打開啟動開始時(shí)間開始時(shí)，目標(biāo)位移量和實(shí)際位移量與時(shí)間的關(guān)系；圖7是一^^呈亂它示出根據(jù)第二實(shí)施例的電磁鐵盼W^帶Mf呈； 圖8是接著圖7的^f呈圖示出該電磁鐵盼M^制戰(zhàn)呈的淑呈亂 圖9是Ht^圖，它示出電磁力需要值、氣隙和反饋電流之間的關(guān)系； 圖10是一繊亂它示出根據(jù)第四實(shí)施例的電磁鐵的W)^鬼lMI呈； 圖11是一時(shí)序圖，它用^ 釋第五實(shí)施例，并朋標(biāo)出當(dāng)在完全關(guān)閉位置的閥條打開閥方向上的位移從打開啟動開始時(shí)間開始時(shí)，在閥體僅魏擦阻力影響的斜牛下，閥體的位移量和實(shí)際位移量與時(shí)間的關(guān)系；圖12是一^^呈圖，它示出根據(jù)第五實(shí)施例的電磁鐵的W)^偉'Mf呈；圖13是一時(shí)序圖，它用來解釋第六實(shí)施例，并朋標(biāo)出當(dāng)從鵬時(shí)間段移動到位移3US調(diào)節(jié)周期時(shí)，保持賴蘇fH辦之后的剩磁與時(shí)間的關(guān)系。在以下的描述中，將根據(jù)雌實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。 第—實(shí)施例如下描述根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備的第一實(shí)施例，它用來打開和關(guān)閉一內(nèi)燃機(jī)(下文簡稱為內(nèi)iit幾)的m閥和S^閥。根據(jù)第一實(shí)施例，將進(jìn)氣閥和排氣閥構(gòu)建鵬于電磁鐵的電磁力穀鵬動(即打開和關(guān)閉)的電磁閥。由于ian閥和封愾閥的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動控庫仿法相同， 所以京湖愾閥來解釋電磁閥控制設(shè)備的驅(qū)動控制仿法。如圖1戶標(biāo)，祠愾閥10包括一閥體19和用來往復(fù)擺動閥體19的電磁驅(qū)動 部分21。閥體19包括閥軸20和體在閥軸20—端上的傘狀部分16，閥軸20用 來往復(fù)擺動與閥軸20同軸^g且連同閥軸20 —超主，動的銜鐵軸26。汽缸頭部18形成有與燃燒室12艦的祠愾口 14。閥座15形成于封愾口 14 幵放的周邊。祠汽口 14 i!31傘狀部分16根據(jù)闊軸20的往錢動坐在閥座上或離 幵閥座得以打開和關(guān)閉。下止動器22固定在閥軸20上與設(shè)置傘狀部分16的端部相對的另一端。下 彈簧24壓縮地^a在下止動器22與汽缸頭部18之間。閥體19在關(guān)閉閥的方向 (即圖l中向上的方向)上由下彈簧24的彈力i^f。由高磁導(dǎo)^^才料制成的娜銜鐵28固定至0 !哲鐵軸26軸向方向的中央部 分。iuh動器30固定到銜鐵軸26的一端。銜鐵軸26上與固定至lbh繊30上 的端部相對的另一個(gè)端部撤蟲閥軸20下止動器22 —側(cè)上的端部。在電磁驅(qū)動部分21的外殼中(圖中*^)，上鐵芯32固^ktk位于JlLh動器 30與銜鐵28之間。激卜殼中的下鐵芯34固趙也位于銜鐵28與下止動器22之間。 高磁導(dǎo)^#料帝喊的上鐵芯32和下鐵芯34形成為環(huán)浙，銜鐵軸26插入其中央部 分內(nèi)以用于往Sit動。上彈簧38臓地體衫卜殼內(nèi)戶;f^帽36與Jllh動器30之間。閥體19在 打幵閥的方向(即，圖l中向下的方向)上處彈簧38彈力的偏置。位移量傳繊52體祉帽36上。位移量傳麟52根據(jù)位移量傳麟52 與Juh動器30之間的長度輸出一^E信號^l:。因此，基于該^E信號檢測銜鐵 軸26和閥軸20的位移量，即閥體19的位移量。令銜鐵軸26的軸心為中央的環(huán)形槽40形成于上鐵芯32與銜鐵28相對的表面上。環(huán)形上線圈42，在環(huán),40中。用于關(guān)閉閥體19的第一電磁鐵(艮卩用 于關(guān)閉啟動的電磁鐵)61包括，圈42和上鐵芯32。令銜鐵軸26的軸心為中央的環(huán) 44形成于下鐵芯34與銜鐵28相對的表 面上。環(huán)形下線圈46 ^a在環(huán)職44中。用于打開閥體19的第二電磁鐵(即用 于打開啟動的電磁鐵)62包括下線圈46和下鐵芯34。第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的，圈42和下線圈46盼WI)受電子控制 單元(ECU) 50的控制，電子控制單元50對內(nèi)微/Ua行總控制。ECU50由以下 部分構(gòu)成一 CPU;—?jiǎng)堉T器；一用來將鵬電流供給第一電磁鐵61和第二電 磁鐵62的上線圈42和下線圈46的啟動電路； 一用 收位移量傳感器52檢測 信號的輸入電路；—用鄉(xiāng)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的微轉(zhuǎn)換器(即A/D轉(zhuǎn)換器)(所有這 些都未在圖中示出)。在圖1的情況下，驅(qū)動電流并不供給第一電磁鐵61和第二電磁鐵62。圖1 示出閥體19的一種情況，其中^一電磁鐵61和第二電磁鐵62中并未產(chǎn)生電磁 九在這種瞎況下，銜鐵28不魏一電磁鐵61和第二電磁鐵62的吸引，而是靜 止于上鐵芯32與下鐵芯34之間的一個(gè)中間皿處，在^S上，上彈簧24和下 彈簧38的偏置力i^f平衡。這種情況下，傘狀部分16與閥座15新，掃汽閥 10半開。把前面劍牛下閥體19的OT確定為一中性^S。以下將說明魏一電磁鐵61禾口第二電磁鐵62 、^WS制啟動的祠愾閥10的操作。圖2是一時(shí)序亂它示出OT1打開啟別朔愾閥10從^P全閉瞎7iei^度 至IJ舒瞎況之后，ffi31關(guān)閉啟動糊愾閥10從缺隋^j^度至拴閉瞎況時(shí)閥體 19的位移量與時(shí)間之間的關(guān)系。如圖2戶^，在從時(shí)間tO到時(shí)間tl的時(shí)間段中，OT^i^汽閥10全閉 情況的,電流供給用于關(guān)閉啟動的第一電磁鐵61。 MM^該保持電流，銜鐵 28魏一電磁鐵61的電磁力吸引，以逆著上彈簧38的彈力織lh鐵芯32，并且 〈^W部分16坐在閥座15上的狀態(tài)。在祠愾閥10的打幵啟動時(shí)間(即時(shí)間tl)開始鄉(xiāng)一電磁鐵61進(jìn)行 ) 制，以在一時(shí)間段(即時(shí)間tl-t2)內(nèi)執(zhí)ffitM^制，在該時(shí)間段內(nèi)，閥體19到 達(dá)一位置，該位置位于相對于中性健闊關(guān)閉Hi的預(yù)定量以夕卜處。在該時(shí)間段 內(nèi)，銜鐵28與上鐵芯32誠，以在打開掃^閥10的方向上移動閥體19。另外，M31調(diào)節(jié)第一電磁鐵61的驅(qū)動電流，控制用來在關(guān)閉閥方向上吸引閥體19 (銜鐵28)的電磁力，以便打開閥的位移繊不會因基于汽缸壓力和祠raE力的外力作用而過高。當(dāng)閥體19從舒隨移動了M^量時(shí)(即時(shí)間t2)，中止向第一電磁鐵61 和第二電磁鐵62 iK共驅(qū)動電流，直到閥體19至U達(dá)位于木樹于中性錢閥打f 側(cè)予I^i以外處的健(即時(shí)間t2-t3)為止。閥體19還^J:彈簧38的彈力移動。當(dāng)閥體19至lj達(dá)位于禾樹于中性皿閥 打JMi預(yù)定量以夕卜處的tS時(shí)(即時(shí)間。)，，二電磁鐵62進(jìn)療W^制， 彭l胸體19至l魅^HM (即時(shí)間6-t4)為止。totb期間，M51調(diào)節(jié)第二電纖 62的驅(qū)動電流，控制用來在打開閥方向上吸引閥體19的電磁力，以使閥體19以 —預(yù)定位移鵬安全到達(dá)舒健。當(dāng)閥體19至腿^f，時(shí)(即時(shí)間t4) ， ffl5^;^汽閥10 >^態(tài)的 ，電流供給第二電磁鐵62，直到予M時(shí)間^1去(即時(shí)間t445)為止。M31供 給1親電流，銜鐵28穀勝二電磁鐵62的電磁力吸引，以逆著下彈簧24的彈力 翻蟲下鐵芯34，并且保持傘狀部分16鵬極離閥座15體上的條。當(dāng)在閥體19到達(dá)^f錢之后過去 跪時(shí)間段時(shí)，ttk期間鄉(xiāng)二電磁鐵 62進(jìn)療W^制，彭i胸體19到達(dá)位于相對于中性錢閥打^MP!貯I^a:以夕卜 處的位置(即時(shí)間t5-t6)為止。艦期間，銜鐵28與下鐵芯34分開，以在關(guān)閉 閥的方向上移動閥體19，并M31調(diào)節(jié)第二電磁鐵62的驅(qū)動電流，控制用來在 打開閥方向上移動閥體19的電磁力，以便閥體19的位移3ES不會因基于汽缸壓 力和抖愾壓力的外力作用而過高。當(dāng)閥體19從^HM開始移動了 跪量時(shí)(即時(shí)間t6)，中止劍共第一電 磁鐵61和第二電磁鐵62的驅(qū)動電流，鼓鵬體19至ij達(dá)位于相對于中性錢閥關(guān) 閉1肝腕量以外的健(即時(shí)間t647)為止。然后，閥體19進(jìn)一步由下彈簧24的彈力移動。當(dāng)闊體19至魅位于相對于 中性錢閥關(guān)閉Hi顧定量以外的腿(即時(shí)間t7)時(shí)，鄉(xiāng)一電磁鐵61進(jìn)行激 i^制，直到閥體19至lj達(dá)全閉錢(即時(shí)間t7-t8)為止。艦期間，ilM調(diào)節(jié)第 一電磁鐵61的驅(qū)動電流，控制用來在打開閥方向上吸引閥體19的電磁力，以便 閥體19以一予腕位移iM安封魅lj達(dá)全閉，。當(dāng)閥體19到達(dá)全閉健(即時(shí)間8)時(shí)，柳來糊^1閥10保持在全閉狀態(tài)下的f辦電流再次供給第一電磁鐵61，彭'J下一個(gè)打開啟動周期(即時(shí)間t8之 后)為止。這樣，在根據(jù)本發(fā)明電磁閥的控制設(shè)備第一實(shí)施例中，用來在關(guān)閉閥方向上 吸引閥體19的第一電磁鐵61的電磁力穀lj控制，以便閥體19不會在打開閥體 19時(shí)以如圖2中虛線所示極高的3I^在閥打開方向上移動。