CN101560894B - 气门正时控制装置和气门正时控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于气门正时调整机构(1020)的气门正时控制装置，所述气门正时调整机构调整开启和关闭发动机的进气门或排气门的正时，所述发动机包括输出侧转子(1021)、凸轮侧转子(1022)、液压泵(P)、控制装置(1040)、控制阀(1030)、存储装置(1042)。所述控制装置输出与所述转子中的一个相对于另一个的旋转有关的信号。所述控制阀控制所述旋转的速度。所述存储装置预存储表示用于各液压油温的死区宽度和与所述死区宽度相关的参数之间的预定关系的标准数据。在保持状态期间通过改变所述信号来学习所述调整机构的参数值。所述控制装置基于所学习的值、所述标准数据和液压油温来计算所述信号。

Description

气门正时控制装置和气门正时控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于气门正时调整机构的气门正时控制装置，所述气门正时调整机构改变进气门或排气门的开启和关闭的正时。

本发明还涉及一种气门正时控制装置，所述控制装置能够学习控制信号的死区宽度，其中当信号在所述死区内时，液压可变气门机构无法对所述控制信号作出响应。

本发明还涉及一种用于内燃机的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置能够学习在恒定情况下用于维持气门正时的实际值所需的保持控制量。

背景技术

上述气门正时调整机构包括输出侧转子、凸轮侧转子、液压泵和控制阀。所述输出侧转子可与内燃机的输出轴同步旋转，而所述凸轮侧转子可与开启和关闭进气门或排气门的凸轮轴同步旋转。液压泵供给液压油，以使得上述转子中的一个相对于另一个转子旋转。控制阀通过根据由控制装置输出的驱动指令信号控制液压油的供给，从而控制相对旋转的速度(参见JP-A-2003-254017)。

在所述调整机构中，在相对旋转速度为零且从而一个转子相对于另一个转子的旋转位置保持不变的保持状态中，驱动指令信号的轻微变化几乎不会改变相对旋转的速度。然而，当驱动指令信号的变化超过某个量时，相对旋转速度即突然改变。如上所述，驱动指令信号从第一值到第二值的变化量称为“死区宽度”。例如，当驱动指令信号处于第一值时，相对旋转位置处于保持状态，而当驱动指令信号从第一值变化到第二值时，相对旋转速度开始急剧发生变化。

死区宽度根据调整机构的个体差异或调整机构随时间的变化而变化。此外，当液压油的温度较低时，液压油的粘度变高。因此，各调整机构的死区宽度随温度产生较大程度的变化。因此，在通过由驱动指令信号操作控制阀来控制相对旋转速度的情况下，甚至当给出相同的驱动指令信号时，所获得的相对旋转速度也可能根据死区宽度的大小而产生较大程度的变化。因此，考虑到操作时的死区宽度来计算驱动指令信号对于精确控制相对旋转速度是很重要的。如果精确地控制相对旋转速度，则可以最小化不规则振荡/波动(hunting)，并且还能通过将一个转子相对于另一个转子迅速旋转到所需位置上来改善响应度。换句话说，可以迅速将开启和关闭进气门或排气门的正时调整到所需正时。

JP-A-2003-254017提出执行一种微动控制，所述微动控制在实际的相对旋转位置和目标位置之间的差值很大时，以预定的持续时间交替执行强制驱动控制和停止控制。所述强制驱动控制强制地将相对旋转速度驱动到最大值，而停止控制停止转子的相对旋转。然而，如果实施微动控制，则很难为了改善响应度而调整微动循环、强制驱动的持续时间、旋转停止的持续时间。

近来，越来越多的安装在车辆上的内燃机设有液压可变气门正时装置，所述气门正时装置改变开启和关闭发动机的进气门或排气门的气门正时，以便增大输出、提高燃料效率并降低废气排放。所述液压可变气门正时装置基于目标气门正时和实际的气门正时之间的差值来计算用于控制调整驱动油压的液压控制阀的控制占空比(control duty)，并且基于所计算的控制占空比来驱动所述液压控制阀，以使得供给可变气门正时装置的提前室和延迟室的液压油的流量(油压)被改变，并且气门正时因此被提前或延迟。

如JP-A-2001-164964、JP-A-2003-336529和JP-A-2007-107539所示，在液压可变气门正时装置中，气门正时的可变速度相对于液压控制阀的控制占空比的变化特性(响应特性)是非线性的，并且存在死区，在所述死区中气门正时的变化相对于控制占空比的变化非常缓慢。因此，众所周知，当控制占空比停留在上述死区内时，可变气门正时控制的响应度可能不利地显著变坏。

