专利名称：用于控制可变气门系统的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置及其控制方法。
背景技术：
一种常规的用于内燃发动机的可变气门正时装置包括改变发动机气门如进气门和排气门的气门特性的可变气门正时机构、在预定驱动范围内被驱动以便致动可变气门正时机构的致动器、以及用于驱动控制致动器的电子控制装置。为了在这种可变气门正时装置中以高精度控制发动机气门的气门特性，重要的是准确地检测实际气门特性并致动可变气门正时机构，或者换言之驱动控制致动器，使得实际气门特性与目标特性一致。关于检测发动机气门的实际气门特性的方法，考虑到发动机气门的气门特性对应于致动器在上述驱动范围内的驱动位置，可设置检测致动器的驱动位置的位置传感器，以便利用由位置传感器检测到的致动器的驱动位置来检测发动机气门的·实际气门特性。应注意，由位置传感器检测到的致动器的驱动位置(更准确地说，与驱动位置有关的信息)被存储在电子控制装置的随机存取存储器(RAM)中。这样，当需要例如检测发动机气门的实际气门特性时，从电子控制装置的RAM读取存储在RAM中的与致动器的驱动位置有关的信息。然而，用来检测发动机气门的实际气门特性的与致动器的驱动位置有关的信息并非始终对应于致动器的实际驱动位置并且可能偏离实际驱动位置。当来自位置传感器的信号中产生噪音时，例如，由传感器检测到的致动器驱动位置或换言之存储在电子控制装置的RAM中的与驱动位置有关的信息可能呈现不准确的值。此外，当电子控制装置的电力供应暂时停止时(当发生所谓的瞬时断电时)等，存储在电子控制装置的RAM中的与驱动位置有关的信息可能被重置为初始值并且由此丧失，或者信息内容可能改变。这些情况下，由位置传感器检测到的致动器驱动位置或换言之存储在电子控制装置的RAM中的与致动器驱动位置有关的信息变得不准确。结果，基于驱动位置信息而检测到的发动机气门的气门特性也变得不准确。因此，当为了将发动机气门的气门特性控制为目标特性而基于所检测到的气门特性来驱动致动器时，控制不能正确地执行。为了应对该问题，当预定执行条件成立时，执行初始化处理以使由位置传感器检测到的致动器驱动位置与实际致动器驱动位置一致。更具体而言，通过下述[程序I]至[程序3]来进行初始化处理。[程序I]在致动器被驱动到驱动范围的一端的状态下将由位置传感器检测到的致动器驱动位置或换言之存储在电子控制装置的RAM中的与驱动位置有关的信息设定在初始值。[程序2]将致动器驱动到驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端，并且在该状态下获得与由位置传感器检测到的致动器驱动位置的适当值的偏离量。[程序3]
将与所检测到的致动器驱动位置的适当值的偏离量反映在驱动位置中，以补偿偏离量，并且将反映后的值作为修正后的与驱动位置有关的信息存储在电子控制装置的RAM中。应注意，日本专利申请公报No. 2009-216052 (JP-A-2009-216052)描述了当执行
用于使由位置检测到的致动器驱动位置与实际驱动位置一致的处理时将致动器从驱动范围的一端驱动到驱动范围的相反端。通过执行上述初始化处理，能以高精度使由位置传感器检测到的致动器驱动位置与实际致动器驱动位置一致。能以高精度使所检测到的驱动位置与实际驱动位置一致的原因在于，在致动器驱动范围的一端将与致动器驱动位置有关的信息设定在初始值，此后在驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端修正与致动器驱动位置有关的信息与实际驱动位置之间的偏离。换言之，在初始化处理期间，如通过[程序I]至[程序3]所说明的，致动器从致动器驱动范围的一端被驱动到驱动范围的与驱动范围的所述一端相反的相反端(使其进行完整行程)。 然而，当致动器在上述初始化处理中以完整行程被驱动时，发动机气门的气门特性由于伴随的可变气门正时机构的操作而不可避免地经历大的变化，并且该变化大幅影响发动机运转。因此，初始化处理只能在当不必考虑上述影响时的特殊发动机运转期间、例如当内燃发动机在从异常恢复后首次运转(异常恢复运转)时等执行，并且因此难以在通常的发动机运转期间进行初始化处理。当初始化处理的执行频率以这种方式降低时，存储在电子控制装置的RAM中的与致动器驱动位置有关的信息保持在与实际驱动位置的偏离值，并且因此，在许多情况下，利用这种不准确的信息来连续驱动控制致动器。当利用不准确的信息来驱动控制致动器时，发动机气门的气门特性变成不适合于发动机运转。结果，内燃发动机的燃烧状态可能恶化，导致发动机的运转性能的降低和排气排放的增加。
发明内容
本发明提供一种用于内燃发动机的可变气门正时装置及其控制方法，通过所述可变气门正时装置及其控制方法，在确保在初始化处理中能以高精度使所检测到的致动器的驱动位置与实际驱动位置一致的同时能提高初始化处理的执行频率。本发明的第一方面涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，所述可变气门正时装置包括致动器，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构；检测单元，所述检测单元检测所述致动器的驱动位置；控制单元，所述控制单元基于由所述检测单元检测到的所述驱动位置而在所述致动器的驱动范围内驱动控制所述致动器，并且当预定执行条件成立时执行使由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的第一初始化处理和第二初始化处理中的一者；和异常判定单元，所述异常判定单元判定由所述检测单元检测到的驱动位置中是否存在异常并且在判定为存在异常后存储异常历史，其中，当所述异常历史被存储时，所述控制单元执行所述第一初始化处理，在所述第一初始化处理中，将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量，而当所述异常历史未被存储时，所述控制单元执行所述第二初始化处理，在所述第二初始化处理中，将由所述检测单元检测到的当前驱动位置设定在所述驱动位置的初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的所述相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量。