CN101278106B - 电磁驱动气门操作机构的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
当获得根据内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时时，执行基于目标气门正时和预计延迟时间设定气门体的命令正时的前馈控制，并且执行将之前循环中的实际延迟时间设定为下一循环的预计延迟时间的反馈控制。气门正时(打开，关闭)被指定在气门体到达基于缓冲机构的缓冲高度与预定位置隔开的位置的正时。这使得能够在反馈控制中精确地检测实际延迟时间，并且允许在前馈控制中适当地设定命令正时。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁驱动气门操作机构的控制装置，其通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭内燃发动机中的进气门和排气门。
背景技术
已知一种电磁驱动气门操作机构，其中衔铁固定于气门的阀杆上，并且，沿阀杆的轴线方向在衔铁的两个相对侧的每一侧设有一个与阀杆同轴的电磁铁。在这种机构中，当上电磁铁和下电磁铁处于非驱动状态时，衔铁被上弹簧和下弹簧定位在中性位置。通过将衔铁吸引并附着于上侧电磁铁，使气门体处于完全关闭位置。此外，通过将衔铁吸引并附着于下侧电磁铁，使气门体处于完全打开位置(例如，见日本专利申请公报第JP-A-2002-266667号及日本专利申请公报第JP-A-2001-193504号)。
就上述动作而言，通过在所需正时针对上电磁铁和下电磁铁交替地控制励磁电流的供应和停止，包括衔铁和气门体的可动部分沿轴线方向位移，从而气门被打开或关闭。
在以上所述的电磁驱动气门操作机构中，当气门体被打开或者关闭时，供应到电磁铁的保持电流供给被停止，以便分离已经吸引并附着于电磁铁上的气门体。然而，因为从停止供应保持电流到残留在电磁铁内的残余电磁力消失之间需要时间，所以在气门体实际开始打开或者关闭之前出现响应延迟(延迟时间)。
因此，要预测该延迟时间，并进行前馈控制以提前气门体开始打开/关闭动作的命令正时。预计延迟时间是通过实验等方式凭经验确定为常数的固定值。
在以上电磁驱动气门操作机构中，存在以下需要改进的地方。
即，由于采用的电磁铁的个体差异，用于电磁驱动气门操作机构的每个电磁铁的残余电磁力可能变化，所以响应延迟可能改变。这种响应延迟还可能取决于内燃发动机的运转状态(转速、负载、或其他方面)而改变。因此，如在上述电磁驱动气门操作机构中，如果用于前馈控制的预计延迟时间是固定值，则可以断定，将不能吸收响应延迟的变化。
此外，为了将固定值设定为预计延迟时间，要在实验中测量许多实际延迟时间。然而，因为测量结束正时，即，气门体实际开始打开或者结束关闭的位置，不能够精确地检测，所以可以断定，将不能精确地设定预计延迟时间。
基于提升传感器的输出判断测量结束正时(气门体实际开始打开或者结束关闭的正时)。气门体实际开始打开的正时被定义为气门体稍微离开完全关闭位置的位置，而气门体实际结束关闭的正时被定义为气门体无限接近完全关闭位置的位置。因为需要通过提升传感器的输出检测这些位置，所以一旦发生提升传感器的输出的噪声污染，将很难区分很小量的提升位置和噪声。
因此，可以断定，测量结束正时的辨别包括误差。如果作为预计延迟时间的固定值是基于如此大误差的测量结果而确定的，则可以断定，该固定值的正确性很低。
因此，由于电磁铁的个体差异的变化不能够被吸收，此外，由于预计延迟时间被设定为正确性较低的固定值，所以实际气门正时偏离目标气门正时的可能性很高。这种偏差的出现引起了内燃发动机的扭矩波动，比如内燃发动机的燃烧状态偏离适当范围等等，因此这是不利的。
可以想象，在上述前馈控制之后，将进行反馈控制，在所述反馈控制中，检测的实际延迟时间将与气门体的实际动作相关，并且检测结果将用于校正固定值。然而，如果在检测时，实际气门体的测量结束正时被设定在气门体实际开始打开或者结束关闭的正时，则可以断定，与前面的情形一样，实际延迟时间的测量结果的正确性将变得很低。
发明内容
本发明的目的是在用于内燃发动机的电磁驱动气门操作机构的控 制装置中抑制或避免实际气门正时相对于目标气门正时的偏差，并改善内燃发动机的燃烧状态。
本发明的第一方面涉及一种电磁驱动气门操作机构的控制装置，其通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体。所述电磁驱动气门操作机构的控制装置的特征在于所述气门体具有上部阀杆、下部阀杆以及设置在所述上部阀杆与所述下部阀杆之间的缓冲机构，所述上部阀杆设有由电磁力牵引的衔铁，所述下部阀杆沿所述气门体的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆下方；以及所述控制装置包括：设定装置，其用于将所述气门体到达基于所述缓冲机构的缓冲高度与预定位置隔开的位置的正时设定为气门正时；存储装置，在其中存储着通过确定所述气门体从命令正时位移到目标气门正时所需的时间而获得的预定值以及用于校正所述预定值的校正值，其中，所述时间为称作预计延迟时间的常数，所述命令正时用于表明所述气门体的打开/关闭的开始；命令正时设定装置，当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时时，所述命令正时设定装置通过从所述存储装置中读取所述预定值和所述校正值并且从所述目标气门正时中减去所述预定值和所述校正值的和来设定所述命令正时；以及校正装置，当根据所述设定的命令正时通过电磁力控制提升所述气门体而检测到设定气门正时时，所述校正装置确定所述检测到的实际气门正时相对于所述目标气门正时的偏差并且基于所述偏差的值更新所述存储装置中的所述校正值。
在这种构造中，气门正时被指定在能够由提升传感器等精确检测的位置。因此，当确定实际气门正时偏差时，或在实验阶段通过提升传感器等的测量将待储存在存储装置中的预定值确定为常数时，能够精确地指定测量结束正时。此外，经由校正装置能够精确地检测实际气门正时。因此，在偏差和预定值中不太可能包括误差。
此外，因为在之前循环中获得的气门正时的实际偏差随后储存在存储装置中作为校正值的更新，所以，在设定命令正时时使用的预计延迟时间的正确性得以提高，并且能够适当设定命令正时。
因此，变得能够在内燃发动机起动的初期抑制或避免实际气门正时与目标气门正时之间的偏差。因而，在发动机起动之后，内燃发动机的燃烧状态能够快速地进入适当范围。从而，变得能够抑制或避免内燃发 动机的扭矩波动。
顺便提及，由于在上述构造中，每次循环都校正预计延迟时间，所以偏差值越大，下一循环中的命令正时就越早。
本发明的第二方面涉及一种电磁驱动气门操作机构的控制装置，其通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体。所述电磁驱动气门操作机构的控制装置的特征在于所述气门体具有上部阀杆、下部阀杆以及设置在所述上部阀杆与所述下部阀杆之间的缓冲机构，所述上部阀杆设有由电磁力牵引的衔铁，所述下部阀杆沿所述气门体的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆下方；以及所述控制装置包括：设定装置，其用于将所述气门体到达基于所述缓冲机构的缓冲高度与预定位置隔开的位置的正时设定为气门正时；存储装置，在其中存储着通过确定所述气门体从命令正时位移到目标气门正时所需的时间而获得的预定值，其中，所述时间为称作预计延迟时间的常数，所述命令正时用于表明所述气门体的打开/关闭的开始；命令正时设定装置，当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时时，所述命令正时设定装置通过从所述存储装置中读取所述预定值并且从所述目标气门正时中减去所述预定值来设定所述命令正时；以及校正装置，当根据所述设定的命令正时通过电磁力控制提升所述气门体而检测到设定气门正时时，所述校正装置确定从所述命令正时到所述实际气门正时的实际延迟时间并且基于所述实际延迟时间更新所述存储装置中的所述预定值。
在这种构造中，气门正时被指定在能够由提升传感器等精确检测的位置。因此，当确定实际气门正时偏差时，或在实验阶段通过提升传感器等的测量将待储存在存储装置中的预计延迟时间的预定值确定为常数时，能够精确地指定测量结束正时。此外，经由校正装置能够精确地检测实际气门正时。因此，在检测的实际延迟时间和预计延迟时间的预定值中不太可能包括误差。
