专利名称：内燃机的可变气门正时控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的可变气门正时控制设备，用于改变内燃机的 进气门或排气门的气门正时。
背景技术：
近年来，在安装在机动车辆中的内燃机中，越来越多数量的内燃 机已经采用可变气门正时设备，用于改变进气门和排气门的气门正 时，实现增加输出，减少燃料消耗和降低废气排放的目的。目前使用 的大多数可变气门正时设备通过液压驱动相位改变机构以便相对于 曲柄轴改变凸轮轴的旋转相位，改变所驱动的进气门和/或排气门的 气门正时以便通过凸轮轴打开和关闭。然而，在类似此的液压驱动可 变气门正时设备中，存在在寒冷条件中以及在启动发动机时，液压不 足、液压控制的响应性下降以及气门正时控制的精确度下降的缺陷。
在此方面，例如在JP-A-6-213021中所公开的，已经开发了电动 机驱动的可变气门正时设备，其中用来自电动机的驱动功率，驱动相 位改变机构以便相对于曲柄轴，改变凸轮轴的旋转相位，从而改变气 门正时。
然而，在现有技术的电动机驱动的可变气门正时设备中，因为结 构为电动机作为一个整体与由曲柄轴旋转驱动的皮带轮整体旋转，存
在可变气门正时设备的旋转系统的惯性重量很重，以及可变气门正时 设备的耐久性很差的缺陷。此外，必须使用使用电刷等的滑动接触配 置以便连接旋转电动机和外部电线，而这还会致降低耐久性。同时， 现有技术的电动机驱动的可变气门正时设备具有它们的整体结构很 复杂以及成本高的缺陷。
鉴于这些情况，做出了本发明的，以及本发明的目的是提供内燃 机的可变气门正时控制设备，通过该设备，在实现可变气门正时设备 的增加的耐久性和降低成本的要求的同时，可以通过电动机驱动控制 气门正时，且可以提高气门正时控制的精确度。
发明内容
为实现上述目的，根据本发明的可变气门正时设备具有第一旋转 部件，与凸轮轴同心放置并通过来自曲柄轴的旋转驱动功率被旋转驱
动；第二旋转部件，与凸轮轴整体旋转；相位改变部件，将旋转功率 从第一旋转部件传送到第二旋转部件以及相对于第一旋转部件，改变 第二旋转部件的旋转相位；以及电动机，与凸轮轴同心放置以便控制 该相位改变部件的旋转相位，并构造成当气门正时不改变时，使电动 机的速度与凸轮轴的速度匹配以便使相位改变部件的旋转速度与凸 轮轴的速度匹配，从而使第一旋转部件和第二旋转部件间的旋转相位 的差值保持稳定，从而使凸轮轴相位保持稳定，以及当气门正时改变 时，相对于凸轮轴的速度，改变电动机的速度以便相对于凸轮轴的速 度，改变相位改变部件的旋转速度，从而改变第一旋转部件和第二旋 转部件间的旋转相位的差值，从而改变凸轮轴相位。
在该结构中，因为不必旋转整个电动机，能减轻可变气门正时设 备的旋转系统的惯性重量以及通过固定连接装置，能将电动机直接连 接到外部电线上，以及能增加可变气门正时设备的耐久性。此外，可 变气门正时设备的结构相对简单，以及能满足成本最小化的需求。
同时，在本发明中，在目标气门正时和实际气门正时之间的偏差
的基础上，计算所需气门正时改变速率(rate),在所需气门正时改变 率的基础上，计算电动机和凸轮轴间的所需速度差，以及计算电动机 控制值以便将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差。如果这 样做，可以良好精确度前馈控制电动机的速度以便使电动机和凸轮轴 间的速度差与所需速度差匹配，通过电动机驱动，能将实际气门正时 控制到目标气门正时，以及能提高气门正时控制精确度。
在这种情况下，作为用于计算用于将电动机和凸轮轴间的速度差 控制到所需速度差所需的电动机控制值的具体方法，例如，可以在凸 轮轴速度和所需速度差的基础上，计算所需电动机速度，然后，计算 电动机控制值以便将电动机速度控制到所需电动机速度。或者，可以 计算用于将电动机速度控制到与凸轮轴速度相同的基本电动机速度 的基本控制值，然后计算用于相对于基本电动机速度，将电动机速度 改变所需速度差的改变控制值，以及在基本控制值和改变控制值的基 础上，计算电动机控制值。通过使用这些方法的任何一个，可以精确 地计算将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的电动 机控制值。
同时，当目标气门正时和实际气门正时间的偏差低于预定值时， 可以计算电动机控制值以便将电动机速度控制到与凸轮轴速度相同 的速度。如果这样做，当实际气门正时为或接近目标气门正时时，原 样稳定地保持该实际气门正时。
现在，因为电动机的输出转矩还消耗为由可变气门正时设备中的 摩擦损失和凸轮轴端(side)的驱动损失引起的损耗转矩，将电动机 和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的电动机控制值(施加电 压值、占空值等等)随可变气门正时设备中和凸轮轴端上的驱动损失 改变。以及因为当电动机旋转时，在电动机中生成反电动势，将电动 机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的电动机控制值也随
电动机的反电动势改变。
鉴于这些情形，最好，使用可变气门正时设备的摩擦损失或与其 有关的参数、凸轮轴端上的驱动损失或与其有关的参数以及电动机的 反电动势或其与有关的参数中的至少一个，计算电动机控制值。当这 样做时，因为考虑到可变气门正时设备中和凸轮轴端上的的驱动损失 的变化及电动机的反电动势的变化，能计算电动机控制值，能以良好 精确度，计算将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的 电动机控制值，而不受正经受的摩擦损失和反电动势影响。
在本发明的可变气门正时设备中，因为气门正时改变率与电动机
和凸轮轴间的速度差相一致(in correspondence with)地改变，可变 气门正时设备中的磨摩损失也与电动机和凸轮轴间的速度差相一致 地改变。因此，当使用可变气门正时设备中的摩擦损失的参数(摩擦 损失或与此有关的参数)时，尽管计算与电动机和凸轮轴间的实际速 度差相一致的可变气门正时设备中的摩擦损失的参数，另外，也可以 计算与电动机和凸轮轴间的所需速度差相一致的可变气门正时设备 中的摩擦损失的参数。用这种方式，可以前馈计算将用在计算电动机 控制值中的可变气门正时设备中的摩擦损失的参数，以及能增加电动 机旋转控制的响应度。因此，即使在忽然改变电动机速度(凸轮轴速 度)的运转条件下，诸如在空转(发动机空转)期间，能使电动机旋 转速度以良好响应度跟随凸轮轴的速度改变，以及能确保气门正时控 制的精确度。
同时，因为电动机的反电动势与电动机速度相一致地改变，当使 用电动机反电动势参数(反电动势或与此有关的参数)时，尽管可以 与电动机的实际速度相一致地计算电动机反电动势参数，也可以与基 于凸轮轴速度和所需速度差而计算的所需电动机速度相一致地，计算 电动机反电动势。如果这样做，可以前馈计算用在计算电动机控制值 中的电动机反电动势参数，以及能获得与上述相同的效果。
现在，如图12所示，当电动机速度改变时，电动机的反电动势 改变以及有效电压(电池电压和反电动势间的差值)改变。以及当电 动机速度增加时，随电动机速度增加，有效电压减小，相反，当电动 机速度增加时，随电动机速度增加，有效电压增加。
因此，最好，根据电动机速度和/或其是否正增加或减小，校正电 动机控制值。如果这样做，即使当有效电压随电动机速度以及其是否 正增加或减小而改变时，可与此相一致地校正电动机控制值。因此， 可以计算适当的电动机控制值，而不受正经受的有效电压的变化的影 响。该电动机控制值的校正可以应用在一系统，在该系统中，将用于 占空控制提供到电动机的功率的占空值(激励速率)计算为电动机控 制值。在占空控制中，通过调节用于供给电压的占空值，调节供给电 压的脉冲宽度，以及调节提供到电动机的功率。然而，即使在相同的 占空值，当有效电压(电池电压和反电动势间的差值)改变时，因为 供给电压脉冲的振幅改变，提供到电动机的功率也相应地改变。因此， 如果基于电动机速度和其是否正增加或减小校正占空值，能校正供给 电压的占空值和脉冲宽度用于随电动机速度和其是否正增加或减小 的有效电压改变和供给电压脉冲振幅改变。因此，可以通过校正供给 电压脉冲宽度，补偿由供给电压脉冲的振幅变化引起的供给功率的改 变。
以及可以在气门正时改变率、电动机和凸轮轴间的速度差和电动 机速度中的至少一个上设置极限值。如果这样做，因为能用一极限值 来限制气门正时改变率、电动机和凸轮轴间的差值和电动机速度，可 以避免由超出可变气门正时设备的保证极限的作动引起的故障和损 失。
从使用下面的附图的实施例的描述，本发明的其他特征和效果将 变得显而易见。
图1是在本发明的第一实施例中的整体控制系统的示意结构图； 图2是可变气门正时设备的示意结构图3是第一实施例的可变气门正时控制程序的处理的流程的流程
图4是表示第一实施例的电动机控制值计算程序的处理的流程的 流程图5是原理地表示所需转矩TAreq的图的示意图； 图6是原理地表示凸轮轴端损耗转矩TB的图的示意图； 图7是原理地表示在可变气门正时设备中，损耗转矩TC的图的 示意图8是原理地表示电动机的反电动势E的图的示意图； 图9是表示第二实施例的电动机控制值计算程序的处理的流程的 流程图10是表示第三实施例的电动机控制值计算程序的处理的流程 的流程图IIA是原理地表示用于当增加电动机速度时，有效电压校正系 数K的图的示意图IIB是原理地表示用于当减小电动机速度时，有效电压校正系 数K的图的示意图12是表示有效电压和电动机速度的关系以及其增加还是减小 的示意图13是表示第四实施例的电动机控制值计算程序的处理的流程 的流程图14是表示第五实施例的电动机控制值计算程序的处理的流程 的一部分的流程图15至17是表示在第六实施例中，实际气门正时计算程序的处
理的流程的流程图18和图19是示例说明在第七实施例中，实际气门正时计算程 序的流程图20是表示在第七实施例中，实际气门正时计算的例子的时序
图21是示例说明在本发明的第八实施例中，气门正时的可变范
围和比率限定区的视图22是表示发动机速度和实际气门正时间的关系的示意图； 图23是表示气门正时改变率和减速变化间的关系的示意图； 图24是表示第八实施例的气门正时改变率极限控制程序的处理
的流程的流程图25是表示第九实施例的气门正时改变率极限控制程序的处理
的流程的流程图26是表示第九实施例的目标气门正时计算程序的处理的流程
的流程图27是表示第十实施例的气门正时改变率极限控制程序的处理 的流程的流程图28是表示第十一实施例的参考位置学习优先控制程序的处理 的流程的流程图29是表示第十二实施例的参考位置学习异常确定程序的处理 的流程的流程图30是表示第十二实施例的气门正时改变率极限控制程序的处 理的流程的流程图31是表示第十三实施例的参考位置学习优先控制程序的处理 的流程的流程图32是表示第十四实施例的预启动参考位置学习控制程序的处 理的流程的流程图33是表示第十五实施例的预启动参考位置学习控制程序的处 理的流程的流程图34是表示第十六实施例的预启动参考位置学习控制程序的处 理的流程的流程图35是表示第十七实施例的主气门正时控制程序的处理的流程 的流程图36是表示第十七实施例的发动机正转/反转确定程序的处理的 流程的流程图37是表示在第十七实施例中，用于向前发动机旋转的气门正 时控制程序的处理的流程的流程图38是表示在第十七实施例中，用于停止发动机的气门正时控 制程序的处理的流程的流程图39是表示在第十七实施例中，用于向后发动机旋转的气门正 时控制程序的处理的流程的流程图40是表示第十七实施例的参考位置到达确定程序的处理的流 程的流程图41是表示在第十七实施例中，可变气门正时控制的例子的时 序图42是表示第十八实施例的发动机正转/反转确定程序的处理的 流程的流程图43是表示第十九实施例的发动机旋转状态确定程序的处理的 流程的流程图44是表示第二十实施例中，用于停止发动机的气门正时控制 程序的处理的流程的流程图45是表示在第二十一实施例中，用于停止发动机的气门正时 控制程序的处理的流程的流程图46是表示在第二十二实施例中，停止发动机的气门正时控制
程序的处理的流程的流程图47是表示在第二十三实施例中，参考位置到达确定程序的处 理的流程的流程图48是表示在第二十四实施例中，参考位置到达确定程序的处 理的流程的流程图49是表示在第二十五实施例中，参考位置到达确定程序的处 理的流程的流程图；以及
图50是表示第二十六实施例的可变气门正时设备操作条件改变 程序的处理的流程的流程图。
具体实施方式
(第一实施例)
现在，在图1至图8的基础上，描述应用于进气门的可变气门正 时控制设备的本发明的第一实施例。首先根据图l，描述整个系统的 外形构造。经链轮14， 15，通过正时链13 (或正时皮带)，将来自内 燃机11的曲柄轴12的功率传送到进气端凸轮轴16和排气端凸轮轴 17。在进气端凸轮轴16端设置电动机驱动的可变气门正时设备18。 该可变气门正时设备18相对于曲柄轴12，改变进气端凸轮轴16的 旋转相位(凸轮轴相位)，从而，改变所驱动的进气门(未示出)的 气门正吋以便通过进气端凸轮轴16打开和关闭。
用于以预定凸轮角间隔输出凸轮角信号的凸轮角传感器19安装 在进气端凸轮轴16旁边。以及用于以预定曲柄角间隔输出曲柄角信 号的曲柄角传感器20安装在曲柄轴12旁边。
接着，在图2的基础上，将描述可变气门正时设备18的外形结 构。可变气门正时设备18的相位改变机构21由与进气端凸轮轴16 同心放置、具有内齿的外齿轮22 (第一旋转部件)，位于该外齿轮22 内部并与其同心、具有外齿的内齿轮23 (第二旋转部件)，以及位于
外齿轮22和内齿轮23间并与它们啮合的行星齿轮(相位改变部件) 组成。提供外齿轮22以便与链轮14整体旋转，链轮14与曲柄轴12 同步旋转。提供内齿轮23以便与进气端凸轮轴16整体旋转。通过旋 转以便描述有关内齿轮22的圆形轨道同时与外齿轮22和内齿轮23 啮合的行星齿轮24执行将外齿轮22的旋转功率传送到内齿轮23的 任务，以及通过相对于正改变的内齿轮23的旋转速度的行星齿轮24 的旋转速度(回转速度)，相对于外齿轮22，调整内齿轮23的旋转 相位(凸轮轴相位)。
在发动机11上设置用于改变行星齿轮24的旋转速度的电动机 26。该电动机的输出轴27与进气端凸轮轴16、外齿轮22和内齿轮 23同轴放置，以及通过在径向上延伸的连接部件28，连接该电动机 26的输出轴27和支撑行星齿轮24的支撑轴25。因此，随着电动机 26旋转，行星齿轮24能沿绕内齿轮23的其圆形轨道旋转(回转)， 同时绕支撑轴25旋转(自动旋转)。在电动机26上安装用于检测电 动机26的旋转速度RM (输出轴27的速度)的电动机速度传感器29 (见图1)。
在该可变气门正时设备18中，当电动机26的速度RM与进气端 凸轮轴16的速度RC匹配，以便行星齿轮24的回转速度与内齿轮23 的旋转速度(以及外齿轮2的旋转速度)匹配时，外齿轮22和内齿 轮23间的旋转相位差保持稳定，因此，气门正时(凸轮轴相位)保 持稳定。
当进气门的气门正时提前时，使电动机26的速度RM快于进气 端凸轮轴16的速度RC，以致使行星齿轮24的回转速度快于内齿轮 23的旋转速度。通过这种方式，提前相对于外齿轮22的内齿轮23 的旋转相位，以及提前气门正时(凸轮轴相位)。
当另一方面，进气门的气门正时延后时，使电动机26的速度RM 慢于进气端凸轮轴16的速度RC，以便使行星齿轮的回转速度24慢 于内齿轮23的旋转速度。通过这种方式，延后相对于外齿轮22的内 齿轮23的旋转相位，因此，延后气门正时。
将如上所述的可变传感器的输出输入到发动机控制单元(在下文 中，称为"ECU") 30。在微型计算机处构成该ECU30，以及通过执 行存储在其ROM (存储介质)中的可变发动机控制程序，根据发动 机的运转状态，控制燃料喷射阀(未示出)的燃料喷射量以及火花塞 (未示出)的点火定时。
ECU30还执行图3所示的可变气门正时控制程序以及图4所示的 发动机控制值计算程序，这将在下文进一步描述。通过执行这些程序， 首先，计算所需气门正时改变速率Vreq以便最小化进气门的目标气 门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D。在该所需气门正时改 变速率Vreq的基础上，计算电动机26和凸轮轴16间的所需速度差 DMCreq。以及计算电动机控制值(例如电动机施加电压值)以便将 电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC控制到所需速度差DMCreq。 通过这种方式，控制电动机26的旋转以便将电动机26和凸轮轴16 间的速度差DMC控制到所需速度差DMCr叫，因此，将进气门的实 际气门正时VT控制到目标气门正时VTtg。下面，将描述这些程序 的详细处理内容。
在接通点火开关(未示出)后，例如以预定周期间隔，执行图3 所示的可变气门正时控制程序。当该程序幵始时，首先，在步骤101， 在发动机的运转状态的基础上，计算目标气门正时VTtg。然后处理 进入步骤102，以及在从曲柄角传感器20输出的曲柄角信号和从凸 轮角传感器19输出的凸轮角信号的基础上，计算实际气门正时VT。 还如在稍后所述的第六实施例中所述，执行实际气门正时VT的计算。