同樣，用來在打開閥方向上吸引閥體19的第二電磁鐵62的電磁力數(shù)啦制， 以便閥體19不會在關(guān)閉閥體19時(shí)以極高的3M在關(guān)閉方向上移動。M5i以前面 的方，制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力，每一次tl^JEm—電, 61和第二電磁鐵62的電磁力，以便即使在基于汽缸壓力和祠^J1力作用于閥體 19的外力根據(jù)內(nèi)Wl的工作變化時(shí)，也能滿砂卜力的要求，因而限制了因電磁鐵 的開一^^作 回而導(dǎo)致^^作穩(wěn)定性陶氐的瞎況。湖汽閥10的打開啟動開始至胸體19至IJ達(dá)位于相對于中性錢閥關(guān)閉Hi 予I^量以外的皿為止的時(shí)間段(即圖2中的時(shí)間tl-t2)，和M^m閥10的關(guān)閉 啟動開始到閥體19至腿位于相對于中性^S閥打JMi予Ml:以外的皿為止 的時(shí)間段(即圖2中的時(shí)間t5-t6)，這兩個(gè)時(shí)間段稱為位移M調(diào)節(jié)時(shí)間段。閥 體19至ij達(dá)全閉雌之后彭附開啟動為止的時(shí)間段(即圖2中的時(shí)間t(kl和時(shí) 間t8之后)，和閥體19到達(dá)，，之后U咲閉啟動為止的時(shí)間段(即圖2 中的時(shí)間t4-t5)，這兩個(gè)時(shí)間段稱為保持時(shí)間段。以下參照圖3—4，就打開處于全閉隨的祠愾閥10閥體19的情況，說明位 移M調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)對第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的MI^制。圖3中，時(shí)序圖(aXd)分別示出閥體19的位移量、供給第一電磁鐵61的前 饋電流(即FF電流)If、供給第一電磁鐵61的反饋電流(FB電流)Ib、 FF電流 If與FB電流Ib之和(下文稱為驅(qū)動電流I)的時(shí)移。圖4是一^f呈亂它示出第一電磁鐵61和第二電磁鐵62盼M^帶Mf呈。 該^^呈圖中0f^的一系列步驟由ECU50 f^f!頁定時(shí)間間隔反復(fù)執(zhí)行。根據(jù)這一系列步驟，首先，判斷當(dāng)鵬制周期題在位移驗(yàn)調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi) (即步驟110)。若當(dāng)fld^制周期^^位移鵬調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步驟110:否)， 則這一系列步驟結(jié)束。另一方面，若當(dāng)ltr^制周^i位移ii^調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步驟110:是，圖3中的時(shí)間tl-t2)，貝瞎于位移量傳/i^52的檢頂賠號輸入閥體19的實(shí)P示位移量(即實(shí)p示位移量x)。當(dāng)閥體i9在中性^a時(shí)將實(shí)際位移量確定為有一參考值(艮贖際位移量F0)，該實(shí)際位移量x恭，中性隨與閥體19當(dāng)前錢之間的 長度。在以實(shí)際位移量x輸A^后，讀入一目標(biāo)位移量xt (即步驟130)，該目標(biāo) 位移量是實(shí)際位移量x的目標(biāo)值。在閥體19根據(jù)內(nèi)微幾的工作如汽缸壓力和掃^ 壓力只受滑動部分^!#擦阻力作用而不受改變弓艘的夕卜力作用的情況下，該目標(biāo) 位移量xt對應(yīng)于_ 簧38的彈力在打開閥方向上從全閉皿開始自由振動閥體 19時(shí)的位移量(即，在閥體19僅受摩擦阻力作用的情況下，下彈簧24的彈力在 關(guān)閉閥的方向上從關(guān)閉祠汽閥10的^H^g開始自由振動閥體19時(shí)的位移量)。 該目標(biāo)位移量xt作為功獸,存儲在ECU50中，該功育,有一作為參數(shù)的經(jīng) 過時(shí)間，i^敏時(shí)間湖愾閥10的打開啟動縱閉啟動開始。根據(jù)下式(0 ，計(jì)算目標(biāo)位移量xt與實(shí)際位移量x;tMAx (即步驟140)。Ax=xt-x (1)在計(jì)算MAx之后，判斷MAx題大于零(即步驟150)。若MAx等于或小 于零(即步驟150:否)，貝鵬MAx設(shè)定為零(即步驟160)，以確定FB電流Ib 在隨后的M中為零，因?yàn)榕c指定，相比，閥體19位于閥關(guān)閉Hi，并且無需 在打開閥的方向上用第一電磁鐵61的電磁力吸引閥體19。相反，若MAx大于零(即步驟150:是)，則需要Mffl關(guān)閉啟動的第一電 磁鐵61在關(guān)閉閥的方向上吸引閥體19，陶氐位移速度，因?yàn)閷?shí)際位移量x小于由基于汽缸壓力和掃TOE力的外力所產(chǎn)生目標(biāo)位移量xt。接著，如下計(jì)算FF電流If (參見圖3 (b))(即步驟170)。通過與在位 移TO調(diào)節(jié)時(shí)間歐前的保持時(shí)間段內(nèi)一系列處理不同的一個(gè)M，確定FF電流 If，以^^有H糊^閥l(H親在全閉錢上的值(即麟電流)。如圖3 (b)所示，將FF電流If設(shè)定為一常值，期樹于麟電流有一相反 方向的力，彭贓擁^閥10的打開戯閉啟動之后的預(yù)定時(shí)間過去(即圖3中時(shí) 間tl-tll)為止。因此，^^肖了上鐵芯32和銜鐵28的乘除電磁力，而銜鐵28因 上彈簧38的彈力fflil與上鐵芯32 M，以在打開閥的方向上移動閥體19。在預(yù) 定時(shí)間過去之后，將FF電流IF設(shè)定為零(即在時(shí)間tll之后)。在i慣了FF電流If之后，基于下式(2)計(jì)算Fb電流Ib (參見圖3〉(步 驟180)。<formula>formula see original document page 14</formula>
根據(jù)公式(2) ， KM懐一反饋增益。氣隙G越大，第一電磁鐵61的上鐵 芯32與銜鐵28之間的長^M大，該反饋增^i大，因?yàn)闅庀禛變得越大， 一電磁鐵61中產(chǎn)生的鵬中穿過銜鐵28的鵬比例就減小得越多，因此，必須 將一相應(yīng)大的驅(qū)動電流供給第一電磁鐵61 ，以使電磁力在氣隙G很大時(shí)有與銜鐵 28相同的纟艘。附微，當(dāng)關(guān)閉處于舒健的閥體19時(shí)，氣隙G是第二電磁 鐵62的下鐵芯34與銜鐵28之間的長度。在分別i憤了 FF電流If和FB電流Ib之后，將FF電淑口 FB電流Ib之和確 定為驅(qū)動電流I (參見圖3 (d))(即步驟190)。然后，將驅(qū)動電流I供給第一 電磁鐵61 (即步驟200)。如公式(2)戶標(biāo)，根據(jù)^Ax確定Fb電流Ib。在其中閥體19^S于汽鵬 力和抖ra力的外力作用的實(shí)P對青況下，除外力以外，閥體19還受自身的慣性力、 上彈簧38的彈力、每一個(gè),部分 擦阻力和阻尼力等的作用。由于閥體19 的狀態(tài)量，艮P，由于實(shí)際位移量x根據(jù)前述力在這神膚況下變化，所以只要將FF 電流If供給第一電磁鐵61，實(shí)際位移量x就會偏離目標(biāo)位移量xt。這樣，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，為了使偏離的實(shí)際位移量與目標(biāo)位移量xt 相一致，根據(jù)公式(2)調(diào)節(jié)FB電流Ib的5破，以把作為FB電流Ib與FF電流 If之和的驅(qū)動電流I供給第一電磁鐵61 。在以前面的方式控制第一電磁鐵61的電 之后，^3^—系列M。在 ^a—系列鵬之后，上彈簧38的彈力進(jìn)"^移動閥體19，閥體19至U達(dá)相對于中性^g位于閥打開一側(cè)一予M量;^卜的位置。然后，ffiil另一個(gè)處sa行對第二電磁鐵62的 制，以ilil第二電磁鐵62的電磁力將閥體19安^1#及弓I雖然如前戶;M說明了打開處于全閉雌的掃愾閥10閥體19的情況，不過在 關(guān)閉處于^JF健的閥體19時(shí)以同樣的方微制第二電磁鐵62的電to。 ^n閥11的^HM關(guān)閉閥術(shù)卩從其全閉皿打開閥體的情況下，以同樣的方式 控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中以前面的方式控制用來啟動閥體19的電磁 九可以實(shí)現(xiàn)以下的操作效果。(1)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，當(dāng)啟動閥體19且當(dāng)閥體19的實(shí)際位移量x因基于汽缸壓力禾口;m與祠汽壓力的夕卜力對閥體19的作用而偏離目標(biāo)位移量xt 時(shí)，根據(jù)實(shí)際位移量x與目標(biāo)位移量xt之間的腸控制第一電磁鐵61和第二電 磁鐵62的電磁力。因此，即《鈔卜力根據(jù)內(nèi)微幾6t^作變化，也可以每一次根據(jù)外 力的變化將第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力^!E至iJHg當(dāng)弓艘，因而可 以限制因開一，作時(shí)的彈回導(dǎo)致,作穩(wěn)定性下降的情況。由于基于MAx控制 第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力，并且每一次將該電 7^得適于內(nèi) ^|幾的操作^#，所以無需事5feMl實(shí)驗(yàn)得到內(nèi)Ji^，作^f牛與相應(yīng)電磁力之間 的關(guān)系。這樣，可以簡^^控偉蝶數(shù)的確定。(2) 甚至在內(nèi)燃,作剝牛相同的時(shí)候，打開和關(guān)閉m閥時(shí)的汽缸壓力 和打開和關(guān)閉排氣閥時(shí)的汽缸壓力不同，_§3 壓力和祠汽壓力也不同。