此外，因为在之前循环中精确获得的实际延迟时间随后储存在存储装置中作为预计延迟时间的预定值的更新，所以，在设定命令正时时使用的预计延迟时间的正确性得以提高，并且能够适当设定命令正时。
因此，变得能够在内燃发动机起动的初期抑制或避免实际气门正时 与目标气门正时之间的偏差。因而，在发动机起动之后，内燃发动机的燃烧状态能够快速地进入适当范围。从而，变得能够抑制或避免内燃发动机的扭矩波动。
在上述的电磁驱动气门操作机构的控制装置中，缓冲高度可以是基于气门体由于缓冲机构而相对于完全关闭位置以恒定的速度位移的量所确定的值。
在这种构造中，通过前述设定方式使气门正时的位置清楚。因此，变得能够经由提升传感器等精确地检测气门正时，而不会使其与外部干扰等混淆，并且，变得能够精确地执行与气门正时相关的各种测量。
在上述电磁驱动气门操作机构的控制装置中，当经由校正装置检测实际气门正时时，可以读入在气门体到达对应于缓冲高度与完全关闭位置隔开的位置时产生的曲柄角，并且该曲柄角能够被视为实际气门正时。
在上述电磁驱动气门操作机构的控制装置中，当检测以上所述的实际延迟时间或偏差时，校正装置可以确定气门体在打开气门正时和关闭气门正时之间的转变速度，并且，如果转变速度小于或等于某一阈值，可以执行检测实际延迟时间或偏差的程序。
在这种构造中，当转变速度较慢时，即，当气门体的位移量较小时，检测实际延迟时间或偏差。因此，例如，对于进气门的情形，进气门将不太可能受进气的影响，所以将提高实际延迟时间的检测准确性。
在上述电磁驱动气门操作机构的控制装置中，可以进一步包括：延迟时间映射生成装置，其用于将供所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间存储在延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速和负载作为参数；以及管理装置，其用于在所述命令正时设定装置获得目标气门正时的正时获得与所述目标气门正时相关的所述内燃发动机的转速和负载，并且用于从所述延迟时间映射的与所述获得的转速和所述获得的负载相应的相关区域读取预计延迟时间，并且用于将所述读取的预计延迟时间设定为在下一行程期间设定命令气门正时时使用的预定值。
顺便提及，行程期间是指从内燃发动机的操作起动直到其停止的一段时期。
依照这种构造，变得能够缩短与内燃发动机的转速和负载的波动一致的实际延迟时间的波动相对应的每个区域中的气门正时偏差的收敛时间。因此，本发明的控制装置变得有利于抑制或避免内燃发动机的排放或燃料经济性的劣化，或扭矩的下降，等等。
在以上电磁驱动气门操作机构的控制装置中，电磁驱动气门操作机构可以具有多个气门体；作为关于每个气门体的预计延迟时间的预定值独立地存储在存储装置中；以及，命令正时设定装置和校正装置可以对每个气门体独立地进行处理。
在这种构造中，在具有多个气门体的电磁驱动气门操作机构中，这些气门体的打开/关闭动作的命令正时独立地设定。因此，即使用于驱动这些气门体的电磁力存在变化，也能够吸收这些变化，因此，能够适当地为每个气门体设定命令正时。因此，该控制装置有利于使内燃发动机的各个气缸的燃烧状态一致。
在以上的具有多个气门体的电磁驱动气门操作机构的控制装置中，可以进一步包括：延迟时间映射生成装置，其用于将供每个气门体的所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间独立地存储在每个气门体的延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速和负载作为参数；以及管理装置，其用于在每个气门体的所述命令正时设定装置获得目标气门正时的正时独立地获得与每个气门体的所述目标气门正时相关的所述内燃发动机的转速和负载，并且用于从每个气门体的所述延迟时间映射中的与所述获得的转速和所述获得的负载对应的相关区域独立地读取预计延迟时间，并且用于将每个气门体的所述读取的预计延迟时间独立地设定为在下一行程期间设定每个气门体的命令气门正时时使用的所述预计延迟时间的预定值。
假定在具有多个气门体的电磁驱动气门操作机构中该控制装置独立地设定每个气门体的打开/关闭动作的命令正时并且为多个气门体中的每一个设置延迟时间映射的情况下，采用这种构造。因此，即使用于驱动这些气门体的电磁力存在变化，也能够吸收所有气门体的变化，从而能够独立地适当确定这些气门体的气门正时。
以上的具有多个气门体的电磁驱动气门操作机构的控制装置可以进一步包括：异常诊断装置，其用于检查在预定正时存储在每个气门体 的所述延迟时间映射的相互对应区域中的所有预计延迟时间中是否有任何一个大于或等于预定值，并且如果有预计延迟时间大于或等于所述预定值，所述异常诊断装置判断相关气门体的动作是异常的。
在假定电磁驱动气门操作机构具有多个气门体的情况下采用这种构造，并且能够估算出所有气门体有无出现异常。因此，在严重故障发生之前，能够告知驾驶员出现异常，并且异常能够在初期被处理，例如，通过检查、修理、或类似方法。
此外，并非为了异常诊断而专门去获得信息，而是利用气门正时控制过程中存储在延迟时间映射中的预计延迟时间来执行异常诊断。因此，该特征有利于避免增加不必要的费用。
本发明的第三方面涉及一种电磁驱动气门操作机构的控制方法，所述电磁驱动气门操作机构通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体。所述电磁驱动气门操作机构的控制方法包括：所述气门体具有上部阀杆、下部阀杆、以及设置在所述上部阀杆与所述下部阀杆之间的缓冲机构，所述上部阀杆设有由电磁力牵引的衔铁，所述下部阀杆沿所述气门体的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆下方；将所述气门体到达基于所述缓冲机构的缓冲高度与预定位置隔开的位置的正时设定为气门正时；存储通过确定所述气门体从命令正时位移到目标气门正时所需的时间而获得的预定值以及用于校正所述预定值的校正值，其中，所述时间为称作预计延迟时间的常数，所述命令正时用于表明所述气门体的打开/关闭的开始；当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时时，通过从存储装置读取所述预定值和所述校正值并且从所述目标气门正时中减去所述预定值和所述校正值的和来设定所述命令正时；以及当根据所述设定的命令正时通过电磁力控制提升所述气门体而检测到设定气门正时时，确定所述检测到的实际气门正时相对于所述目标气门正时的偏差并且基于所述偏差的值更新所述校正值。
因此，本发明能够抑制或避免实际气门正时相对于目标气门正时的偏差，并且有利于改善内燃发动机的燃烧状态。
附图说明
通过以下优选实施方式的描述并参照附图，本发明的上述的和其他的目的、特征和优点将变得更加明显，其中，相似的标号用来表示相似的元件，其中：
图1示出了一个示意图，其显示了根据本发明的电磁驱动气门操作机构的控制装置的一种实施方式，以及电磁驱动气门操作机构的剖视图，其显示了气门体处于中性状态；
图2是电磁驱动气门操作机构的一个剖视图，其显示了气门体从图1的状态被完全关闭的情形；
图3是电磁驱动气门操作机构的一个剖视图，其显示了气门体从图1的状态被完全打开的情形；
图4A、4B和4C是正时图，其显示了根据图1所示实施方式的气门正时控制；
图5是一个说明图，其中，图4B中的气门打开开始的区域被放大；
图6是一个说明图，其中，图4B中的从完全打开状态到完全关闭状态的气门体关闭转变期间被放大；
图7是用于描述从图2所示的完全关闭气门体状态向图3所示的完全打开气门体状态转变时的气门正时控制的流程图；
图8是用于描述从图3所示的完全打开气门体状态向图2所示的完全关闭气门体状态转变时的气门正时控制的流程图；
图9是用于描述根据本发明的控制装置的另一实施方式的气门正时控制中的延迟时间映射生成例程的流程图；
图10是用于描述图9所示实施方式的气门正时控制中的延迟时间映射管理例程的流程图；以及
图11是用于描述根据本发明的控制装置的又一实施方式中的电磁驱动气门操作机构的异常诊断例程的流程图。
具体实施方式
以下，将参照图详细描述本发明的实施方式。图1到8示出了本发明的一种实施方式。
图1示出了用于内燃发动机(汽油发动机、柴油发动机等)的电磁驱动气门操作机构，所述内燃发动机安装在诸如机动车辆或类似装置的车辆上。
例如，图中所示的示例电磁驱动气门操作机构1具有称作平移驱动型的结构，并且包括安装在气缸盖2上的用作进气门、排气门或者类似元件的气门体10和致动气门体10的驱动部20。