在计算实际气门正时VT后，处理进入步骤103,并计算目标气 门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D。然后，在步骤104，与 该偏差D对应，计算所需气门正时改变速率Vreq以便使用图等等，
最小化该偏差。例如，当气门正时中的改变方向是向提前角度端，该
所需气门正时改变速率Vreq,假定为正值，以及当是向滞后角度端 时，为负值。该步骤104的处理执行气门正时改变速率计算装置的任 务。
在此之后，处理进入步骤105并确定是否相对于气门正时改变速 率，设置极限速率Vs。该极限速率Vs是相对慢的气门正时改变速率， 用该速率，例如即使用于限制相位改变机构21的运动范围的运动部 撞击止动部，也不会发生齿轮机构(齿轮22至24)的齿磨光和损坏。 在诸如[1]当实际气门正时VT在最延后角位置附近或最大提前角 位置附近设置的速率限制区内时；[2]当还没有完成气门正时参考位 置学习时；以及〔3]当确定存在参考学习异常(错误的参考位置学 习)时的时间，设置极限速率Vs。在稍后所述的第七实施例中详细 地描述相对于气门正时改变速率的极限速率Vs的设定值。
当在该步骤105中，确定已经设置极限速度Vs时，处理进入步 骤106，以及确定所需气门正时改变速率Vreq的绝对值是否大于极 限速率Vs。如果作为该结果，确定所需气门正时改变速率Vreq的绝 对值大于极限速率Vs，处理进入步骤107以及通过极限速率Vs，保 护处理需气门正时改变速率Vreq的绝对值。然后，处理进到步骤108。
当另一方面，在步骤105中，确定还没有设置极限速率Vs时， 或当在步骤106中，已经确定所需气门正时改变速率Vreq的绝对值 不大于极限速率Vs，处理进入步骤108，而不改变与目标气门正时 VTtg和实际气门正时VT间的偏差D相一致的计算的所需气门正时 改变速率Vreq。
在该步骤108中，使用所需气门正时改变速率Vreq [°CA/S]，通 过方程式(1)，计算电动机26和凸轮轴16间的所需速度差DMCrcq [rpm]。
DM>eg = — x 60 x G / 720°C4 …(l)
其中，G是相位改变机构21的减速比，且是相对于凸轮轴16的 电动机26的相对转数与气门正时变量(凸轮轴相位变量)的比率。 该步骤108的处理速度差计算装置的任务。
在计算所需速度差DMCr叫后，处理进入步骤109以及执行图4 中所示的电动机控制值计算程序，以及计算电动机控制值。图4中所 示的该电动机控制值计算程序执行电动机控制值计算装置的任务。
当开始该程序时，首先，在步骤201中，确定目标气门正时VTtg 和实际气门正时VT间的偏差D是否低于预定值。如果该偏差D低 于预定值，处理进入步骤202以及将所需电动机速率RMreq设置成 凸轮角速度RC，如方程式(2)所示。 i M^-i C …(2),
如果另一方面，在步骤201中，确定偏差D大于预定值，处理进 入步骤203以及将所需电动机速度RMreq设置成通过将所需速度差 DMCreq加到凸轮轴速度RC上获得的值，如方程式(3)所示。
/ Afre《=i C + Z)MiOeg …(3)
在如上所述的步骤202或步骤203中设置所需电动机速度RMreq 后，处理进入步骤204。在步骤204中，使用图5所示的所需转矩TAreq 的图或数字公式，计算对应于所需电动机速度RMreq和凸轮轴速度 RC间的差值的所需转矩TAreq。该所需转矩TAreq是以所需发动机 速度RMreq，旋转行星齿轮24所需的净转矩(不包括可变气门正时 设备18内的任何损耗转矩或凸轮轴16端的损耗转矩的转矩)。在相 对于所需电动机速度RMr叫和凸轮轴速度RC间的差值，所需转矩 TAreq的改变特性的基础上，设置图5所示的所需转矩TAreq的图。
在此之后，处理进入步骤205以及使用图6所示的凸轮轴16端 损耗转矩TB的图或数字公式，计算对应于凸轮轴速度RC的凸轮轴 16端的损耗转矩TB。该凸轮轴16端损耗转矩TB是作为凸轮轴16 端上的驱动损耗的结果所消耗的转矩。在相对于凸轮轴速度RC的凸
轮轴16端损耗转矩TB的改变特性的基础上，设置图6所示的凸轮 轴16端损耗转矩TB的图。
在下述步骤206中，使用在图7所示的可变气门正时设备18中 的损耗转矩TC的图或数字公式，计算对应于电动机26和凸轮轴16 间的速度差DMC (电动机速度RM和凸轮轴速度RC间的差值)的 可变气门正时设备18中的损耗转矩TC。可变气门正时设备18中的 该损耗转矩TC是作为可变气门正时设备18中的摩擦损耗的结果所 消耗的转矩。在相对于电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC的可 变气门正时设备18中的损耗转矩TC的变化特性的基础上，设置图7 中所示的可变气门正时设备18中的损耗转矩TC的图。
在此之后，处理进入步骤207，以及将凸轮轴16端上的损耗转矩 TB和可变气门正时设备18中的损耗转矩TC加到所需转矩TAreq上 以便获得将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq所需的所 需电动机转矩TMreq，如方程式(4)所示。
<formula>formula see original document page 19</formula>在此之后，处理进入步骤208，以及通过图等等，将所需电动机 转矩TMreq转换成所需电动机电压VD。在此之后，处理进入步骤 209，以及利用图8中所示的电动机26的反电动势E的图或数字公式， 计算对应于电动机速度RM的电动机26的反电动势E。在相对于电 动机速度RM的电动机26的反电动势E的变化特性的基础上，设置 图8所示的电动机26的反电动势E的图。
然后，在下述步骤210中，将反电动势E加到所需电动机电压 VD上以便获得将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq所需 的电动机施加电压VM，如方程式(5)所示。
<formula>formula see original document page 19</formula>通过上述处理，当目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏 差D大于预定值时，将所需电动机速度RMreq设置成通过将所需速度差DMCreq加到凸轮轴速度RC获得的值，以及计算将电动机速度 RM控制到所需电动机速度RMreq (-凸轮轴速度RC+所需速度差 DMCreq)所需的电动机施加电压VM。通过该方式，前馈控制电动 机26的速度以便使电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC与所需 速度差DMCreq匹配，以及以良好的响应性，使实际气门正时VT在 目标气门正时VTtg的方向上改变。
以及当目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D落在 低于预定值时，将所需电动机速度RMreq设置成凸轮轴速度RC以及 计算将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq(=凸轮轴速度 RC)所需的电动机施加电压VM。通过这种方式，控制电动机26的 旋转以便使电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC为0，以及使实 际气门正时VT稳定地保持在或接近目标气门正时VTtg。用这种方 式，可以良好精确度的电动机驱动，将实际气门正时控制到目标气门 正时，以及能提高气门正时控制精确度。
同时，该第一实施例的可变气门正时设备18用与凸轮轴16同心 放置并由曲柄轴12的旋转驱动功率旋转驱动的外齿轮22、与凸轮轴 16整体旋转的内齿轮23、将外齿轮22的旋转功率传送到内齿轮23 以及改变齿轮22、 23间的相对旋转相位的行星齿轮24以及沿与凸轮 轴16同心的圆形轨道旋转该行星齿轮24的电动机26构成。因此， 不必电动机26作为一个整体旋转，以及能使可变气门正时设备18的 旋转系统的惯性重量变轻以及通过固定连接装置，能使电动机26直 接连接到外部电线上，总的来说，可以提高可变气门正时设备18的 耐久性。此外，可变气门正时设备18的结构相对简单，以及能满足 成本最小化的需求。
现在，电动机26的输出消耗为可变气门正时设备18中的摩擦损 失以及凸轮轴16端的驱动损失。由于此，将电动机26和凸轮轴16 间的速度差DMC控制到所需速度差DMCreq所需的电动机控制值
(例如电动机施加电压)随可变气门正时设备18中以及凸轮轴16端 上的驱动损失而变化。同时，因为当电动机26旋转时，电动机26中 的反电动势提高，将电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC控制到 所需速度差DMCreq所需的电动机控制值也随电动机26的反电动势 而改变。
根据这些情况，在第一实施例中，使用由可变气门正时设备18 中的摩擦损失消耗的损耗转决TC、由凸轮轴16端中的驱动损失消耗 的损耗转矩TB，以及电动机26的反电动势E，计算电动机控制值。 以及因为在类似于此的电动机控制值的计算中，考虑到可变气门正时 设备18中和凸轮轴16端上的驱动损失的改变以及电动机26的反电 动势的改变，能以良好精确度计算将电动机26和凸轮轴16间的速度 差DMC控制到所需速度差DMCr叫所需的电动机控制值，而不影响 由此遭受的摩擦损失和反电动势等。
同时，在第一实施例中，因为通过极限速率Vs，限制所需气门正 时改变速率Vreq，能防止由突然操作引起的可变气门正时设备18的 故障和损失。
(第二实施例)
在本发明的第二实施例中执行的图9所示的电动机控制值计算程 序是通过将在第一实施例中所述的图4的步骤206和步骤209的处理 分别改变成步骤206a和209a的处理所获得的程序，而其他步骤的处 理与图4相同。
在如上所述的第一实施例中，在图4的步骤206中，计算与电动 机26和凸轮轴16间的速度差DMC (电动机速度RM和凸轮轴速度 RC间的差值)相一致的可变气门正时设备18中的损耗转矩TC，以 及在步骤209中，计算与电动机速度M相一致的电动机26的反电动 势E。然而，在该第二实施例中，在图9的步骤206a中，计算与电 动机26和凸轮轴16间的所需速度差DMCreq(所需电动机速度RMreq
和凸轮轴速度RC间的差值)相一致的可变气门正时设备18中的损 耗转矩TC，以及在步骤209a中，计算与所需电动机速度Rmreq相 一致的电动机26的反电动势E。
在这种情况下，因为能前馈地计算用于计算电动机控制值的可变 气门正时设备18中的损耗转矩TC和电动机26的反电动势E，能提 高电动机旋转控制的响应度。通过这种方式，即使在突然改变发动机 速度(凸轮轴速度RC)的操作条件下，诸如竞赛，可以良好响应度， 使电动机速度RM跟随凸轮轴速度RC的改变。
(第三实施列)
接着，将描述本发明的第三实施例。使用图10至图12，如图12 所示，当电动机速度RM改变时，电动机26的反电动势E改变以及 有效电压(电池电压和反电动势间的差值)改变。以及当电动机速度 RM正增加时的有效电压不同于电动机速度RM正减小时的有效电 压。
在该第三实施例中，通过正执行的图10中所示的电动机控制值 计算程序，将用于执行对电动机26的供电的占空控制的占空值计算 为电动机控制值。在该占空控制中，通过调节电源电压的占空值(激 励速率)，调节电源电压的脉冲宽度以及调整到电动机26的功率的供 给。在这种情况下，即使当占空值相同时，当有效电压(电池电压和 反电动势E间的差值)改变，电源电压脉冲的振幅改变，因此，相应 地改变到电动机26的供电。
因此，在该第三实施例中，通过正执行的图10中所示的电动机 控制值计算程序，根据电动机速度RM和其是增加或减小，校正占空 值。通过这种方式，可以校正占空值以便允许有效电压随电动机速度 RM和其是正增加或减小而改变。
图10所示的电动机控制值计算程序是通过将在第一实施例中所 述的图4的步骤208至210的处理改变成步骤208b至210b的处理， 而其他步骤的处理与图4相同所获得的程序。
在该程序中，在步骤207中，计算将电动机速度RM控制到所需 电动机速度RMreq所需的所需电动机转矩TMreq。在此之后，处理 进入步骤208b以及使用图等等，将所需电动机转矩TMreq转换成所 需占空值DDuty。
在此之后，处理进入步骤209b，以及使用如图11 (a)和(b)所 示的用于当电动机速度增加时以及当电动机速度减小的有效电压校 正系数K的图或数字公式，计算对应于电动机速度RM和其是正增 加还是减少的有效电压校正系数K。
如图12所示，当电动机速度正增加时，电动机速度RM越快， 有效电压(电池电压和反电动势间的差值)越小，以及当电动机速度 减小时，电动机速度RM越慢，有效电压越小。因为此，设置如图 11 (a)所示，用于当电动机速度正增加时的有效电压校正系数K的 图以便使有效电压校正系数K变得更大，以及使最终占空值Duty更 大，电动机速度RM更快。以及设置如图ll (b)所示，用于当电动 机速度减小时的有效电压校正系数K的图以便使有效电压校正系数 K更大以及使最终占空值Duty更大，电动机速度RM更慢。
在计算有效电压校正系数K后，处理进入步骤210b，以及通过 有效电压校正系数K,校正所需占空值DDuty，如方程式(6)所示 以便获得将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq所需的最 终占空值Duty。
DwO^DDw(vxA: …(6)
在上述第三实施例中，与电动机速度RM和其是正增加还是减小 相一致地，校正占空值。因此，占空值能校正以及电源电压的脉冲宽 度校正到允许随电动机速度RM和其是增加还是减小，有效电压改变 和电源电压脉冲的振幅改变。因此，通过校正电源电压的脉冲宽度，
可补偿由电源电压脉冲的振幅变化引起的供电的变化。通过这种方
式，可以执行稳定的电动机旋转控制，不遭受随电动机速度RM和其 是正增加还是减少的有效电压变化的任何影响。
(第四实施例)
在上述第一实施例中，将所需速度差DMCr叫加到凸轮轴速度 RC上以便获得所需电动机速度RMreq，以及计算电动机控制值以便 将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq。关于此，在图13 所示的本发明的第四实施例中，计算用于将电动机速度RM控制到与 凸轮轴速度RC相同的基本电动机速度RMbase的基本控制值，计算 相对于基本电动机速度RMbase，将电动机速度RM改变所需速度差 DMCreq的变化控制值，以及在基本控制值和变化控制值的基础上， 计算电动机控制值。
在该第四实施例中执行的图13所示的电动机控制值计算程序中， 首先，在步骤301,确定目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间 的偏差D是否等于或低于预定值。如果该偏差D等于或低于预定值， 处理进入步骤302以及重置所需转矩TAreq、损耗转矩差ATB、损耗 转矩TC和反电动势差AE，将这在下面进一步描述，在进入步骤307 前，均为O。
另一方面，当在步骤301中，确定目标气门正时VTtg和实际气 门正时VT间的偏差D大于预定值时，处理进入步骤303 。在步骤303， 使用图5所示的所需转矩TAr叫的图或数字公式，计算对应于所需速 度差DMCreq (所需电动机速度RMreq和凸轮轴速度RC间的差值) 的所需转矩TAreq。在此之后，处理进入步骤304，以及如果其是转 变时间(当凸轮轴速度RC正改变时的时间)，使用图6所示的凸轮 轴16端的损耗转矩TB的图或数字公式，计算对应于凸轮轴速度差 △RC的凸轮轴16端的损耗转矩差ATB。
在此之后，处理进入步骤305，以及使用图7所示的可变气门正 时设备18中的损耗转矩TC的图或数字公式，计算对应于电动机26 和凸轮轴16间的速度差DMC (电动机速度RM和凸轮轴速度RC间 的差DMC)的可变气门正时设备18中的损耗转矩TC。接着，在步 骤306，使用图8所示的电动机26的反电动势E的图或数字公式， 计算对应于电动机速度差ARM (电动机速度RM-基本电动机速度 RMbase)的电动机26的反电动势差AE。
所需转矩TAr叫、凸轮轴16端的损耗转矩差ATB、可变气门正时 设备18中的损耗转矩TC以及电动机26的反电动势差AE构成用于 相对于基本电动机速度RMbase (二凸轮轴速度RC)，通过将电动机 速度RM改变所需速度差DMCreq的变化控制值。
在此之后，处理进入步骤307，以及使用图6所示的凸轮轴16端 的损耗转矩TB的图或数字公式，计算对应于凸轮轴速度RC的凸轮 轴16端的损耗转矩TB。在步骤308中，使用图8所示的电动机26 的反电动势E的图或数字公式，计算对应于基本电动机速度RMbase (二凸轮轴速度RC)的电动机26的基本反电动势Ebase。凸轮轴16 端的损耗转矩TB和电动机26的基本反电动势Ebase构成用于将电动 机速度RM控制到基本电动机速度RMbase (-凸轮轴速度RC)的 基本控制值。