因此，在JP-A-2003-336529和JP-A-2007-107539中，为了学习死区的宽度，控制信号以大于可能的死区宽度值的振幅被振荡。然后，当实际的气门正时关于目标值(死区的中心)振荡时，逐步减小控制信号的振幅。然后，当实际的气门正时的振荡停止时，基于控制信号的振幅来学习死区宽度。此外，在实际的气门正时在目标值上维持不振动的情况下，控制信号的振幅逐步增大。当实际的气门正时开始振动时，基于控制信号的振幅来学习死区宽度。当在可变气门正时控制期间改变目标值时，基于死区宽度的学习值来偏移校正所述控制信号。

然而，不利的是，在JP-A-2003-336529和JP-A-2007-107539中所描述的死区宽度的学习方法会产生调整用于振荡控制信号的周期和振幅的麻烦。

近来，越来越多的安装在车辆上的内燃机装有液压可变气门机构，所述可变气门机构改变发动机的进气门或排气门的气门正时(开启-关闭定时)，以便增大输出、提高燃料效率并降低废气排放。如JP-A-2007-224744和JP-A-2004-251254中所描述的液压可变气门机构，基于反馈校正量和保持控制量(保持占空比)来计算用于控制油压的液压控制阀的控制量(控制占空比)。基于目标值和实际的气门正时之间的差值来确定反馈校正量，并且保持控制量对应于要求将实际气门正时维持在恒定状态下的量。通过基于改变提供给可变气门正时装置的提前室和延迟室的液压油的流量(油压)的控制量来驱动液压控制阀，以提前或延迟气门正时。在上述操作中，考虑到保持控制量可能根据可变气门机构和液压控制阀的制造差异和随时间的变化而改变，从而学习保持控制量。

因为液压油的流动性(粘度)和可变气门机构的组件之间的间隙随油温而变化，所以用于将实际的气门正时维持在恒定状态上所需要的保持控制量随油温而变化。

如JP-A-2000-230437所示，学习用于多个温度区域中的每一种的保持控制量。

然而，在学习多个温度区域中的每一个的保持控制量的系统中，在已经学习了某一温度区域中的保持控制量并且没有学习不同于上述某一温度区域的另一温度区域中的保持控制量的情况下，在所述某一温度区域中所学习的保持控制量不能用于执行在另一温度区域中的可变气门正时的控制。因此，执行可变气门正时控制的精度可能变差。此外，因为对于不同的温度区域，执行用于学习保持控制量的学习操作的频率是不同的。因此，对于具有较低频率的温度区域，保持控制量的学习操作的精度可能变得更低。因此，可变气门正时控制的精度可能不利地变差。

发明内容

考虑到了上述缺点而完成了本发明，因此，本发明的目的是提供一种气门正时控制装置和一种气门正时控制设备，其中每一个都能够利用简单的控制程序来迅速地调整开启和关闭进气门或排气门的正时。

本发明的另一个目的是提供一种能够简化在气门正时控制装置投入市场之前用于评价所述气门正时控制装置的设计值的评价操作的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置学习死区的宽度，在所述死区的宽度中，液压可变气门机构不能对信号作出响应。

本发明的另一个目的是提供一种用于内燃机的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置仅通过学习一部分温度区域的保持控制量就基本上能够获得所有温度区域的保持控制量，并且因此能够实现对所有温度区域精确的可变气门正时控制。

为了实现本发明的至少一个目的，提供了一种用于气门正时调整机构的气门正时控制装置，所述气门正时调整机构调整开启和关闭具有输出轴和凸轮轴的内燃机的进气门和排气门中的一个的正时，所述气门正时控制装置包括输出侧转子、凸轮侧转子、液压泵、控制装置、控制阀和存储装置。输出侧转子可以与输出轴同步地旋转。凸轮侧转子可以与凸轮轴同步地旋转，所述凸轮轴开启和关闭进气门和排气门中的一个。液压泵构造为供给液压油，以便输出侧和凸轮侧转子中的一个相对于另一个转子旋转。控制装置输出与一个转子相对于另一个转子的旋转有关的驱动指令信号。控制阀根据控制装置输出的驱动指令信号通过控制液压油的供给来控制一个转子相对于另一个转子的旋转速度。存储装置预存储表示对于各液压油温的气门正时调整机构的参照产品的、死区宽度和与所述死区宽度相关的参数之间的预定关系的标准数据。死区宽度对应于驱动指令信号从第一值变化到第二值的变化量。当驱动指令信号为第一值时，转子处于保持状态，其中一个转子相对于另一个转子的旋转速度基本上为零，以使得一个转子相对于另一个转子的旋转位置基本上维持不变。当驱动指令信号从第一值变化到第二值时，一个转子相对于另一个转子的旋转速度开始急剧发生变化。在保持状态期间通过改变驱动指令信号来检测和学习气门正时调整机构的死区宽度的参数值。控制装置基于所学习的值、标准数据和液压油温来计算驱动指令信号。