在气门体10中，钟形部12一体形成在作为轴部的阀杆11的端部。气门体10沿着轴线方向往复位移从而钟形部12打开和关闭气缸盖2的进气口2a。即，当气门体10下移时，钟形部12打开进气口2a。另一方面，当气门体10上移时，钟形部12关闭进气口2a。
阀杆11由从钟形部12延伸的下部阀杆11b和经由间隙调节器13联结到下部阀杆11b的上端的上部阀杆11a构成，以便形成直线型构造。下部阀杆11b在设置于气缸盖2上的气门导承14的导向下可自由地滑动。上部阀杆11a在设置于上电磁铁22和下电磁铁23的阀杆导承15的导向下可自由地滑动地。顺便提及，间隙调节器13用作上部阀杆11a和下部阀杆11b之间的缓冲机构，并且具有容易伸展但不易收缩的特性。
驱动部20通过电磁力和弹性力的配合以往复方式沿着轴线方向位移气门体10。驱动部20包括：一个衔铁21；两个电磁铁，即，上电磁铁22和下电磁铁23；用于打开气门的上侧弹性元件24和用于关闭气门的下侧弹性元件25；两个驱动电路26、27；以及提升传感器28。
衔铁21由例如由软磁性材料或类似物形成的圆环制成，并且，衔铁21沿着轴线方向装配并固定在上部阀杆11a的中间部的外侧。
上电磁铁和下电磁铁22、23固定于基座29，使得它们布置在衔铁21的上下侧，并且分别与衔铁21具有预定的空气间隙。每个电磁铁22、23根据需要产生用于牵引衔铁21的电磁力。
每个电磁铁22、23包括由磁性材料做成的芯部22a、23a以及线圈 22b、23b。
每个芯部22a、23a形成为具有圆柱形，并且固定于基座29的内周。每个线圈22b、23b容纳在芯部22a、23a的侧表面上开设的环形沟槽内。每个线圈22b、23b的两个末端连接到对应的其中一个驱动电路26、27。当经由驱动电路26、27向线圈22b、23b供应预定励磁电流I时，上侧芯部22a的下表面变成产生用于向上牵引衔铁21的电磁力的气门关闭吸引表面22c，并且下侧芯部23a的上表面变成产生用于向下牵引衔铁21的电磁力的气门打开吸引表面23c。
例如，每个上弹性元件和下弹性元件24、25由柱形螺旋弹簧构成。上弹性元件和下弹性元件24、25选择为使其产生方向相反并彼此平衡的弹性力(具有弹簧常数)，以便将衔铁21和气门体10设置在中性位置。
上侧弹性元件24以压缩状态布置在气门体10的上部阀杆11a的末端凸缘和基座29的上表面之间，并且产生向下，即，沿着气门打开方向，弹性推压气门体10的弹性力(弹性恢复力)。下侧弹性元件25以压缩状态布置在气门体10的下部阀杆11b的中间部和气缸盖2的下凹底表面之间，并且产生向上，即，沿着气门关闭方向，弹性推压气门体10的弹性力(弹性恢复力)。
驱动电路26、27分别根据来自发动机控制装置30的打开/关闭命令正时输入向电磁铁22、23供应所需量级的励磁电流I。
提升传感器28设置在基座29上部的内表面上，面向上部阀杆11a的末端凸缘。提升传感器28检测气门体10的上部阀杆11a从其中性位置沿着上下方向的位移量。例如，提升传感器28是这样一种传感器，其输出与光学检测到的气门体10的上部阀杆11a沿着轴线方向的位移量相应的电信号，但并非特别限制。
如上所述，驱动部20构造成由发动机控制装置30控制。例如，发动机控制装置30由ECU(电子控制单元)构成，其是众所周知的并且设有由双向总线31互相连接的CPU 32，ROM 33，RAM 34，备份RAM35和接口36。
顺便提及，CPU 32至少接收诸如气门提升传感器28、曲柄位置传感器38等各种传感器的输出信号的输入，以及表示在适当的正时由燃料供应系统控制装置(例如，EFIECU)40根据内燃发动机的运转状态确定的气门体10的目标气门正时的信息输入。
ROM 33至少储存与用于根据内燃发动机的运转状态控制气门体10的打开/关闭动作的气门正时控制有关的程序等。RAM 34是一种存储器，其暂时储存CPU 32的运算结果、从各种传感器输入的数据等。备份RAM 35是储存需要保存的各种数据的非易失性存储器。
首先，将参照图4A，4B和4C描述有关发动机控制装置30进行的气门正时控制的基本动作。
在励磁电流未供应到上电磁铁22或下电磁铁23的状态期间，如图1和图4B所示，在上弹性元件24和下弹性元件25的弹性力的作用下，衔铁21和气门体10处于中性位置。
<初始驱动动作>
当需要初始驱动时，即，当内燃发动机进入能起动状态时，例如，在操作点火开关时，气门体10例如位移到完全关闭位置作为初始位置。
即，如图4A所示，预定量级的第一电流Ia只供应到上侧电磁铁22的线圈22b。下侧电磁铁23的线圈23b未被提供励磁电流。因此，如图2所示，由于从上侧电磁铁22的气门关闭吸引表面22c产生的电磁力，衔铁21和气门体10向上位移。顺便提及，第一电流Ia例如是这样一种电流，其使上侧电磁铁22产生为克服上侧弹性元件25的弹性力而将气门体10牵引至完全关闭位置所需电磁力。
如图4A所示，当衔铁21被吸引并附着于气门关闭吸引表面22c从而气门体10到达完全关闭位置时，供应到上侧电磁铁22的线圈22b的励磁电流I变成比第一电流Ia小的保持电流Ib。因此，如图2所示，当保持衔铁21附着于气门关闭吸引表面22c的状态时，气门体10保持在完全关闭位置。此时，上侧弹性元件24处于最大压缩状态，并且下侧弹性元件25处于最大伸展状态。顺便提及，能够基于提升传感器28的输出检测气门体10抵达完全关闭位置。
<从完全关闭到完全打开的转换动作>
如上所述，在初始驱动后，气门体10位移至图3所示的完全打开位置，如图4A所示，停止当前供应到上侧电磁铁22的线圈22b的保持电流Ib。因此，由于上侧电磁铁22的气门关闭侧吸引表面22c上产生的电磁力消失，处于最大压缩状态的上侧弹性元件24的弹性恢复力向下位移衔铁21和气门体10。
如图4B所示，当如此下降的气门体10到达中性位置(零交叉点P1)附近时，如图4C所示，第一电流Ia供应到下侧电磁铁23的线圈23b。因此，衔铁21被下侧电磁铁23的气门打开吸引表面23c产生的电磁力向下吸引。另一方面，上侧弹性元件24的弹性恢复力消失，但还存在作用于因弹性恢复力而下移的衔铁21和气门体10上的惯性力。因此，惯性力和由电磁力所致的吸引力的合力进一步向下位移衔铁21和气门体10直到衔铁21最后附着于下侧电磁铁23的气门打开吸引表面23c，并且气门体10到达如图4B所示的完全打开位置。顺便提及，能够基于提升传感器28的输出检测气门体10抵达完全打开位置。
如上所述，当衔铁21附着于气门打开吸引表面23c时，如图4C所示，供应到下侧电磁铁23的线圈23b的励磁电流I变成比第一电流Ia小的保持电流Ib。因此，当保持衔铁21附着于气门打开吸引表面23c的状态时，气门体10保持在完全打开位置。此时，上侧弹性元件24处于最大伸展状态，并且下侧弹性元件25处于最大压缩状态。
<从完全打开到完全关闭的转换动作>
为了将处于上述完全打开位置的气门体10位移至图2所示的完全关闭位置，如图4C所示，停止当前供应到下侧电磁铁23的线圈23b的保持电流Ib。因此，当下侧电磁铁23的气门打开吸引表面23c上产生的电磁力消失时，处于最大压缩状态的下侧弹性元件25的弹性恢复力向上位移衔铁21和气门体10。
如图4B所示，当如此上升的气门体10到达中性位置(零交叉点P2)附近时，如图4A所示，第一电流Ia供应到上侧电磁铁22的线圈22b。因此，衔铁21被上侧电磁铁22的气门关闭侧吸引表面22c产生的电磁力向上吸引。另一方面，下侧弹性元件25的弹性恢复力消失，但还存在作用于因弹性恢复力而上升的衔铁21和气门体10上的惯性力。因此，惯性力和由电磁力所致的吸引力的合力进一步向上位移衔铁21和气门体10，直到衔铁21最后附着于上侧电磁铁22的气门关闭吸引表面22c，并且气门体10到达如图4B所示的完全关闭位置。顺便提 及，基于提升传感器28的输出能够检测气门体10抵达完全关闭位置。
如上所述，当衔铁21附着于气门关闭侧吸引表面22c时，如图4A所示，供应到上侧电磁铁22的线圈22b的励磁电流I变成比第一电流Ia小的保持电流Ib。因此，当保持衔铁21附着于气门关闭侧吸引表面22c的状态时，气门体10保持在完全关闭位置。此时，上侧弹性元件24处于最大压缩状态，并且下侧弹性元件25处于最大伸展状态。
通过重复地在预定正时执行上述的转换动作，气门体10交替地打开和关闭。