因此， 當(dāng)?shù)玫絻?nèi)燃豐鵬作斜牛與用^S于所得到的絲控制第一電磁鐵61禾口第二電磁 鐵62的相應(yīng)魏電磁力之間的關(guān)系時(shí)，需要考慮打開和關(guān)閉itn閥與打開和關(guān)閉 祠^閥10的情況，分別得至吶微鵬作斜牛與電磁力之間的^h絲，這使得常 值確定變得極其鋭。另一方面，鄉(xiāng)一實(shí)施例中，由于基于閥體19的實(shí)際位移 量x與目標(biāo)位移量xt之間的^Ax，一電磁鐵61和第二電磁鐵62迸行反饋控制， 所以無需這樣復(fù)雜的確定。財(cái)卜，甚至在打開和關(guān)閉itn閥與打開禾咲閉掃愾閥 時(shí)，也可以用同樣的鵬適當(dāng)控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力。(3) 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，由于把僅有摩擦阻力作用于閥體19上的情 況下閥體19基于下彈簧24和上彈簧38的彈力自由振動時(shí)的位移量確定為目標(biāo)位 移量xt，所以閥體19可以從一個(gè)位移端移動到另一個(gè)位移端，同3 第一電磁鐵 61和第二電磁鐵62施加到閥體19上的電磁加艘限制至嘬小。這樣，可以4鵬 動閥體19時(shí)的功耗最小。(4) 由于每一次根據(jù)實(shí)際作用于閥體19的夕卜力弓販確定適當(dāng)?shù)尿?qū)動電流I， 所以與前饋鵬控制相比，可以減小啟動閥體19時(shí)的功耗，前饋W^制需要事 先3151實(shí)驗(yàn)得到內(nèi)燃* 作劍牛與用^$制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的相應(yīng)電磁力之間的關(guān)系。(5) 另外，由于基于第一電磁鐵61禾喋二電磁鐵62各自銜鐵28與上、下 鐵芯32、 34氣隙G的長度而變4tbfe確定用來計(jì)算FB電流Ib的反饋增益，所以 可以將FB電流Ib作為滿足氣隙G長艘求的值進(jìn)fiS+算，由此可以基于該FB 電流Ib將電磁鐵的適當(dāng)^OT于閥體19。因此，可以改善實(shí)際位移量x+樹于目標(biāo)位移量Xt的tB^義性。 第二實(shí)施例如下描述根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第二實(shí)施例，尤其是其與第一實(shí)施例 的不同之處。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，構(gòu)建1理，IM，該^M包括作為，IM^M的閥體19的位移量、閥體19的位移3Ut和作用于閥體19的力。aai該物理，難計(jì)算使實(shí)際位移量x與目標(biāo)位移量xt相一li^f必需的電磁力需魏。實(shí)際上，得至麒 擬啟動閥體19動作的運(yùn)動方程，iiMS于，動方liia行閥體19的響應(yīng)分析來 計(jì)算該電磁力需要值，并且基于該電磁力需^l計(jì)算FB電流Ib。如圖5戶^，具有根據(jù)第二實(shí)施例的電磁閥控制設(shè)備的內(nèi)燃沐幾包括 一汽缸壓力傳麟54，它用來檢鵬缸壓九"^t^力傳繊56，它用來檢測iana道13的內(nèi)部壓力(即iS^E力)；和一祠ra力傳麟58，它用來檢測祠TO1 道17的內(nèi)部壓力(即祠m力)。 ^￡力傳 56還用f^^測空氣一燃料比 控制等中Mfi的傳麟。雖^^包括一檢測燃^M^呈中最大汽艦力一一即檢測 燃鵬力一一的燃^11力傳 的內(nèi) 中，汽缸壓力傳 54用來估算作用于 閥體19的外力，不ii^艦力傳^l也用作汽缸壓力傳繊54。以下將參照圖6—8就打開處于全閉健的擁^閥10閥體19的情況說明當(dāng) 控帝股移3iS調(diào)節(jié)時(shí)間段中電磁鐵61、 62的M時(shí)的MI呈。圖6是一時(shí)序亂它 就其中處于全閉隨的閥體19在打開閥方向上&0^移從打開啟動開始時(shí)間(即時(shí) 間柳)開始的情況，示出目標(biāo)位移量xt (即，以實(shí)驗(yàn)出)與實(shí)際位移量x (即 以虛標(biāo)出)的時(shí)移。圖7-8是^f呈圖，它們示出了第一電磁鐵61和第二電磁 鐵62的W^制娥呈。^,圖中戶標(biāo)的一系歹涉驟由ECU保銜腕時(shí)間間 隔反復(fù)執(zhí)行。在這一系列步驟中，若判斷當(dāng)鵬制周期t(i)^位移驗(yàn)調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即 步驟210:是)，貝撇入一實(shí)際位移量x(i)(即步驟220),并且輸入一目標(biāo)位移 量xt(i)(即步驟230)。然后，基于下式(3)計(jì)算當(dāng)fT^制周期t(i)內(nèi)的實(shí)際位移 繊v(i)(即步驟240)。職輛， (3)根據(jù)上式(3) ， "x(i-l)"對應(yīng)于前一個(gè)控制周期t(W)(即等于t(i^At)的 實(shí)際位移量(圖6中戶^)。為了減小混在位斷專 52檢Mt號中的噪，響，^m另夕卜，一濾波步驟，該步驟用來,公式0)計(jì)算實(shí)際位移 v(i)之前從該位移量信號中去除噪音的高^s。在接下來的步驟中，根據(jù)下式(4)計(jì)釘一個(gè)控制周期t(i+l)(即等于t(i)Mt) 內(nèi)的下一個(gè)目標(biāo)位移，vt(i+l)(即步驟250)。 \<i+l)=(xt(i+l t (4)根據(jù)公式(4) ， "xt(W)"對應(yīng)于下一個(gè)控制周期爭l)的目標(biāo)位移量(圖 6中戶標(biāo))。作為下一個(gè)控制周期t(i+l)的目標(biāo)位移量xt(i+l)，從ECU50中讀入與 從打開啟動開始時(shí)間柳到下一個(gè)控制周期t(i+l)的t斑時(shí)間(即等于爐1)"柳) 相對應(yīng)的值。由于已經(jīng)知道了與經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的目標(biāo)位移量xt，所以可以就存 儲在ECU50中的目標(biāo)位移量x和目標(biāo)位移量xt， S3i3S當(dāng)iW該函M^求微分， if^T一個(gè)控制周期t(i+l)內(nèi)的目標(biāo)位移鵬vt(i+l)。在i憤當(dāng)前周期t(i)內(nèi)的實(shí)際位移繊v(i)和下一個(gè)控制周期t(i+l)內(nèi)的目標(biāo) 位移繊vt(i+l)之后，計(jì)算M3TF—個(gè)控制周期t(i+)使實(shí)際位移繊v(i)與目標(biāo) 位移繊vt(i+l灘一i^必需的閥體19的力03i^^、離"a"(即步驟260)。aK攀l)"V(i)yAt (5)AU^ (5)可知，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，基于實(shí)際位移3IE "v"和目 標(biāo)位移繊vt淺即，基于這種情況下的差(vt-v)計(jì)算力fM^、難"a"。 根據(jù)下式(6)，確定作用于閥體19的夕卜力F (即步驟270)。 F=Fp+Pf (6)根據(jù)Jl^ (6) ， "Fp"對應(yīng)于基于汽缸壓力和對愾壓力作用于閥體19尤其 ^^狀部分16的九根據(jù)下式(7)計(jì)算劾。在確定作用于酌閥11閥體的力 的情況下，釆用MMianffi力傳麟56檢測的酌壓力而不是掃汽壓力。Fp^Ki (PoPe) (7)K1:常數(shù)PC:汽缸壓力 Pe:祠^壓力根據(jù)±^ (6) ， "Ff，對應(yīng)于祠愾閥10每一個(gè)翻部分處的摩擦阻力，這是事先M31實(shí)驗(yàn)取得的常值。摩擦阻力的強(qiáng)度根歉,部分盼潤滑斜，變化，尤 其是根據(jù)潤滑油的髓變化。這樣，例如，可以M51將摩擦阻力Ff確定為內(nèi)'微幾(內(nèi)微;i;轉(zhuǎn)詠^^確定的)內(nèi)微;iiSM高，麟阻力Ff越大，得到纖阻力Ff。aai糊汽閥io模擬為彈鎵質(zhì)量振動系統(tǒng)，可以得到以下運(yùn)動方程(8)。m a+c v(i)fk x(i>=F+Fem (8)根據(jù)該鵬方程(8) ' "m"對應(yīng)于基于閥體19和判愾閥10 、赫部分的質(zhì) 量確定的彈勢質(zhì)量振動系統(tǒng)。"c"對應(yīng)于基于鵬^H閥10 、胸部分盼/t^i itff產(chǎn)生的阻力確定的彈簧/質(zhì)量振動系統(tǒng)模型的阻尼常數(shù)。財(cái)卜，"k"對應(yīng)于 基于上彈簧38和下彈簧24的彈力特性確定的彈激質(zhì)量振動系鄉(xiāng)難的彈簧常 數(shù)。"Fem"對應(yīng)于所需用來使閥體19的實(shí)際位移艦,與目標(biāo)位移繊vt(W) 相一致的第一 電磁鐵61的電磁力需要值。從赫方程(8〉得至IJT式(9) 0基于下式(9) , i憤該電磁力需魏Fem (步驟280)。Fem=m 壯c v(i)fk x(i>F (9)判斷電動需魏Fem^^大于零(即步驟290)。若電磁力需魏Fem等 于或小于零(即步驟290:否)，則FB電流Ib設(shè)定為零(即步驟310)，因?yàn)闊o 需M31第一電磁鐵61的電磁力在打開閥體19的方向上吸引閥體19。另一方面，若電動需要值Fem大于零(即步驟290:是)，貝瞎于電磁力 需要值Fem計(jì)算FB電流Ib (即步驟300)。圖9是一示出電動需要值Fem、 氣隙G和計(jì)算FB電流Ib所涉及的FB電流Ib之間的關(guān)系圖。圖中所示的絲事 先作為功倉,存儲在ECU50中。如圖9戶標(biāo)，電動需魏Fem越大，且氣隙G越長，貝鵬定越大的FB電 流Ib。由于關(guān)于下式(10)戶標(biāo)的電磁力需魏Fem、氣隙G和FB電流Ib的以 下絲，所以設(shè)計(jì)成以前面的方式確定FB電流。Femoc(Ib/G)2 (10)如在圖4戶標(biāo)的步驟170中那樣，i憎FF電流If (gp步驟320)。然后，將 FF電流If和FB電流Ib之禾卩(即If+Ib)確定為驅(qū)動電流I (即步驟330)，將該 驅(qū)動電流I供給第一電磁鐵61 (即，步驟340)。