为了实现本发明的至少一个目的，还提供了一种具有上述气门正时控制装置和上述气门正时调整机构的气门正时控制设备。

为了实现本发明的至少一个目的，还提供了一种用于具有进气门和排气门的内燃机的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置包括可变气门机构、死区宽度学习装置和控制装置。可变气门机构采用作为驱动源的油压来改变进气门和排气门中至少一个的气门开启-关闭特性。死区宽度学习装置执行学习操作，其中死区宽度学习装置通过将气门开启-关闭特性的目标值从第一值改变到第二值来改变用于控制可变气门机构的控制量，以便学习死区宽度和死区宽度相关参数(关联参数)中的一个的值，当气门开启-关闭特性维持在第一值时，所述相关参数与死区宽度相关。在死区内，甚至当可变气门机构的控制量变化时，可变气门机构也被限制为不受控制。当预定的死区宽度的学习执行条件成立时，死区宽度学习装置执行学习操作。在从死区宽度学习装置强行改变目标值起，预定的学习时间经过之前的时间段中，死区宽度学习装置学习死区宽度和死区宽度相关参数中的一个的值。在死区宽度学习装置完成学习操作之后，控制装置基于由死区宽度学习装置所学习的学习值来偏移校正用于控制可变气门机构的控制量。控制装置基于所述被校正的控制量来驱动可变气门机构。

为了实现本发明的至少一个目的，还提供了一种用于具有进气门和排气门的内燃机的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置包括可变气门机构、死区宽度学习装置、控制装置和温度检测单元。可变气门机构采用油压作为驱动源来改变进气及排气门中至少一个的气门开启-关闭特性。死区宽度学习装置执行学习操作，其中死区宽度学习装置通过将气门开启-关闭特性的目标值从第一值改变到第二值来改变用于控制可变气门机构的控制量，以便学习死区宽度相关参数的值，当气门开启-关闭特性维持在第一值时，所述相关参数与死区宽度相关。在死区内，甚至当可变气门机构的控制量变化时，可变气门机构也被限制为不受控制。在通过死区宽度学习装置完成学习操作之后，控制装置基于死区宽度相关参数的学习值通过偏移校正可变气门机构的控制量来驱动可变气门机构。温度检测单元检测油温参数，所述油温参数与可变气门机构的油温和与油温相关的温度中的一个有关。当预定的死区宽度的学习执行条件成立时，死区宽度学习装置强制地改变目标值，以便学习死区宽度相关参数的值。根据通过温度检测单元检测到的油温参数，死区宽度学习装置改变学习操作开始时目标值强制变化宽度和学习操作期间控制增益中的一个，所述强制变化宽度对应于气门开启-关闭特性的目标值的第一值和第二值之间的差值。

为了实现本发明的至少一个目的，还提供了一种用于具有进气门和排气门的内燃机的气门正时控制装置，所述气门正时控制装置包括可变气门机构、油压控制装置、控制装置、温度检测单元、非易失性存储单元和保持控制量学习装置。可变气门机构基于用作驱动源的油压来调整进气门和排气门中的至少一个的气门正时。油压控制装置控制驱动可变气门机构的油的压力。控制装置控制油压控制装置，以使气门正时的实际值变为气门正时的目标值。控制装置基于反馈校正量来计算用于控制油压控制装置的控制量，所述反馈校正量基于气门正时的目标值和实际价值之间的差值并基于保持控制量而被确定，所述保持控制量是将气门正时的实际值维持在恒定状态下所需要的。温度检测单元检测油温参数，所述油温参数为油温和与油温相关的温度中的一个。非易失性存储单元预存储限定油温参数和保持控制量之间关系的保持控制量的标准特性数据。保持控制量学习装置学习预定温度区域的保持控制量的值。控制装置基于预定温度区域的保持控制量的学习值，并基于所述保持控制量的标准特性数据的从存储单元中检索出的检索值，从而确定对应于油温参数的温度区域的保持控制量，以便计算油压控制装置的控制量。