在下述步骤309中，如在方程式(7)中所述，将凸轮轴16端的 损耗转矩TB和损耗转矩差ATB和可变气门正时设备18中的损耗转 矩TC加到所需转矩TAreq以获得将电动机速度RM控制到所需电动 机速度RMreq所需的所需电动机转矩TMreq。<formula>formula see original document page 25</formula>…(7)
在此之后，处理进入步骤310以及使用将所需电动机转矩TMr叫 转换成所需电动机电压VD的图等等。在步骤311中，如方程式(8) 所示，将基本反电动势Ebase和反电动势差AE加到所需电动机电压VD以便获得将电动机速度RM控制到所需电动机速度RMreq所需的 电动机施加电压VM。
<formula>formula see original document page 26</formula>
通过上述处理，当目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏 差D变得大于预定值时，在基本控制值(TAreq、 ATB、 TC和AE) 的基础上，计算电动机施加电压VM，用于将电动机速度RM控制到 基本电动机速度RMbase (=凸轮轴速度RC)以及相对于基本电动机 速度RMbase，将电动机速度RM改变所需速度差DMCreq的变化控 制值(TB、 Ebase)。通过这种方式，可以前馈控制电动机26的速度 以便使电动机26和凸轮轴16间的速度差DMC与所需速度差 DMCreq匹配，因此，以良好响应度，在目标气门正时VTtg的方向 上，改变实际气门正时VT。
以及当目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D下降 到低于预定值时，计算用于将电动机速度RM控制到基本电动机速度 RMbase (-凸轮轴速度RC)所需的电动机施加电压VM。通过这种 方式，控制电动机26的速度以便使电动机26和凸轮轴16间的速度 差DMC为0以及使实际气门正时VT稳定保持在目标气门正时VTtg 处或左右。用这种方式，可以良好精确度，通过电动机驱动，将实际 气门正时控制到目标气门正时，以及提高气门正时控制精确度。
(第五实施例)
在本发明的第五实施例中执行的图14所示的电动机控制值计算 程序是通过将在上述第四实施例中所述的图13的步骤305和步骤306 的处理分别改变成步骤305a和306a的处理，而其他步骤的处理与图 13相同所获得的程序。
在上述第四实施例中，在图13的步骤305中，计算与电动机26 和凸轮轴16间的速度差DMC (电动机速度RM和凸轮轴速度RC间的差值)相一致的可变气门正时设备18中的损耗转矩TC，以及在下 述步骤306中，计算与电动机速度差ARM (电动机速度RM-基本电 动机速度RMbase)，相一致的电动机26的反电动势差AE。关于此， 在该第五实施例中，在图14的步骤305a中，计算与电动机26和凸 轮轴16间的所需速度差DMCr叫(所需电动机速度RMreq和凸轮轴 速度RC间的差值)相一致的可变气门正时设备18中的损耗转矩TC。 以及在下述步骤306a中，计算与所需电动机速度差ARMreq (所需电 动机速度RMreq-基本电动机速度RMbase)相一致的电动机26的反 电动势差AE。
用这种方式，可以前馈计算可变气门正时设备18中的损耗转矩 TC以及用在计算电动机控制值的计算中的电动机的反电动势差AE。 因此，能提高电动机旋转控制的响应度以及能获得与前述第二实施例 相同的效果。
现在，尽管在第四和第五实施例中，将电动机施加电压计算作为 电动机控制值，另外，可以将占空值计算作为电动机控制值。以及在 这种情况下，如在第三实施例中，在电动机速度以及其是正增加还是 减小的基础上，校正占空值。
以及尽管在第一至第五实施例中，在气门正时改变率上设置极限 值(极限速度Vs)，另外，极限值可以位于电动机26和凸轮轴16间
的速度差上或电动机速度上。此外，使这些极限值与发动机的运转状 态(例如，发动机速度、冷却水温度、进气气流、负载等等)相一致 地改变。
同时，在相对于气门正时的目标值和气门正时变化率收敛的状态 的基础上，修正电动机控制值或用在计算电动机控制值中的控制参数 (所需转矩TAreq、凸轮轴16端的损耗转矩TB、可变气门正时设备 18中的损耗转矩TC、电动机26的反电动势E、有效电压校正系数K 等等)，以及可以学习这些修正的结果。以及在这些修正结果的基础
上，可以修正用在计算控制参数中的图和/或数字公式。
(第六实施例)
接着，将描述本发明的第六实施例。
目前使用的许多可变气门正时设备通过改变相对于内燃机的曲 柄轴的凸轮轴的旋转相位(在下文中，称为"凸轮轴相位")，改变所 驱动的进气门或排气门的气门正时以通过凸轮轴打开和关闭。此时， 作为用于检测实际气门正时(实际凸轮轴相位)的方法，例如，如在
JP-A-2001-355462中所公开的，存在在以预定曲柄角间隔，从曲柄角 传感器输出的曲柄角信号和以预定凸轮角间隔，从凸轮角传感器输出 的凸轮角信号的基础上，计算实际气门正时的一种方法。
然而，以现有技术的这种气门正时计算方法，在从输出一个凸轮 角信号到输出下一个凸轮角信号的间隔上(即，在不输出凸轮角信号 的间隔上)，不可能计算实际气门正时。因此，存在尽管实际上，实 际气门正时连续地改变，仅可以按步骤更新实际气门正时的计算值， 以及使可变气门正时控制的精确度降低相应量的缺陷。
鉴于此，该第六实施例的目的是提供内燃机的可变气门正时设 备，通过该设备，即使在不输出凸轮角信号的间隔期间，也能计算实 际气门正时，以便能增加可变气门正时控制精确度。
首先，略述根据该第六实施例的内燃机的可变气门正时控制设 备。根据该第六实施例的可变气门正时设备具有与凸轮轴同心放置并 通过来自曲柄轴的旋转驱动功率旋转驱动的第一旋转部件、与凸轮轴 整体旋转的第二旋转部件、将旋转功率从第一旋转部件传送到第二旋 转部件以及相对于第一旋转部件，改变第二旋转部件的旋转相位的相 位改变部件；以及与凸轮轴同心放置以便控制该相位改变部件的旋转 相位的电动机，以及构造成当不改变气门正时时，使电动机的速度与 凸轮轴的速度匹配以便使相位改变部件的旋转速度与凸轮轴的速度 匹配，因此保持第一旋转部件和第二旋转部件间的旋转相位的差值保 持稳定，因此，保持凸轮轴相位稳定，以及当改变气门正时时，相对 于凸轮轴的速度，改变电动机的速度以便相对于凸轮轴的速度，改变 相位改变部件的旋转速度，从而改变第一旋转部件和第二旋转部件间 的旋转相位的差值，从而改变凸轮轴相位。在这种结构中，因为对电 动机来说，不必整体旋转，使可变气门正时设备的旋转系统的惯性重 量变轻以及通过固定连接装置，使电动机直接连接到外部电线上，以 及总的来说，可以提高可变气门正时设备的耐久性。此夕卜，可变气门 正时设备的结构相对简单，以及能满足成本最小化的需求。
同时，在通过相对于凸轮轴的速度，改变电动机的速度，改变气 门正时的可变气门正时设备中，如在第六实施例中，与电动机速度和 凸轮轴速度间的差值相一致地，改变气门正时变化(凸轮轴相位变 化)。因为此，可以在电动机的速度和凸轮轴的速度的差值的基础上， 计算气门正时变化。
集中到这一点上，在第六实施例中，每次从凸轮角传感器输出凸 轮角信号时，在凸轮角信号和从曲柄角传感器输出的曲柄角信号的基
础上，计算输出凸轮角信号时的实际气门正时；以预定计算周期，在 电动机速度和凸轮轴速度间的差值的基础上，计算气门正时变化；以 及以预定计算周期，在输出凸轮角信号和气门正时变化时，在实际气 门正时的基础上，计算最终实际气门正时。
特别地，通过计算每计算周期的气门正时变化以及累计该计算的 值，每次输出凸轮角信号时，复位气门正时变化的累计值，以及在将 紧随其后的气门正时变化的累计值加到最近输出凸轮角信号时的实 际气门正时的计算值上，能获得最后的实际定时。
因为即使在当未输出凸轮角信号时的间隔，能计算在电动机速度 和凸轮轴速度间的差值的基础上计算的气门正时变化，如果在未输出 凸轮角信号的间隔中，计算从最近输出凸轮角信号以来的气门正时变
化，通过将紧随其后的气门正时变化加到在最近输出凸轮角信号时的 实际气门正时上，能精确地获得最终实际气门正时。通过这种方式， 即使在当未输出凸轮角信号时的间隔中，也可以良好精确度地连续计 算实际气门正时，以及能增加可变气门正时控制的精确度。
现在，尽管可以想象在凸轮角信号的输出周期的基础上，计算在 计算气门正时变化中使用的凸轮轴速度，因为通常凸轮轴的每次回转 的凸轮角信号的输出次数很小，难以从凸轮角信号的输出周期检测随 每个汽缸的燃烧冲程波动的凸轮轴速度的波动。另一方面，因为从曲 柄角传感器输出的曲柄角信号的数量远大于凸轮角信号的数量，如果 使用曲柄角信号，可以检测随每个汽缸的燃烧冲程波动的曲柄轴速度 的波动。
因此，鉴于曲柄轴的每两个回转，凸轮轴旋转一次的关系，能将 在曲柄角传感器的曲柄角信号的输出周期的基础上检测的曲柄轴速
度的l/2值用作为凸轮轴速度数据。如果这样做，能使用比当从更少 数量凸轮角信号检测的凸轮轴速度时的更加精确的凸轮轴速度，计算 气门正时变化，以及能提高实际气门正时计算精确度。
当停止内燃机时，因为凸轮轴速度为0，通过将随后气门正时变 化的累计值加到当发动机停止时的实际气门正时的计算值上，能获得 最后实际气门正时，或通过来自参考位置的气门正时变化的累计值， 获得最终实际气门正时。通过这种方式，即使当内燃机停止时，也能 以良好精确度计算实际气门正时，以及即使当停止内燃机时，能将实 际气门正时控制到一目标值。且即使当电动机停止时的实际气门正时 不清楚时，通过自机械参考位置(例如最大滞后的角位置)或由其他 装置检测的参考位置的气门正时变化的累计值，能计算实际气门正 时。
同时，考虑到当凸轮角传感器故障时，凸轮角信号停止输出，当 凸轮角传感器故障时，能通过将在故障前，最后一次输出角信号时的
实际气门正时的计算值与在此之后的气门正时变化的累计值相加，获 得最终实际气门正时，或通过来自参考位置的气门正时变化的累计 值，能获得最后实际气门正时。通过这种方式，即使当凸轮角传感器 故障时，能以良好精确度地计算实际气门正时，以及即使当凸轮角传 感器故障时，也能将实际气门正时控制到目标值。同时，当在凸轮角 传感器故障前的实际气门正时不清楚时，通过自机械参考位置(例如 最大滞后的角位置)或由其他装置检测的参考位置的气门正时变化的 累计值，能计算实际气门正时。
现在，将在附图的基础上，详细地描述根据第六实施例的可变气 门正时控制设备。根据第六实施例的可变气门正时控制设备的系统结
构与图1和2所示相同，因此将不再描述。
在第六实施例中的ECU30通过执行可变气门正时控制程序(未 示出)，反馈控制可变气门正时设备18以便使进气门的实际气门正时 与目标气门正时匹配。
此时，通过执行图15至图17所示的实际气门正时计算程序， ECU30在从曲柄角传感器20输出的曲柄角信号和从凸轮角传感器19 输出的凸轮角信号的基础上，计算在传感器输出时的实际气门正时 VTC。同时，在电动机26的电动机速度RM和进气端凸轮轴16的凸 轮轴速度RC间的差值的基础上，计算气门正时变化AVT。以及通过 将随后的气门正时变化AVT加到在输出凸轮角信号时的实际气门正 时VTC上，获得最终实际气门正时VT。
在接通点火开关(未示出)后，在预定周期间隔上执行图15至 图17所示的实际气门正时计算程序。当开始该程序时，首先，在401 中，确定发动机是否正运转，例如，在从曲柄角传感器20输出的曲 柄角信号的输出周期起计算的发动机速度是否为0的基础上。
如果确定发动机正运转，处理进入步骤402，以及在凸轮角传感 器故障诊断程序(未示出)的故障诊断结果的基础上，确定凸轮角传 感器19是否正常。当该结果是确定凸轮角传感器19正常时(无故障)， 处理进入步骤403以及确定是否已经输入从凸轮角传感器19输出的 凸轮角信号。
当确定已经输入凸轮角信号时，处理进入步骤404，以及将凸轮 角信号的输入时间Team存储在ECU30的存储器(未示出)中。在 此之后，处理进入步骤405，以及将在此之后，将从曲柄角传感器20 输出的曲柄角信号的输入时间Tcrk立即存储在存储器中。
在此之后，处理进入步骤406以及使用方程式(9)，计算相对于 曲柄角信号的凸轮角信号的时间差TVT。
7TT = 7b"A: - r画+ K …(9)
其中，K是用于校正凸轮角传感器19和曲柄角传感器20间的响 应滞后差的校正量。
然后，在下述步骤407中，使用相对于曲柄角信号的凸轮角信号 的时间差TVT，根据方程式(10),计算相对于曲柄角信号的凸轮角 信号的旋转相位VTB。
PT5 = 7^777120 xl20。G4 ..辆
其中，T120是曲柄轴12旋转过120。CA所需的时间，以及在曲 柄角传感器20的输出信号的基础上计算得出。
在此之后，处理进入步骤408以及确定是否已经将气门正时控制 到参考位置(例如，最大滞后的角位置)。如果气门正时位于参考位 置，处理进入步骤409以及在进入步骤410前，将相对于曲柄角信号 的凸轮角信号的当前旋转相位(凸轮轴相位)VTB学习为相对于曲 柄轴12的进气端凸轮轴16的旋转相位的参考位置(参考凸轮轴相位) VTBK，如方程式(11)所示。
m"FT5 …(11)
另一方面，当在步骤408中，确定气门正时不位于参考位置时， 处理进入步骤410，而不执行步骤409的参考位置学习处理。在步骤
410中，如方程式(12)，使用相对于曲柄角信号的凸轮角信号的当 前旋转相位VTB和参考位置VTBK，计算基于参考位置VTBK的凸 轮角信号的旋转相位VTC。这成为在输出凸轮角信号时的实际气门 正时VTC。
nr-m-FT服 …(12)
步骤403至410的处理执行凸轮角信号输出时间气门正时计算装 置的任务，以及在凸轮角信号和每次输入(输出)凸轮角信号时的曲 柄角信号的基础上，计算输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC。
在此之后，处理进入步骤411，以及每次计算凸轮角信号输出时 的实际气门正时VTC时，将稍后将进一步描述的气门正时变化 AVTH、 AVTS复位到0，在此之后，处理进入步骤419以及使用方程 式(13)，计算最终实际气门正时VT。 盯=^7€ +厶^77/ +釘5 …(13)
因此，在输入(输出)凸轮角信号时，因为作为步骤411的复位 处理结果，AVTH=0以及AVTS-O， VT=VTC。
当另一方面，在步骤403中，确定未输入凸轮角信号时，处理进 入图16的步骤412，以及计算电动机26的电动机速度RM[rpm]和 进气端凸轮轴16的凸轮轴速度RC [rpm]间的速度差DMC [rpm]， 如方程式(14)所示。
DMC-i M-及C ...(14)
在这种情况下，作为进气端凸轮轴16的凸轮轴速度RC,如方程 式(15)所示，使用在从曲柄角传感器20输出的曲柄角信号的输出 周期的基础上计算的曲柄轴12的速度(发动机速度)的l/2值。
凸轮轴速度RC二曲柄轴速度x1/2 .... (15)
在此之后，处理进入步骤413以及根据方程式(16)，将速度差 DMC [rpm]转换成每秒旋转差[rev/s]。 及FT-缀C760 ...(16)
然后，在下述步骤414中，使用方程式(17)，计算每气门正时 变化AVTH的计算周期P [s](这一程序的执行周期)的气门正时变 化dVTH。
flfP7W-及FT/Gx72(rC4x尸 ...(17)
其中，G是相位改变机构21的减速比，以及是相对于进气端凸 轮轴16的电动机26的相对转数与气门正时变化(凸轮轴相位变化) 的比率。
在此之后，处理进入步骤415以及通过累计每计算周期P的气门 正时变化dVTH,计算气门正时变化AVTH，如方程式(18)所示。 厶F77f = AFm +釘H …(18)
这些步骤412至415的处理执行气门正时变化计算装置的任务， 以及通过在不输入凸轮角信号的间隔上，累计每计算周期的气门正时 变化dVTH，获得在凸轮角信号的最近输出后的气门正时变化AVTH。
同时，即使在图15的步骤402中，执行这些步骤412至415的 处理，确定凸轮角传感器19已经出故障。即，当凸轮角传感器19已 经故障时，累计每计算周期P的气门正时变化dVTH，以便获得从凸 轮角传感器19故障前的凸轮角信号的最后一次输出到现在的气门正 时变化AVTH。
在计算气门正时变化AVTH后，处理进入图15的步骤419，以及 使用上述方程式(13)，计算最后实际气门正时VT。当凸轮角传感器 19出故障时，因为AVTS-O，因此，VT=VTC+AVTH。
另一方面，当在步骤401中，确定停止发动机时，处理进入图17 的步骤416。在步骤416中，仅使用电动机26的电动机速度RM[rpm]， 计算每秒旋转差RVT [rev/s]，如方程式(19)所示。
及盯=愿/60 ...(19)
在此之后，处理进入步骤417以及根据方程式(20)，计算气门 正时变化AVTS的每个计算周期P [s](即这一程序的执行周期)的 气门正时变化dVTS。
flfFTS = i Fr/Gx720°CMx_P ,..(20) 其中，G是相位改变机构21的减速比。
在此之后，处理进入步骤418以及累计每计算周期P的气门正时 变化dVTS以便获得从停止前的凸轮角信号的最后一次输出到现在的 气门正时变化AVTS。
△m=Am +釘s ...(2l)