在控制第一電磁鐵61的電動 之后，^t在步驟210中確定當(dāng)ltr^制周^(iH^E位移il^調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步 驟201:否)時(shí)，完^^一系列步驟。雖然已經(jīng)描述了打開處于全閉腿的掃汽閥10閥體19的情況，不鵬關(guān)閉處于^mfi的閥體19，貝似同樣的方式控制第二電磁鐵62的電磁力。^A人全開^g開始關(guān)閉進(jìn)氣閥n的閥體和從全閉^a開始打開閥體盼瞎況下，以同樣的方式控帝'傑一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力。雖然可以在構(gòu)^a^閥11的 運(yùn)動方程時(shí)采用擁愾閥io的運(yùn)動方程，不幼繼的是，根據(jù)^n閥li M^定每一個(gè)^常量m， c， k，以便以更高的精^iS行控制。根據(jù)以前面的方式控制啟動閥體19的電KJ的本發(fā)明第二實(shí)施例，除第一 實(shí)施例中戶脫鵬作效爽2M4)W卜，可以實(shí)現(xiàn)以下的操伶鄉(xiāng)。(6) 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，根據(jù)隨作用于閥體19的^J而變化的閥體 19的狀態(tài)量確定加iM需要值"a"，也就是說，根據(jù)閥體19的實(shí)際位移，V， 和目標(biāo)值(即目標(biāo)位移驗(yàn)vt) ^ (vt-v)確定。基于包括作為一織的加繊 需要值"a"的運(yùn)動方程計(jì)算第一電磁鐵61和第二電^^62的電Wj需要值Fem。 因此，在閥體19的實(shí)際位移鵬"v"由于因啟動閥體19時(shí)的汽缸壓力和iME 力以及祠愾壓力導(dǎo)致的對閥體19的夕卜力作用而偏離目標(biāo)位移艦vt的情況下， 根據(jù)電磁力需要值Fem控偉勝一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電 7，以使實(shí)際位移鵬v，與目標(biāo)位移繊vt相一致。這樣，即使根據(jù)內(nèi)概;iM乍改勢卜力，也可以每一次將電磁鐵61、 62的電勸艦至隨當(dāng)纟鵬，由此 >出現(xiàn)因開一關(guān) 操作時(shí)的彈回導(dǎo)致的操作穩(wěn)定性降低的情況。由于每一次都基于電磁力需要值 Fem控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力，以將電磁力艦至隨于內(nèi)燃鵬乍緣所以不再需要事5feM31實(shí)驗(yàn)得到內(nèi)Wl^作餅與相腿當(dāng)電勸 之間的關(guān)系。這樣，可以簡化對控制常量的確定。(7) 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，根據(jù)，汽閥10 ^iS^閥11構(gòu)建l，作 為彈簧順量振動系統(tǒng)的，1^ (即運(yùn)動方程)，計(jì)算電to需要值Fem。這樣，與 基于實(shí)際位移量x與目標(biāo)位移量xt:t^Ax計(jì)算的Fb電流Ib的像iiffi比，可以確 定FB電流Ib的5驢，同時(shí)確認(rèn)閥體19的^^性能。因此，可以S31^于FB電 流lb將適當(dāng)?shù)碾奮J作用于閥體19上，降低位移速度。由此，可以改善閥體I9 的實(shí)際位移量x和實(shí)際位移速度"v"禾樹于目標(biāo)位移量xt和目標(biāo)位移速度vt的 驗(yàn)性。(8) 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，由于即使在根據(jù)電動需要值Femi情FB 電流Ib時(shí)電磁力需要值Fem是相同的，也基T^隙G的長度變似也確定FB電流 Ib，所以可以將FB電流Ib作為與氣隙G的長度相應(yīng)的值計(jì)算，并且可以基于該FB電流Ib為閥體19 ^^適當(dāng)?shù)碾奧^販。由此，可^4~#改善閥體19的 實(shí)際位移量x和實(shí)際位移速度"v"才腕于目標(biāo)位移量xt和目標(biāo)位移i!Svt的收 斂性。第三實(shí)施例如下描述根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第三實(shí)施例，尤其是其與第二實(shí)施例 的不同之處。，二實(shí)施例中，基于公式(3)計(jì)算實(shí)際位移速度"v"(即圖7中的步驟 240)。根據(jù)內(nèi)微鵬作作用于閥體19的力，即根據(jù)關(guān)于掃汽閥10的汽缸壓力與祠^ji力之間的ffi^乍用于閥體19的力^根據(jù)關(guān)^ian閥11 6<]^缸壓力與排，力之間的ffi^乍用于閥體19的力，；i^于分別由壓力傳麟54、 56和58所 檢測的汽缸壓力、排氣壓力禾口i^E力確定的。M5i左胸部分上增加作用于閥 體的力和摩^P且力，確定作用于閥體19的外力F (即圖7中的步驟270)。另一方面，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，確定一觀測器，它用雜于一彈勢 質(zhì)量振動系^ 嗍體19的內(nèi)m^態(tài)，該豐Mffl菊鄉(xiāng)閥體19的打開和關(guān) 閉動作。mt^觀測器，確定閥體19的實(shí)際位移鵬"v"，并且確定根據(jù)汽 缸壓力與掃汽壓力之間或奮汽缸壓力與^n壓力之間的SM作用于閥體19的力 Fp和閥體19、翻部分J^阻力Ff的合力(即外力F)。這樣，在根據(jù)本發(fā)明 第三實(shí)施例的電磁閥控制設(shè)備中，將汽缸壓力傳離54和祠汽壓力傳麟58排 除砂卜。^ 1力傳 56用于空^ 斗比控制。以下就判斷作用于祠汽閥10的夕卜力的情況說明觀領(lǐng)i鵬l撕外力的鄉(xiāng)呈。ffiil糊愾閥10構(gòu)謝IM稱為彈激質(zhì)量振動系統(tǒng)，可以得到下面的運(yùn)動方 程(10 。頓動方程(11)中，豐翻常量"m" 、 "c" 、 "k"與方程(8)中 定義的量相同。"x"對應(yīng)于閥體19的位移量。"u"對應(yīng)于彈衝質(zhì)量振動系統(tǒng)模 型的控翁偷入量，即第一電磁鐵61禾口第二電磁鐵62的電動。"w"對應(yīng)于作 用于閥體19的外力，這是根據(jù)汽缸壓力與^^E力之間的i5^^用于閥體19的 力和閥體19 、，部分上的自阻力的合力。m i+c * ^+k * x =w+u (11)^t^S^MX如下式(12)所示定義。<formula>formula see original document page 21</formula>(12)根據(jù)公式(11) 、 (12)，得到設(shè)計(jì)S愾閥10彈勢質(zhì)量驗(yàn)系統(tǒng)豐魏的下 式(13)。<formula>formula see original document page 21</formula>1 o 、 0 0 ^另一方面，祠^閥10的彈簧順量振動系綴趣的輸出方程如下式(14)。 Y=C，X (14) C=(l 0 0)若將狀恭Mx的確定值確定為z，貝傭來得至鵬定值z的觀觀i鵬如下式(15)那樣。根據(jù)公式(15) ， L對應(yīng)于一觀測增益。<formula>formula see original document page 21</formula>",^對應(yīng)于x, *， w的估算值) 根據(jù)以下由公式(13) — (15)得到的公式(16)，得到^1^^變量X與估算 ^間的估算皿"e"(即X—Z)。 "A-L.C)e (16)因此，iim纖朋見測增益L以使根據(jù)公式06)得到的估算聽V， il妙i于零，可以根據(jù)公式(15)計(jì)算估算值Z。換句話說，可以估算閥體19的位移繊(即實(shí)際位移繊"v")。這樣，例如，當(dāng)在公式(13) 、 (15)中4維 制輸入量V'確定為零時(shí)，估算外力"w"。該估算的外力"w"對應(yīng)于根據(jù)汽 feE力與祠，力之間的ffiMi乍用的力Fp、磨擦P且力Ff和第一電磁鐵61與第二電磁鐵62的電磁力之和。因此，mw古算的夕卜力"w"中減去當(dāng)fr^一電磁鐵61和第二電磁鐵62中產(chǎn)生的電 ，可以估^li據(jù)汽&LE力與祠汽壓力之間 的錢和磨擦阻力Ff的合力一一夕卜力。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，基于閥體19的實(shí)際位移速度"v"和目標(biāo)位移速 度vt計(jì)算力鵬需要值"a"，該實(shí)際位移速度"v"趙封見測器估算的，該目標(biāo) 位移繊vt是由公式(4)計(jì)算的(即圖7中的步驟260)?；诹i需要值"a" 和慰見測器估算的外力F計(jì)算電Kf需，F(xiàn)em (即步驟280)。由電,需要 值Fem i慣FB電流Ib，然后基于由FB電流Ib和FF電流If得到的驅(qū)動電流I 有選搟蝤制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62盼鵬(即步驟290-340)。雖然就估算作用于判愾閥10閥體19的外力的情況說明了本發(fā)明的第三實(shí)施例，不過也可以根據(jù)同樣的禾聘得到作用于ian閥ii閥體的外力。雖然可以在構(gòu)iian閥11的運(yùn)動方程時(shí)采用掃汽閥10的運(yùn)動方程，不過雌的是，根據(jù)將 閥ll的^M定每一個(gè)禾IM常量m， c， k，以便以更高的精jgiS行控制。根據(jù)以前面的方式控制啟動閥體19的電磁力的本發(fā)明第三實(shí)施例，除第一 和第二實(shí)施例中所述,作效，卜，還可以實(shí)I見下面,作效果。(9) 由于采用了用^S于模擬閥體19開、關(guān)動作的彈勢質(zhì)量振動系^^趣 觀測閥體19內(nèi)^1S的觀測器，并朋塌見測器估算作用于閥體19的夕卜力，所以無需另外^s用來估算外力如汽缸壓力和祠ra力的傳ii^。