附图说明

根据以下说明、所附权利要求和附图，能最好地理解本发明及其附加目的、特征和优点，其中：

图1是示出本发明的第一实施例的气门正时调整机构和控制系统的总体结构图；

图2A是示出驱动指令信号的占空比值和叶片转子的相对旋转速度之间关系的曲线图；

图2B是示出图2A的曲线图中保持占空比附近的一部分的放大的曲线图；

图3是示出通过图1所示的ECU的微型计算机来执行的、用于控制相对旋转角的反馈控制程序的流程图；

图4是示出通过图1所示的ECU的微型计算机来执行的保持状态占空比值的学习控制程序的流程图；

图5A是示出提前侧的保持死区宽度和液压油温之间关系的曲线图；

图5B是示出延迟侧的保持死区宽度和液压油温之间关系的曲线图；

图6是示出通过图1所示的ECU的微型计算机来执行的死区宽度的学习控制程序的流程图；

图7A是示出实际使用的产品和上限产品的经历一定时间的积分占空比的表现的曲线图；

图7B是示出实际使用的产品和上限产品的经历一定时间的占空比值的表现的曲线图；

图7C是示出实际使用的产品和上限产品的经历一定时间的相位表现的曲线图；

图8是用于说明学习值d20/d10的曲线图；

图9是示出用于图6中所示的死区宽度的学习控制的基础图表的图表；

图10是示意性地示出本发明第三实施例的可变气门正时控制设备的示意图；

图11是第三实施例的可变气门正时装置的纵向剖视图；

图12A是示出相对占空比和VCT变化速度之间关系的VCT响应特性曲线图；

图12B是示出图12A的VCT响应特性曲线图的一部分的放大图，所述部分位于保持占空比附近；

图13A是示出在提前侧用于VCT的上下限产品的死区宽度和液压油温之间的关系的曲线图；

图13B是示出在延迟侧用于VCT的上下限产品的死区宽度和液压油温之间的关系的曲线图；

图14A是示出在学习操作期间气门正时的表现的正时曲线图；

图14B是示出在学习操作期间控制占空比的表现的正时曲线图；

图14C是示出在学习操作期间积分占空比的表现的正时曲线图；

图15是用于说明积分占空比和死区宽度之间的相关性的示图；

图16是示出(a)目标气门正时和(b)实际气门正时之间关系的表现并且用于说明在学习操作期间VCT的响应度的可变范围的示图；

图17是用于从概念上说明死区宽度的基础值图表的示图；

图18是用于从概念上说明学习校正系数表的示图；

图19是用于说明死区宽度学习程序的过程的流程图；

图20是用于说明可变气门正时控制程序的过程的流程图；

图21是根据本发明第四实施例的用于说明(a)目标气门正时和(b)实际气门正时之间关系的表现并且用于说明在学习操作期间VCT的响应度的可变范围的示图；

图22是用于从概念上说明强制改变宽度图表的示图；

图23是用于说明死区宽度学习程序的流程的流程图；

图24是从概念上说明保持占空比校正量表的示图；

图25是用于说明保持占空比设定方法(部分1)的示图；

图26是从概念上说明保持占空比标准值图表的一个实例的示图；

图27是用于说明保持占空比设定方法(部分2)的示图；

图28是用于说明提前侧学习操作、延迟侧学习操作和用于基于稳态偏差来校正保持占空比的过程的示图；

图29是用于从概念上说明提前侧的保持占空比的稳态偏差校正图表的一个实例的示图；

图30是用于从概念上说明延迟侧的保持占空比的稳态偏差校正图表的一个实例的示图；

图31是用于说明主程序的过程的流程图；和

图32是用于说明保持占空比设定程序的过程的流程图。

具体实施方式

(第一实施例)

在本发明的第一实施例中，本发明的气门正时控制装置和气门正时控制设备被应用到用于汽油发动机(内燃机)的气门正时调整机构中。下面将参照附图来描述第一实施例的气门正时调整机构。

图1示出了本实施例的控制系统的总体结构。

如图1所示，用作内燃机输出轴的曲轴1010通过皮带1012和气门正时调整机构1020将驱动力传递给凸轮轴1014。气门正时调整机构1020控制凸轮轴1014相对于曲轴1010的旋转角的旋转角，以便控制开启和关闭排气门(未示出)或进气门(未示出)的正时。换句话说，气门正时调整机构1020控制凸轮轴1014相对于曲轴1010的相对旋转位置，以便控制开启和关闭排气门或进气门的正时。例如，气门正时调整机构1020基于发动机的运行状态来调整进气门和排气门之间的气门重叠角。

气门正时调整机构1020包括壳体1021(输出侧转子)和叶片转子1022(凸轮侧转子)。壳体1021与曲轴1010机械连接，而叶片转子1022与凸轮轴1014机械连接。

在本实施例中，叶片转子1022包括多个突出部分1022a，并且壳体1021将叶片转子1022容纳于其中。叶片转子1022的各突出部分1022a和壳体1021的内壁在它们之间限定出延迟室1023和提前室1024。延迟室1023用于延迟凸轮轴1014相对于曲轴1010的旋转角(相对旋转角)。同样，提前室1024用于提前所述相对旋转角。应该注意到，气门正时调整机构1020还包括锁定机构1025，所述锁定机构1025将壳体1021与叶片转子1022相对于彼此锁定在预定旋转位置。例如，锁定机构1025可以将壳体1021与叶片转子1022锁定在最大延迟位置或锁定在最大延迟位置和最大提前位置之间的中间位置。

所述气门正时调整机构1020通过不可压缩的工作流体(液压油)而被油压致动，所述工作流体被供给到延迟室1023和提前室1024中并从其中排出。气门正时调整机构1020用作液压致动器，并且通过用作“控制阀”的油压控制阀(OCV)1030调整液压油的供给和排出。