这些步骤416至418的处理还执行气门正时变化计算装置的任务。
在计算气门正时变化AVTS后，处理进入图15的步骤419以及使 用上述方程式(13)，计算最后实际气门正时VT。其中，因为当发动 机停止时，AVTH=0,因此VT^VTC+AVTS。该步骤419的处理执 行最后气门正时计算装置的任务。
通过上述处理，每次在发动机运转的同时，输入凸轮角信号时， 在凸轮角信号和曲柄角信号的基础上，计算在输出凸轮角信号时的实 际气门正时VTC。以及当输入(输出)凸轮角信号时，因为通过步 骤411的复位处理，使气门正时变化AVTH和AVTS复位为0，在输 出凸轮角信号本身时的实际气门正时VTC变为最后实际气门正时 VT。
另一方面，在不输入凸轮角信号的间隔中，在电动机26和进气 端凸轮轴16间的速度差DMC的基础上，计算和累计每计算周期的 气门正时变化dVTH。以及通过将在此之后的气门正时变化AVTH (dVTH的累计值)加到在最近输出凸轮角信号时的实际气门正时 VTC上，获得最后实际气门正时VT。通过这种方式，变得可以即使 在当不输入凸轮角信号的间隔中，也可以良好精确度连续地计算实际 气门正时VT,以及能增加可变气门正时控制的精确度。
以及当发动机停止时，通过将在此之后的气门正时变化AVTS加
到在停止前，在最后一次输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC上， 获得最后实际气门正时VT。因此，即使当发动机停止时，能以良好 精确度地计算实际气门正时VT以及能将实际气门正时VT控制到目 标值。
以及当凸轮角传感器19出故障时，通过将在此之后的气门正时 变化AVTH加到在故障前，最后一次输出凸轮角信号时的实际气门正 时VTC上，获得最后实际气门正时VT。因此，即使当凸轮角传感器 19故障时，也能以良好精确度计算实际气门正时VT以及能将实际气 门正时VT控制到目标值。
可替换地，在发动机停止或凸轮角传感器19故障时，可以通过 来自机械参考位置(例如最大滞后的角位置)或来自由其他装置检测 的参考位置的气门正时变化的累计值，计算实际气门正时。
(第七实施例)
接着，将描述第七实施例。在上述第六实施例中，在电动机26 的电动机速度RM和进气端凸轮轴16的凸轮轴速度RC的基础上， 计算气门正时变化AVT，以及通过将在此之后的气门正时变化AVT 加到在输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC上，获得最后实际气 门正时VT。
关于此，在第七实施例中，在电动机26的旋转角中的变化和凸 轮轴的旋转角度中的变化的基础上，计算电动机26的电动机速度RM 和进气端凸轮轴16的凸轮轴速度RC间的差值(气门正时变化AVT)， 以及通过将在此之后的气门正时变化AVT加到在输出凸轮角信号时 的实际气门正时VTC上，获得最后气门正时。
现在，使用图18和图19的流程图，描述在电动机26的旋转角 的变化和凸轮轴的旋转角的变化的基础上，计算气门正时变化AVT 的第七实施例。图18表示代替用于计算在第六实施例中所述的图16
的发动机运转期间，气门正时变化AVTH的处理，所执行的处理。以 及图19表示代替图17的用于计算发动机停止期间的气门正时变化 AVTS的处理，所执行的处理。在第七实施例中，用完全相同的方式 执行在第六实施例中的图15的流程图中所示的处理。
首先，描述图18的流程图。图18是用于计算在发动机运转的同 时，输入凸轮角信号后的实际气门正时的处理。在该处理中，比较电 动机旋转角变化以及凸轮轴旋转角变化。为比较电动机旋转角变化以 及凸轮轴旋转角变化，在第七实施例中，在电动机角信号输出计数器 的计数值和曲柄轴角信号输出计数器中的计数值间进行比较。
其中，使用曲柄角信号而不是使用凸轮轴信号的原因在于以1/2 的减速比连接曲柄轴和凸轮轴，以及除可以通过使用曲柄角信号推导 凸轮角信号外，通常曲柄轴脉冲的数量大于凸轮轴脉冲的数量。因为 此，通过使用曲柄角信号而不是使用凸轮角信号，可以更精确地获得 凸轮轴旋转角中的变化。
在该实施例中，以10。CA的间隔，有36个曲柄轴脉冲，以及实 际用在计算中的脉冲是以30。CA间隔的脉沖。即，使用12个脉冲。 另一方面，对电动机26，使用以30。CA间隔的脉冲。
然而，在凸轮轴和曲柄轴间有1/2的减速。因此，首先，在步骤 420中，例如，将曲柄角信号的计数值校正到1/2以便使电动机26的 角的计数值和曲柄角信号的计数值的每一个计数的变化角相同。因 此，可以通过加倍来校正电动机26的角度的计数值。用这种方式， 使两个计数器的一个计数值的角变化相同，以及处理进入步骤421。
在歩骤421中，计算曲柄角的变化。实际上，在从先前计算的时 间到当前计算的时间计数的曲柄角信号的计数值的基础上，计算变化 (曲柄角度计数器的变化=在本次计算时的曲柄角度计数器-在最后 一次计算时的曲柄角度计数器)。
然后，处理进入步骤422以及计算电动机26中的角度的变化。
实际上，在从先前计算的时间到当前计算的时间计数的电动机26的 角度信号的计数值的基础上，计算变化(电动机角度计数器的变化= 本次计算时的电动机角度计数器一最后一次计算时的电动机角度计 数器)。
然后，在下述步骤423中，计算在曲柄角度计数器的变化和电动 机角度计数器的变化间的差值，以及在步骤424中，计算相对于凸轮 轴的电动机角变化。特别地，在步骤424中，使用由"相对于凸轮轴 的电动机角变化=(电动机角度计数器的变化一曲柄角度计数器的变 化)x每1计数的角度"表示的方程式，计算相对于凸轮轴的电动机 角变化。
接着，在步骤425中，通过气门正时改变部的减速比1/G，校正 相对于凸轮轴的电动机角变化，以及计算每计算周期的气门正时变化 dVTH (气门正时变化dVTH二相对于凸轮轴的电动机角变化/G (减 速比))。其中，G是可变气门正时设备18的相位改变机构21的减速 比，以及是相对于进气端凸轮轴16的电动机26的相对转数与气门正 时变化(凸轮轴相位变化)的比率。
在此之后，处理进入步骤426，以及通过累计从最后一次计算到 当前计算改变的气门正时的相位，艮P，气门正时变化dVTH，及到前 一次的气门正时变化AVTH，计算最后气门正时变化AVTH，如方程 式(22)所示。
A,-AFT邵-l) +釘i/ …(22)
这些步骤420至426的处理执行气门正时变化计算装置的任务， 以及计算在不输入凸轮角信号的间隔的气门正时变化AVTH。
同时，即使在图15的步骤402中，确定凸轮角传感器19故障时， 也可以执行图18的处理以及累计凸轮角传感器19故障时的气门正时 变化dVTH，从而获得从凸轮角传感器19故障前的凸轮角信号的最 后一次输出到现在的气门正时变化AVTH。通过这种方式，即使当凸
轮角传感器19故障时，也可以精确地计算实际气门正时。
在计算气门正时变化AVTH后，处理进入图15的步骤419以及使 用上述方程式(13)，计算最后实际气门正时VT。当凸轮角传感器 19故障时，因为AVTS-0， VT=VTC+AVTH。
在图20的时序图中，描述了通过图18的流程图的处理，计算实 际气门正时的例子。在图18的流程图所示的处理中，在电动机26的 角度变化和凸轮轴的角度变化差的基础上，通过将在此之后的气门正 时变化AVTH加到在输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC上，获 得最后实际气门正时VT。因此，如图20的时序图所示，即使在当不 输入凸轮角信号的间隔中，也可以良好精确度，连续地计算实际气门 正时VT，以及能增加可变气门正时控制精确度。
另一方面，当在图15的流程图的步骤401中，确定发动机停止 时，执行图19的处理。图19的这一处理是用于计算当停止发动机时 的气门正时变化AVTS。
首先，在步骤427中，计算电动机26的角度变化。实际上，在 从先前计算时至当前计算时计数的电动机26的角度信号的计数值的 基础上，计算该变化(电动机角度计数器的变化=在本次计算时的电 动机角度计数器-最后一次计算时的电动机角度计数器)。然后，在步 骤428中，仅通过电动机26的电动机角度的变化，计算相对于凸轮 轴的电动机26的角度变化。特别地，使用方程式"相对于凸轮轴的 电动机角度变化-电动机角度计数器的变化x每1次计数的角度)计 算。
接着，在步骤429中，通过气门正时改变部的减速比1/G,校正 相对于凸轮轴的电动机26的角度变化，以及计算气门正时变化dVTS (气门正时变化dVTS-相对于凸轮轴的电动机角度变化/G (减速 比))。
在此之后，处理进入步骤430,以及通过累计从最后一次计算时
间到当前计算时间改变的气门正时，即，气门正时变化dVTS，及直 到先前时间的气门正时变化AVTS，计算最后气门正时变化AVTS，如 方程式(23)所示。
△m = Am(/ -1) + …(23)
因此，图19的流程图中所示的处理执行气门正时变化计算装置 的任务。
在计算气门正时变化AVTS后，处理进入图15的步骤419，以及 计算最后实际气门正时VT (VT-VTC+AVTH+AVTS)。其中，因为 停止发动机，因此，VTH-O，以及VT=VTC+AVTS。上述步骤419 的处理执行最后气门正时计算装置的任务。
如上所述，在图18的处理中，尽管发动机正运转，在用与当在 电动机和进气端凸轮轴间的速度差的基础上，计算气门正时变化时相 同的方式，从电动机角度变化和凸轮轴角度变化的比较，计算出气门 正时变化的情况下，通过将在此之后的气门正时变化AVTH加到构成 引导、在输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC上，获得最后实际 气门正时VT。通过这种方式，即使在不输出凸轮角信号的间隔中， 也能以良好精确度连续地计算实际气门正时VT，以及能增加可变气 门正时控制的精确度。
以及当发动机停止时，通过将在此之后的气门正时变化AVTS加 到在停止前，在最后一次输出凸轮角信号时的实际气门正时VTC上， 获得最后实际气门正时VT。因此，即使当发动机停止时，也能以良 好精确度计算实际气门正时VT，以及即使发动机停止时，能将实际 气门正时VT控制到目标值。
同吋，当凸轮角传感器19故障时，通过将在此之后的气门正时 变化AVTH加到在故障前，在最后一次输出凸轮角信号时的实际气门 正时VTC上，获得最后实际气门正时VT。因此，即使当凸轮角传感 器19故障时，也能以良好精确度计算实际气门正时VT以及能将实
际气门正时VT控制到目标值。
可替换地，在发动机停止或凸轮角传感器19故障时，可以通过 来自机械参考位置(例如最大滞后角度位置)或来自由其他装置检测 的参考位置的气门正时变化的累计值，计算实际气门正时。
而且，如上所述的第六和第七实施例的可变气门正时设备18具 有与凸轮轴16同心放置并通过来自曲柄轴12的旋转驱动功率旋转驱 动的外齿轮22 (第一旋转部件)、与凸轮轴16整体旋转的内齿轮23 (第二旋转部件)、将来自外齿轮22的旋转功率传送到内齿轮23以 及改变齿轮22、23间的相对旋转相位的行星齿轮24(相位改变部件)， 以及绕与凸轮轴16同心的圆形轨道旋转行星齿轮24的电动机26， 且其被构造成当气门正时不改变时，使电动机26的速度与凸轮轴16 的速度匹配以便使行星齿轮24的旋转速度与凸轮轴16的速度匹配， 从而保持外齿轮22和内齿轮23间的旋转相位差稳定以及保持凸轮轴 相位稳定，以及当气门正时改变时，相对于凸轮轴16的速度，改变 电动机26的速度，以便相对于凸轮轴16的速度，改变行星齿轮24 的旋转速度，从而改变外齿轮22和内齿轮23间的旋转相位差以及改 变凸轮轴相位。在这一结构中，因为电动机26不必整体旋转，能减 轻可变气门正时设备18的旋转系统的惯性重量，以及通过固定连接 装置，能将电动机26直接连接到外部电线上，以及总的来说，可以 提高可变气门正时设备18的耐久性。此外，可变气门正时设备18的 结构相对简单，以及能满足成本最小化的需求。
同时，尽管在前述第一实施例至第七实施例中，已经描述了用于 进气门的可变气门正时控制设备，本发明不限于用于进气门的可变气 门正时控制设备，以及可替换地应用于排气门的可变气门正时控制设 备。同时，可变气门正时设备18的相位改变机构不限于如在上述实 施例中的使用行星齿轮机构，而可替换地，可以使用一些其他类型的 相位改变机构，以及简单地说，可以是通过相对于凸轮轴的速度，改
变电动机的速度，来改变气门正时的任何电动机驱动的可变气门正时 设备。
(第八实施例)
接着，将描述本发明的第八实施例。
通常，在可变气门正时设备中，通过制成紧邻止动部的相位改变 机构的移动部，机械地强制气门正时的变化的范围的极限位置(可变 气门正时可变范围极限位置)。因为此，当将气门正时控制到可变气 门正时设备的变化范围极限位置(最大滞后的角度位置或最大提前角 位置)或其附近，有时发生过冲或相位改变机构的移动部减速不足以 及撞击止动部。由于该撞击时的撞击负载，大的负载作用在相位改变 机构的齿轮的啮合部上，存在齿轮磨削和变成锁定和齿轮机构遭受损 坏的风险，以及存在其变得不可能正常地控制气门正时的可能性。
因为此，第八实施例的目的是提供可变气门正时控制设备，通过 该设备，可以当气门正时控制到可变气门正时设备的变化范围极限位 置或其附近时，防止磨削和损坏可变气门正时设备的齿轮机构，以及 通过该设备，可以提高可变气门正时设备的操作可靠性。
首先，现在概述根据第八实施例的内燃机的可变气门正时控制设 备。当实际气门正时处于在可变气门正时设备的变化范围极限位置的 附近中设置的预定速率受限区中时，根据第八实施例的可变气门正时 控制设备执行用于将可变定时变化率限制到预定速率以下的速率限 制控制。如果执行此，当实际气门正时处于极限位置的附近中的速率 受限区中时，能使气门正时变化率减缓到低于预定值以便强迫减速相 位改变机构的移动部的运动。因此，可以避免相位改变机构的移动部 不减速地撞击止动部，以及能防止磨削和损坏齿轮机构。
在这种情况下，即使当实际气门正时位于速率受限区中，当从速 率受限区的极限位置，在相反方向上改变实际气门正时时(例如当在
从最大滞后的角度位置的附近，在提前角方向上改变实际气门正时 时)，即使气门正时改变率大时，也没有相位改变机构的移动部和止 动部的撞击。因为此，即使当实际气门正时位于速率受限区时，当从 速率受限区的极限位置，从相反方向上改变实际气门正时时，不需要 执行速率限制控制。用这种方式，即使当实际气门正时位于速率受限 区时，当在一方向上改变实际气门正时以使不发生相位改变机构的移 动部和止动部的撞击时，不减缓气门正时改变率。因此，能使实际气 门正时迅速地改变到目标气门正时，以及还确保可变气门正时控制的 响应度。
现在，如果速率受限区的宽度窄，当在进入速率受限区时的气门 正时改变率快时，存在没有充分地减速气门正时改变率，相位改变机 构的移动部撞击止动部的可能性。以及如果实际气门正时的检测误差 (离差)大时，存在没有充分地减速气门正时改变率，相位改变机构 的移动部撞击止动部的可能性，因为检测实际气门正时已经进入速率 受限区的时间晚。根据这些情形，期望在将气门正时改变率减缓到预 定速率所需的气门正时变化和/或实际气门正时检测误差的基础上， 设置速率受限区。如果执行此，能将速率受限区设置成具有鉴于实际 气门正时的检测误差和减缓速率所需的气门正时变化，可以将气门正 时变化率减速到低于预定速率的宽度。通过这种方式，可以执行不遭 受实际气门正时检测误差和气门正时变化率的影响的稳定的速率限 制控制。在这种情况下，在可变气门正时控制期间，可以计算气门正 时改变率(或实际气门正时检测误差)，以及根据该计算值，或预先， 例如在设计阶段，设置速率受限区，技术人员可以测量或计算与该值 相一致的最大气门正时变化率(或最大实际气门正时检测误差)以及 设置固定速率受限区并将它存储在存储器中。
现在，在附图的基础上，详细地描述根据第八实施例的内燃机的 可变气门正时控制设备。根据第八实施例的可变气门正时控制设备的 系统结构基本上与图1和图2所示相同。
然而，在图1和2所示的可变气门正时设备18中，为限制气门 正时的变化范围(相位改变机构21的可移动范围)，在相位改变机构 21上设置移动部和止动部(两者均未示出)。同时，如图21所示， 使相位改变机构21的可移动范围限制到从移动部接触滞后角端止动 部的位置到其接触提前角端止动部的位置的范围，以便限制气门正时 的变化范围。在这种情况下，相位改变机构21的移动部接触滞后角 端止动部的位置是相位改变机构21的最大滞后的角位置(滞后角端 极限位置)，即，气门正时的最大滞后角位置，以及相位改变机构21 的移动部接触提前角端止动部的位置是相位改变机构21的最大提前 的角位置(提前角端极限位置)，即气门正时的最大提前角位置。
根据第八实施例的作为可变气门正时设备的控制目标的可变气 门正时设备18不限于图1和2所示的结构。即，根据第八实施例的 可变气门正时控制设备能应用于具有齿轮机构的任何可变气门正时 设备，与其驱动源和相位改变机构的类型无关。
ECU30执行与第一实施例中相同的可变气门正时控制程序，如图 3所示。因此，计算所需气门正时改变率Vreq以便最小化进气门的 目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D以及控制电动机 26的电动机速度RM以便实现该所需气门正时改变率Vreq。用这种 方式，使进气门的实际气门正时VT与目标气门正时VTtg匹配。