這樣，可以簡化電磁閥控制設(shè)備的辦勾。(10) 根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，不僅可以根據(jù)依內(nèi)微，作^^變化的力 精確地估算外力F，還可以甚至在閥體19翻部分i^擦阻力例如隨內(nèi);l^幾驗(yàn) 變化時(shí)，根據(jù)閥體19、胸部分J^擦阻力的波動進(jìn)行估算。因此，可以在估算外 力F時(shí)實(shí)Jj^精確的估算，并且可以改善實(shí)際位移量x和實(shí)際位移速度"v"豐樹 于目標(biāo)位移量對和目標(biāo)位移速度vt的收斂性。(11) 當(dāng)如公式(3)所^1^位移量傳 52的檢測信號求微分，it^ 閥體19的實(shí)P示位移繊"v"時(shí)，并且當(dāng)有噪聲混在Mt移量傳繊52的檢U賠 號中時(shí)，計(jì)算精度可能因?yàn)镸31微分增強(qiáng)噪聲影響而斷氏。根據(jù)第三實(shí)施例，由于也可以通過用觀測器估算閥體19的實(shí)際位移速度"v"，所以可以限制噪聲的 影響。這樣，可以進(jìn)"^改善實(shí)P示位移量x和實(shí)際位移鞭"v"相對于目標(biāo)位移 量xt和目標(biāo)位移速度vt的收斂性。第四實(shí)施例如下描，據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第四實(shí)施例，尤其是其與第二實(shí)施例 的不同之處。第二實(shí)施例與第四實(shí)施例之間的差別在于，在第四實(shí)施例中，并不^^于運(yùn) 動方程，而^S于肯瞳守叵的原娜成閥體的物理牛難。實(shí)際上，將閥體19的實(shí)附臓育遣(即赫肖遣和彈性肯遣之和)計(jì)算為 閥體19的汰態(tài)量，詼擾態(tài)量根據(jù)作用于閥體19的'妙被。另外，確定是實(shí)際機(jī)械能量目標(biāo)值的目標(biāo)浙械肖遣，以i情目標(biāo)stW肯遣與實(shí)附臓肯遣;tMo此外，基于關(guān)于閥體19的l瞳守恒原理和育廳，計(jì)算電勸需魏。由于無需基 于壓力傳繊的檢測結(jié)剩古算外力F，所以排除了汽缸壓力傳繊54和祠^ffi力 傳 58。 ift^E力傳自56用于空氣一M比控制。以下就打開處于全閉體的S汽閥10閥體19的情況，參照圖6的時(shí)序圖和 圖10的瀨呈圖，說明位移艦調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)控制第一電磁鐵61禾嘴二電磁鐵62 的繊的戰(zhàn)呈。在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電磁閥控審幡中，圖7—8的i^呈圖中戶標(biāo)的1^ai呈以不同的方^m行。圖10示出了變化的步驟。根據(jù)圖7中所示的斑呈，在敏Ml行了步驟210—240之后，基于例如下式 (17) i憤當(dāng)鵬制周期柳內(nèi)的目標(biāo)位移Mvt(i)。 \<0=(粉幸脾 (17)根據(jù)公式(17), xt(i-l)對應(yīng)于前一個(gè)控制周期t(i-l)的目標(biāo)位移量(參見圖6) o 由于已知對應(yīng)于經(jīng)過時(shí)間的目標(biāo)位移量xt，所以可以通過適當(dāng)對關(guān)于存儲在 ECU50存儲器中目標(biāo)位移量xt的函Mf^求微分，計(jì)算當(dāng)鵬制周期t(i)內(nèi)的目 標(biāo)位移驗(yàn)vt(i)?？梢詫ttk計(jì)釘一個(gè)控制周期t(i+l)內(nèi)的目標(biāo)位移聽vt(i+l) (即圖7的步驟250)?；谙率?18) i情當(dāng)鵬制周期t0內(nèi)閥體19的實(shí)附艦育遣E (即步驟 262)。E=+m* v(i)^k'x(i)2 (18)(18)右邊第一項(xiàng)對應(yīng)于動態(tài)胃遣。"m"對應(yīng)于基于抖K氣閥10的、,部分如閥體19的質(zhì)量確定的常數(shù)。上式(18)右邊第二I艦應(yīng)于彈性會遣。"k" 對應(yīng)于基于±#簧38和下彈簧24的彈性確定的常數(shù)。根據(jù)下式(19),計(jì)算當(dāng)鵬制周期t(i)的目標(biāo)4W肖罎Et (即步驟264)。Et^m,vt(i)^k,x(i)2 (9)這樣，在分別計(jì)算了實(shí)際IW育瞳E和目標(biāo)^臓肖遣Et之后，基于公式(20) i憎實(shí)際t臓肖糧E與目，斜臓育遣Et之間的倉^AE (即步驟272)。 AE=E-Et (20)獸^AE根據(jù)作用于閥體19的外力變化，激卜力例如是根據(jù)內(nèi);W^作條件和、胸部分上的摩擦阻力起作用的九由外力基于汽缸壓力雜打開閥的方向 上吸引閥體19時(shí)的工作ft^大，育^AE越大。例如，當(dāng)閥體19上沒有外力作 用時(shí)，閥體19的禾;iM育&M—直恒定，7JC^不會被。但是，實(shí)P示上，閥體19的 豐鵬會遣鈔卜力影響而變化，在實(shí)際t艦育遣E與目標(biāo)^M肖遣Et之間產(chǎn)生偏差。 因此，ii31取得實(shí)際^;iM倉遣E與目標(biāo)slW倉遣Et之間的^l^AE,以基于該能 !^AE確定電磁力需要值Fem，在不直接取f敏卜力和M:反囀卜力的影響的情況 下，可以控制電磁九這種情況下，實(shí)際控制方効嚇。也就是說，為了i擋鵬制周期t(i)的實(shí) 際4 育瞳E與目綺臓肖氌Et相一致，需要用纟魏一電磁鐵61和第二電at失 62的電磁力作的功(即工作量Fem(xt(i)^(i)))抵消肖^1MAE。也就是說，需要在 育fe!MAE與工作量Fem(xt(i)"X(i))之間實(shí)現(xiàn)下式(21)戶標(biāo)的絲。AE=Fem(xt(i>x(i)) (21)因此，基于由公式(21)得到的下式(22)計(jì)算電磁力需魏Fem (即步驟 282)。Fem=AE/(xt(i>x(i)) (22)在i憎電磁力需要值Fem之后，確定售^AE是否大于零(即步驟292)。 若會^AE等于或小于零(即步驟292:否)，則由閥體19 M31^于汽缸壓力 的夕卜力實(shí)現(xiàn)的工作量小，且閥體19不在打開閥的方向上以過高的tt移動。這樣， 在這種情況下，由于無需用第一電磁鐵61 (用于關(guān)閉啟動的電磁鐵)的電磁力在 關(guān)閉閥方向上吸引閥體19，所以將FB電流Ib設(shè)定為零(即步驟310)。另一方面，若旨^AE大于零(即步驟292:是)，需要M31在打開閥的方 向上吸引閥體19來斷氐閥體19的位移速度。這樣，在這種情況下，基于電W7需魏Femi憤FB電流Ib (即步驟300)。然后，i!31圖8所赫驟320—340計(jì)魏動電流I,并且基于驅(qū)動電流I控 偉U第一電磁鐵61的'M。雖然如J^M說明了打開處于全閉錢的抖愾閥10閥體19的情況，不過在 關(guān)閉處于舒j遺的閥體19時(shí)可以以同樣的方式控制第二電磁鐵62的電磁力。 當(dāng)關(guān)閉進(jìn)氣閥11的閥體時(shí)和將it^閥11的閥體從全閉^S打幵時(shí)，以同樣的方 式控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力。雖^ft構(gòu)^m閥11的運(yùn)動方程時(shí)可以采用祠汽閥10的運(yùn)動方程，不過優(yōu) 選的是，根據(jù)約閥ll的MW定每一個(gè)鄉(xiāng)常量m， k，以便以高精^it行控 制。根據(jù)其中以前面的方式控制啟動閥體19的電磁力的本發(fā)明第四實(shí)施例，除 了第二實(shí)施例中戶脫^J^作交媒和第三實(shí)施例第(9)條中戶鵬6^J^作效^^卜， 可以實(shí)現(xiàn)以下操作效果。(12)根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，用肖瞳守疸原理計(jì)算電磁力需要值。根據(jù)該計(jì)算，把作用于閥體19上的外力如根據(jù)內(nèi)燃l/i^作剎特n糊部分J^擦阻力起作用的力的影響反映為育^AE的禾踱。這樣，無需直樹古算外力本身。因此， 無需另外體估算外力的傳 ，且可以簡化電磁閥控制設(shè)備的構(gòu)建。 第五實(shí)施例如下描述根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第五實(shí)施例，尤其是其與第一實(shí)施例 不同之處。根據(jù)第一實(shí)施例，在閥體19僅僅受，部分上的,阻力作用而不受 內(nèi)微;m作劍t變化的外力作用盼瞎況下，^S預(yù)一鋪簧24、 38的彈力使閥 體19從全閉位置開始或同全開，開始自由 時(shí)的位移量確定為目標(biāo)位移量 xt?？椧粚?shí)施例中，當(dāng)實(shí)際位移量x偏離目標(biāo)位移量時(shí)，把FB電流Ib確定為 適當(dāng)3M,以抵消其間的偏^Ax?；谄自砗蚢n與封Ml力的夕卜力作用是 皿實(shí)際位移量x偏離目標(biāo)位移量對的主要因素。依據(jù)前面臓，根據(jù)第五實(shí)施例，艦以與第一電磁鐵62和第二電磁鐵62 反方向的力產(chǎn)生電磁力，基于彈勢質(zhì)量驗(yàn)系織IM估算外力，該系統(tǒng)凈I1^來 模擬閥體19的打開和關(guān)閉動作，在閥體19僅僅受每一個(gè)自部分±0擦阻力的 作用的情況下，啟動閥體19 (即打開/關(guān)閉)。也就是說，根據(jù)第五實(shí)施例， i將 阻力確定為作用于閥體19的外力目標(biāo)值，在位移M調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)第一電 磁鐵61和第二電磁鐵62的電勸幾，以使實(shí)際作用于閥體的外力與一目標(biāo)值 一致。