OCV 1030接收从发动机致动的液压泵P中排出的液压油，所述液压泵接收来自发动机曲轴1010的驱动力。OCV 1030通过供给线路1031和通过延迟线路1032与提前线路1033中相应的一条线路将所接收的液压油供给到延迟室1023或提前室1024中。此外，OCV 1030通过排出线路1034和通过延迟1032与提前线路1033中相应的一条线路从延迟室1023或提前室1024中将液压油排出到油盘OP中。OCV 1030包括阀柱1035，所述阀柱在(a)延迟线路1032或提前线路1033和(b)供给线路1031或排出线路1034之间调整流动通道区域。更特别地，OCV 1030还包括弹簧1036和电磁线圈1037。弹簧1036向图1中的左侧推动阀柱1035，而电磁线圈1037产生向图1中的右侧作用在阀柱1035上的作用力。因此，驱动指令信号的占空比的调整和已调整的驱动指令信号向电磁线圈1037的发送控制移动阀柱1035的移动量。

通过电子控制装置(ECU)1040执行由OCV 1030进行的相对旋转角的控制。ECU 1040主要包括微型计算机，并且接收由曲柄角传感器1050、凸轮角传感器1052、冷却剂温度传感器1054和空气流量计1056所检测到的表示内燃机的各种运行状态的检测值。例如，曲柄角传感器1050检测曲轴1010的旋转角，而凸轮角传感器1052检测凸轮轴1014的旋转角。同样，冷却剂温度传感器1054检测内燃机的冷却剂温度，而空气流量计1056检测进气空气的量。ECU 1040基于上述的检测值执行各种计算，并且所述ECU 1040基于所述计算结果操作内燃机的各种致动器，例如OVC 1030。

应该注意到，ECU 1040包括存储器1042(存储装置)，所述存储器存储用于上述各种计算的数据。存储器1042是多个存储器中的一个。无论用作ECU 1040的电源的电池BTT的连接状态如何，存储器1042都能够始终存储数据。换句话说，无论与电源开关SW的操作状态如何，存储器1042都能够始终存储数据。例如，存储器1042可以是备份用存储器(back-upmemory)，无论ECU 1040和电池BTT之间的主要电连接状态如何，所述备份用存储器都始终被供给电能。同样，存储器1042也可以是非易失性存储器，例如EEPROM，其能够在没有电源供给的情况下存储数据。

以下将描述通过ECU 1040执行的相对旋转位置的控制。

当向图1中的左侧推动阀柱1035的弹簧1036的推力大于由电磁线圈1037的磁场产生的在与弹簧1036的推动方向相反的方向上推动阀柱1035的作用力时，阀柱1035朝向图1中的左侧移动。当阀柱1035被向左移动远离图1中所示的位置时，液压泵P通过供给线路1031和延迟线路1032向延迟室1023供油。同样，通过提前线路1033和排出线路1034将油从提前室1024排出到油盘OP中。因此，叶片转子1022按图1中的逆时针方向旋转。换句话说，叶片转子1022相对于壳体1021按延迟方向旋转。

相反，当由用于向图1中的右侧推动阀柱1035的电磁线圈1037的磁场产生的作用力大于用于向图1中的左侧推动阀柱1035的弹簧1036的推力时，阀柱向图1中的右侧移动。当向右移动阀柱1035远离图1所示的位置时，液压泵P通过供给线路1031和提前线路1033向提前室1024供油，并且还通过延迟线路1032和排出线路1034从延迟室1023向油盘OP排出油。因此，叶片转子1022按图1中的顺时针方向旋转。换句话说，叶片转子1022相对于壳体1021按提前方向旋转。

简而言之，OCV 1030控制延迟室1023和提前室1024的液压油的供给和排出，以便控制延迟室1023和提前室1024中液压油的压力。从而，OCV1030控制叶片转子1022相对于壳体1021的相对旋转速度。同样，ECU 1040控制OCV 1030的运行，以便控制叶片转子1022相对于壳体1021的相对旋转位置。应该注意到，当阀柱1035位于如图1所示的关闭延迟线路1032和提前线路1033的位置上时，延迟室1023和提前室1024之间的油的流动停止，并且从而所述相对旋转位置得以维持或保持。在本实施例中将上述运行状态称为保持状态。在上述保持状态中，液压油轻微地从延迟室1023和提前室1024中渗漏，从而始终需要向所述室1023、1024中供给与渗漏出的油量相当的液压油。

在ECU 1040中，通过激励OCV 1030的电磁线圈1037，控制阀柱1035的位置，以便控制相对旋转角。特别地，在本实施例中，通过由占空比控制器调整的驱动指令信号控制对电磁线圈1037的激励。更特别地，驱动指令信号在两个值(ON和OFF)之间周期性地变化，并且调整ON的持续时间(或OFF的持续时间)占一个周期的持续时间的比值。图2A示出了(a)被输出到电磁线圈1037中的驱动指令信号的占空比值(占空因数)和(b)叶片转子1022的相对旋转速度之间的关系。叶片转子1022的相对旋转速度对应于凸轮轴1014相对于曲轴1010的旋转速度。