在上述结构中，所述控制单元可使所述致动器在所述第二初始化处理期间的驱动速度升高超过在所述第一初始化处理期间的驱动速度。在上述结构中，在所述第二初始化处理中，当所述致动器朝所述驱动范围的所述相反端被驱动并且由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置比预定位置更接近所述驱动位置的所述相反端时，所述控制单元可降低所述致动器的驱动速度。在上述结构中，所述可变气门正时机构可包括由所述致动器致动并且改变进气门的最大升程量和操作角的气门升程改变机构；所述驱动范围的所述一端可以是所述进气门的最大升程量和操作角为最小的Lo端和所述进气门的最大升程量和操作角为最大的Hi端中的一者；并且所述驱动范围的相反端可以是所述Lo端和所述Hi端中的另一者。 在上述结构中，所述异常判定单元可基于向所述控制单元的电力供给的瞬时切断来判定由所述检测单元检测的所述驱动位置中存在异常。本发明的第二方面涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，所述可变气门正时装置包括致动器，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构；检测单元，所述检测单元检测所述致动器的驱动位置；控制单元，所述控制单元基于由所述检测单元检测到的驱动位置而在所述致动器的驱动范围内驱动控制所述致动器，并且当预定执行条件成立时执行使由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的初始化处理；和异常判定单元，所述异常判定单元判定由所述检测单元检测到的驱动位置中是否存在异常并且在判定为存在异常后存储异常历史，其中，在所述初始化处理中，将由所述检测单元在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在由所述检测单元在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量；并且当所述异常历史未被存储时，所述控制单元使所述致动器在所述初始化处理期间的驱动速度升高超过当所述异常历史被存储时的驱动速度。在上述结构中，在当所述异常历史未被存储时执行的所述初始化处理期间，当所述致动器朝所述驱动范围的所述相反端被驱动并且由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置比预定位置更接近所述驱动位置的所述相反端时，所述控制单元可降低所述致动器的驱动速度。在上述结构中，所述可变气门正时机构可包括由所述致动器致动并且改变进气门的最大升程量和操作角的气门升程改变机构；所述驱动范围的所述一端可以是所述进气门的最大升程量和操作角为最小的Lo端和所述进气门的最大升程量和操作角为最大的Hi端中的一者；并且所述驱动范围的所述相反端可以是所述Lo端和所述Hi端中的另一者。在上述结构中，所述异常判定单元可基于向所述控制单元的电力供给的瞬时切断来判定由所述检测单元检测的驱动位置中存在异常。
本发明的第三方面涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置的控制方法，所述控制方法包括检测致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构的致动器的驱动位置；判定所检测到的驱动位置中是否存在异常；在判定为存在异常后存储异常历史；和在预定执行条件成立时执行使所检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的第一初始化处理和第二初始化处理中的一者，其中，在所述第一初始化处理中，将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量；在所述第二初始化处理中，将当前检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述驱动器驱动到所述驱动范围的所述相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量；并且当所述异常历史被存储时，执行所述第一初始化处理，而当所述异常历史未被存储时，执行所述第二初始化处理。本发明的第四方面涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置的控制方法，所述控制方法包括检测致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构的致动器的驱·动位置；判定所检测到的驱动位置中是否存在异常；在判定为存在异常后存储异常历史；和在预定执行条件成立时，执行使所检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的初始化处理，其中，在所述初始化处理中，将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量，并且当所述异常历史未被存储时，使所述致动器在所述初始化处理期间的驱动速度升高超过当所述异常历史被存储时的驱动速度。根据上述结构，在确保能在初始化处理中以高精度使所检测到的致动器的驱动位置与实际驱动位置一致的同时能提高初始化处理的执行频率。
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，附图中同样的标号表示同样的元件，并且其中图I是示出了根据第一实施例的可变气门正时装置适用的发动机的整体的示意图；图2是示出了进气门和排气门的升程量相对于曲柄角的变化的推移的时序图；图3是示出了进气门和排气门的升程量相对于曲柄角的变化的推移的时序图；图4是示出了进气门和排气门的升程量相对于曲柄角的变化的推移的时序图；图5是示出了用于执行根据第一实施例的初始化处理的程序的流程图；图6是示出了在第二初始化处理期间用于控制致动器的驱动速度的程序的流程图；图7是示出了用于执行根据第二实施例的初始化处理的程序的流程图；和图8是示出了用于在高速初始化处理期间控制致动器的驱动速度的程序的流程图。