顺便提及，在如上所述的气门正时控制中，为了抑制或避免实际气门正时OPVT1、CLVT1相对于目标气门正时OPVT0、CLVT0的偏差，在图5和图6所示实施方式的发动机控制装置30中提供了以下所述的设计。这将在下面详细描述。
为了抑制或避免气门正时的这种偏差，相对于从燃料供应系统控制装置40获得的目标气门正时OPVT0、CLVT0，适当地设定表明气门体10的打开/关闭的开始位置的命令正时OPT、CLT很重要。
在该实施方式的气门正时控制中，当获得根据内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时OPVT0、CLVT0时，执行基于目标气门正时OPVT0、CLVT0和预定响应延迟(预计延迟时间dOP1、dCL1)设定命令正时OPT、CLT的前馈控制。然后，执行反馈控制，在所述反馈控制中，当根据设定的命令正时OPT、CLT打开和关闭气门体10时，检测从命令正时OPT、CLT位移到实际气门正时OPVT1、CLVT1所需的实际延迟时间dOP2、dCL2，并且检测值被储存为预计延迟时间dOP1、dCL1的更新，以便在下一循环中设定命令正时OPT、CLT时使用。
除此之外，为了提高用于前馈控制的预计延迟时间dOP1、dCL1的值的正确性以及用于检测实际延迟时间dOP2、dCL2的值的正确性，气门正时(打开和关闭)被重新定义。同时，用于前馈控制的预计延迟时间dOP1、dCL1被设定为固定值dOP0、dCL0与用于校正所述固定值的校正值ΔdOP、ΔdCL的和的值，其中，固定值dOP0、dCL0通过实验或其它方法凭经验确定为常数。
首先，将描述气门正时(打开和关闭)的定义。
打开气门正时被指定在对应于间隙调节器13的缓冲高度与完全关闭位置隔开的有效打开开始位置XOP。换句话说，打开开始位置XOP是：当气门体10的上部阀杆11a下移，并且在气门体10的上部阀杆11a已经下移并使间隙调节器13收缩到预定长度之后，开始经由间隙调节器13向下移动下部阀杆11b时，由提升传感器28检测到的气门体10的上部阀杆11a的位置。关闭气门正时被指定在对应于间隙调节器13的缓冲高度与完全关闭位置隔开的有效关闭结束位置XCL。换句话说，关闭结束位置XCL是：当气门体10的下部阀杆11b上移之后气门体10的钟形部12关闭进气口2a时，由提升传感器28检测到的气门体10的上部阀杆11a的位置。缓冲高度是因为间隙调节器13的缘故气门体10的上部阀杆11a以恒定的速度相对于完全关闭位置位移的量。此外，凸轮式气门操作机构缓冲高度的缓冲高度可以视为间隙调节器的缓冲高度。
对于该说明书，打开气门时的延迟时间，即，打开延迟时间dOP，是：如图4B所示，从打开命令正时OPT，即停止供应关闭保持电流Ib的时刻，直到气门体10的上部阀杆11a在下移之后实际到达打开开始位置XOP所需的时间。该打开延迟时间dOP主要因为电磁铁22、23的个体差异变化而改变。
另一方面，关闭气门时的延迟时间，即，关闭延迟时间dCL，是：如图4B所示，从关闭命令正时CLT，即停止供应打开保持电流Ib的时刻，直到气门体10的上部阀杆11a在上移之后实际到达关闭结束位置XCL所需的时间。
然而，关闭延迟时间dCL主要是从关闭命令正时CLT直到到达关闭开始位置XCL0的致动延迟时间ΔdCLa与气门体10从有效关闭开始位置XCL0移动到关闭结束位置XCL所需的关闭过渡时间ΔdCLb的和的值。此外，换句话说，直到关闭开始位置XCL0的致动延迟时间ΔdCLa是从关闭命令正时CLT直到已经收缩的间隙调节器13的长度由于气门体10的下部阀杆11b上移而恢复到预定长度时所需的时间。
在这些值中，关闭过渡时间ΔdCLb因为作用在气门体上的流体(进气、排气或其它流体)的流速或者流量的不同而改变，流体的流速或者流量的改变取决于内燃发动机的负载的量级。因此，关闭延迟时间dCL主要包括致动延迟时间ΔdCLa的变化与关闭过渡时间ΔdCLb的变化 的和。
此外，关闭开始位置XCL0是对应于间隙调节器13的缓冲高度与完全打开位置隔开的位置。缓冲高度是气门体由于间隙调节器13而以恒定的速度相对于完全打开位置位移的量。
在上述方式中，因为打开开始位置XOP被定义为指定的打开气门正时，并且关闭结束位置XCL被定义为指定的关闭气门正时，所以能够精确地从噪声中区分出位置XOP、XCL、XCL0，即使提升传感器28的输出被噪声污染。
因此，当用于计算预计延迟时间dOP1、dCL1的固定值dOP0、dCL0 确定为常数时，或当测量到实际延迟时间dOP2、dCL2时，能够消除测量误差。因此，这能够提高固定值dOP0、dCL0和实际延迟时间dOP2、dCL2的正确性。
如此定义的位置XOP、XCL、XCL0被设定在由发动机控制装置30执行的气门正时控制中。因而，设定装置由发动机控制装置30执行的功能实现。
接下来，作为用于前馈控制的预计延迟时间dOP1、dCL1的固定值dOP0、dCL0和校正值ΔdOP、ΔdCL储存在备份RAM 35内。顺便提及，该备份RAM 35实现存储装置。
顺便提及，虽然校正值ΔdOP、ΔdCL的初始值是零，但之后，校正值ΔdOP、ΔdCL更新为实际气门正时OPVT1、OPVT1相对于目标气门正时OPVT0、OPVT0的偏差ΔdOP1、ΔdCL1的值。
以下，发动机控制装置30的气门正时控制将参照用于解释图5和图6所示动作的图表以及图7和图8所示的流程图进行描述。
在此，气门正时控制将基于图4A、4B和4C的正时图表上的基本动作的假定进行描述。每当获得从燃料供应系统控制装置40输出的目标打开气门正时OPVT0时，执行图7和8所示的气门正时控制。
<从完全关闭位置到完全打开位置的转换动作>
首先，在图7中，在步骤S1至S4，执行设定打开命令正时OPT的前馈控制以使实际打开气门正时OPVT1等于目标打开气门正时OPVT0。
即，在步骤S1中，获得从燃料供应系统控制装置40输出的目标打开气门正时OPVT0。在步骤S2中，从备份RAM 35读取固定值dOP0 和校正值ΔdOP。
顺便提及，燃料供应系统控制装置40基于内燃发动机的转速和负载确定目标打开气门正时OPVT0，并且将其传送至发动机控制装置30。
随后在步骤S3中，通过在以下公式(1)中代入步骤S2读取的固定值dOP0和校正值ΔdOP来计算预计打开延迟时间dOP1。
dOP1＝dOP0+ΔdOP……(1)
之后，在步骤S4中，通过在以下公式(2)中代入步骤S1获得的目标打开气门正时OPVT0和步骤S3计算出的预计打开延迟时间dOP1 来计算打开命令正时OPT。
OPT＝OPVT0-dOP1……(2)
在这种操作之后，在步骤S5中，基于曲轴位置传感器38的输出，等待检测与步骤S4计算出的打开命令正时OPT对应的曲柄角CA。当检测到曲柄角CA时，在步骤S5得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S6。
在步骤S6中，命令气门关闭驱动电路26停止向上侧电磁铁22的线圈22b供应关闭保持电流Ib(打开命令)。由此，气门体10的上部阀杆11a开始向下位移到完全打开侧。
在步骤S7中，基于提升传感器28的输出，等待下降的气门体10的上部阀杆11a抵达打开开始位置XOP。当抵达实现时，在步骤S7得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S8。
在步骤S8中，气门体10的上部阀杆11a抵达打开开始位置XOP的正时被认定为实际打开气门正时OPVT1，并且计算在步骤S1获得的目标打开气门正时OPVT0与认定的实际打开气门正时OPVT1之间的偏差ΔdOP1，并且计算出的偏差ΔdOP1储存在备份RAM 35内用作校正值ΔdOP的更新。
顺便提及，在步骤S8中，通过读取从曲轴位置传感器38的输出获得的曲柄角CA能够认定实际打开气门正时OPVT1。此外，偏差ΔdOP1 能够如下确定。即，首先，如以下公式(3)所示，实际打开延迟时间 dOP2通过从实际打开气门正时OPVT1中减去在步骤S4计算出的打开命令正时OPT来计算。然后，如以下公式(4)所示，从计算出的实际打开延迟时间dOP2中减去储存在备份RAM 35内的固定值dOP0来确定偏差ΔdOP1。
dOP2＝OPVT1-OPT……(3)
ΔdOP1＝dOP2-dOP0……(4)
当步骤S8结束时，该程序前进至经由下侧电磁铁23执行吸引和保持动作的程序。
通过该程序，能够从下一循环适当地设定打开命令正时OPT。因此，能够吸收电磁铁22的个体差异变化、由内燃发动机的运转状态所引起的气门体10的致动延迟的变化，等等。因此，能够抑制或避免出现偏差ΔdOP1。