如图2A所示，当占空比值表示为D0值时，相对旋转速度变为零。换句话说，当占空比值为D0值时，叶片转子1022相对于壳体1021的旋转位置保持不变。相反，当占空比值小于D0值时，叶片转子1022或凸轮轴1014沿延迟方向移动。此外，随着占空比值变得更小，叶片转子1022在延迟方向上的相对旋转速度变得更大。另一方面，当占空比值大于D0值时，叶片转子1022沿提前方向移动。此外，随着占空比值变得更大，提前方向上的相对旋转速度变得更大。

通过学习作为保持状态占空比值的占空比值“D0”，并且通过基于所述保持状态占空比值来将相对旋转角反馈控制为目标值(目标相位)，可以适当地将所述相对旋转角控制为目标值。应该注意到，图2A和2B中的横坐标轴表示对应于实际占空比值和保持状态占空比值之间差值的相对占空比。

图3示出了本实施例用于控制相对旋转角的反馈控制的程序。例如，所述程序由ECU 1040按预定间隔重复执行。

在该程序中的一系列步骤中，首先，在步骤S10，基于限定出内燃机运行状态的参数计算目标提前值VCTa，所述参数例如为曲轴1010的旋转速度和进气空气的量。所述目标提前值VCTa用作凸轮轴1014相对于曲轴1010的相对旋转角的目标值。所述目标提前值VCTa对应于“目标相对旋转位置”，并且在本实施例中可以称为目标相位。

然后，控制进行到步骤S12，在该步骤中，基于曲柄角传感器1050的检测值和凸轮角传感器1052的检测值计算实际提前值VCTr。所述实际提前值VCTr对应于凸轮轴1014相对于曲轴1010的实际相对旋转角。然后，控制进行到步骤S14，在该步骤中，确定实际提前值VCTr和目标提前值VCTa之间的差值Δ的绝对值是否等于或大于预定值α。所述预定值α定义了用于确定是否在过渡状态期间基于实际提前值VCTr和目标提前值VCTa之间的差值来执行反馈控制的阈值。

当在步骤S14中确定所述差值的绝对值等于或大于预定值α时，将实际提前值VCTr反馈控制到目标提前值VCTa(执行反馈控制，以便实际提前值VCTr变为目标提前值VCTa)。首先，在步骤S16中，基于目标提前值VCTa和实际提前值VCTr之间的差值Δ计算比例因子FBP和差值因子FBD。然后，控制进行到步骤S18，在该步骤中，计算驱动指令信号的占空比值。

例如，占空比值D被定义为ON状态或致动状态的脉冲持续时间与包括ON和OFF状态的一个循环周期之间的比值。如图3的流程图的步骤S18中的等式所示，通过将保持状态占空比值KD加到由校正系数K乘以比例因子FBP、差值因子FBD和偏移校正量OFD(在下文中描述)的总和的乘积中来计算所述占空比值D。校正系数K补偿电池BTT的电压VB的变化。换句话说，校正由于电池BTT的电压相对于标准值(例如“14V”)的变化所引起的供给到OCV 1030中电能的量方面的变化，以便无论电池BTT的电压VB如何，都供给大致相同的电能。当如上所述计算出占空比值D时，控制进行到步骤S20，在该步骤中，基于所述占空比值D操作OCV 1030。

应该注意到，当在步骤S14中确定所述差值的绝对值小于预定值α时，或者当步骤S20中的过程完成时，程序中的一系列步骤被暂时中止。

图4示出了用于学习所述保持状态占空比值KD的学习控制程序。例如，通过ECU 1040按预定间隔重复执行图4所示的程序。

首先，在步骤S30中，确定对于预定时间各目标提前值VCTa和实际提前值VCTr是否保持稳定。换句话说，在步骤S30中，确定反馈控制是否已经使得实际提前值VCTr基本上变为目标提前值VCTa。在以上所述中，基于各参数VCTa、VCTr是否在预定范围内发生变化来确定各参数VCTa、VCTr是否稳定。当在步骤S30中确定目标提前值VCTa和实际提前值VCTr稳定时，则确定所述目标提前值VCTa和实际提前值VCTr处于保持状态下，并从而控制进行到步骤S32。

在步骤S32中，确定目标提前值VCTa相对于实际提前值VCTr的差值Δ的绝对值是否等于或大于预定值β。换句话说，在步骤S32中，确定反馈控制是否已经在实际提前值VCTr和目标提前值VCTa之间产生了稳定的差值。所述预定值β被设定成用于确定上述稳定差值的出现的值。当在S32中确定所述差值Δ的绝对值等于或大于预定值β时，确定反馈控制在实际提前值VCTr和目标提前值VCTa之间产生稳定的差值。然后，控制进行到步骤S34。