同时，ECU30执行图24中所示的气门正时改变率极限控制程序， 稍后将进一步讨论。通过这种方式，通过设置用于限制当进气门的实 际气门正时VT位于在最大滞后角位置的附近设置的滞后角速率受限 区，或在最大提前角位置的附近设置的提前角端速率受限区中时的所 需气门正时改变率Vreq的极限率Vs，执行速率限制控制。
如图21所示，将滞后角端速率受限区设置成在提前角方向上从 最大滞后角位置的预定宽度a [。CA]的范围，以及将提前角端速率
受限区设置成在滞后角方向上，从最大提前角位置的预定宽度OC的范围。将这些速率受限区的宽度a [°CA]设置成通过合 计实际气门正时VT的检测误差C [。CA]和用于使气门正时改变率 V减速到极限率Vs所需的气门正时变化D [°CA]获得的值。 "=C + ￡> ...(24)
因为，如图22所示，发动机速度NE变得越高，实际气门正时 VT检测误差C变得越大，在该实施例中，作为实际气门正时VT检 测误差C，使用其最大检测误差值Cmax (在最大发动机速度NEmax 时的实际气门正时VT的检测误差Cmax)。
以及因为如图23所示，气门正时改变率V变得越快，则用于将 它减速到极限速率V所需的气门正时偏差D越大，在该实施例中， 作为用于减速所需的气门正时偏差D，使用其最大值Dmax (用于将 气门正时变化率V从最大速率Vmax减速到极限速率Vs所需的气门 正时变化Dmax)。
现在，详细地描述由ECU30执行的、图24所示的气门正时改变 率极限控制程序的处理内容。通过在接通点火幵关后的预定周期，执 行图24所示的气门正时改变率极限控制程序。
当开始该程序时，首先在步骤501中，确定实际气门正时VT是 否在滞后角端速率受限区中(是否I最大滞后角位置-VT I《滞后角 端速率-受限区宽度a)。当确定实际气门正时VT在滞后角端速率受 限区中时，处理进入步骤502。在步骤502中，确定目标气门正时 VTtg是否在实际气门正时VT的滞后角端(是否VTtg-VTO)。
当结果是确定目标气门正时VTtg在实际气门正时VT的滞后角端 时，因为实际气门正时VT处于滞后角端速率受限区中以及正在作为 那个区的极限位置的最大滞后角位置的方向上改变，确定存在相位改 变机构21的移动部碰撞滞后角端止动部的可能性。在步骤505中， 为防止齿轮机构(齿轮22至24)的磨削和损坏，设置限制所需气门
正时改变率Vreq的极限率Vs以及执行速率限制控制。
因此，当在上述步骤502中，确定目标气门正时VTtg位于实际 气门正时VT的提前角端(VTtg-VT>0),因为实际气门正时VT位于 滞后角端速率受限区中但从最大滞后角位置的相反方向上(在提前角 方向上)改变，确定没有相位改变机构21的移动部碰撞滞后角端止 动部的可能性，以及处理进入步骤506。在步骤506中，取消所需气 门正时改变率Vr叫的极限速率Vs。
当另一方面，在上述步骤50I中，确定实际气门正时VT不位于 滞后角端速率受限区中，处理进入步骤503。在步骤503中，确定实 际气门正时VT位于提前角端速率受限区(最大提前角位置-VTS提前 角端速率受限区宽度a)。如果确定实际气门正时VT位于提前角端速 率受限区中，处理进入步骤504，以及确定目标气门正时VTtg位于 实际气门正时VT的提前角端(是否VTtg-VTO)。
当结果是确定目标气门正时VTtg位于实际气门正时VT的提前角 端上时，因为实际气门正时VT位于提前角端速率受限区中，以及在 作为那个区的极限位置的最大提前角位置的方向上改变，确定存在相 位改变机构21的移动部碰撞提前角端止动部的可能性，以及处理进 入步骤505。在步骤505中，为防止齿轮机构(齿轮22至24)的磨 削和损坏，设置限制所需气门正时改变率Vreq的极限速率Vs以及执 行速率限制控制。
因此，当在上述步骤504中，确定目标气门正时VTtg位于实际 气门正吋VT的滞后角端上时，因为实际气门正时VT位于提前角端 速率受限区，但在从最大提前角位置的相反方向上(在滞后角方向上) 改变，确定不存在相位改变机构21的移动部碰撞提前角端止动部的 可能性，以及处理进入步骤506。在步骤506中，取消所需气门正时 改变率Vreq的极限速率Vs。
通过上述处理，当实际气门正时VT位于滞后角端或提前角端速率受限区以及在其极限位置的方向上改变时，设置极限速率Vs以及 执行速率限制控制以便将所需气门正时改变率Vr叫限制到低于极限 率Vs。通过这种方式，在滞后角端或提前角端速率受限区中，能将 气门正时改变率V减速到极限速率Vs以便减缓相位改变机构21的 移动部的运动速度。因此，可以避免相位改变机构21的移动部高速 碰撞止动部。因此，能防止齿轮机构(齿轮22至24)磨削和损坏， 以及能增加可变气门正时设备18的工作可靠性。
另一方面，即使当实际气门正时VT位于滞后角端或提前角端速 率受限区中时，当其正在从那个区的极限位置的相反方向上改变时， 取消极限速率Vs以及不执行速率限制控制。通过这种方式，即使当 实际气门正时VT位于滞后角端或提前角端速率受限区中时，当实际 气门正时VT正在一方向上改变以使不会发生相位改变机构21的移 动部和止动部间的碰撞时，能不执行气门正时改变率的减慢。因此， 能使实际气门正时VT快速地改变成目标气门正时VTtg，以及能确 保可变气门正时控制的响应度。
现在，如果滞后角端或提前角端速率受限区的宽度a窄，当进入
滞后角端或提前角端速率受限区的气门正时改变率快时，存在不充分 地减慢气门正时改变率，相位改变机构21的移动部碰撞止动部的可 能性。以及如果实际气门正时VT的检测误差(离差)大，在未充分 地减慢气门正时改变率的情况下，存在相位改变机构21的移动部撞 击止动部的可能性，因为检测实际气门正时VT已经进入滞后角端或 提前角端速率受限区的时间晚。
由于此，在该实施例中，将滞后角端和提前角端速率受限区的宽 度a设置成通过合计实际气门正时VT的检测误差C和充分减慢所需 的气门正时偏差D获得的值。因此，能设置在没有故障的情况下， 具有能将气门正时改变率减慢到低于预定极限率Vs的宽度的滞后角 端和提前角端速率受限区。因此，可以执行不遭受实际气门VT定时
检测误差和气门正时改变率的影响的稳定的速率限制控制。
在该实施例中，能在气门正时变化范围(相位改变机构21的变 化范围)的最大滞后角端和最大提前角端上设置相同宽度的速率受限 区。然而，可替换地，根据实际使用的气门正时的范围，能使滞后角 端速率受限区的宽度和提前角端速率受限区的宽度不同，或能仅在滞 后角端或提前角端上设置速率受限区。
(第九实施例)
接着，使用图25和图26，描述本发明的第九实施例。 如在第六实施例中的ECU30通过每次预定学习条件出现时(例 如每次输入凸轮角信号，或每次起动发动机时)，学习气门正时的参 考位置(例如最大滞后角位置)，维持实际气门正时VT的检测精确 度。因此，当还没有完成参考位置学习时，因为实际气门正时VT的 检测精确度下降(捡测误差已经增加)，如果将气门正时控制到该状 态中的其变化范围的极限位置或附近，存在相位改变机构21的移动 部高速撞击止动部的可能性。
为避免此，在该实施例中，ECU30通过以预定周期执行图25所 示的气门正时改变率极限控制程序，当还没有当完成参考位置学习 时，设置限制所需气门正时改变率Vreq的极限率Vs以及执行速率限
制控制。
同时，ECU30通过以预定周期执行如图26所示的目标气门正时 计算程序，当在还没有结束参考位置学习的状态中执行可变气门正时 控制时，根据通过速率限制控制，限制到低于极限速率Vs的所需气 门正时改变率Vreq，计算目标气门正时VTtg。下面将说明这些程序 的处理内容。
当开始图25所示的气门正时改变率极限控制程序时，在步骤601 中，确定是否未完成参考位置学习。当确定未完成参考位置学习时，
因为实际气门正时VT的检测精确度下降(增加检测误差)，存在相 位改变机构21的移动部可能高速碰撞止动部的可能性。因为此，处 理进入步骤602以及设置限制所需气门正时改变率Vreq的极限速率 Vs以及执行速率限制控制。
在此之后，开始该程序，以及在步骤601中确定已经完成参考位 置学习的阶段，处理进入步骤603以及取消所需气门正时改变率Vreq 的极限速率Vs。
以及当启动图26所示的目标气门正时计算程序时，首先，在步 骤701中，确定是否正执行基于参考位置学习未完成的速率限制控 制。当确定正执行速度极限控制时，处理进入步骤702，以及根据限 制到低于极限速率Vs的所需气门正时改变率Vreq，计算目标气门正 时VTtg。将在该速率限制控制执行中的目标气门正时VTtg设置成一 目标气门正时以便诸如不点火的问题即使在减慢的气门正时改变率 的情况下也不会出现。
当另一方面，确定未执行速率限制控制时，处理进入步骤703以 及在发动机运转状态等等的基础上，计算正常目标气门正时VTtg。
在如上所述的第九实施例中，当还没有完成参考位置学习时，执 行将所需气门正时变化率Vreq控制到低于极限速率Vs的速率限制控 制。因此，当在完成参考位置学习前，实际气门正时VT的检测精确 度已经下降时，即使当将气门正时控制到其变化范围的极限位置或其 附近时，也能避免相位改变机构21的移动部高速碰撞止动部，以及 可以防止齿轮机构的磨削和损坏。
同时，在第九实施例中，当还未完成的参考位置学习，执行可变 气门正时控制时，设置根据通过速率限制控制，限制到极限速率Vs 以下的气门正时改变率的目标气门正时VTtg。因此，即使当以通过 速率限制控制减缓的气门正时改变率，执行可变气门正时控制时，也 能设置目标气门正时VTtg以便以维持到某一程度的发动机的燃烧质
量等等，继续运转。 (第十实施例)
而在上述第九实施例中，当还没有完成参考位置学习时，在整个 气门正时区上执行速率限制控制，在第十实施例中，当还没有完成参
考位置学习时，仅在实际气门正时VT和极限位置间的差值(最大滞 后角位置或最大提前角位置)位于预定值(预学习速率受限区)中的 区域上，执行速率限制控制。
在该实施例中的气门正时改变速率限制控制程序如图27所示。 通过在图25的步骤601和步骤602的处理间增加步骤60la的处理， 而其他步骤的处理与图25相同，获得图27的气门正时改变率极限控 制程序。
在图27所示的程序中，当在步骤601中，确定还没有完成参考 位置学习时，处理进入步骤601a以及确定实际气门正时VT是否在 预定预学习速率受限区中。该预学习速率受限区是考虑到还没有完成 参考位置学习，实际气门正时VT检测精确度的恶化(增加检测误差)， 在相位改变机构21的移动部和止动部间存在碰撞出现可能性的区 域，并被设置成宽于在上述第七实施例中所述的速率受限区的区域 (见图21)。
当还没有完成参考位置学习以及确定实际气门正时VT位于预学 习速率受限区中时，能推断在相位改变机构21的移动部和止动部间 出现碰撞的可能性。因此，处理进入步骤602以及设置用于限制所需 气门正时改变率Vreq的极限速率Vs以及执行速率限制控制。即使当 实际气门正时VT在预学习速率受限区内时，当其正在从各个极限位 置的相反方向上改变时，可以取消极限速率Vs以及可以不执行速率 限制控制。
另一方面，即使当未完成参考位置学习时，当确定实际气门正时 VT不在预学习速率受限区内时，能推断在相位改变机构21的移动部
和止动部间出现碰撞的可能性很低。因此，处理进入步骤603，以及 取消所需气门正时改变率Vreq的极限速率Vs。
在如上所述的第十实施例中，当还没有完成参考位置学习时，以 及当实际气门正时VT在预学习速率受限区中时，执行速率限制控制。 因此，在参考位置学习时，在不会发生相位改变机构21的移动部和 止动部间的碰撞的区域中，在不限制气门正时改变率的情况下，能快 速地改变实际气门正时VT，以及能縮短用于参考位置学习所需的时 间。
同样在第十实施例中，可以执行图26的目标气门正时计算程序, 以便当在还没有完成参考位置学习的状态中执行可变气门正时控制 时，设置根据通过速率限制控制，限制到低于极限速率Vs的气门正 时改变率的目标气门正时VTtg。
(第十一实施例)
在本发明的第十一实施例中，通过在图28中所示执行的参考位 置学习优先控制程序，直到完成参考位置学习，才禁止正常可变气门 正时控制以及能使参考位置学习可执行。
在接通点火开关后，例如以预定周期间隔，执行图28所示的参 考位置学习优先控制程序。当启动这一程序时，首先，在步骤801中， 确定是否未完成参考位置学习。当确定参考位置学习未完成时，处理 进入步骤802以及禁止正常可变气门正时控制。在此之后，处理进入 步骤803以及设置所需气门正时改变率Vreq上的极限速率Vs。
在此之后，处理进入步骤804，以及执行参考位置学习。在该参 考位置学习中，在已经将气门正时控制到参考位置的状态(例如，当 将最大滞后角度位置用作参考位置时，与滞后角端止动部邻接的相位 改变机构21的运动部的状态)，以及计算实际气门正时VT以及将这 学习为参考位置。
在此之后，当在步骤801中，确定已经完成参考位置学习时，处 理进入步骤805以及允许正常可变气门正时控制。在此之后，处理进 入步骤806以及取消所需气门正时改变率Vreq上的极限速率Vs。
在上述第十一实施例中，直到完成参考位置学习为止，禁止正常 的可变气门正时控制以及仅使得参考位置学习可执行。因此，在处理 转移到正常可变气门正时控制前，能完成参考位置学习以及确保实际 气门正时VT的检测精确度。
(第十二实施例)
即使当已经完成参考位置学习时，如果在参考位置学习中出现异 常，以及错误学习参考位置，实际气门正时VT的检测误差变大。因 此，当将气门正时控制到或接近其可变范围的极限位置时，存在相位 改变机构21的移动部高速撞击止动部的可能性。
为避免此，在本发明的第十二实施例中，执行图29所示的参考 位置学习异常确定程序和图30所示的气门正时变化率极限控制程 序。通过这些程序，可以确定是否有参考位置位置学习的异常，以及 当确定在参考位置学习中存在异常时，在所需气门正时改变率Vreq 上设置极限速率Vs以及执行速率限制控制。
在接通点火开关后，例如以预定周期，执行图29所示的参考位 置学习异常确定程序，并执行学习异常确定装置的任务。当开始该程 序时，首先，在步骤901，确定当前参考位置学习值VTO是否低于上 限端学习保护值VTGmax。在步骤902中，确定当前参考位置学习值 VTO是否高于下限端学习保护值VTGmin。其中，上限端学习保护值 VTGmax和下限端学习保护值VTGmin是关于由系统间的各个差值 产生的参考位置的离差的正常范围而设置的值，随时间改变等等。
如果参考位置学习值VTO在上限端学习保护值VTGmax和下限 端学习保护值VTGmin间的正常范围(VTGminSVT(^VTGmax)中，
处理进入步骤卯3并确定没有参考位置学习异常(它是正常的)。
相反，如果参考位置学习值VT0大于上限端学习保护值VTGmax 或小于下限端学习保护值VTGmin， SP，当参考位置学习值VT0不 包含在上限和下限端保护值VTGmax、 VTGmin间的范围中时，处理 进入步骤904。在步骤904,确定存在参考位置学习异常(参考位置 错误学习)。
以及当开始图30所示的气门正时改变率极限控制程序时，首先， 在步骤1001，在上述图29的参考位置学习异常确定程序的异常确定 结果的基础上，确定参考位置学习是否异常(是否错误学习参考位 置)。
当该结果是己经确定参考位置学习异常(已经错误学习参考位 置)时，因为降低实际气门正时VT的检测精确度(增加检测误差)， 能推断存在相位改变机构21的移动部高速撞击止动部的可能性。因 此，处理进入步骤1002以及设置用于限制所需气门正时改变率Vreq 的极限速率Vs以及执行速率限制控制。
另一方面，当在步骤1001中，确定参考位置学习正常时，处理 进入步骤1003以及取消所需气门正时改变速率Vreq的极限速率Vs。
在上述第十二实施例中，当确定参考位置学习异常(己经错误学 习参考位置)时，执行将所需气门正时改变率Vreq限制到低于极限 速率Vs的速率限制控制。因此，即使当错误学习参考位置以及实际 气门正时VT的检测误差增加时，能避免相位改变机构的移动部高速 碰撞止动部，以及可以防止齿轮机构的磨削和损坏。
同样在第十二实施例中，可以执行图26的目标气门正时计算程 序，以便当以参考位置学习异常，执行可变气门正时控制时，设置根 据通过速率限制控制，根据限制到低于极限速率Vs的气门正时改变 率的目标气门正时VTtg。
(第十三实施例)
在本发明的第十三实施例中，通过执行图31所示的参考位置学 习优化控制程序，禁止正常可变气门正时控制以及直到确定参考位置 学习正常为止，才仅可执行参考位置学习。
图31所示的参考位置学习优化控制程序是通过将图28的步骤 801的处理改变成步骤801a的处理，而其他步骤的处理与图28相同 所获得的程序。
在该程序中，首先，在步骤801a，在如上所述的图29的参考位 置学习异常确定程序的异常确定结果的基础上，确定参考位置学习是 否异常(是否错误学习参考位置)。
当该结果是已经确定参考位置学习异常时，禁止正常的可变气门 正时控制以及在所需气门正时改变率Vreq上设置极限速率Vs，然后， 执行参考位置学习(步骤802至804)。在此之后，当在步骤801a中， 确定参考位置学习正常时，允许正常的可变气门正时控制以及取消所 需气门正时改变率Vreq上的极限速率Vs (步骤805， 806)。