顺便提及，步骤S1到S4由命令正时设定装置执行，步骤S5到S8由校正装置执行。
<从完全打开位置到完全关闭位置的转换动作>
首先，在图8中，在步骤S11到S14中，执行计算关闭命令正时CLT的前馈控制以使实际关闭气门正时CLVT2等于目标关闭气门正时CLVT0。
即，在步骤S11中，获得从燃料供应系统控制装置40输出的目标关闭气门正时CLVT0。在步骤S12中，从备份RAM 35读取固定值dCL0 和校正值ΔdCL。
顺便提及，燃料供应系统控制装置40基于内燃发动机的转速和负载确定目标关闭气门正时CLVT0，并且将它传送至发动机控制装置30。
随后，在步骤S13中，通过在以下公式(5)中代入步骤S12读取的固定值dCL0和校正值ΔdCL来计算预计关闭延迟时间dCL1。
dCL1＝dCL0+ΔdCL……(5)
之后，在步骤S14中，通过在以下公式(6)中代入步骤S11获得的目标关闭气门正时CLVT0和步骤S13计算出的预计关闭延迟时间dCL1来计算关闭命令正时CLT。
CLT＝CLVT0-dCL1……(6)
在该操作之后，在步骤S15中，基于曲轴位置传感器38的输出，等待检测与步骤S14计算出的关闭命令正时CLT对应的曲柄角CA。当检测到曲柄角CA时，在步骤S15得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S16。
在步骤S16中，命令气门打开驱动电路27停止向下侧电磁铁23的线圈23b供应打开保持电流Ib(关闭命令)。由此，气门体10的上部阀杆11a开始向上位移到完全关闭侧。
继续，在步骤S17中，基于提升传感器28的输出，等待上升的气门体10的上部阀杆11a抵达有效关闭结束位置XCL。当抵达实现时，在步骤S17得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S18。
在步骤S18中，气门体10的上部阀杆11a抵达关闭结束位置XCL的正时被认定为实际关闭气门正时CLVT1，并且计算在步骤S11获得的目标关闭气门正时CLVT0与认定的实际关闭气门正时CLVT1之间的偏差ΔdCL1，并且计算的偏差ΔdCL1储存在备份RAM 35内用作校正值ΔdCL的更新。
顺便提及，在步骤S18中，实际关闭气门正时CLVT1能够通过读取从曲轴位置传感器38输出的曲柄角CA认定。此外，偏差ΔdCL1能如下确定。即，首先，如以下公式(7)所示，实际关闭延迟时间dCL2 通过从实际关闭气门正时CLVT1中减去步骤S14中计算出的关闭命令正时CLT来计算。然后，如以下公式(8)所示，通过从实际关闭延迟时间dCL2中减去储存在备份RAM 35中的固定值dCL0来确定偏差ΔdCL1。
dCL2＝CLVT1-CLT……(7)
ΔdCL1＝dCL2-dCL0……(8)
当步骤S18结束，该程序前进至经由上侧电磁铁22执行吸引和保持动作的程序。
通过该程序，能够从下一循环适当地设定关闭命令正时CLT。因此，能够吸收下侧电磁铁23的个体差异变化、由内燃发动机的运转状态所引起的气门体10的关闭过渡时间ΔdCLb的变化，等等。因此，能 够抑制或避免实际气门正时CLVT1的偏差ΔdCL1的出现。
顺便提及，步骤S11到S14由命令正时设定装置执行，并且步骤S15到S18由校正装置执行。
如上所述，在该实施方式的气门正时控制中，简单地说，气门正时(打开，关闭)被指定在能够由提升传感器28等精确检测的有效打开开始位置XOP和有效关闭结束位置XCL。因此，当确定实际气门正时OPVT1、CLVT1相对于目标气门正时OPVT0、CLVT0的偏差ΔdOP1、ΔdCL1时，或在实验阶段由提升传感器28等的测量将待储存在备份RAM 35中的固定值dOP0、dCL0确定为常数时，能够精确地指定测量结束正时。
此外，因为能够精确地检测实际气门正时OPVT1、CLVT1，所以在偏差ΔdOP1、ΔdCL1和固定值dOP0、dCL0中不太可能包含测量误差。
此外，因为在之前循环中获得的实际偏差ΔdOP1、ΔdCL1随后作为校正值ΔdOP、ΔdCL的更新储存在备份RAM 35中，所以，在设定命令正时OPT、CLT时使用的预计延迟时间dOP1、dCL1的正确性得以提高，并且有利于适当设定命令正时OPT、CLT。
由于上述的和其他的特征，能够在内燃发动机起动的初期抑制或避免实际气门正时OPVT1、CLVT1相对于目标气门正时OPVT0、CLVT0 的偏差ΔdOP1、ΔdCL1。换句话说，在打开气门时，能够吸收电磁铁22的个体差异变化。在关闭气门时，能够吸收下侧电磁铁23的个体差异变化以及由内燃发动机的运转状态所引起的气门体10的关闭过渡时间ΔdCLb的变化的和。
因此，在发动机起动之后，内燃发动机的燃烧状态能够快速地进入适当范围。因此，能够抑制或避免内燃发动机的扭矩波动。
以下，将描述其它的实施方式。
(1)虽然在前面的实施方式中，在之前循环获得的气门正时的实际偏差ΔdOP1、ΔdCL1被储存在备份RAM 35中作为校正值ΔdOP、ΔdCL的更新，但并不限制于此。例如，在之前循环中获得的实际延迟时间dOP2、dCL2能够被储存在备份RAM 35中作为固定值dOP0、dCL0 的更新。
在这种情形下，固定值dOP0、dCL0单独保存在备份RAM 35中作为预计延迟时间dOP1、dCL1，而不保存校正值ΔdOP、ΔdCL。
这使得能够省略图7的步骤S8和图8的步骤S18中的通过从实际延迟时间dOP2、dCL2中减去固定值dOP0、dCL0来计算实际偏差ΔdOP1、ΔdCL1的程序以及保存偏差ΔdOP1、ΔdCL1作为存储在备份RAM 35内的校正值ΔdOP、ΔdCL的更新的程序，从而提高了处理速度。
(2)虽然前面的实施方式结合单个气门体10的气门正时控制的示例情形进行了描述，但并不限制于此。例如，当气缸采用的进气门的数量或排气门的数量超过一个时，或电磁驱动气门操作机构1安装在多缸内燃发动机或类似装置中时，气门体的气门正时控制能够针对每个气门体独立执行，并且每个气门体的气门正时控制可以与该实施方式的气门正时控制基本相同。
在这种情形下，作为对应于每个气门体的预计延迟时间的固定值和校正值独立储存在备份RAM 35中。然后，在为每个气门体设定命令正时时，对应于每个气门体的固定值和校正值被用来独立地执行前馈控制。此外，独立地检测每个气门体的实际气门正时相对于目标气门正时的偏差，并且每个气门体的偏差的值独立储存在备份RAM 35内作为校正值的更新。
这使得能够在装备多个气门体的电磁驱动气门操作机构中吸收用作各个气门体的驱动部的所有电磁铁的个体差异变化，并且在内燃发动机起动的初期使每个气门体的气门正时适当。特别地，在多缸内燃发动机中，该特征例如能够使每个气缸的燃烧状态进入适当范围，从而有利于抑制或避免多缸内燃发动的扭矩波动。
(3)在该实施方式中，在图7的步骤S3中或图8的步骤S13中计算的预计延迟时间dOP1、dCL1可存储在打开延迟时间映射(例如，见表1)或者关闭延迟时间映射(例如，见表2)中，在这些映射中，使用内燃发动机的转速NE和负载KL作为参数。
图9是用于描述延迟时间映射生成例程的流程图。当在图7的步骤S3或图8的步骤S13中计算预计延迟时间dOP1、dCL1时，该生成 例程与图7或8所示的流程图的程序平行进行。
具体地，在步骤S21，在图7的步骤S3或图8的步骤S13中计算出的预计延迟时间dOP1、dCL1暂时保存在RAM 34的缓冲区域中，并且与图7的步骤S1或图8的步骤S11中获得的目标气门正时OPVT0、CLVT0相关的内燃发动机的转速NE和负载KL从燃料供应系统控制装置40获得。在步骤S22中，预计延迟时间dOP1、dCL1被储存在该映射中与已获得的内燃发动机的转速NE和负载KL相应的区域。
顺便提及，例如，基于用于内燃发动机的转速传感器的输出信号能够获得内燃发动机的转速NE。此外，例如，通过基于用于内燃发动机的空气流量计、节气门传感器等的输出信号获得进气量GN、节气门开度TA等信息，并且用这些信息作为确定负载KL的基础，能够确定内燃发动机的负载KL。
表1
表2
在表1和表2的延迟时间映射中出现的数值不是在具体状态下实际获得的值，而是仅仅表示这些数值量级改变倾向的值。
然后，在从内燃发动机的操作起动到其停止的一次行程期间内，写入延迟时间映射的预计延迟时间dOP1、dCL1能够通过用以恒定期间(例如，每次循环或每恒定次数的循环)接连获得的值自我更新而被学习。
写入延迟时间映射的预计延迟时间dOP1、dCL1的学习值能够例如在下一行程期间，例如，用作图7的步骤S3或图8的步骤S13的计算中使用的固定值dOP0、dCL0。