具体实施例方式[第一实施例]下面将参照图I至6描述根据本发明的用于改变发动机气门如设置在汽车发动机中的进气门和排气门的气门特性的可变气门正时装置的第一具体实施例。在图I所示的发动机I中，节气门13设置成能够在连接到发动机I的燃烧室2的进气通路3中打开和关闭。空气经进气通路3被吸入气缸中，并且从燃料喷射阀4喷射的燃料经进气通路3被供给至气缸。当火花塞5点燃由空气和燃料形成的空燃混合物时，空燃混合物燃烧，致使活塞6往复移动，并且结果用作发动机I的输出轴的曲轴7旋转。在气缸中燃烧后，空燃混合物作为排气从气缸排出至排气通路8。在发动机I中，燃烧室2和进气通路3根据用作发动机I的发动机气门的进气门 9的开闭操作而连通和切断。燃烧室2和排气通路8根据用作发动机I的除进气门9之外的另一个发动机气门的排气门10的开闭操作而连通和切断。进气门9和排气门10由当曲轴7的旋转被传输过来时旋转的进气凸轮轴11和排气凸轮轴12打开和关闭。发动机I包括作为用于改变进气门9的气门特性(开闭特性)的可变气门正时机构的设置在进气凸轮轴11中的进气门正时改变机构16和设置在进气凸轮轴11与进气门9之间的气门升程改变机构14。气门升程改变机构14通过使控制轴14a沿其轴线方向移位而如图2所示同步改变进气门9的最大升程量和操作角。通过致动器15来实现控制轴14a的该轴线方向移位。致动器15包括电动机,并且将电动机在预定旋转角范围内的旋转运动变换成沿控制轴14a的轴线方向的线性运动。通过控制经由液压回路作用在进气门正时改变机构16上的油压来驱动进气门正时改变机构16 (图I)。当被驱动时，进气门正时机构16修改进气凸轮轴11相对于曲轴7的相对旋转相位(进气门9的气门正时)。如图3所示，通过以这种方式驱动进气门正时改变机构16，在进气门9的开启时段(操作角)保持恒定的同时提前或延迟进气门9的开启正时和关闭正时。此外，图I所示的发动机I包括作为用于改变排气门10的气门特性(开闭特性)的可变气门正时机构的排气门正时改变机构17，该排气门正时改变机构设置在排气凸轮轴12中，以修改排气凸轮轴12相对于曲轴7的相对旋转相位(排气门10的气门正时)。通过控制经由液压回路作用在排气门正时改变机构17上的油压来驱动排气门正时改变机构17。如图4所示，当排气门正时改变机构17被驱动时，在排气门10的开启时段(操作角)保持恒定的同时提前或延迟排气门10的开启正时和关闭正时。接下来，将参考图I描述根据该实施例的设置在发动机I中的可变气门正时装置的电气构造。该可变气门正时装置包括执行与发动机I有关的各种控制的电子控制装置
21。电子控制装置21包括执行与上述控制有关的各种计算处理的中央处理单元(CPU)、存储所述控制中所需的程序和数据的只读存储器(ROM)、暂时存储由CPU生成的计算结果等的RAM、从外部输入信号的输入端口、向外部输出信号的输出端口等。诸如加速器位置传感器28、节气门位置传感器30、空气流量计32、曲柄位置传感器34、位置传感器35、进气凸轮位置传感器36和排气凸轮位置传感器37之类的各种传感器等连接到电子控制装置21的输入端口。加速器位置传感器28检测由汽车的驾驶者压下的加速器踏板27的操作量(加速器操作量)。曲柄位置传感器34输出对应于曲轴7的旋转的信号，该信号用来计算发动机转速、曲柄角等。位置传感器35检测作为致动器15的驱动位置的旋转角，该旋转角是在致动器15的电动机的预定旋转角范围内的值。进气凸轮位置传感器36基于进气凸轮轴11的旋转而输出对应于进气凸轮轴11的旋转位置的信号。排气凸轮位置传感器37基于排气凸轮轴12的旋转而输出对应于排气凸轮轴12的旋转位置的信号。用于燃料喷射阀4、节气门13、气门升程改变机构14 (致动器15)、进气门正时改变机构16、排气门正时改变机构17等的驱动回路连接到电子控制装置21的输出端口。电子控制装置21基于从各种传感器输入的检测信号来获知发动机运转状态，并且根据所获知到的发动机运转状态来向连接到输出端口的各种驱动回路输出指令信号。这样，经由电子控制装置21在发动机I上实现在发动机I上进行的各种运转控制，例如气门特性改变控制、节气门开度控制和燃料喷射控制。为了以高精度控制进气门9的最大升程量和操作角，即进气门9的气门特性，重要的是准确地确定最大升程量和操作角的当前值并且操作气门升程改变机构14或换言之驱动控制致动器15，使得所确定的最大升程量和操作角与目标值一致。在此，进气门9的最大升程量和操作角是对应于致动器15在其驱动范围内的驱动位置的值，或更具体而言对应于致动器15的电动机在预定旋转角范围内的旋转角的值。因此，能基于由位置传感器35检测到的设置在致动器15中的电动机的旋转角或换言之致动器15的驱动位置来确定进气门9的最大升程量和操作角的当前值。应注意，由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置(更准确地说，与驱动位置有关的信息)被存储在电子控制装置21的RAM 21a (图I)中。然后，当例如需要确定进气门9的最大升程量和操作角的当前值时，从电子控制装置21的RAM 21a读取存储在RAM 21a中的致动器15的驱动位置。然而，与由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置有关并且存储在RAM 21a中的信息并非始终对应于致动器15的实际驱动位置，并且可能偏离致动器15的实际驱动位置。例如，当来自位置传感器35的信号中产生噪音时，由传感器35检测到的致动器15的驱动位置可能呈现不准确的值，并且结果，存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与驱动位置有关的信息可能偏离实际驱动位置。此外，当由于电子控制装置21的电力供应的暂时停止(所谓的瞬时断电)等导致存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息丧失并被重置为初始值或者该信息的内容改变时，存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息可能偏离实际驱动位置。当存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息以这种方式变得不准确时，基于驱动位置信息而确定的进气门9的最大升程量和操作角的当前值也变得不准确。这种情况下，当为了将进气门9的最大升程量和操作角控制为目标值而基于所确定的进气门9的最大升程量和操作角的当前值来驱动致动器15时，可能无法正确地执行控制。为了应对该问题，执行初始化处理以使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与致动器15的实际驱动位置一致。通过下述[程序I]至[程序3]来进行该初始化处理。