雖然第一實(shí)施例中在制蟲計(jì)算FF電流If和FB電流Ib之后，把FF電流If 和FB電流Ib之和確定為驅(qū)動電流I，但是輸五實(shí)施例中，直^S于目標(biāo)值與實(shí) 際作用于閥體19的夕卜力之差計(jì),動電流I。以下參照圖11—12,就打開處于全ltKifi的擁汽閥10閥體19的清況，說明 根據(jù)第五實(shí)施例的第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的、W^帶J^呈。圖11是一時(shí) 序圖，它示出在打開閥方向上將處于全閉位置的閥體19位移從打開啟動開始時(shí)間 (即時(shí)間t(O))起的瞎況下，閥體19僅僅，擦阻力作用時(shí)的位移量(即以實(shí)線 所示的)與實(shí)際位移量x (即以虛^^標(biāo)的)的時(shí)移。圖12是一^l呈圖，它示出第一電磁鐵6i和第二電磁鐵62盼Mj控庫i，。該淑呈圖中戶; ^的一系列步驟由ECU50 ^ff員定時(shí)間間隔反Ml行。根據(jù)這一系列步驟，首先，確定當(dāng)itr^制周期幣)^在位移，調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步驟410)。若確定當(dāng)鵬制周期^^位移驗(yàn)調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步驟 410:否)，貝腿一系列步驟結(jié)束。在位移皿調(diào)節(jié)時(shí)間at前的保,間段內(nèi)， a繊定電流I確定為一值"親電流)，MOTM31與這一系歹艦fi^驟不同 的另一個(gè)執(zhí)1，驟 汽閥10保持在全閉狀態(tài)。另一方面，若當(dāng)ltf^制周期t(i難位移繊調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)(即步驟410:是)， 則根據(jù)公式(3) i情當(dāng)鵬制周期t(i)內(nèi)的實(shí)P示位移繊v(i)(即步驟430)。根據(jù)下式(23), i憤當(dāng)ltf^制周期t(i)內(nèi)閥體19的力鵬a(i)(即步驟430)。a(iHv(iKi， (23)根據(jù)上式(23) ， v(i-l)對應(yīng)于在前一個(gè)控制周期t(i-l)計(jì)算的實(shí)際位移敏(即 等于,)(參見圖ll) o在一前述方式計(jì)算了當(dāng)鵬制周期t(i)內(nèi)的實(shí)際力鵬a(i)和實(shí)際位移繊v(i) 之后，根據(jù)下式(24) i慣當(dāng)鵬制周期t(i)內(nèi)作用于閥體19的實(shí)際電磁力粉(即 步驟450)。《i)=K2 (1/G)VK3 (24)K2， K3:常數(shù)根據(jù)J^ (24) ' I對應(yīng)于械一個(gè)控制周期t(i-l)i情的驅(qū)動電流(即命令 值)。G對應(yīng)于當(dāng)前周期t(i)氣隙的做。當(dāng)相對于當(dāng)鵬制周期柳第一電磁鐵61輸出的驅(qū)動電流SM可以由ECU50觀察時(shí)，實(shí)際驅(qū)動電流的值可以由J^;(24) 靴，而不是由驅(qū)動電流的命令值靴。M:糊^閥io模擬為彈簧/質(zhì)量振動系統(tǒng)，可以得到以下的運(yùn)動方程。<formula>formula see original document page 27</formula>(25)根據(jù)^ii動方程(25)，每一個(gè)豐IM常量m， c， k,J^ (8)中定義的 量相同。F對應(yīng)于外力F,艮P，基于汽m:力作用于閥體19的力Fp與摩擦力Ff 的合力。根據(jù)腿動方程(25)得到的下式(26) ， i情外力F (即步驟460)。 <formula>formula see original document page 27</formula> (26)在計(jì)算了夕卜力F之后，基于下式(27)計(jì)算外力F和目標(biāo)值Ft (即目標(biāo)外力) ;tMAF (即步驟470)。AF=R-F (27)如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，將目標(biāo)外力R確定為閥體19每一個(gè) 、胸部分上的摩擲且力Ff。因此，當(dāng)沒有基于汽缸壓力的力Fp作用于閥體19時(shí)， 夕卜力敏計(jì)算為零。另一方面，當(dāng)基于汽缸壓力的力Fp沿在打開閥的方向上移 動閥體19的方向(gp，在關(guān)閉處于啟動狀態(tài)的闊的方向上移動閥體19的方向) 作用于閥體19時(shí)，夕卜力飾妙大于零。財(cái)卜，F(xiàn)p的弓鵬((Fpl)越大，夕卜力差 AF越大。因此，ilii產(chǎn)生與第一電磁鐵61中(與處于關(guān)閉啟動擾態(tài)的第二電磁 鐵62)夕卜力MAF^^相同的電磁力，用該電磁力抵消作用于閥體19的基于汽缸 壓力的力Fp。這樣，在只有 阻力Ff作用于閥體19的隋況下，在打開閥的方 向上移動閥體19。然后，確定外力^AF是否大于零(即步驟480) 0若外力^等于或小于 零(即步驟480:否)，貝鵬驅(qū)動電流I (即命令值)確定為零，因?yàn)榛谄讐?力的力Fp TO打開閥的方向上作用于閥體19，由此無需5Ki在打開閥的方向上 吸引閥體19來斷氐位移驗(yàn)(即步驟500)。另一方面，若外力^AF大于零，貝瞎于下式(28)計(jì)魏動電流L以用第 —電磁鐵61的電磁力抵消力Fp，因?yàn)榛谄讐毫Φ鹊牧p在打開閥的方向上 作用于閥體19 (即步驟490)。I=K4.G.VXF+K5 (28)K4， K5:常數(shù)從當(dāng)鵬制周期t(i)至(J下一個(gè)控制周期t(i+l)之前為止，將驅(qū)動電流I供給第 —電磁鐵61 (即步驟510)。在以前面的方式控制第一電磁鐵61的電磁力之后， ^m—系列步驟。雖然如J^M說明了打開處于全閉隨的祠^閥10閥體19的情況，不過在 關(guān)閉處于^T錢的閥體19時(shí)可以以同樣的方式控制第二電磁鐵62的電 。 當(dāng)關(guān)閉進(jìn)氣閥11的閥體時(shí)和將進(jìn)氣閥11的閥體從全閉皿打開時(shí)，以同樣的方 式控律瞎一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁九雖^fc構(gòu)^ian閥11的運(yùn)動方程時(shí)可以翻祠^閥10的運(yùn)動方程，不過優(yōu) 選的是，根據(jù)鵬閥ll的^^l定每一個(gè)鄉(xiāng)常量m， c， k，以便以高精J^S行 控制。根據(jù)其中以前面的方式控制閥體19的本發(fā)明第五實(shí)施例，除了第一實(shí)施例 第(4)條中所述,作效^卜，還可以實(shí)現(xiàn)以下操作效果。(13) 根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第五實(shí)施例，用鄉(xiāng)^閥io ^an陶11模擬為彈勢質(zhì)量振動系統(tǒng)的沖趣(即運(yùn)動方程)估算作用于閥體19的外力F, 然后基于所估算的外力F與目標(biāo)外力Ft (即摩擦阻力Ff) ;tMAF控制第一電磁鐵 61和第二電磁鐵62的電勸。因此，當(dāng)作用于閥體19的外力H艘因基于汽缸 壓力和3Sn與封愾壓力的夕卜力在啟動閥體19時(shí)對閥體19的作用而偏離目標(biāo)外力 Ft時(shí)，基于激卜力^AF控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力，以j鈔卜力 F與目標(biāo)外力Ft —致。這樣，即^S于汽缸壓力和酌與擁愾壓力的力Fp根據(jù)內(nèi) 'Mt幾,作變化，也可以每一次將第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力^JE 到一適當(dāng)值，可以限制因開一纖作時(shí)的彈回導(dǎo)致的操作穩(wěn)定性下降。財(cái)卜，由 于根據(jù)如前戶鵬的外力差控制第一電纖61和第二電磁鐵62的電勸，并且每—次將該電磁力^H尋適于內(nèi)燃機(jī),作條件，所以無需幫尋到內(nèi)燃沐il^作斜牛 與相應(yīng)電磁力之間的關(guān)系。這樣，可以簡化對控制常數(shù)的確定。(14) 根據(jù)第五實(shí)施例，根翻糊愾閥10和將閥11構(gòu)建禾難作為彈衝 質(zhì)量振動系統(tǒng)的才難(即運(yùn)動方程)，i憤外力F，并且基于外力F與目標(biāo)外力 Ft;t^AFit^g動電流I。這樣，可以確定驅(qū)動電流I的強(qiáng)度，同時(shí)確認(rèn)閥體19 的赫性能，由此可以ffi31基于驅(qū)動電流I將適當(dāng)?shù)碾姶帕ψ饔糜陂y體19上，降 低位移繊。因此，可以改善外力F相對于目標(biāo)外力Ft的i^義性。(15) 由于基于用來模擬閥體19打開和關(guān)閉狀態(tài)的彈簧/質(zhì)量自系織M 估算作用于閥體19的外力F，所以無需另外體估算外力F的傳麟，如汽缸壓 力傳感器和掃汽壓力傳感器。這樣，可以簡化電磁閥控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。(16) 由于基于作用于閥體19的夕卜力F與目標(biāo)外力Ft ;t^AF控制第一電磁 鐵61和第二電磁鐵62的電磁力，所以不再需要，的推導(dǎo)，例如得到內(nèi)微m打^和關(guān)閉itn閥U時(shí)與打開和關(guān)閉祠^閥10時(shí)，細(xì)相同的、鵬適當(dāng)控律嗨 —電磁鐵61和第二電磁鐵62的電勸。(17) 由于把木S^于作用于閥體19夕卜力的目標(biāo)外力Ft預(yù)定為閥體19每一個(gè) M^部分上的摩擦阻力Ff，所以可以在位移M調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)，將閥體19從一個(gè) 位移 動到另一個(gè)位移端，同時(shí)^M^—電磁鐵61和第二電磁鐵62,給閥 體19的電磁力的S販最小。