图10是用于描述气门正时控制中的延迟时间映射管理例程的流程图。例如，当在图7的步骤S1或者图8的步骤S11中获得从燃料供应系统控制装置40发出的目标气门正时OPVT0、CLVT0时，该管理例程与图7或者图8所示的流程图的例程平行地进行。
首先，在步骤S31，从燃料供应系统控制装置40获得与已获得的目标气门正时OPVT0、CLVT0相关的内燃发动机的转速NE和负载KL。在步骤S32，基于延迟时间映射，读取相关的预计延迟时间dOP1、dCL1。在步骤S33，读取的预计延迟时间dOP1、dCL1被设定为备份RAM 35中的固定值dOP0、dCL0。然后，该例程退出。
因此，在步骤S33设定在备份RAM 35中的固定值dOP0、dCL0 能够在图7的步骤S3或图8的步骤S13的计算中用作固定值dOP0、dCL0 的初始值。
依照以上实施方式，能够缩短与内燃发动机的转速NE和负载KL的波动一致的实际延迟时间dOP2、dCL2的波动相对应的每个区域中的气门正时偏差的收敛时间。因此，能够抑制或避免排放或燃料经济性的劣化，或扭矩的下降，等等。
此外，在电磁驱动气门操作机构如以上的段落(2)所述具有多个气门体的情况下，可以针对每个气门体获得如上所述的延迟时间映射。在该情形下，能够吸收所有各个气门的所有个体差异变化，因此，能够在内燃发动机起动的初期使每个气门体的气门正时适当。
(4)如以上段落(3)所述，在具有多个气门体的电磁驱动气门操作机构1中，能够诊断每个气门体的动作有无异常。这种异常诊断利用储存在发动机控制装置30的ROM 33中的自诊断程序(诊断函数等)执行。通常，通过输入各种传感器信号，诊断函数总是检查内燃发动机的系统或者信号系统是否正常操作。如果发生异常，则发生异常的系统被储存在存储器中。通过读取这些存储信息，能容易地执行异常诊断。
图11是用于描述电磁驱动气门操作机构1的异常诊断例程的流程图。这种异常诊断例程在一次行程期间以恒定的期间(例如，每次循环或每恒定次数的循环)重复地执行。
在这种异常诊断中，通过检测如以上段落(3)所述的储存在表1所示的打开延迟时间映射和表2所示的关闭延迟时间映射中有关每个气门体的预计延迟时间dOP1、dCL1的大量学习值是否分别大于通过预先实验凭经验确定为常数的预定阈值Fd1、Fd2中对应的一个来确定有无异常。
具体地，在步骤S41中，分别独立地读取储存在表1所示的打开延迟时间映射和表2所示的关闭延迟时间映射中有关每个气门体的预计延迟时间dOP1、dCL1的大量学习值，在步骤S42中，判定读取到的打开延迟时间dOP1的学习值是否大于阈值Fd1。在此，如果打开延迟时间dOP1的学习值小于阈值Fd1，则能够估算出没有发生异常，因此，在步骤S42中，得出否定判断，并且该程序前进至步骤S43。如果打开延迟时间dOP1的学习值大于阈值Fd1，则能够估算出异常已经发生，因此，在步骤S42中，得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S44。
在步骤S43中，判定读取到的预计关闭延迟时间dCL1的学习值是否大于阈值Fd2。如果其大于阈值Fd2，则能够估算出已经发生异常，因此，得出肯定判断，并且该程序前进至步骤S45。如果预计关闭延迟时间dCL1的学习值小于阈值Fd2，则能够估算出没有发生异常，因此，得出否定判断，并且该程序前进至步骤S47。
在步骤S44中，例如，与步骤S41获得的预计打开延迟时间dOP1 的学习值相关的气门体的打开动作存在异常的信息被写入备份RAM 35的与诊断功能有关的存储区域。在步骤S46告知出现异常之后，该程序前进至步骤S47。
在步骤S45中，例如，与步骤S41获得的预计关闭延迟时间dCL1 的学习值相关的气门体的关闭动作存在异常的信息被写入备份RAM 35的与诊断功能有关的存储区域。在步骤S46告知出现异常之后，该程序前进至步骤S47。
告知出现异常的动作可以是以下形式，例如，开启安装在驾驶员坐位侧的仪表盘上或仪表盘周围的内燃发动机检测灯，或者，如果设有图像显示装置的话，显示用于督促驾驶员检查内燃发动机的特定信息，以及其他形式。
然后，在步骤S47中，判定是否对储存在表1所示的打开延迟时间映射和表2所示的关闭延迟时间映射内的关于所有气门体的预计延迟时间dOP1、dCL1的所有学习值执行了异常判断。如果已经在所有学习值上执行了判定，则结束异常诊断例程。如果还没有在所有学习值上执行判定，则该程序返回至步骤S41，并且重复上述程序。
因此，在假定电磁驱动气门操作机构1具有多个气门体的情况下，估算所有气门体有无现出异常。因此，在严重故障发生之前，能够告知驾驶员出现异常，所以异常能在初期被处理，例如，通过检查、修理、或类似方法。该特征是优选的。
此外，并非为了异常诊断而专门去获得信息，而是利用电磁驱动气门操作机构1的气门正时控制中存储为延迟时间映射的预计延迟时间来执行异常诊断。因此，该特征有利于避免增加不必要的费用。
(5)虽然结合平移驱动型电磁驱动气门操作机构1描述了实施方式，但并不限制于此。例如，枢转驱动型电磁驱动气门操作机构也是根 据本发明的控制装置的应用目的。
枢转驱动型电磁驱动气门操作机构具有如下结构，其中，驱动部20布置在气门体10的一侧，例如，该结构在日本专利申请第2004-257593号以及美国专利第6467441号等的说明书中有描述。
顺便提及，平移驱动型电磁驱动气门操作机构是一种具有如下构造的机构，其中，衔铁同轴地固定于气门体，并且两个电磁吸引表面沿着轴线方向设置在衔铁的相对侧。另一方面，枢转驱动型电磁驱动气门操作机构是一种具有如下构造的机构，其中，倾斜构件设置在气门体的一侧，并且倾斜构件被电磁力倾斜以沿轴线方向位移气门体。此外，虽然在以上任一种类型中，都采用了两个电磁铁的构造，并且在该构造中都采用了一个单线圈型电磁铁，但本发明适用于所有的电磁驱动气门操作机构。
Claims (21)
1.一种电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体(10)，其中：
所述气门体(10)具有上部阀杆(11a)和下部阀杆(11b)，所述上部阀杆(11a)设有由电磁力牵引的衔铁(21)，所述下部阀杆(11b)沿所述气门体(10)的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆(11a)下方，
所述控制装置(30)包括：
存储装置(33)，在其中存储着通过确定所述气门体(10)从命令正时(OPT，CLT)位移到目标气门正时(OPVT0，CLVT0)所需的时间而获得的预定值(dOP0，dCL0)以及用于校正所述预定值(dOP0，dCL0)的校正值(ΔdOP，ΔdCL)，其中，所述时间为称作预计延迟时间(dOP1，dCL1)的常数，所述命令正时(OPT，CLT)用于表明所述气门体(10)的打开/关闭的开始；
命令正时设定装置，当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时(OPVT0，CLVT0)时，所述命令正时设定装置通过从所述存储装置(33)中读取所述预定值(dOP0，dCL0)和所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)并且从所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)中减去所述预定值(dOP0，dCL0)和所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)的和来设定所述命令正时(OPT，CLT)；以及
校正装置，当根据所述设定的命令正时(OPT，CLT)通过电磁力控制提升所述气门体(10)而检测到实际气门正时(OPVT1，CLVT1)时，所述校正装置确定所述检测到的实际气门正时(OPVT1，CLVT1)相对于所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的偏差(ΔdOP1，ΔdCL1)并且基于所述偏差(ΔdOP1，ΔdCL1)的值更新所述存储装置(33)中的所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)，
其特征在于，
在所述上部阀杆(11a)与所述下部阀杆(11b)之间设置有缓冲机构(13)；以及