[程序I]在致动器15被驱动到其驱动范围的一端的状态下将由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置或换言之存储在电子控制装置21的RAM21a中的与驱动位置有关的信息设定在初始值。[程序2]将致动器15驱动到驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端，并且在该状态下获得由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量。[程序3]将所检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量反映在驱动位置中以补偿偏离量，并且将反映后的值作为与驱动位置有关的信息存储在电子控制装置21的RAM 21a中。通过执行该初始化处理，能以高精度使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与致动器15的实际驱动位置一致。其原因在于，在初始化处理中，在致动器15的驱动范围的一端将与致动器15的驱动位置有关的信息设定在初始值，此后在驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端修正所述信息与实际驱动位置之间的偏离。换言之， 在初始化处理期间，如通过[程序I]至[程序3]所说明的，致动器15从驱动范围的一端被驱动到驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端(使其进行完整行程)。然而，当致动器15在初始化处理期间以完整行程被驱动时，进气门9的最大升程量和操作角由于伴随的气门升程改变机构14的操作而不可避免地经历大的变化，并且该变化大幅影响发动机运转。因此，该初始化处理只能在当不必考虑上述影响时的特殊发动机运转期间、例如当发动机I在从异常恢复后首次运转(异常恢复运转)时等执行，并且因此难以在通常的发动机运转期间进行初始化处理。初始化处理的执行频率相应降低，存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息保持在与实际驱动位置的偏离值，并且因此，在许多情况下，致动器15是连续利用这种不准确的信息来驱动控制的。当利用不准确的信息来驱动控制致动器15时，进气门9的最大升程量和操作角变得不适合于发动机运转。结果，发动机I的燃烧状态可能恶化，导致发动机I的运转性能的降低和排气排放的增加。接下来，将描述能借以解决上述问题的根据该实施例的初始化处理的概要。电子控制装置21判定与由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置有关的信息中是否存在异常，并且在已判定为存在异常的情况下，电子控制装置21将异常历史存储在RAM 21a中。异常历史被存储在RAM21a中的状况的一个示例是当电子控制装置21的电力供应被瞬时切断时。换言之，例如，电子控制装置21基于瞬时断电来判定与由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置有关的信息中存在异常，并且将异常历史存储在RAM 21a中。在异常历史被存储的情形中，由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置或换言之存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息很有可能已大幅偏离实际驱动位置。此夕卜，即使异常历史未被存储，存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息也可能偏离实际驱动位置。例如，当由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置由于来自位置传感器35的信号中的噪音等而偏离实际驱动位置时，存储在RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息也偏离实际驱动位置。然而，应注意，当异常历史未被存储时发生的偏离小于当异常历史由于瞬时断电等而被存储时发生的偏离。考虑到以上情况，根据该实施例的利用完整行程驱动的初始化处理(以下将称为第一初始化处理)仅在RAM 21a中存储有异常历史时被执行。结果，即使与驱动位置有关的信息大幅偏离实际驱动位置，也能以高精度使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置或换言之存储在RAM21a中的与驱动位置有关的信息与实际驱动位置一致。另一方面，当异常历史未被存储在RAM 21a中时，存储在RAM 21a中的与驱动位置有关的信息不太可能大幅偏离实际驱动位置，并且因此为了提高初始化处理的执行频率而执行以下将描述的利用短行程驱动的初始化处理。利用短行程驱动的初始化处理以下将被称为第二初始化处理。第二初始化处理在[程序I]至[程序3]之中仅[程序I]与第一初始化处理不同。更具体地，执行以下[程序Ia]来代替[程序I]。[程序Ia]