這樣，可以陶疏動閥體19時(shí)的功耗。(18) 由于外力MAF即使在由夕卜力MAF計(jì)魏動電流I時(shí)是相同的，也基 于氣隙G的長度可變地確定驅(qū)動電流I，所以可以將驅(qū)動電流I計(jì)算為與氣隙G 的長度相對應(yīng)的值，并且可以相對于閥體19鄉(xiāng)適當(dāng)?shù)碾姶帕?販。由此，可以 改善夕卜力F相對于目標(biāo)外力R的il^i性。第六實(shí)施例如下描述根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第六實(shí)施例，皿是其與第五實(shí)施例 不同之處。如上所述，在位移iUt調(diào)節(jié)時(shí)間段之前的麟時(shí)間段內(nèi)，為了將閥體19保 持在全閉錢或舒錢上，將鵬電流供給第一電磁鐵61職二電磁鐵62。 M:預(yù)定的電磁力，將閥體19 (銜鐵28)吸引至與第一電磁鐵61的上鐵芯32相 撤蟲，^與第二電磁鐵62的下鐵芯34相^M。當(dāng)該皿時(shí)間段結(jié)束并且位移 鵬調(diào)節(jié)時(shí)間段開始時(shí)，中止^f共保持電流，消除已吸引閥體19的第一電磁鐵 61和第二電磁鐵62的電勸。但是，實(shí)際上，即〗贓中止Jt^親電流以后，也在銜鐵28和上、下鐵芯 32、 34中產(chǎn)錢除磁力。另外，當(dāng)控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的驅(qū)動電 路以中止提供保持電流時(shí)，雜一予腚響應(yīng)鵬，直到實(shí)際保持電流為零為止。 因此，如圖13戶標(biāo)，當(dāng)^A麟時(shí)間MM到位移鵬調(diào)節(jié)時(shí)間段之后啟動閥體 19時(shí)，從打開縱閉啟動開始到預(yù)定時(shí)間過去為止(即，時(shí)間t0-tl),因剩余磁力和保持電流的響應(yīng)E3fi^m—電磁鐵61禾口第二電磁鐵62中產(chǎn)生的電磁力(即 下文稱作^t后剩余電磁力Fr)作用于閥體19。這樣，通過^^后剩涂電磁力Fr 在關(guān)閉(即打開啟動位置上的)閥的方向J^打開(即關(guān)閉啟動CT上的)閥的 方向上吸引閥體19。因此，當(dāng)在聘慮^f后乘除電勸Fr影響的瞎況下確定驅(qū)動電流I時(shí)，就 衫人f辦時(shí)間MM至啦移ffi調(diào)節(jié)時(shí)間at后，過強(qiáng)的電磁力作用于閥體19， 因?yàn)橛捎谟信cf^t后剩余電磁力Frt樹應(yīng)的量，用來在關(guān)閉(即打開啟^ZS上 的)閥的方向i^打開(即關(guān)閉啟動，上的)閥的方向上吸引閥體19的第一電 磁鐵61和第二電磁鐵62的t個(gè)電磁力變得更大。當(dāng)如第五實(shí)施例中所^Mi^見察實(shí)際供給第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的 驅(qū)動電流，基于實(shí)際驅(qū)動電流i情實(shí)際電勸柳(即圖12中的步驟450)時(shí)，即 使在因保持電流的響應(yīng)延遲而跡度到位移，調(diào)節(jié)時(shí)間l^后，也可以考慮第一 電磁鐵61和第二電磁鐵62中產(chǎn)生的電磁力計(jì)^g動電流I (即命，)。但是， 這種情況下，需要體另外的機(jī)構(gòu)以在ECU50觀察實(shí)際驅(qū)動電流，鄉(xiāng)加了鍋 的鋭性。財(cái)卜，甚至^^種情況下，不能考慮銜鐵28禾口上、下鐵芯32、 34中 產(chǎn)生的保持后剩余電磁力Fr。依據(jù)前面所述，在根據(jù)本發(fā)明的電磁閥控制設(shè)備第六實(shí)施例中，在閥體19 不受基于汽缸壓力和將與掃汽壓力的力Fp影響的瞎況下啟動(艮附開和關(guān)閉) 閥體時(shí)，作用于閥體19的力即事先M31實(shí)驗(yàn)得至啲《辦后剩余電磁力Fr與摩擦 阻力Fr的合力被如下式(29) 0f^確定為目標(biāo)外力R。Ft=FrfFf (29)艦圖12戶標(biāo)的一系列步驟，i憤目標(biāo)外力Ft與實(shí)P示作用于閥體19的夕卜力 F;t^AF。然后，基于由敏計(jì)算的驅(qū)動電流I控制第一電磁鐵61和第二電磁 鐵62盼鵬。根據(jù)其中以前面的方式控制啟動閥體19時(shí)的電 3的本發(fā)明第六實(shí)施例， 除了第五實(shí)施例中蹈lj,作效彩卜，還可以實(shí)現(xiàn)以下,作效果。(19)由于將目標(biāo)外力Ft預(yù)定為^f后剩余電磁力Fr與摩擦阻力Ff的合力, 并且基于其間的敏控制第一電磁鐵61和第二電磁鐵62的電磁力以便實(shí)際外力 F與目標(biāo)外力Ft相一致，所以可以鄉(xiāng)一電磁鐵61禾口第二電磁鐵62中產(chǎn)生與保 持后乘除電磁力Fr相對應(yīng)的適當(dāng)電磁力，而不必增大結(jié)構(gòu)的g^tS，例如^gffi^B察實(shí)際驅(qū)動電流的機(jī)構(gòu)。這樣，可以進(jìn)"^適當(dāng)控制因開一^^作時(shí)彈回而導(dǎo)致的操作穩(wěn)定性下降的情況。雖然已經(jīng)參照J(rèn)l^實(shí)施例說明了本發(fā)明，不財(cái)發(fā)明的實(shí)施例繊可以如下被。雖 前面的實(shí)施例中，^il以衛(wèi)共麟電,生的電磁力將閥體19保 持在全閉^g或^f錢的鵬時(shí)間段內(nèi)，榭呆持電流供給第一電磁鐵61禾瞎二 電磁鐵62，但是也可以ii31將第一電磁鐵61禾卩第二電磁鐵62的上、下鐵芯32、 34設(shè)置淑:K久磁鐵，將閥體19 ^^在全^fi或^f^g。這禾襯青況下，i!3i 在第一電磁鐵61和第二電磁鐵62中產(chǎn)生與永久磁鐵產(chǎn)生的ei方向相反的磁通， 媳肖了永久磁鐵的鵬。雖然根據(jù)第一至第四實(shí)施例，相對于實(shí)際位移量x確定目標(biāo)位移量xt，并且 必要時(shí)根據(jù)目標(biāo)位移量xt計(jì)算目標(biāo)位移速度vt，但是也可以予跪t樹于閥體19 實(shí)際位移量x的目標(biāo)位移3ISvt,以將其事先存儲在ECU50中。雖然根據(jù)第一實(shí)施例，只在計(jì)算FB電流Ib時(shí)i憤PID控制的比例(P)項(xiàng) (即等于Kp Ax)，但是也可以另外it^f只分項(xiàng)(即等刊Ki Ax dt)和微分 項(xiàng)(即等于Kd'd(Ax)/dt)。同樣，當(dāng)由電磁力it^g動電流I需要基于倉^AE 計(jì)算的值Fem時(shí)，除比例項(xiàng)以外，可以另夕卜計(jì)穀只分項(xiàng)和微分項(xiàng)。當(dāng)以筋式構(gòu) 建時(shí)，作用于閥體19的外力F相對于目標(biāo)值的收欽性和根據(jù)外力F變化的狀態(tài)量 相對于目標(biāo)值的收斂性可以得到改善。雖然根據(jù)第一實(shí)施例，將^Ax計(jì)算為，實(shí)際位移量x與目標(biāo)位移量xt之 差的參數(shù)，不過，例如可以通過實(shí)際位移量x與目標(biāo)位移量xt (即x/xt之比)估 算i^t。同樣，據(jù)五和第六實(shí)施例中，實(shí)際作用于閥體19的夕卜力F與目標(biāo)外 力Fti^可以由二者之比(即F/Ft)估算。根據(jù)第二實(shí)施例，基于汽缸壓力與掃^Jl力之間的ffi^古i^據(jù)內(nèi)Wl關(guān)于擁^閥10的載荷起作用的力。需集中注意的是，總的來糊HJE力的波動相對汽 缸壓力的波動較小，汽缸壓力根據(jù)內(nèi)微/m作劍—變化很大，i!3if^擁^E力 為常量，可以僅基于汽缸壓力估算作用于祠^閥10的九赫可以基于汽缸壓力 估算抖汽壓力，因?yàn)槠讐毫蛼咂麎毫Ρ舜讼嗷リP(guān)聯(lián)。這樣，可以去除擁汽壓 力傳 58，簡化了控審勝的結(jié)構(gòu)。雖然通過第二實(shí)施例中的進(jìn)氣壓力傳^l直接檢測用來估算外力的進(jìn)氣壓力，不過可以基于由例如空氣^i十檢測的內(nèi)微幾^tis和iani^估算ianffi力。雖^^二實(shí)施例中，基于當(dāng)鵬制周期t(i)的實(shí)際位移鵬v(辨嚇一個(gè)控 制周期t(i+l)的目標(biāo)位移繊vt(i+l)計(jì)算閥體19的力鵬需魏"a"，不過可以 基于當(dāng)鵬制周期t(i)的實(shí)際位移艦v(i)和目標(biāo)位移鵬vt(O計(jì)算力鵬需要值 "a"。雖^^四實(shí)施例中，基于當(dāng)fr^制周期柳的閥體19實(shí)附臓會瞳e與目標(biāo)st臓育遣Et之間的肯^MAE計(jì)算電磁力需要值Fem,不過也可以基于當(dāng)鵬 制周期t 的實(shí)耐 會遣E與下一個(gè)控制周期t(i+l)的目標(biāo)4 會遣Et之間的能 fi^E計(jì)算電磁力需要值Fem。雖^^四實(shí)施例中基于公式(22)計(jì)算電to需，F(xiàn)em，不過可以將當(dāng) f^制周期t(i)作用于閥體19的外力與抵消所估算外力的值之和設(shè)定為電TOJ需 魏Fem，娜消所估算外力的值即為，由公式(23)得到的相反方向上的九 在這種娜中，由于以前饋駄娜肖了外力所產(chǎn)生的育^AE，所以可以f 步提高實(shí)際位移量x和實(shí)際位移3M 'V，相對于目標(biāo)位移量xt和目標(biāo)位移iM vt的if^i性。如第二實(shí)施例中戶腿，可以基于壓力傳繊54、 56、 58的撿測言號 估算外力，^t用如第三實(shí)施例中戶腿的觀測器估算外力。雖然根據(jù)第五和第六實(shí)施例把閥體19滑動部分上產(chǎn)生的摩擦阻力Ff 阻力Ff與保持后剩余電磁力Fr的合力確定為目標(biāo)外力Ft，不過可以將目標(biāo)外力 Ft確定為零或僅僅為保持后剩余電磁力Fr。