所述控制装置包括设定装置，其用于将所述气门体(10)到达基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)的正时设定为所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)。
2.如权利要求1所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)是所述气门体(10)的有效打开开始位置(XOP)，所述有效打开开始位置(XOP)对应于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与完全关闭位置隔开。
3.如权利要求2所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述缓冲高度是基于所述气门体(10)由于所述缓冲机构(13)而相对于所述完全关闭位置以恒定的速度位移的量所确定的值。
4.如权利要求1所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)是所述气门体(10)的有效关闭开始位置(XCL)，所述有效关闭开始位置(XCL)对应于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与完全打开位置隔开。
5.如权利要求4所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述缓冲高度是基于所述气门体(10)由于所述缓冲机构(13)而相对于所述完全打开位置以恒定的速度位移的量所确定的值。
6.如权利要求1所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于：
所述电磁驱动气门操作机构(1)具有多个气门体(10)；
作为关于每个气门体(10)的预计延迟时间(dOP1，dCL1)的所述预定值(dOP0，dCL0)以及所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)独立地存储在所述存储装置(33)中；以及
所述命令正时设定装置以及所述校正装置对每个气门体(10)独立地进行处理。
7.如权利要求1所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，进一步包括：
延迟时间映射生成装置，其用于将供所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间(dOP1，dCL1)存储在延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)作为参数；以及
管理装置，其用于在所述命令正时设定装置获得目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的正时获得与所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)相关的所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)，并且用于从所述延迟时间映射的与所述获得的转速(NE)和所述获得的负载(KL)相应的相关区域读取预计延迟时间(dOP1，dCL1)，并且用于将所述读取的预计延迟时间(dOP1，dCL1)设定为在下一行程期间设定命令气门正时时使用的预定值。
8.如权利要求6所述的电磁驱动气门操作机构的控制装置，其特征在于，进一步包括：
延迟时间映射生成装置，其用于将供每个气门体的所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间(dOP1，dCL1)独立地存储在每个气门体(10)的延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)作为参数；以及
管理装置，其用于在每个气门体(10)的所述命令正时设定装置获得目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的正时独立地获得与每个气门体(10)的所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)相关的所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)，并且用于从每个气门体的所述延迟时间映射中与所述获得的转速(NE)和所述获得的负载(KL)对应的相关区域独立地读取预计延迟时间(dOP1，dCL1)，并且用于将每个气门体(10)的所述读取的预计延迟时间(dOP1，dCL1)独立地设定为在下一行程期间设定每个气门体(10)的命令气门正时时使用的所述预计延迟时间(dOP1，dCL1)的预定值。
9.如权利要求1所述的电磁驱动气门操作机构的控制装置，其中，所述预定值通过预先试验根据经验确定为常数。
10.一种电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体(10)，其中：
所述气门体(10)具有上部阀杆(11a)和下部阀杆(11b)，所述上部阀杆(11a)设有由电磁力牵引的衔铁(21)，所述下部阀杆(11b)沿所述气门体(10)的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆(11a)下方，
所述控制装置(30)包括：
存储装置(33)，在其中存储着通过确定所述气门体(10)从命令正时(OPT，CLT)位移到目标气门正时(OPVT0，CLVT0)所需的时间而获得的预定值(dOP0，dCL0)，其中，所述时间为称作预计延迟时间(dOP1，dCL1)的常数，所述命令正时(OPT，CLT)用于表明所述气门体(10)的打开/关闭的开始；
命令正时设定装置，当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时(OPVT0，CLVT0)时，所述命令正时设定装置通过从所述存储装置(33)中读取所述预定值(dOP0，dCL0)并且从所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)中减去所述预定值(dOP0，dCL0)来设定所述命令正时(OPT，CLT)；以及
校正装置，当根据所述设定的命令正时(OPT，CLT)通过电磁力控制提升所述气门体(10)而检测到实际气门正时(OPVT1，CLVT1)时，所述校正装置确定从所述命令正时(OPT，CLT)到所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)的实际延迟时间(dOP2，dCL2)并且基于所述实际延迟时间(dOP2，dCL2)更新所述存储装置(33)中的所述预定值(dOP0，dCL0)，
其特征在于，
在所述上部阀杆(11a)与所述下部阀杆(11b)之间设置有缓冲机构(13)；以及
所述控制装置包括设定装置，其用于将所述气门体(10)到达基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)的正时设定为所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)。
11.如权利要求10所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)是所述气门体(10)的有效打开开始位置(XOP)，所述有效打开开始位置(XOP)对应于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与完全关闭位置隔开。
12.如权利要求11所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述缓冲高度是基于所述气门体(10)由于所述缓冲机构(13)而相对于所述完全关闭位置以恒定的速度位移的量所确定的值。
13.如权利要求10所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)是所述气门体(10)的有效关闭开始位置(XCL)，所述有效关闭开始位置(XCL)对应于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与完全关闭位置隔开。