将由位置传感器35检测到的致动器15的当前驱动位置或换言之存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与当前驱动位置有关的信息在不修改的情况下设定为驱动位置的初始值。然后如上所述执行[程序2]和[程序3]，以使存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息与实际驱动位置一致。在第二初始化处理中，致动器15在[程序Ia]和[程序2]中的驱动是从初始化处理开始时的位置至驱动范围的相反端的短驱动(短行程驱动)。当以短行程驱动致动器15时，抑制了由伴随的气门升程改变机构14的操作导致的进气门9的最大升程量和操作角的大的变化，并且因此最大升程量和操作角的变化不会大幅影响发动机运转。因此，第二初始化处理不仅能在不必考虑上述影响的特殊发动机运转期间、例如当发动机I在从异常恢复后首次运转(异常恢复运转)时等执行，而且能在通常的发动机运转期间执行。结果，能提高初始化处理的执行频率。如上所述，在第二初始化处理中，在[程序Ia]中将由位置传感器35检测到的致动器15的当前驱动位置不加修改地设定为驱动位置的初始值。因此，所设定的初始值可能相对于致动器15的实际驱动位置发生偏离。然而，在异常历史未被存储的状况下，所述偏离不太可能大。因此，即使存在这种偏离，致动器15也被驱动到驱动范围的与该驱动范围的所述一端相反的相反端，并且在该状态下，在第二初始化处理的[程序2]和[程序3]期间修正所检测到的驱动位置与致动器15的实际驱动位置的偏离。结果，能使所检测到的驱动位置与实际驱动位置一致。通过如上所述当异常历史被存储时执行第一初始化处理而当异常历史未被存储时执行第二初始化处理，能在确保能以高精度使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与实际驱动位置一致的同时提高初始化处理的执行频率。因此，能抑制存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息保持在与实际驱动位置的偏离值并且因此利用该不准确的信息连续驱动控制致动器15的状况。相应地，抑制了致动器15以使得进气门9的最大升程量和操作角变得不适合于发动机运转的方式被驱动控制的状况，并且结果防止了导致发动机I的运转性能降低和排气排放增加的发动机I的燃烧状态的恶化。
接下来将参照示出了初始化处理例程的图5中的流程图详细描述在根据该实施例的初始化处理期间执行的程序。例如，该初始化处理例程通过预定时间间隔的时间中断经由电子控制装置21周期性地执行。在初始化处理例程中，首先，作出关于异常历史是否被存储在RAM21a中的判定(SlOl)0当在SlOl中作出肯定判定时，判定第一初始化处理的执行条件是否成立(S102)。例如，通过判定发动机I是否正处于从异常恢复后首次运转(是否正在进行异常恢复运转)来判定第一初始化处理的执行条件是否成立。当判定第一初始化处理的执行条件成立时，执行第一初始化处理(S103)。
在第一初始化处理的[程序2]中，将致动器15从驱动范围的一端驱动到驱动范围的与所述一端相反的相反端。例如，将致动器15从进气门9的最大升程量和操作角最小的一端(Lo端)驱动到进气门9的最大升程量和操作角最大的一端(Hi端)。因此，在[程序
I]中，在致动器15已被驱动到Lo端的状态下将由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置或换言之存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与驱动位置有关的信息设定为初始值。此外，在[程序2]中，将致动器15驱动到Hi端，并且在该状态下，获得由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量。然后，在第一初始化处理的[程序3]中，将所检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量反映在驱动位置中，以补偿偏离量。例如，基于偏离量来修正所检测到的致动器15的驱动位置。然后将反映后的(修正后的)值作为与驱动位置有关的信息存储在电子控制装置21的RAM 21a中。另一方面，当在SlOl的处理中判定异常历史未被存储在RAM 21a中时，作出关于第二初始化处理的执行条件是否成立的判定(S104)。例如，通过判定发动机I要求的加速度的增量(下文也简称为“要求加速度的增量”)是否等于或超过预定判定值Ta来判定第二初始化处理的执行条件是否成立。应注意，在该实施例中，使用节气门开度的增量作为要求加速度的增量。此外，可将判定值Ta设定在能认为伴随致动器15在第二初始化处理的[程序Ia]和[程序2]中的驱动的发动机运转的变化小于要求加速度的增加所导致的发动机运转的变化的要求加速度的增量的最小值。这种情况下，基于实验等预先设定判定值Ta。当在S104的处理中判定第二初始化处理的执行条件成立时，执行第二初始化处理(S105)。应注意，不论是否正在进行诸如上述异常恢复运转之类的特殊发动机运转，即在通常的发动机运转以及异常恢复运转期间，只要在S104的处理中要求加速度的增量不小于预定判定值Ta，就判定第二初始化处理的执行条件成立。因此，第二初始化处理不仅在诸如异常恢复运转之类的特殊发动机运转期间执行，而且在通常的发动机运转期间执行。在第二初始化处理的[程序2]中，致动器15从其当前驱动位置被驱动到驱动范围的相反端(该示例中的Hi端)。在[程序Ia]中，将由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置或换言之存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与驱动位置有关的信息在不修改的情况下设定为驱动位置的初始值。此外，在[程序2]中，将致动器15驱动到Hi端，并且在该状态下获得由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量。然后，在第二初始化处理的[程序3]中，将所检测到的致动器15的驱动位置与适当值的偏离量反映在驱动位置中，以补偿该偏离量。例如，基于该偏离量来修正所检测到的致动器15的驱动位置。然后将反映后的(修正后的)值作为与驱动位置有关的信息存储在电子控制装置21的RAM 21a中。