在步骤S34中，修正(更新)所述保持状态占空比值KD。换句话说，即使在执行图3所示的反馈控制之后产生稳定差值，也估计所述保持状态占空比值KD可能偏离合适值。从而，需要修正保持状态占空比值KD。在本实施例中，所述保持状态占空比值KD被修正为现有的占空比值D。因此，目标提前值VCTa和实际提前值VCTr之间的差值变小了。应该注意到，在保持状态占空比值KD已经被修正为占空比值D，而所述占空比值D过大的情况下，执行图3所示的反馈控制，以便修正占空比值D。

相反，当在步骤S32中确定所述差值Δ的绝对值小于预定值β时，则控制进行到步骤S36，在该步骤中由保持状态占空比值KD替代占空比值D，而不是在图3所示的流程图的步骤S18中计算占空比值D。应该注意到，当在步骤S30中确定目标提前值VCTa和实际提前值VCTr不稳定，或者当在步骤S34或S36中的程序完成时，暂时中止程序中的一系列步骤。

图2A和2B中所示的占空比值D和实际提前值VCTr之间的关系(响应特性)基于产品的个体差异和随时间的变化而改变，并且基于温度的影响而改变。特别地，温度显著影响死区宽度的变化。将参照图2A、2B、5A和5B来描述由温度变化所引起的死区宽度的变化。应该注意到，图2B是示出关于图2A的图表所示的运转保持状态的一部分的放大图。

图2A和2B示出了具有气门正时调整机构1020和OCV 1030的气门正时调整机构的响应特性的一个实例。在图2B中，a10和a20各表示保持死区区域(死区宽度)，其中即使在基于保持状态占空比值KD暂时维持实际提前值VCTr的情况下占空比值D稍微改变时，实际提前值VCTr的变化速度基本上保持为较小。换句话说，当相对占空比在死区部分内变化时，实际提前值VCTr的变化速度基本上保持为较小。如图2B所示，当占空比值D自保持状态占空比值KD变化时，实际提前值VCTr的变化速度在急剧变化点处(每单位时间的变化量变为等于或大于在所述点处的预定量)开始急剧变化。然而，当占空比值D位于从保持状态占空比值KD到急剧变化点范围之间的范围内时，实际提前值VCTr的变化速度保持为非常小。换句话说，当相对占空比自占空比值“D0”(第一值)变化时，例如当相对占空比变为图2B所示的急剧变化点处的第二值时，相对旋转速度的变化速度开始急剧变化。然而如图2B所示，当相对占空比位于占空比值“D0”和急剧变化点之间的范围内，或位于第一值和第二值之间的范围内时，相对旋转速度的变化速度保持非常小。

更特别地，a20对应于延迟侧的保持死区区域，而a10对应于提前侧的保持死区区域。因此，死区宽度由所述保持占空比和急剧变化点之间的区域定义。b10和b20各表示实际提前值VCTr的变化速度与占空比值D的变化一致地或成比例地显著改变的区域。更特别地，b20对应于延迟侧的区域，并且b10对应于提前侧的区域。此外，c10和c20各表示实际提前值VCTr的变化速度即使在占空比值D变化时也几乎不改变的区域中的上限速度。更特别地，c20是延迟侧的相对旋转速度，并且c10是提前侧的相对旋转速度。换句话说，c10表示当占空比为100％时的最大速度，并且c20表示当占空比为0％时的最小速度。

图5A示出了提前侧的保持状态死区宽度和液压油温之间的关系，并且图5B示出了延迟侧的保持状态死区宽度和液压油温之间的关系。例如，气门正时调整机构的工业产品包括(a)具有最高响应特性的上限产品和(b)具有最低响应特性的下限产品。在图5A和5B中，点划线表示工业产品中的上限产品的保持状态死区宽度，而实线表示工业产品中的下限产品。对于各油温的死区宽度a10和a20之间的偏差表示可变范围，其中工业产品的响应特性相对于油温是可变的。如图5A和5B所示，随着液压油的温度降低，保持状态死区宽度a10、a20变得更大，并且响应特性的可变范围变得更大。同样，随着液压油的温度降低，保持状态死区宽度a10、a20相对于温度变化的变化变得更大。此外，在一个特定温度区域中(例如70到一百几十摄氏度)，响应特性的可变范围或保持状态死区宽度的个体差异非常小，在所述温度区域中，液压油温随着汽油发动机的运行而饱和/收敛。相反，随着温度变得比上述特定温度区域更低，响应特性的可变范围或保持状态死区宽度的个体差异变得更为显著。同样，比较图5A和5B，可认识到，提前侧的保持状态死区宽度和液压油温之间的关系不同于延迟侧的关系。此外，用于提前侧的液压油温的保持状态死区宽度不同于用于延迟侧的相同的液压油温的保持状态死区宽度。

如上所述，由液压油温的改变所引起的保持状态死区宽度的变化非常大，并且此外由个体差异所引起的保持状态死区宽度的变化非常大。考虑到保持状态死区宽度来确定图3中的反馈控制的差值Δ与比例因子FBP和差值因子FBD之间的关系。然而，当保持状态死区宽度由于温度改变而变化，且同时个体差异的保持状态死区宽度非常大时，气门正时调整机构的实际响应特性可能在很宽的可变范围中变化。因此，表示实际提前值VCTr的控制的实际响应特性和标准响应特性(或死区宽度)之间的差值可以变得非常大，并且从而在没有任何校正处理的情况下可控制性可能恶化。