在上述第十三实施例中，禁止正常可变气门正时控制以及仅确定 参考位置学习正常时，才仅执行参考位置学习。因此，在处理转向正 常可变气门正时控制前，能正常地完成参考位置学习以及能确保实际 气门正吋VT的检测精确度。
(第十四实施例)
在起动发动机11前，能控制电动机驱动的可变气门正时设备18 (见图2)(同时停止发动机)。因此，在第十四实施例中，通过预启 动所执行的图32中所示的参考位置学习控制程序，在起动发动机11 前(在起动前)，执行参考位置学习。
以从正好接通到ECU30的电源后(正好点火开关从OFF位置转 向ACC位置或ON位置后)的预定周期，执行图32中的预启动参考 位置学习控制程序。当启动该程序时，首先，在步骤1101，确定点 火开关是否已经转向ON位置。当点火开关已经转向ON位置时，处 理进入步骤1102以及确定是否已经完成参考位置学习。如果还没有 完成参考位置学习，处理进入步骤1103以及执行参考位置学习。
因为通过该处理，在发动机11起动前执行参考位置学习，能从当 起动发动机ll时精确地检测实际气门正时VT。因此，能将实际气门 正时VT精确地控制到适合于起动的目标气门正时VTtg，以及能提 高发动机11的可起动性。
(第十五实施例)
在第十五实施例中，通过执行图33所示的预启动参考位置学习 控制程序，在起动发动机ll前，执行参考位置学习，以及禁止发动 机ll的起动控制(起动机操作)，直到完成参考位置学习为止。
当开始图33所示的预启动参考位置学习控制程序时，首先，在 步骤1201中，确定点火开关是否已经转向ON位置。当点火开关已 经转向ON位置时，处理进入步骤1202，以及确定是否已经完成参 考位置学习。当还没有完成参考位置学习时，处理进入步骤1203以 及禁止发动机11的起动机操作(起动)。在此之后，处理进入步骤 1204以及执行参考位置学习。上述步骤1203的处理执行起动禁止装 置的任务。
在此之后，当在步骤1202中，确定已经完成参考位置学习时， 处理进入步骤1205以及允许发动机11的起动机的操作。在此之后， 如果点火开关转向START位置，起动机操作以及起动发动机11。
在上述第十五实施例中，因为禁止起动机操作直到完成参考位置 学习为止，在完成参考位置学习前，能防止开始起动机的操作。换句 话说，在开始起动机操作和起动发动机11前，肯定能完成参考位置 学习。
(第十六实施例)
在第十六实施例中，通过执行图34所示的预启动参考位置学习 控制程序，将用于禁止发动机11的起动控制(起动机操作)的处理 的执行限制到从当接通点火开关时起的预定时间。
图34所示的预启动参考位置学习控制程序是通过在图33的步骤 1201的处理后增加步骤1201a的处理，而其他步骤的处理与图33中 相同所获得的程序。
在该程序中，在步骤1201中确定已经接通点火开关(操作到ON 位置)后，处理进入步骤1201a以及确定从接通点火开关起预定时间 是否已过。如果从接通点火开关起的预定时间还没有流逝，通过步骤 1202和1203的处理，禁止发动机11的起动机的操作。以及在已经 完成参考位置学习后，允许发动机ll的起动机操作(步骤1205)。
另一方面，当在完成参考位置学习前，从接通点火开关起的预定 时间已逝过时，处理从步骤1201a进入步骤1205以及即使在完成参 考位置学习前，也允许发动机ll的起动机操作。
在上述第十六实施例中，仅在从当接通点火开关起的预定周期 内，才执行用于禁止发动机11的起动机的操作直到参考位置学习完 成为止的处理。因此，即使为某些原因，在从接通点火开关起的预定 周期内，未完成参考位置学习，在此之后，能开始发动机11的起动 控制(起动机操作)，以及能防止发动机ll变得不能起动的问题。
尽管在上述第八至第十六实施例中，本发明应用于用于进气门的 可变气门正时控制设备，本发明不限于此，可替换地，本发明也可以 应用于排气门的可变气门正时控制设备。同时，根据需要，可以改变 可变气门正时设备18的结构，简单地说，其可以是用于改变使用齿 轮机构的气门正时的任何气门正时控制设备。同时，可变气门正时设 备的驱动源不限于电动机，以及只要其使用齿轮机构，本发明就能应
用于具有作为驱动源的液压的可变气门正时设备。
除此之外，本发明能通过各种其他改变的任何一种来实现，以及 例如，可以通过上述第八至第第十六实施例的的任意组合来实现。
(第十七实施例)
现在，将描述本发明的第十七实施例。
电动机驱动的可变气门正时设备具有其能改变气门正时，而与发 动机的运转状态无关的特性。因此，即使当发动机正起动或停止时， 也能执行可变气门正时控制。然而，当发动机正起动或停止时，发动 机的反转有时发生。在起动或停止发动机时，当正执行可变气门正时 控制的同时，发动机反转时，出现下述问题。
在凸轮轴在正转，即曲柄轴和凸轮轴在正转的前提下，执行基于 曲柄角传感器和凸轮角传感器的输出信号的实际气门正时的计算。因 为此，当发动机反转时，错误计算实际气门正时。因此，当在发动机 起动或停止时，可变气门正时控制期间，发动机反转时，在错误计算 的实际气门正时的基础上，控制可变气门正时设备。
因此，第十七实施例的目的是提供内燃机的可变气门正时控制设 备，预先能防止与由于内燃机的反转引起的可变气门正时控制有关的 问题，以及能提高在起动和停止时，内燃机的可控性。
首先，将概述根据第十七实施例的内燃机的可变气门正时控制设 备。根据第十七实施例的可变气门正时控制设备是在通过气门正时控 制装置，控制用于通过与内燃机分开设置的驱动源，改变进气门或排 气门的气门正时的可变气门正时设备的系统中，通过旋转状态确定装 置，确定内燃机的旋转状态以及当确定内燃机正在正转或停止时，执 行实际气门正时计算和/或可变气门正时控制的一种设备。
如果这样做，能监视内燃机的旋转状态以及能配置成仅当内燃机 正转或停止时，才执行实际气门正时计算和可变气门正时控制。另一
方面，当内燃机的反转发生时，能停止基于来自凸轮角传感器和曲柄 角传感器的输出信号的实际气门正时计算和可变气门正时控制。通过 这种方式，即使当在起动或停止内燃机时，出现内燃机的反转时，也 可以防止由反转引起的可变气门正时精确度的恶化，以及能增加在起 动和停止内燃机上的可变气门正时控制的控制质量。
在这种情况下，最好，在曲柄角传感器和/或凸轮角传感器的输出 信号的基础上，确定内燃机的旋转状态。曲柄角传感器以预定曲柄角 的间隔输出曲柄角信号，以及凸轮角传感器以预定凸轮角间隔输出凸 轮角信号。因此，通过监视曲柄角传感器或凸轮角传感器的输出信号， 可以区分内燃机正旋转或停止。
同时，最好，当内燃机正旋转以及确定在起动机正开启或当起动 机断开时的发动机速度高于预定值时，确定内燃机在正转。当起动机 开启时，因为迫使驱动内燃机以便通过起动机的驱动功率正转，能确 定内燃机在正转。以及尽管如果当发动机速度未足够地提高时，断开 起动机，存在内燃机反转的可能性，当在足够地提高发动机速度后断 开起动机时，内燃机的起动正常完成以及即使断开起动机后，内燃机 仍继续正转。因此，如果内燃机正旋转以及确定在断开起动机时，发 动机速度高于预定值时，能确定内燃机在正转。
现在，当内燃机停止时，因为没有从曲柄角传感器和凸轮角传感 器输出的信号。不可能执行基于曲柄角传感器和凸轮角传感器的输出 信号的实际气门正时的计算。
因此，最好，当在停止内燃机的同时，将执行可变气门正时控制 时，控制在发动机停止后的可变气门正时设备的起动量以便使实际气 门正时与目标气门正时匹配。在发动机停止后的可变气门正时设备的 起动量组成表示在发动机停止后的气门正时变化的参数。因此，通过 控制发动机停止后的可变气门正时设备的起动量，可以控制自正好在 发动机停止前计算的实际气门正时的气门正时变化。通过这种方式，不直接计算发动机停止时的实际气门正时，可以使发动机停止同时的 实际气门正时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门正时变化) 间接与目标气门正时匹配，以及能精确地执行可变气门正时控制。
当在内燃机停止的同时，执行可变气门正时控制时，在电动机驱 动的可变气门正时设备的情况下，最好，将电动机的旋转量(转数， 旋转角，相位变化)控制为可变气门正时设备的起动量。通过这种方 式，可以在停止内燃机的同时，高精确度地执行可变气门正时控制。
以及当已经确定内燃机已经反转时，最好，将实际气门正时控制 至一参考位置。用这种方式，可以快速地达到用于下一可变气门正时 控制的准备就绪状态。
当将参考位置设置成可变气门正时设备的变化范围的极限位置 (最大提前角位置或最大滞后角位置)，在内燃机正反转的同时，或 在己经反转后，停止内燃机的同时，可以将实际气门正时控制到该参 考位置。当将该参考位置设置成可变气门正时设备的变化范围的极限 位置时，即使实际气门正时未知，可变气门正时设备的相位改变机构 的移动部撞击提前角端或滞后角端止动部的位置变为参考位置(最大 提前角位置或最大滞后角位置)。因此，在内燃机正反转或停止的任 何时间，能将实际气门正时控制到参考位置。
在这种情况下，最好，在对可变气门正时设备的控制输出的基础 上，确定实际气门正时是否己经达到设置成可变气门正时设备的变化 范围的极限位置的参考位置。即，能在对可变气门正时设备的控制输 出是否超出使实际气门正时达到参考位置(使相位改变机构的移动部 碰撞止动部)所需的预定值的基础上，确定实际气门正时是否达到参 考位置。
另一方面，当参考位置已经设置成可变气门正时设备的变化范围 中的中间位置时，最好，在内燃机已经反转后停止的同时，将实际气 门正时控制到参考位置。当参考位置已经设置成可变气门正时设备的
变化范围的中间位置时，如果实际气门正时未知，则不能将实际气门 正时控制到参考位置。因此，期望等待内燃机在反转后停止，以及在 已经达到由例如从极限位置的气门正时变化获得实际气门正时的状 态后，将实际气门正时控制到参考位置。
现在，在附图的基础上，详细地描述根据第十七实施例的内燃机 的可变气门正时控制设备的具体例子。根据第十七实施例的可变气门
正时控制设备的系统结构基本上与图1和图2所示相同，以下将不再 描述。
第十七实施例中的ECU30通过执行在图35至图40中所示的气 门正时控制程序，充当旋转状态确定装置和气门正时控制装置，以及 在监视发动机11的旋转状态的同时，控制可变气门正时设备18。
在第十七实施例中，如图41所示，当接通点火开关(在下文中 称为"IG开关")时，将可变气门正时设备驱动继电器(在下文中称 为"VCT驱动继电器")接通，以及将电源电压从电池(未示出)提 供到ECU30和可变气门正时设备18等等。即使在断开IG开关后， 维持VCT驱动继电器的ON状态直到预定时间已过为止，以及电源 电压继续提供到ECU30和可变气门正时设备18等等。以及当从断开 IG开关起，预定时间已过时，断开VCT驱动继电器，以及停止向 ECU30和可变气门正时设备18等等提供电源电压。结果，即使当发 动机停止时，也能控制可变气门正时设备18直到断开VCT驱动继电 器为止。
ECU30在来自曲柄角传感器20和凸轮角传感器19的输出信号和 起动机(未示出)的开/关信号的基础上，确定发动机ll的旋转状态 (正转/反转/停止)。当确定发动机11在正转或停止时，执行实际气 门正时计算和可变气门正时控制。当发动机11的反转已经发生时， 停止实际气门正时计算和可变气门正时控制。
在发动机ll的正转期间，在发动机的旋转等等的基础上，计算目 标气门正时，以及在曲柄角传感器20和凸轮角传感器19的输出信号 的基础上，计算实际气门正时。以及反馈控制可变气门正时设备18 的电动机26以便使实际气门正时与目标气门正时匹配。
另一方面，在停止发动机ll时，因为不从曲柄角传感器20和凸 轮角传感器19输出信号，不可能执行基于曲柄角传感器20和凸轮角 传感器19的输出信号的实际气门正时的计算。因此，当停止发动机 11时，控制发动机停止后的可变气门正时设备18的电动机26的旋 转量(转数、旋转角、相位改变)以便使实际气门正时变为目标气门 正时。即，因为在发动机停止后的电动机26的旋转量是表示从发动 机停止以来的气门正时变化的参数，通过控制发动机停止后的电动机 26的旋转量，可以由正好在发动机停止前计算的实际气门正时，控 制气门正时变化。通过这种方式，可以使发动机停止时的实际气门正 时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门正时变化)间接成为 目标气门正时，而不直接计算发动机停止时的实际气门正时。
同时，如果确定发动机ll已经反转，与正常可变气门正时控制不 同，通过控制到参考位置，使实际气门正时被快速带至用于下一可变 气门正时控制的准备就绪状态。该参考位置设置成例如可变气门正时 设备18的变化范围的极限位置(最大提前角位置或最大滞后角位 置)。
现在，将描述由ECU30执行的图35至40所示的气门正时控制 程序的处理内容。
(主气门正时控制)
以从接通IG开关到断开VCT驱动继电器的预定周期，执行图35 所示的主气门正时控制程序。当启动该程序时，首先，在步骤1301， 在曲柄角传感器20的输出信号的基础上，执行发动机旋转/停止确定。 可替换地，在凸轮角传感器19的输出信号的基础上，执行发动机旋
转/停止确定。
在此之后，处理进入步骤1302，以及在步骤1301的确定结果的 基础上，确定发动机是否正旋转。如果确定发动机未旋转(发动机停 止)，处理进入步骤1305以及执行如图38所示，用于当发动机停止 时的气门正时控制程序，稍后将进一步描述，以及当前程序结束。
另一方面，当在步骤1302中，确定发动机正旋转时，处理进入 步骤1303以及执行图33所示的发动机正转/反转确定程序，稍后将 进一步描述，由此在来自起动机(未示出)的开/关信号的基础上， 执行发动机正转/反转确定。在此之后，处理进入步骤1304以及在步 骤1303的确定结果的基础上，确定发动机是否在正转。如果确定发 动机在正转，处理进入步骤1306以及执行如图37所示，用于当发动 机在正转时的气门正时控制程序，稍后将进一步描述，以及本程序结 束。另一方面，当在步骤1304中，确定发动机未正转(即，发动机 在反转)时，处理进入步骤1307以及执行如图39所示，用于当发动 机正反转时的气门正时控制程序，稍后将进一步描述，以及本程序结 束。
当在图35的主气门正时控制程序的步骤1303中，启动图36的 发动机正转/反转程序时，首先，在步骤1401中，确定起动机是否已 经开启。如果确定已经开启起动机，确定正通过起动机的驱动功率迫 使发动机11驱动以正转，以及处理进入1402。在步骤1402中，确 定发动机在正转，以及当前程序结束。
当另一方面，在步骤1401中，确定未开启起动机(即关闭起动 机)时，处理进入步骤1403。在步骤1403中，确定在关闭起动机时 的时间点的发动机速度是否高于预定速度以便维持正转。当确定在关 闭起动机时的发动机速度高于预定速度时，因为在关闭起动机前，发
动机速度足够提高，能推断正常地完成发动丰几11的起动以及即使在
关闭起动机后，发动机11也能继续正转。因此，处理进入步骤1402， 以及确定发动机在正转，由此本程序结束。
关于此，当在步骤1403中，确定当起动机关闭时的发动机速度 低于预定速度时，因为在发动机速度足够提高前关闭起动机，存在由 于起动机关闭，发动机11反转的可能性。因此，处理进入步骤1404， 以及确定发动机正反转，由此本程序结束。
当在图35的主气门正时控制程序的步骤1306中，启动图37所 示，用于当发动机在正转时的气门正时控制程序时，首先，在歩骤 1501中，在发动机的运转状态等等的基础上，计算目标气门正时。 在此之后，处理进入步骤1502以及由例如从曲柄角传感器输出的曲 柄角信号和从凸轮角传感器19输出的凸轮角信号，计算实际气门正 时。
在此之后，处理进入步骤1503以及反馈控制可变气门正时设备 18的电动机26以便使实际气门正时与目标气门正时匹配。
作为用于当发动机在正转时的这一气门正时控制，可替换地，可 以执行如在上述第一实施例中相同的控制。
当在图35的主气门正时控制程序的步骤1305中，启动如图38 所示，用于当发动机停止时的气门正时控制程序时，首先，在步骤 1601中，计算目标气门正时(例如，适合于下次发动机起动时的气 门正时)。在此之后，处理进入步骤1602以及计算与正好在发动机停 止前计算的实际气门正时和目标气门正时间的差值(目标气门正时变 化)相一致的电动机26的目标转数(目标旋转量)。
在此之后，处理进入步骤1603，以及累计自电动机停止以来电动 机26的转数(旋转量)以便获得电动机26的实际转数(实际旋转量)。 假定在电动机的正转方向上，电动机26的转数给为正值，以及在电 动机的反转方向上给为负值。
在此之后，处理进入步骤1604以及确定自电动机停止以来的电 动机26的实际转数与目标转数是否匹配。当确定自发动机停止以来 的电动机26的实际转数与目标转数不匹配时，处理进入步骤1605以 及确定自发动机停止以来的电动机26的转数是否低于目标转数。如 果电动机26的实际转数低于目标转数，处理进入步骤1606以及在返 回到步骤1603前，控制电动机26正转。另一方面，如果电动机26 的实际转数大于目标转数，处理进入步骤1607以及在返回到步骤 1603前，控制电动机26反转。