接下来，将参照示出了高速驱动例程的图6中的流程图描述致动器15在第二初始化处理期间的驱动速度的控制。例如，该高速驱动例程通过预定时间间隔的时间中断经由电子控制装置21周期性地执行。在该例程中，首先，作出关于是否正在进行第二初始化处理的判定(S201)。当在S201中作出肯定判定时，作出关于致动器15当前是否正在被朝Hi端驱动的判定(S202)。当在S202中作出肯定判定时，作出关于致动器15的当前驱动位置是否接近Hi端的判定(S203)。当致动器15正在被朝Hi端驱动但致动器15的当前驱动位置未接近Hi端时(S203 否)，使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度(致动器15在第一初始化处理期间的驱动速度)(S205)。当致动器15正在被朝Hi端驱动并且致动器15的当前驱动位置接近Hi端时(S203 :是)，将致动器15的驱动速度设定在通常驱动速度(S204)。因此，在当异常历史未被存储时进行的第二初始化处理中，仅在致动器15正在根据[程序2]朝Hi端被驱动但致动器15的当前位置未接近Hi端时使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度。这样，即使伴随致动器15被朝Hi端驱动的进气门9的最大升程量和操作角的变化影响发动机运转，也能缩短该影响出现的时段。结果，能更进一步降低 最大升程量和操作角的变化对发动机运转的影响。此外，当致动器15正在朝Hi端被驱动并且致动器15的当前驱动位置接近Hi端时，使致动器15的驱动速度降低至通常值。这样，能防止在如上所述当致动器15的当前位置未接近Hi端时使致动器15的驱动速度升高的情况下发生致动器15在以过大动量被驱动到Hi端后突然停止的状况。顺便说一下，当当前驱动位置接近距Hi端预定距离X的位置时，在S203的处理中判定为致动器15的当前驱动位置接近Hi端。或者，当当前驱动位置比预定位置更接近Hi端时，可判定为致动器15的当前驱动位置接近Hi端。例如，将距离X和预定位置设定在将致动器15的驱动速度降低至在致动器15到达Hi端前的通常值所需的值。根据以上详细描述的实施例，获得了以下效果。(I)根据异常历史是否被存储在电子控制装置21的RAM 21a中来执行用于使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与实际驱动位置一致的两个初始化处理中的一个。更具体地，当异常历史被存储时进行利用完整行程驱动的初始化处理(第一初始化处理)，而当异常历史未被存储时进行利用短行程驱动的初始化处理(第二初始化处理)。这样，能在确保能以高精度使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与实际驱动位置一致的同时提高初始化处理的执行频率。因此，能抑制存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息由于初始化处理的执行频率的降低而保持在与实际驱动位置偏离的值并且因此利用该不准确的信息连续驱动控制致动器15的状况。相应地，抑制了致动器15以使得进气门9的最大升程量和操作角变得不适合于发动机运转的方式被驱动控制的状况，并且结果防止了导致发动机I的运转性能降低和排气排放增加的发动机I的燃烧状态的恶化。(2)在当异常历史未被存储时进行的第二初始化处理中，仅在致动器15正在朝Hi端被驱动但致动器15的当前位置未接近Hi端时使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度。因此，即使伴随致动器15被驱动到Hi端的进气门9的最大升程量和操作角的变化影响发动机运转，也能缩短该影响出现的时段。结果，能更进一步降低最大升程量和操作角的变化对发动机运转的影响。应注意，当在已使致动器15的驱动速度升高的状态下执行初始化处理时，致动器15被比平常更快地驱动，并且因此在致动器15的驱动期间由位置传感器35检测到的致动器15的当前驱动位置中更有可能出现误差。然而，在异常历史未被存储的状况下，该误差不会呈现大值。因此，通过修正当致动器15到达Hi端时检测到的驱动位置相对于在初始化处理期间的实际驱动位置的偏离，即使出现误差，也能使所检测到的驱动位置与实际驱动位置一致。(3)当在上述第二初始化处理中致动器15正在朝Hi端被驱动并且致动器15的当前驱动位置接近Hi端时，使致动器15的驱动速度降低至通常值。这样，能防止在如上所述当致动器15的当前位置未接近Hi端时使致动器15的驱动速度升高的情况下发生致动器15在以过大动量被驱动到Hi端后突然停止的状况。[第二实施例]接下来，将基于图7和8来描述本发明的第二实施例。在该实施例中，不论有无异常历史，都始终进行利用完整行程驱动的初始化处理，并且根据异常历史的有无来改变在初始化处理期间致动器15的驱动速度。图7是示出了根据该实施例的初始化处理例程的流程图。该初始化处理例程的S301至S304等同于根据第一实施例的初始化处理(图5)的SlOl至S104。因此，当异常历史被存储在电子控制装置21的RAM 21a中时(S301 :是)，如果在S302中判定执行条件成立则执行通常的初始化处理(对应于第一实施例的第一初始化处理)(S303)。另一方面，当异常历史未被存储在RAM 21a中时(S301 :否)，如果在S304中判定执行条件成立则执行高速初始化处理(S305)。高速初始化处理是利用根据第一实施例的[程序I]至[程序3]进行的利用完整行程驱动的初始化处理。在高速初始化处理中，使致动器15在致动器15从Lo端被驱动到Hi端时的驱动速度升高超过在上述通常的初始化处理期间致动器15的驱动速度(通常驱动速度)。当致动器15这样在致动器15的驱动速度高于平常的状态下以完整行程被驱动时，能缩短伴随的进气门9的最大升程量和操作角的变化影响发动机运转的时段。因此，进 气门9的最大升程量和操作角的变化不会大幅影响发动机运转。相应地，高速初始化处理不仅能在当不必考虑上述影响时的特殊发动机运转期间、例如当发动机I在从异常恢复后首次运转(异常恢复运转)时等执行，而且能在通常的发动机运转期间执行。结果，能提高初始化处理的执行频率。