雖然根據(jù)第五和第六實(shí)施例，基于夕卜力MAF直^i十算第一電磁鐵61和第二 電磁鐵62的驅(qū)動電流I，不過也可以將驅(qū)動電流I計(jì)算為FB電流Ib與FF電流If 之和，根約隙G將FB電流Ib計(jì)算為夕卜力敏與反饋增益之積，而將FF電流 If確定為與從保持時(shí)間段逾度至啦移速度調(diào)節(jié)時(shí)間at后預(yù)定時(shí)間過去為止的保 持電流方向相反的常數(shù)。財(cái)卜，在這種瞎況下，可以將FB電流Ib計(jì)算為積分項(xiàng) 與微分項(xiàng)以及比例項(xiàng)之和。雖^m五和第六實(shí)施例中，就模擬閥體19打開和關(guān)閉擾態(tài)的彈勢質(zhì)量振 動系統(tǒng)模型，基于脂動方程(25)中得到的公式(26)估算了夕卜力F，不過可 以基于如第三實(shí)施例中戶腿的彈勢質(zhì)量振動系謝難，禾傭觀測閥體內(nèi)^^態(tài)的 觀觀鵬估算外力F。盡管BM參考本發(fā)明的雌實(shí)施例描述的本發(fā)明，不鵬當(dāng)M的是，本發(fā)明并不限于這^iM實(shí)施例。相反，f欲令本發(fā)明驢各種修改和等同體。另外，盡管在各種結(jié)合和結(jié)構(gòu)中示出了雌實(shí)施例的各種部件，不過它們只^/示例 性的。包括更多、更少或與蟲一^P件的其他結(jié)合和結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電磁閥的控制設(shè)備，該電磁閥包括起內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣閥(11)或排氣閥(10)作用的一閥體(19)和一電磁鐵(61，62)，電磁鐵(61，62)將一電磁力作用于設(shè)置在該閥體(19)上的銜鐵(28)，以便使閥體(19)在第一位置與第二位置之間移動，而且除了電磁力外，閥體(19)逆著第一彈簧(24，38)的彈力移動到第一位置，并逆著第二彈簧(24，38)的彈力移動到第二位置，所述控制設(shè)備包括確定裝置(50)，該確定裝置(50)用來確定當(dāng)使閥體(19)從第一位置移動到第二位置時(shí)作用于閥體的力，或者用來確定根據(jù)作用于該閥體(19)的力而變化的閥體的狀態(tài)值；控制裝置(50)，該控制裝置用來控制電磁鐵(61，62)的電磁力，以便將銜鐵(28)推向第一位置；其中，確定裝置(50)確定出作用于閥體的力以及根據(jù)作用于閥體(19)的力而變化的閥體的狀態(tài)值中的一個(gè)，所述控制設(shè)備的特征在于控制裝置(50)是根據(jù)所確定的力與該力的目標(biāo)值之間的偏差以及所確定的狀態(tài)值與該狀態(tài)值的目標(biāo)值之間的偏差中的一個(gè)來控制電磁鐵(61，62)的電磁力，以便將銜鐵(28)推向第一位置，從而使得當(dāng)該閥體自第一位置移到第二位置時(shí)，該偏差最小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1戶，的電磁閥的控制設(shè)備，期伊征在于，當(dāng)基于作為目 標(biāo)值的彈簧的彈力將閥體禱一^S^動到第二錢時(shí)，確定體(50)確定出 根據(jù)作用于閥體(19)的力之和而變化的閥體的汰吝直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2戶膽的電磁閥的控制設(shè)備，辦征在于，控帝耀(50) 基于一偏就電磁力進(jìn)行反饋控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁閥的控制設(shè)備，辦征在于，控帶驢(50) 基于銜鐵(28)與電磁力(61， 62)之間氣隙(G)的距離，確^t電W^進(jìn)行 反饋控制時(shí)的反饋增益。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2戶;M的電磁閥的控制設(shè)備，^!T征在于，控帝MS(50) 基于電磁閥的物理運(yùn)動豐IM計(jì)算使該偏差最小所必需的電磁力需，，該，I^令 所確定的力和狀態(tài)值中的至少一個(gè)作為一，MM，并且控諱蝶置(50)基于該 電磁力需要 ^制該電磁九
6. 根據(jù)權(quán)利要求l一5中任一JMf述的電磁閥的控制設(shè)備，，征在于， 擾M是閥體(19)的位移量，控偉蝶置(50)基于所檢測的位移量(x)和該位 移量的目標(biāo)值(Xt),控制電磁九
7. 根據(jù)權(quán)利要求1一5中任一項(xiàng)所述的電磁閥的控制設(shè)備，其特征在于，狀 ^M閥體(19)的位移皿，控制，(50)基于位移ffi (v)和該位移3M 的目標(biāo)值(vt) ^控制電磁力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求卜5中任一I鄖腐的電磁閥的控制設(shè)備，^JT征在于，狀 態(tài)量是閥體(19)的IW育瞳，控審鵬(50)基于所檢測的t臓f瞳(E)和該 IW育遣的目標(biāo)值(Et) ^控制電動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1一5中任一JM ^的電磁閥的控制設(shè)備，^) 在于，確 定體(50) MM估算作用于閥體的力來確定作用于閥體(19)的九控帶鵬(50)基于所估算的作用于閥體的力(F)和作用于閥體的力的目標(biāo)值(Ft) ^ 控制電磁力。
10. —種電磁閥控制設(shè)備的控制方法，該電磁閥包括一個(gè)起內(nèi);)^腿氣閥(11)或抖愾閥(10)作用的閥體(19)和一個(gè)電磁鐵(61， 62)，電磁鐵(61， 62)將電磁力作用于^S在該閥體(19)上的銜鐵(28)，以便使閥體(19)在 第一健與第二健之間移動，而且除了電動外，閥體(19)逆著第一彈簧(24， 38)的彈力移動至瞎一健，并逆著第二彈簧(24， 38)的彈力移動到第二錢， 臓方魏括以下步驟確定當(dāng)使閥體(19) /廟一健移動至嘮二健時(shí)作用于閥體(19)的力， 皿確定根據(jù)作用于該閥體(19)的力而變化的閥體的^lt皿，確定當(dāng)將閥體(19)，一皿移動至嗨二皿時(shí)作用于閥體的力和根據(jù)作 用于閥體(19)的力而變化的閥體狀M中一個(gè)的目標(biāo)值，其ME在于根據(jù)所確定的力和該力的目標(biāo)值之間的偏差以及所確定的狀，和該狀態(tài) 值的目標(biāo)值之間的偏差之一，5!^^制電磁鐵(61， 62)的電磁力，以便^1哲鐵(28) 推向第H體，從而使得當(dāng)該閥體自第一^S^至嗨二健時(shí)，該偏差最小。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10戶脫的電磁閥控制設(shè)備的控制方法，期寺征在于，通 過基于偏差進(jìn)行的反饋控制雜制電勸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11戶脫的電磁閥控制設(shè)備的控諱仿法，^#征在于，基 于銜鐵(28)與電磁力(61， 62)之間氣隙(G)的距離來確^t電磁力進(jìn)行反饋控制時(shí)的反饋增益。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁閥控制設(shè)備的控制方法，其特征在于，基 于電磁閥的物理運(yùn)動模型來it^使該偏差最小所必需的電磁力需要值，該，IM令 所確定的力禾口狀態(tài)量中的至^^個(gè)作為一凈I^1:， ^^于該電 需^ ^ 制電磁九
14. 根據(jù)權(quán)利要求10—13中任一I砂脫的電磁閥控制設(shè)備的控律防法，其 特征在于，狀態(tài)穀閥體(19)的位移量(x)，控審陟WS包括基于所檢測的 位移量(x)禾n^移量的目標(biāo)值(Xt)腫控制電磁九
15. 根據(jù)權(quán)利要求10—13中ft^項(xiàng)戶脫的電磁閥控制設(shè)備的控制方法，其 特征在于，狀態(tài)穀閥體的位移鵬(v)，控制步販包括基于位移鵬(v) 和位移離的目標(biāo)值(vt) ^控制電動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10—13中任一項(xiàng)戶腐的電磁閥控制設(shè)備的控制方法，其 特征在于，狀態(tài)量是閥體的IW會匯(E)，控帶涉^i包括基于所檢測的豐 育遣(E)和豐臓會遣的目標(biāo)值(Et) ;tM控制電磁力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10—13中^~項(xiàng)所述的電磁閥控制設(shè)備的控制方法，其特征在于還包括以下步驟估算作用于閥體(19)的力(F);以及基于作用于閥體(19)的所估算的力(F)與作用于閥體的力的目標(biāo)值(Ft) ^控制電動。
全文摘要
一種電磁閥的控制設(shè)備，電磁閥包括起內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥或排氣閥作用的閥體和電磁鐵，其將電磁力作用于閥體上的銜鐵，使閥體在第一與第二位置間移動。除電磁力外，閥體逆著第一彈簧彈力移到第一位置，逆著第二彈簧彈力移到第二位置?？刂圃O(shè)備包括確定裝置，用來確定當(dāng)閥體從第一位置移到第二位置時(shí)作用于閥體的力，或確定根據(jù)作用于閥體的力而變化的閥體狀態(tài)值；控制裝置，用來控制電磁力，以將銜鐵推向第一位置。確定裝置確定出作用于閥體的力和閥體狀態(tài)值之一?？刂蒲b置根據(jù)所確定的力與力目標(biāo)值間的偏差以及所確定的狀態(tài)值與狀態(tài)值目標(biāo)值間的偏差之一來控制電磁力，以便將銜鐵推向第一位置，以使當(dāng)閥體自第一位置移到第二位置時(shí)，該偏差最小。
文檔編號F16K31/06GK101280699SQ200810098580
公開日2008年10月8日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者不破稔夫 申請人:豐田自動車株式會社