在此之后，在步骤1604中，确定自发动机停止以来的电动机26 的实际转数与目标转数匹配时，处理进入步骤1608以及确定停止的 发动机的实际气门正时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门 正时变化)已经达到目标气门正时。在此之后，处理进入步骤1609 以及停止电动机26，由此将实际气门正时保持为那个时间的气门正 时，以及本程序结束。
当图35的主气门正时控制程序的步骤1307中，启动图39的用 于当发动机正反转时的气门正时控制程序，首先，在步骤1701中， 将参考位置读取为目标气门正时。如上所述，将该参考位置设置成例 如构成可变气门正时设备18的变化范围的极限位置的最大提前角位 置或最大滞后角位置。
在此之后，在步骤1702中，确定目标气门正时(参考位置)是 否是最大提前角位置或最大滞后角位置，以及如果确定目标气门正时
(参考位置)是最大提前角位置或最大滞后角位置，执行向前的步骤
1703的处理以及在发动机反转的同时，将实际气门正时控制到参考 位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。当参考位置设置成最大 提前角位置或最大滞后角位置时，即使实际气门正时未知，可变气门 正时设备18的相位改变机构21的移动部碰撞最大提前角端或最大滞 后角端的位置变为参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。 因此，即使当发动机正反转时，也能用下述方式，将实际气门正时控 制到参考位置。
首先，在步骤1703中，执行图40中所示的参考位置到达确定程 序，稍后将进一步描述，以及在到电动机26的控制输出的基础上， 执行实际气门正时是否达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角 位置)的确定。
在此之后，处理进入步骤1704以及在步骤1703的确定结果的基 础上，确定实际气门正时是否达到参考位置(最大提前角位置或最大 滞后角位置)。当确定实际气门正时还未到达参考位置(最大提前角 位置或最大滞后角位置)时，处理进入步骤1705以及输出电动机26 的控制值以便实际气门正时在参考位置(最大提前角位置或最大滞后 角位置)的方向上移动。
在此之后，当在步骤1704中，确定实际气门正时已经到达参考 位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)时，处理进入步骤1706 以及将实际气门正时的存储值更新为参考位置(最大提前角位置或最 大滞后角位置)。在此之后，处理进入步骤1707以及控制电动机26 以便保持当前气门正时，以及本程序结束。
可替换地，当发动机反转后停止的同时，可以执行步骤1703至 1707的处理，以及在发动机反转后停止的同时，将实际气门正时控 制到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
另一方面，当将参考位置设置成可变气门正时设备18的变化范
围中的中间位置时，在步骤1702中，确定为"否"，以及本程序结束， 而不执行步骤1703至1707的处理。在这种情况下，在发动机反转后 停止的同时，最好将实际气门正时控制到参考位置(中间位置)。当 参考位置设置成可变气门正时设备18的变化范围中的中间位置时， 如果实际气门正时未知，不可能将实际气门正时控制到参考位置(中 间位置)。因此，处理首先等待直到发动机在反转后停止为止，以及 在已经达到从例如到极限位置的气门正时变化，找出实际气门正时的 状态后，将实际气门正时控制到参考位置。
当在图39的用于当发动机正反转时的气门正时控制程序的步骤 1703中，启动图40的参考位置到达确定程序时，首先，在步骤1801 中，计算使实际气门正时达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后 角位置)(使相位改变机构21的移动部碰撞止动部)所需的到电动机 26的控制输出的目标累计值。在此之后，处理进入步骤1802以及通 过累计从当开始控制电动机26时到在参考位置(最大提前角位置或 最大^:后角位置)的方向上移动实际气门正时的电动机控制值，获得 到电动机26的控制输出的实际累计值。
在此之后，处理进入步骤1803以及确定到电动机26的控制输出 的实际累计值是否提高到高于控制输出的目标累计值。当确定电动机 26的实际控制输出累计值升高到高于目标控制输出累计值时，处理 进入步骤1804以及推断实际气门正时己经达到参考位置(最大提前 角位置或最大滞后角位置)，以及本程序结束。
使用图41的流程图，说明上述第十七实施例的例子。当起动发 动机ll时，在接通IG开关(由此接通VCT驱动继电器)和开启起 动机间，发动机是静态的，执行用于当发动机停止时的气门正时控制。 即，将从发动机停止以来的电动机26的实际转数控制到目标转数以
便使停止发动机的实际气门正时与目标气门正时匹配。
在此之后，尽管起动器为开以及发动机在正转，执行用于当发动
机在正转时的气门正时控制。即，反馈控制可变气门正时设备18的 电动机26以便使在曲柄角传感器20和凸轮角传感器19的输出信号 的基础上计算的实际气门正时与目标气门正时匹配。
然后，在关闭起动机后，如果确定发动机在正转，再次执行用于 当发动机在正转时的气门正时控制。然而，当关闭起动器后，确定发 动机正反转时，停止实际气门正时计算以及可变气门正时控制以及使 实际气门正时返回到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
在停止发动机ll时，另一方面，当正好在断幵IG开关前，发动 机在正转，执行用于当发动机在正转时的气门正时控制。在此之后， 如果确定发动机已经停止，执行用于当发动机停止时的气门正时控制 直到关闭VCT驱动继电器为止。然而，当确定发动机正反转时，停 止实际气门正时计算以及可变气门正时控制，以及使实际气门正时返 回到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
在上述第十七实施例中，监视发动机ll的旋转状态，以及仅当发 动机在正转或停止时，执行实际气门正时计算和可变气门正时控制， 以及当已经发生发动机反转时，停止实际气门正时计算以及可变气门 正时控制。因为此，即使在起动或停止发动机时，出现发动机的反转 时，也可以防止由反转引起的气门正时控制精确度的恶化，以及能增 加在起动和停止发动机时的可变气门正时控制的控制质量。
然而，当停止发动机时，不可能基于来自曲柄角传感器20和凸 轮角传感器19的输出信号，执行实际气门正时的计算。因此，在该 第十七实施例中，当在发动机停止的同时，执行可变气门正时控制时， 能将自发动机停止以来的电动机26的实际转数控制成与目标转数匹 配，以便使停止发动机的实际气门正时(正好在发动机停止前的实际 气门正时+气门正时变化)与目标气门正时匹配。通过这种方式，可
以使停止发动机的实际气门正时间接成为目标气门正时，而不直接计 算发动机停止时的实际气门正时，以及以良好精确度执行可变气门正 时控制。
同时，在该第十七实施例中，当已经出现发动机反转时，因为将 实际气门正时控制到参考位置，能快速达到用于下一可变气门正时控 制的准备就绪状态。
(第十八实施例)
接着，将描述本发明的第十八实施例。
在该实施例中的可变气门正时设备18具有当不驱动电动机26 时，电动机26的输出轴27与进气端凸轮轴16同步旋转的结构。能 在例如电动机速度传感器29的输出信号的基础上，确定电动机26的 旋转状态(正转/反转/停止)。因此，当电动机26正与进气端凸轮轴 16同步旋转时，可以通过确定电动机26的旋转状态，确定发动机ll 的旋转状态。
通过在参考第十七实施例所述的图.36的步骤1403和步骤1404 间增加两个步骤1403a、 1403b的处理，而其他步骤的处理与图36中 相同，获得在该第十八实施例中执行的图42中所示的发动机正转/反 转确定程序。
在该程序中，当在步骤1403中确定当关闭起动机时的发动机速 度低于能维持正转的预定发动机速度时，处理进入步骤1403a。在步 骤1403a中，当可变气门正时设备18正保持实际气门正时稳定时， 即，当电动机26正与进气端凸轮轴16同步旋转时，例如根据电动机 速度传感器29的输出信号，确定电动机26正转或反转。电动机26 的这一正转或反转对应于发动机11的正转或反转。
在此之后，处理进入步骤1403b以及确定根据关闭起动机后，电 动机26的旋转状态确定的正转状态是否持续预定时间(或预定转
数)。当确定根据电动机26的旋转状态确定的正转的状态已经持续预 定时间(或预定转数)时，处理进入步骤1402以及确定发动机在正 转。另一方面，当根据电动机26的旋转状态确定的正转状态未持续 预定时间(或预定转数)时，处理进入步骤1404以及确定发动机正 反转。
用这种方式，能更精确地确定在关闭起动机后的发动机11的正转 /反转。
(第十九实施例)
同样，在本发明的第十九实施例中，可变气门正时设备18具有 当不驱动电动机26时，电动机26的输出轴27与进气端凸轮轴16同 步旋转的结构。因为此，可以通过确定与进气端凸轮轴16同步旋转 的电动机26的旋转状态，确定发动机ll的旋转状态。
在本发明的该第十九实施例中，执行图43中所示的发动机旋转 状态确定程序。当启动该程序时，首先，在步骤1901中，将可变气 门正时设备18设置成使实际气门正时保持稳定的状态，即电动机26 与进气端凸轮轴16同步旋转的状态。在此之后，处理进入步骤1902 以及在例如电动机速度传感器29的输出信号的基础上，确定电动机 26的旋转状态(正转/反转/停止)。
在此之后，处理进入步骤1903以及在步骤1902的确定结果的基 础上，确定电动机是否正旋转。当确定电动机未旋转(即电动机停止) 时，处理进入步骤l卯5以及本程序结束。
另一方面，当在步骤1903中，确定电动机正旋转时，处理进入 步骤1904以及在步骤1902的确定基础上，确定电动机是否在正转。 当确定电动机在正转时，处理进入步骤1906以及确定发动机在正转， 以及本程序结束。
关于此，当在步骤1904中，确定电动机未正转(即电动机正反
转)时，处理进入步骤1907以及确定发动机正反转，以及本程序结 束。
在上述第十九实施例中，在设置电动机26与进气端凸轮轴16同 步旋转的状态后，在与进气端凸轮轴16同步旋转的电动机26的旋转 状态的基础上，确定发动机11的旋转状态(正转/反转/停止)，因此， 以良好精确度，能确定发动机11的旋转状态。
(第二十实施例)
在发动机停止的同时，执行可变气门正时控制中，在第十七实施 例中，作为在发动机停止后的可变气门正时设备18的电动机26的旋 转量，能控制电动机26的实际转数与目标转数匹配以便使停止发动 机的实际气门正时与目标气门正时匹配。关于此，在第二十实施例中， 作为电动机26的旋转量，使用相位变化。即，将发动机停止后的电 动机26的实际相位变化(实际旋转角)控制到与目标相位变化(目 标旋转角)匹配以便使停止发动机的实际气门正时与目标气门正时匹 配。
通过每次电动机26旋转预定角度时，计算从电动机速度传感器 29输出的脉冲信号，能检测电动机26的相位改变(旋转角)。
在第二十实施例中，执行图44所示，用于当停止发动机时的气 门正时控制程序。当启动该程序时，首先，在步骤2001中，计算目 标气门正时。然后，在步骤2002中，计算对应于正好在电动机停止 前计算的实际气门正时与目标气门正时间的差值(目标气门正时变 化)的电动机26的目标相位变化。以及在步骤2003中，合计自电动 机停止以来的电动机26的相位变化以便获得电动机26的实际相位改 变。电动机26的相位变化是例如在电动机的前向旋转方向上给定为 正值，以及在电动机的反向旋转方向上给定为负值。
因为此，在步骤2004和步骤2005中，将自电动机停止以来的电 动机26的实际相位变化与目标相位变化进行比较。如果电动机26的 实际相位变化低于目标相位变化，在步骤2006中，控制电动机26以 便正转，以及如果电动机26的实际相位变化大于目标相位变化，控 制电动机26以便在步骤2007中反转。
在此之后，当在步骤2004中，确定自电动机停止以来的电动机 26的实际相位变化与目标相位变化匹配，在步骤2008中，确定停止 发动机的实际气门正时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门 正时变化)已经达到目标气门正时。然后，在步骤2009中，停止电 动机26以及保持作为那个时间点的实际气门正时。
同样在第二十实施例中，可以间接地计算停止发动机的实际气门 正时以及使该实际气门正时与目标气门正时匹配，以及可以良好精确 度执行可变气门正时控制。
(第二十一实施例)
如在上述第十七实施例和第二十实施例中，通过控制在发动机停 止后，表示可变气门正时设备18的起动量的电动机26的旋转量(转 数、旋转角、相位变化)，可以使停止发动机的实际气门正时与目标 气门正时匹配。然而，上述可变气门正时设备18的起动量(电动机 26的旋转量)不是表示自发动机停止以来的气门正时变化的唯一参 数，例如，也可以采用施加到可变气门正时设备上的驱动力的量。
在图45所示的发明的第二十一实施例中，在停止发动机的同时， 执行可变气门正时控制中，作为上述提供到可变气门正时设备18上 的驱动力的量，使用提供到可变气门正时设备18的电动机26的电功 率量。即，控制发动机停止后，提供到电动机26上的实际电功率量 以便使其与提供的电功率目标量匹配，使停止发动机的实际气门正时 与目标气门正时匹配。
在第二十一实施例中，执行如图45所示的，用于当发动机停止
时的气门正时控制程序。当启动该程序时，首先，在步骤2101中， 计算目标气门正时。然后，在步骤2102中，计算对应于正好在发动 机停止前计算的实际气门正时和目标气门正时间的差值(目标气门正 时变化)、提供到电动机26的目标电功率量。在此之后，在步骤2103 中，合计自电动机停止后，提供到电动机26上的电功率量以便获得 提供到电动机26的实际电功率量。例如在电动机的前向旋转方向上， 提供到电动机26的电功率量给定为正值以及在电动机的反向旋转方 向上给定为负值。
在此之后，在步骤2104和步骤2105中，将自发动机停止以来， 提供到电动机26的实际电功率量与供给电功率的目标量迸行比较。 如果提供到电动机26的实际电功率量小于供给电功率的目标量，在 步骤2106中，正转方向上的电功率提供到电动机26。另一方面，如 果提供到电动机26的实际电功率量大于供给电功率的目标量，在步 骤2107中，将反向旋转方向上的电功率提供到电动机26。
在此之后，当在步骤2104中，确定自电动机停止以来，提供到 电动机26的实际电功率量与供给电功率的目标量匹配，在步骤2108 中，确定停止的发动机的实际气门正时(正好在发动机停止前的实际 气门正时+气门正时变化)已经达到目标气门正时。然后，在步骤2109 中，停止电功率提供到电动机26以及保持在那个时间点的实际气门 正时。
通过如上所述的第二十一实施例，可以间接计算停止发动机的实 际气门正时以及使该实际气门正时与目标气门正时匹配，以及可以良 好精确度，执行可变气门正时控制。
(第二十二实施例)
在上述第二十一实施例中，因为电动机驱动可变气门正时设备 18，作为可变气门正时设备18的驱动力量，使用提供到可变气门正时设备18的电动机26的电功率量。
在第二十二实施例中，在使用液压驱动的可变气门正时设备的情 况下，将从液压驱动源提供的油量用作为提供到可变气门正时设备的 驱动力量。即，在图46所示的本发明的第二十二实施例中，在由与 发动机11分开设置的电子油泵或类似装置提供的液压驱动的液压驱 动可变气门正时设备(在下文中，称为"液压VCT")中，将从发动 机停止以来提供到液压VCT的实际油量控制到与供给目标油量匹配 以便使停止发动机的实际气门正时与目标气门正时匹配。
在该第二十二实施例中，执行如图46所示，用于当发动机停止 时的气门正时控制程序。当开始该程序时，首先，在步骤2201中， 计算目标气门正时。然后，在步骤2202，计算对应于正好在发动机 停止前计算的实际气门正时和目标气门正时间的差值(目标气门正时 变化)的、提供到液压VCT的目标油量。以及在步骤2203，合计从 发动机停止以来，提供到液压VCT的油量以便获得提供到液压VCT 的实际油量。例如，在气门正时提前方向上，提供到液压VCT的油 量给定为正值，以及在气门正时滞后方向上，给定为负值。
在此之后，在步骤2204和步骤2205中，将自发动机停止以来提 供到液压VCT的实际油量与提供目标油量进行比较，以及如果提供 到液压VCT的实际油量小于提供目标油量，在步骤2206中，将气门 正时提前方向上的液压提供到液压VCT。另一方面，如果提供到液 压VCT的实际油量大于供给目标油量，在步骤2207中，将气门定时 滞后方向上的液压提供到液压VCT。
在此之后，当在步骤2204中，确定提供到液压VCT的实际油量 与供给油目标量匹配时，在步骤2208中，确定停止发动机的实际气 门正时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门正时变化)己经 达到目标气门正时。然后，在步骤2209中，保持到液压VCT的供油 状态以便保持那个时间点的实际气门正时。