应注意，在高速初始化处理中，致动器15比在通常的初始化处理中更快地从Lo端被驱动到Hi端，并且因此在致动器15的驱动期间由位置传感器35检测到的致动器15的当前驱动位置中更有可能出现误差。然而，在异常历史未被存储的状况下，该误差不会呈现大值。因此，通过修正当致动器15到达Hi端时检测到的驱动位置相对于在初始化处理期间的实际驱动位置的偏离，即使出现误差，也能使所检测到的驱动位置与实际驱动位置一致。图8是示出了根据该实施例的高速驱动例程的流程图。在该高速处理例程的S402至S405中进行的处理等同于在根据第一实施例的高速驱动例程(图6)的S202至S205中进行的处理。在根据该实施例的高速驱动例程(图8)中，首先，作出关于是否正在进行高速初始化处理的判定(S401)。当在S401中作出肯定判定时，作出关于致动器15当前是否正在被朝Hi端驱动的判定(S402)。当在S402中作出肯定判定时，作出关于致动器15的当前驱动位置是否接近Hi端的判定(S403)。当致动器15正被朝Hi端驱动但致动器15的当前驱动位置未接近Hi端时(S403 :否)，使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度(在通常的初始化处理期间致动器15的驱动速度)(S405)。当致动器15正在被朝Hi端驱动并且致动器15的当前驱动位置接近Hi端时(S403 :是)，将致动器15的驱动速度设定在通常值(上述通常驱动速度)(S404)。根据该实施例，获得了以下效果。(4)根据异常历史是否被存储在电子控制装置21的RAM 21a中来执行用于使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与实际驱动位置一致的两个初始化处理中的一个。更具体地，当异常历史被存储时，进行将致动器15的驱动速度设定在通常值的通常初始化处理，而当异常历史未被存储时，进行使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度的高速初始化处理。这样，能在确保能以高精度使由位置传感器35检测到的致动器15的驱动位置与实际驱动位置一致的同时提高初始化处理的执行频率。因此，能抑制存储在电子控制装置21的RAM 21a中的与致动器15的驱动位置有关的信息由于初始化处理的执行频率的降低而保持在与实际驱动位置偏离的值并且因此利用该不准确的信息连续驱动控制致动器15的状况。相应地，抑制了致动器15以使得进气门9的最大升程量和操作角变得不适合于发动机运转的方式被驱动控制的状况，并且结·果防止了导致发动机I的运转性能降低和排气排放增加的发动机I的燃烧状态的恶化。(5)在高速初始化处理中，当致动器15正在朝Hi端被驱动并且致动器15的当前驱动位置接近Hi端时，使致动器15的驱动速度降低至通常值。这样，能防止在如上所述当致动器15的当前位置未接近Hi端时使致动器15的驱动速度升高的情况下发生致动器15在以过大动量被驱动到Hi端后突然停止的状况。[其他实施例]应注意，上述实施例例如可修改如下。在第一实施例的第二初始化处理中，不一定必须使致动器15的驱动速度升高超过通常驱动速度。当在第一实施例的第一初始化处理和第二实施例的各初始化处理中致动器15从驱动范围的一端被驱动到该驱动范围的与驱动范围的所述一端相反的相反端时，致动器15可从驱动范围的Hi端被驱动到驱动范围的Lo端。这种情况下，在根据第一实施例的第二初始化处理的[程序2]中致动器15朝Lo端被驱动。在第一和第二实施例中，可采用诸如加速器操作量的增量之类的另一参数来代替节气门开度的增量作为要求加速度的增量。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，包括 致动器，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构； 检测单元，所述检测单元检测所述致动器的驱动位置； 控制单元，所述控制单元基于由所述检测单元检测到的驱动位置而在所述致动器的驱动范围内驱动控制所述致动器，并且当预定执行条件成立时执行使由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的第一初始化处理和第二初始化处理中的一者；和 异常判定单元，所述异常判定单元判定由所述检测单元检测到的驱动位置中是否存在异常并且在判定为存在异常后存储异常历史，其中 当所述异常历史被存储时，所述控制单元执行所述第一初始化处理，在所述第一初始化处理中，将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量，并且 当所述异常历史未被存储时，所述控制单元执行所述第二初始化处理，在所述第二初始化处理中，将由所述检测单元检测到的当前驱动位置设定在所述驱动位置的初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的所述相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量。
2.根据权利要求I所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中，所述控制单元使在所述第二初始化处理期间所述致动器的驱动速度升高超过在所述第一初始化处理期间的驱动速度。
3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中，在所述第二初始化处理中，当所述致动器被朝所述驱动范围的所述相反端驱动并且由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置比预定位置更接近所述驱动位置的所述相反端时，所述控制单元降低所述致动器的驱动速度。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中 所述可变气门正时机构包括由所述致动器致动并改变进气门的最大升程量和操作角的气门升程改变机构； 所述驱动范围的所述一端是所述进气门的最大升程量和操作角为最小的Lo端和所述进气门的最大升程量和操作角为最大的Hi端中的一者；并且 所述驱动范围的所述相反端是所述Lo端和所述Hi端中的另一者。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中，所述异常判定单元基于向所述控制单元的电力供给的瞬时切断来判定由所述检测单元检测到的驱动位置中存在异常。