14.如权利要求13所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，所述缓冲高度是基于所述气门体由于所述缓冲机构(13)而相对于所述完全打开位置以恒定的速度位移的量所确定的值。
15.如权利要求10所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于：
所述电磁驱动气门操作机构(1)具有多个气门体(10)；
作为关于每个气门体(10)的预计延迟时间(dOP1，dCL1)的所述预定值(dOP0，dCL0)独立地存储在所述存储装置(33)中；以及
所述命令正时设定装置以及所述校正装置对每个气门体(10)独立地进行处理。
16.如权利要求10所述的电磁驱动气门操作机构(1)的控制装置(30)，其特征在于，进一步包括：
延迟时间映射生成装置，其用于将供所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间(dOP1，dCL1)存储在延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)作为参数；以及
管理装置，其用于在所述命令正时设定装置获得目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的正时获得与所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)相关的所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)，并且用于从所述延迟时间映射的与所述获得的转速(NE)和所述获得的负载(KL)相应的相关区域读取预计延迟时间(dOP1，dCL1)，并且用于将所述读取的预计延迟时间(dOP1，dCL1)设定为在下一行程期间设定命令气门正时时使用的固定值。
17.如权利要求15所述的电磁驱动气门操作机构的控制装置，其特征在于，进一步包括：
延迟时间映射生成装置，其用于将供每个气门体的所述命令正时设定装置使用的预计延迟时间(dOP1，dCL1)独立地存储在每个气门体(10)的延迟时间映射的相应区域中，在所述延迟时间映射中使用所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)作为参数；以及
管理装置，其用于在每个气门体(10)的所述命令正时设定装置获得目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的正时独立地获得与每个气门体(10)的所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)相关的所述内燃发动机的转速(NE)和负载(KL)，并且用于从每个气门体的所述延迟时间映射中与所述获得的转速(NE)和所述获得的负载(KL)对应的相关区域独立地读取预计延迟时间(dOP1，dCL1)，并且用于将每个气门体(10)的所述读取的预计延迟时间(dOP1，dCL1)独立地设定为在下一行程期间设定每个气门体(10)的命令气门正时时使用的所述预计延迟时间(dOP1，dCL1)的预定值。
18.如权利要求11所述的电磁驱动气门操作机构(10)的控制装置(30)，其特征在于，进一步包括：
异常诊断装置，其用于检查在预定正时存储在每个气门体(10)的所述延迟时间映射的相互对应区域中的所有预计延迟时间(dOP1，dCL1)中是否有任何一个大于或等于预定值，并且如果有预计延迟时间(dOP1，dCL1)大于或等于所述预定值，所述异常诊断装置判断相关气门体(10)的动作是异常的。
19.如权利要求10所述的电磁驱动气门操作机构的控制装置，其中，所述预定值通过预先试验根据经验确定为常数。
20.一种电磁驱动气门操作机构(1)的控制方法，所述电磁驱动气门操作机构(1)通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体，
所述气门体(10)具有上部阀杆(11a)和下部阀杆(11b)，所述上部阀杆(11a)设有由电磁力牵引的衔铁(21)，所述下部阀杆(11b)沿所述气门体(10)的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆(11a)下方，
所述控制方法包括以下步骤：
存储通过确定所述气门体(10)从命令正时(OPT，CLT)位移到目标气门正时(OPVT0，CLVT0)所需的时间而获得的预定值(dOP0，dCL0)以及用于校正所述预定值(dOP0，dCL0)的校正值(ΔdOP，ΔdCL)，其中，所述时间为称作预计延迟时间(dOP1，dCL1)的常数，所述命令正时(OPT，CLT)用于表明所述气门体(10)的打开/关闭的开始；
当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时(OPVT0，CLVT0)时，通过读取所述预定值(dOP0，dCL0)和所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)并且从所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)中减去所述预定值(dOP0，dCL0)和所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)的和来设定所述命令正时(OPT，CLT)；以及
当根据所述设定的命令正时(OPT，CLT)通过电磁力控制提升所述气门体(10)而检测到实际气门正时(OPVT1，CLVT1)时，确定所述检测到的实际气门正时(OPVT1，CLVT1)相对于所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)的偏差(ΔdOP1，ΔdCL1)并且基于所述偏差(ΔdOP1，ΔdCL1)的值更新所述校正值(ΔdOP，ΔdCL)，
其特征在于，
在所述上部阀杆(11a)与所述下部阀杆(11b)之间设置有缓冲机构(13)；以及
包括以下步骤：将所述气门体(10)到达基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)的正时设定为所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)。
21.一种电磁驱动气门操作机构(1)的控制方法，所述电磁驱动气门操作机构(1)通过电磁力和弹性力的配合打开和关闭用作内燃发动机的进气门或排气门的气门体(10)，
所述气门体(10)具有上部阀杆(11a)和下部阀杆(11b)，所述上部阀杆(11a)设有由电磁力牵引的衔铁(21)，所述下部阀杆(11b)沿所述气门体(10)的打开/关闭动作方向设置在所述上部阀杆(11a)下方，
所述控制方法包括以下步骤：
存储通过确定所述气门体(10)从命令正时(OPT，CLT)位移到目标气门正时(OPVT0，CLVT0)所需的时间而获得的预定值(dOP0，dCL0)，其中，所述时间为称作预计延迟时间(dOP1，dCL1)的常数，所述命令正时(OPT，CLT)用于表明所述气门体(10)的打开/关闭的开始；
当获得根据所述内燃发动机的运转状态确定的目标气门正时(OPVT0，CLVT0)时，通过读取所述预定值(dOP0，dCL0)并且从所述目标气门正时(OPVT0，CLVT0)中减去所述预定值(dOP0，dCL0)来设定所述命令正时(OPT，CLT)；以及
当根据所述设定的命令正时(OPT，CLT)通过电磁力控制提升所述气门体(10)而检测到实际气门正时(OPVT1，CLVT1)时，确定从所述命令正时(OPT，CLT)到所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)的实际延迟时间(dOP2，dCL2)并且基于所述实际延迟时间(dOP2，dCL2)更新所述预定值(dOP0，dCL0)，
其特征在于，
在所述上部阀杆(11a)与所述下部阀杆(11b)之间设置有缓冲机构(13)；以及
包括以下步骤：将所述气门体(10)到达基于所述缓冲机构(13)的缓冲高度与预定位置隔开的位置(XOP，XCL)的正时设定为所述实际气门正时(OPVT1，CLVT1)。
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