在上述第二十二实施例中，可以间接计算停止发动机的实际气门 正时以及使该实际气门正时与目标气门正时匹配，以及以良好精确 度，执行可变气门正时控制。
(第二十三实施例)
在当发动机正反转，或反转后停止时，将实际气门正时控制到参 考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)，在上述第十七实施例
中，在到电动机26的控制输出的实际累计值是否已经上升到高于控 制输出的目标累计值的基础上，确定实际气门是否已经达到参考位 置。关于此，在第二十三实施例中，在电动机26的实际总控制时间 值是否已经高于目标总控制时间值的基础上，确定实际气门正时是否 已经达到参考位置。即，在确定到可变气门正时设备18的控制输出 中，除那个控制输出的累计值外，还可以通过使用总的控制时间值， 确定实际气门正时是否已经达到参考位置。
在第二十三实施例中，执行图47中所示的参考位置到达确定程 序。在该程序中，首先，在步骤2301中，计算使实际气门正时成为 参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)(使相位改变机构21 的移动部碰撞止动部)所需的电动机26的目标总控制时间值。在此 之后，处理进入步骤2302，以及合计从当控制电动机26启动时到在 参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)的方向上移动实际气 门正时的电动机控制时间以便获得实际总控制时间值。
在此之后，在步骤2303中，将电动机26的实际总控制时间值与 目标总控制时间值进行比较。当电动机26的实际总控制时间值上升 到高于目标总控制时间值时，在步骤2304中，推断实际气门正时己 经达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
通过该第二十三实施例，可以精确地确定实际气门正时是否已经 达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
(第二十四实施例)
在上述第十七实施例至第二十三实施例中，在到可变气门正时设
备18的控制输出的基础上，确定实际气门正时是否已经达到参考位 置。然而，也能在可变气门正时设备18的操作状态的基础上，确定 实际气门正时是否已经达到参考位置。
图48所示的第二十四实施例集中在当实际气门正时达到参考位 置(最大提前角位置或最大滞后角位置)以及相位改变机构21的移 动部碰撞止动部时，电动机26的旋转突然减速到与凸轮轴速度相同 的速度或突然停止，以及电动机26的电流值或电压值增加。即，在 该实施例中，作为可变气门正时设备18的操作状态，监视电动机26 的实际电流值或实际电压值，以及在实际电流值或实际电压值是否已 经高于预定阈值的基础上，确定实际气门正时是否已经达到参考位 置。
在第二十四实施例中，执行图48所示的参考位置到达确定程序。 在该程序中，首先，在步骤2401中，计算用于确定实际气门正时是 否已经达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)(即，是 否正限制电动机26的旋转，因此电动机26的电流值或电压值增加) 的电动机电流阈值或电动机电压阈值。在此之后，在步骤2402中， 检测电动机26的实际电流值或实际电压值。
在此之后，在步骤2403中，将电动机26的实际电流值(或实际 电压值)与电动机电流阈值(或电动机电压阈值)进行比较。当电动 机26的实际电流值(或实际电压值)已经高于电动机电流阈值(或 电动机电压阈值)时，在步骤2404中，推断实际气门正时己经达到 参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
通过该第二十四实施例，可以精确地确定实际气门正时是否已经 达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
(第二十五实施例)
第二十五实施例构成如上所述的第二十四实施例的一变型。艮P， 在该第二十五实施例中，当实际气门正时达到参考位置(最大提前角
位置或最大滞后角位置)以及相位改变机构21的移动部碰撞止动部 并且电动机26的旋转突然减速到与凸轮轴速度相同的速度或突然停 止时，这在电动机26的实际速度的基础上被检测到。具体地，当电 动机26的旋转突然减速到与凸轮轴速度相同的速度或突然停止，以 及电动机26的实际速度下降到低于预定阈值时，确定实际气门正时 已经达到参考位置。
在该第二十五实施例中，执行图49所示的参考位到达确定程序。 在该程序中，首先，在步骤2501中，计算用于确定实际气门正时是 否已经达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)(即电动 机26的速度是否突然下降)的电动机速度阈值。在此之后，在步骤 2502中，检测电动机26的实际速度。
在此之后，在步骤2503中，将电动机26的实际速度与电动机速 度阈值进行比较。当电动机26的实际速度下降到低于电动机速度阈 值时，在步骤2504中，推断实际气门正时已经达到参考位置(最大 提前角位置或最大滞后角位置)。
通过该第二十五实施例，可以精确地确定实际气门正时是否已经 达到参考位置(最大提前角位置或最大滞后角位置)。
(第二十六实施例)
接着，使用图50，描述本发明的第二十六实施例。 当发动机速度低时，诸如在起动和停止发动机时，由发动机11 驱动的同步发电机的生成功率(电池充电功率)下降，以及电池电压 倾向下降。当在起动或停止发动机时的可变气门正时控制期间，电池
电压变得太低时，存在提供到可变气门正时设备18上的功率变得不 足以及产生可变气门正时设备18的不足操作或提供到起动机的功率 变得不足以及发动机11的起动性下降的可能性。
作为对此的对策，在第二十六实施例中，通过执行图50所示的 可变气门正时设备的操作条件改变程序，当发动机速度低于预定值 时，与电池电压相一致地，改变可变气门正时设备18的操作条件。 通过这种方式，即使当有时发动机速度下降，诸如起动和停止发动机 时，电池电压下降时，能改变可变气门正时设备18的操作条件以便 在电池电压条件下，可变气门正时设备18能正常操作，或能确保到 起动机的电源电压。
在从接通IG幵关时到关闭VCT驱动继电器时的时间上的预定周 期，执行图50所示的可变气门正时设备18的操作条件改变程序。当 起动该程序时，首先，在步骤2601中，检测当前电池电压。在此之 后，在步骤2602，检测当前发动机速度。然后，在步骤2603中，确 定发动机速度是否高于预定值。将该预定值设置成发动机速度以便可 以确保由发动机11驱动的同步发电机的足够的生成功率(电池充电 功率)。如果确定发动机速度高于预定值，推断未出现由电池电压下 降引起的问题，以及本程序结束。
另一方面，当在步骤2603中，确定发动机速度低于预定值时， 处理进入步骤2604以及确定电池电压是否高于第一预定值V1。如果 确定电池电压高于第一预定值V1时，推断未出现由电池电压下降引 起的问题，以及本程序结束。
当在步骤2604中，确定电池电压低于第一预定电压V1时，处理 进入步骤2605以及确定电池电压是否高于第二预定值V2。该第二预 定值V2设置成比第一预定值V1更低的电压值。当确定电池电压低 于第一预定值V1，并且高于第二预定值V2时，处理进入步骤2606 以及将可变气门正时设备18的起动速度限制到低于预定速度，从而
降低可变气门正时设备18的功耗。通过这种方式，在低功耗模式中， 正常操作可变气门正时设备18以及保证到起动机等的供电等等。
关于此，当确定电池电压低于第二预定值VI时，确定这不能通 过可变气门正时设备18上的操作速度限制来处理，以及处理进入步 骤2607以及禁止可变气门正时设备18的操作。通过这种方式，确定 能防止可变气门正时设备18的缺陷操作以及到起动机的供电不足。
通过上述第二十六实施例，当发动机速度低于预定值时，与电池 电压相一致地，限制可变气门正时设备18的起动速度或禁止可变气 门正时设备18的操作。因此，即使当在起动或停止发动机时，出现 电池电压下降，也能防止由该电压下降引起的可变气门正时设备18 的缺陷操作以及发动机起动性恶化，以及能增加起动和停止发动机时 的控制质量。
根据发动机状态(温度、发动机负载、电负载、油粘度等待)， 可以改变第二十六实施例中的发动机速度的预定值(阈值)和电池电 压的预定值(阈值)。如果这样做，当电池负载很大，诸如例如冷起 动时，能使发动机速度的预定值或电池电压的预定值很大以便防止由 电池电压不足引起的问题。
同时，尽管在该第二十六实施例中，当电池电压很低时，限制可 变气门正时设备18的起动速度，可替换地，可以改变可变气门正时 设备18的一些其他操作条件(例如操作量)。
同时，尽管组合上述其他实施例，可以实现第二十六实施例，也 可以单独地实施。
同时尽管在上述第十七实施例至第二十六实施例中，在气门正时 控制程序端上确定发动机的反转，可替换地，也可以在发动机控制程 序端确定发动机的反转，以及该确定结果用在气门正时控制程序中。 以及在气门正时控制程序端上执行的发动机反转的确定结果可以反 映在发动机控制程序端上，以及例如可以执行反转确定的燃油切断控
制。
同时，在上述第十七实施例至第二十六实施例中，在发动机停止 时执行可变气门正时控制中，通过将表示发动机停止以来的气门正时
变化，诸如电动机26的旋转量(转数，相位变化)的参数控制到目 标值，可以使停止发动机的实际气门正时与目标气门正时匹配，而不 是直接计算发动机停止时的实际气门正时。然而，可替换地，可以在 正好发动机停止前的实际气门正时和表示气门正时变化的参数，诸如 电动机26的旋转量(转数，相位变化)的基础上，计算停止发动机 的实际气门正时(正好在发动机停止前的实际气门正时+气门正时变 化)，以及可以反馈控制可变气门正时设备18以便使停止发动机的实 际气门正时与目标气门正时匹配。
同时，本发明不限于如在上述第十七实施例和第二十六实施例中 的用于进气门的可变气门正时控制设备，以及可替换地可应用于用于 排气门的可变气门正时控制设备。同时，可以适当地改变可变气门正 时设备18的结构，以及简单地说，其可以是由驱动源，诸如与发动 机分开设置的电动机或油泵驱动的任何可变气门正时设备。
权利要求
1.一种内燃机的可变气门正时控制设备，包括可变气门正时设备，用于通过与内燃机分开设置的驱动源，改变进气门或排气门的气门正时；气门正时控制装置，用于控制可变气门正时设备以便使实际气门正时与目标气门正时匹配(在下文中，称为“可变气门正时控制”)；以及旋转状态确定装置，用于确定内燃机的旋转状态，其中，当所述旋转状态确定装置确定内燃机在正转或停止时，所述气门正时控制装置执行实际气门正时计算和/或可变气门正时控制。
2. 如权利要求1所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，所述旋转状态确定装置在来自曲柄角传感器和/或凸轮角传 感器的输出信号的基础上，确定内燃机的旋转状态。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的可变气门正时控 制设备，其特征在于，当内燃机正旋转，以及确定正开启起动机时或 关闭起动机时的发动机速度不低于预定值时，所述旋转状态确定装置 确定所述内燃机在正转。
4. 如权利要求1至权利要求3的任何一个所述的内燃机的可变 气门正时控制设备，进一步包括具有与所述凸轮轴同步旋转的旋转轴 的驱动电动机，其中，所述旋转状态确定装置基于电动机的旋转状态， 确定内燃机的旋转状态。
5. 如权利要求4所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，当关闭起动机后，基于电动机的旋转状态，确定内燃机在正 转的状态持续预定时间时，所述旋转状态确定装置确定内燃机在正 转。
6. 如权利要求4或权利要求5所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特征在于，所述可变气门正时设备包括第一旋转部件，与所述凸轮轴同心放置并通过来自所述曲柄轴的旋转驱动功率旋转驱动；第二旋转部件，与凸轮轴整体旋转；相位改变部件，将旋转功率从所述第一旋转部件传送到所述第二 旋转部件以及相对于所述第一旋转部件，改变所述第二旋转部件的旋 转相位；以及电动机，与所述凸轮轴同心放置以便控制该相位改变部件的旋转 相位，其中，所述可变气门正时设备构造成当所述气门正时不改变时， 使所述电动机的速度与所述凸轮轴的速度匹配以便使所述相位改变 部件的旋转速度与所述凸轮轴的速度匹配，从而使所述第一旋转部件 和所述第二旋转部件间的旋转相位的差值保持稳定，从而使所述气门 正时保持稳定，以及当所述气门正时改变时，相对于所述凸轮轴的速 度，改变所述电动机的速度以便相对于所述凸轮轴的速度，改变所述 相位改变部件的旋转速度，从而改变所述第一旋转部件和所述第二旋 转部件间的旋转相位的差值，从而改变所述气门正时，以及其中，当所述可变气门正时设备使气门正时保持稳定时，所述旋 转状态确定装置基于电动机的旋转状态，确定内燃机的旋转状态。
7. 如权利要求1至权利要求6的任何一个所述的内燃机的可变 气门正时控制设备，其特征在于，当停止内燃机的同时，执行所述可 变气门正时控制时，所述气门正时控制装置控制停止发动机后、所述 可变气门正时设备的起动量和/或提供到所述可变气门正时设备的驱 动功率量以使实际气门正时与目标气门正时匹配。
8. 如权利要求7所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，在所述可变气门正时设备是由电动机驱动的类型的情况下， 所述气门正时控制装置将所述电动机的旋转量控制为所述可变气门 正时设备的起动量。
9. 如权利要求7所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，在所述可变气门正时设备是由电动机驱动的类型的情况下， 所述气门正时控制装置将所供给的电功率量控制为提供到所述可变 气门正时设备的驱动功率量。
10. 如权利要求7所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，在所述可变气门正时设备是由液压驱动的类型的情况下，所 述气门正时控制装置将所供给的油量控制为提供到所述可变气门正 时设备的驱动功率量。
11. 如权利要求1至权利要求10的任何一个所述的内燃机的可变 气门正时控制设备，其特征在于，当所述旋转状态确定装置确定内燃 机反转时，所述气门正时控制装置将所述气门正时控制到参考位置。
12. 如权利要求11所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特 征在于，在将所述参考位置设置成所述可变气门正时设备的可移动范 围的极限位置的情况下，所述气门正时控制装置在内燃机正反转的同 时，或内燃机在反转后停止的同时，将所述气门正时控制到所述参考 位置。
13. 如权利要求12所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其 特征在于，所述气门正时控制装置在到所述可变气门正时设备的控制 输出的基础上，确定实际气门正时是否到达设置成所述可变气门正时 设备的可移动范围的极限位置的参考位置。
14. 如权利要求12所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其 特征在于，所述气门正时控制装置在所述可变气门正时设备的操作状 态的基础上，确定实际气门正时是否到达设置成所述可变气门正时设 备的可移动范围的极限位置的参考位置。
15. 如权利要求11所述的内燃机的可变气门正时控制设备，其特征在于，在所述参考位置设置成可移动范围的中间位置的情况下，在 内燃机反转后停止的同时，所述气门正时控制装置将实际气门正时控 制到所述参考位置。
16.如权利要求1至权利要求15的任何一个所述的内燃机的可 变气门正时控制设备，其特征在于，当内燃机的速度低于预定值时， 所述气门正时控制装置与电池电压相一致地，改变所述可变气门正时 设备的操作条件。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机的可变气门正时控制设备，其计算所需气门正时改变率Vreq以便使目标气门正时VTtg和实际气门正时VT间的偏差D较小，然后，在所需气门正时改变率Vreq的基础上，计算电动机26和凸轮轴16间的所需速度差DMCRreq。当偏差D大于预定值时，通过将所需速度差DMCRreq加到凸轮轴速度RC上，计算所需电动机速度Rmreq，以及计算电动机控制值以便将电动机速度RM控制到所需电动机速度Rmreq。当偏差D不大于预定值时，将凸轮轴速度RC设置成所需电动机速度Rmreq以及计算电动机控制值以便将电动机速度RM控制到凸轮轴速度RC。
文档编号F02D13/02GK101178031SQ20071015479
公开日2008年5月14日 申请日期2003年10月23日 优先权日2002年10月25日
发明者漆畑晴行, 饭田寿 申请人:株式会社电装