6.一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，包括 致动器，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构； 检测单元，所述检测单元检测所述致动器的驱动位置；控制单元，所述控制单元基于由所述检测单元检测到的驱动位置而在所述致动器的驱动范围内驱动控制所述致动器，并且当预定执行条件成立时执行使由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的初始化处理；和 异常判定单元，所述异常判定单元判定由所述检测单元检测到的驱动位置中是否存在异常并且在判定为存在异常后存储异常历史，其中 在所述初始化处理中，将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的一端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下由所述检测单元检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量，并且 当所述异常历史未被存储时，所述控制单元使在所述初始化处理期间所述致动器的驱动速度升高超过当所述异常历史被存储时的所述驱动速度。
7.根据权利要求6所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中，在当所述异常历史未被存储时执行的所述初始化处理期间，当所述致动器被朝所述驱动范围的所述相反端驱动并且由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置比预定位置更接近所述驱动位置的所述相反端时，所述控制单元降低所述致动器的驱动速度。
8.根据权利要求6或7所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中 所述可变气门正时机构包括由所述致动器致动并改变进气门的最大升程量和操作角的气门升程改变机构； 所述驱动范围的所述一端是所述进气门的最大升程量和操作角为最小的Lo端和所述进气门的最大升程量和操作角为最大的Hi端中的一者；并且 所述驱动范围的所述相反端是所述Lo端和所述Hi端中的另一者。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的用于内燃发动机的可变气门正时装置，其中，所述异常判定单元基于向所述控制单元的电力供给的瞬时切断来判定由所述检测单元检测到的驱动位置中存在异常。
10.一种用于内燃发动机的可变气门正时装置的控制方法，包括 检测致动器的驱动位置，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构； 判定所检测到的驱动位置中是否存在异常； 在判定为存在异常后存储异常历史；和 在预定执行条件成立时，执行使所述致动器的所检测到的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的第一初始化处理和第二初始化处理中的一者，其中， 在所述第一初始化处理中，将在所述致动器被驱动到驱动范围的一端的状态下检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量； 在所述第二初始化处理中，将当前检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述驱动器驱动到所述驱动范围的所述相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量；并且 当所述异常历史被存储时执行所述第一初始化处理，而当所述异常历史未被存储时执行所述第二初始化处理。
11.一种用于内燃发动机的可变气门正时装置的控制方法，包括 检测致动器的驱动位置，所述致动器致动改变发动机气门的气门特性的可变气门正时机构； 判定所检测到的驱动位置中是否存在异常； 在判定为存在异常后存储异常历史；和 在预定执行条件成立时，执行使所述致动器的所检测到的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的初始化处理，其中 在所述初始化处理中，将在所述致动器被驱动到驱动范围的一端的状态下检测到的驱动位置设定在初始值，然后将所述致动器驱动到所述驱动范围的与所述驱动范围的所述一端相反的相反端，并将在所述致动器被驱动到所述驱动范围的所述相反端的状态下检测到的驱动位置与适当值的偏离量反映在所述驱动位置中以补偿所述偏离量，并且 当所述异常历史未被存储时，使在所述初始化处理期间所述致动器的驱动速度升高超过当所述异常历史被存储时的所述驱动速度。
全文摘要
一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，包括致动器(15)，所述致动器致动可变气门正时机构；检测单元(35)，所述检测单元检测所述致动器的驱动位置；控制单元(21)，所述控制单元驱动控制所述致动器，并且当预定执行条件成立时，执行使由所述检测单元检测到的所述致动器的驱动位置与所述致动器的实际驱动位置一致的第一初始化处理和第二初始化处理中的一者；和异常判定单元(21)，所述异常判定单元判定由所述检测单元检测到的驱动位置中是否存在异常并且在判定出存在异常后存储异常历史。所述控制单元在所述异常历史被存储时执行所述第一初始化处理，并且在所述异常历史未被存储时执行所述第二初始化处理。
文档编号F02D41/00GK102906401SQ201180026149
公开日2013年1月30日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月10日
发明者正源寺良行, 泷本文人, 中川崇, 羽原俊辅 申请人:丰田自动车株式会社