换句话说，在通过调整电磁线圈1037的占空比值D而进行的对叶片转子1022的相对旋转速度的控制中，即使当将电磁线圈1037的占空比值D被调整到相同的值时，所得到的相对旋转速度也可能基于在调整时受油温的影响的死区宽度的大小而大范围地变化。因此，为了精确地控制相对旋转速度，在调整时基于死区宽度来计算占空比值D是很重要的。同样，当相对旋转速度被精确控制时，将实际提前值VCTr相对于目标提前值VCTa(目标的相对旋转位置)的不规则振荡限制为最小，并从而可以通过迅速将叶片转子1022旋转到相对于壳体1021的目标相对旋转位置上来改善响应度。换句话说，可以迅速将进气门或排气门的开启-关闭正时调整到所需正时。

因此，在本实施例中，首先，学习了保持状态死区宽度，并且然后基于所学习的保持状态死区宽度计算图3所示的偏移校正量OFD。下面将参照图6所示的流程图来描述用于学习保持状态死区宽度的学习操作。应该注意到，例如，通过ECU 1040按预定间隔来重复执行图6所示的学习操作。

在所述学习操作的一系列步骤中，首先，在步骤S40中确定学习执行条件是否成立。所述学习执行条件包括例如下列情况。

条件(a).由冷却剂温度传感器1054所检测到的冷却剂温度大约为等于或小于0℃的特定温度THW0。

条件(b).液压油温的估算值大体上表示冷却剂的温度。

条件(c).在本操作中的发动机刚要开始启动之前的发动机停止的持续时间等于或大于预定时间Tr。所述预定时间Tr设定为等于或大于用于在先前操作中发动机停止之后液压油与周围环境达到热平衡状态所需要的时间。

条件(d).旋转速度大约为预定的速度NE0。

上述条件(a)到(c)用于确定液压油是否与周围环境达到热平衡状态。换句话说，上述条件(a)到(c)确定本操作状态是否能够达到液压油温的估算的高精度。在用于估算液压油温的常规方法中，通常可能出现“±几度到二十几度”的误差。如图5所示，响应特性在温度幅度方面可能大范围地变化。因此，需要满足热平衡状态的实现，以便精确地估算可变气门正时调整机构和OCV 1030的液压油的温度。当满足上述条件时，可以通过利用冷却剂温度来高精度地表示液压油的温度。应该注意到，可以提供如图1中点划线所示的用于检测液压油温的油温传感器1058，并且在上述情况下，在步骤S40中，所述判定可以被替代为确定油温传感器1058的检测值保持为恒定值是否超过预定时间段。

在步骤S42中，无论图3的步骤S10中计算出的目标值如何，目标相位都根据预置的测试模式而被改变。特别地，如图7C的实线所示，在所述测试模式中，目标相位按预定量逐步变化。换句话说，目标相位的当前值逐步改变为预定值。在图7C的实例中，目标相位在提前方向上被改变。

图7A到7C所示的实线示出了实际使用的产品的各种运行值的表现，所述表现是气门正时调整机构1020的学习操作的目标。图7A到7C中的点划线示出了参照产品的各种操作的表现，所述参照产品是不同于实际使用的产品的另一种气门正时调整机构。应该注意到，在本实施例中，所述参照产品使用图5中的实线所示的上限产品。如图7B所示，当目标相位在步骤S42中逐步变化时，图3所示的反馈控制改变占空比值D。图7B中所示的附图标记D0′和D0″分别表示用于实际使用的产品和上限产品的保持状态占空比值。

发明人发现随着死区宽度变得更大，用于上限产品和实际使用的产品的各积分值(积分占空比)变得更大。通过对保持状态占空比值D0′、D0″与沿测试模式发生变化的占空比值D之间的差值积分，获得各积分值。图7A示出了积分值的趋势，并且示出了当气门正时调整机构具有更低的响应度时，积分值很可能产生更大的值。这意味着当气门正时调整机构具有更大的死区宽度时，积分值最后变为更大的值。

控制进行到步骤S44，在该步骤中，计算出用于实际使用的产品的上述积分占空比。应该注意到，积分所需要的一段时间段在执行用于目标相位的测试模式之后开始，并且持续预定的时间段。此外，所述预定间隔被设定为足够久，以允许占空比值D或积分值集中达到某一值的时间段。在本实施例中，用于目标相位的测试模式的执行意味着所述目标相位沿图7C所示的测试模式逐步从一个值变化为另一个值。

然后，控制进行到步骤S46，在该步骤中计算死区校正系数d20/d10。所述死区校正系数d20/d10是实际使用的产品的积分占空比d20相对于上限产品的积分占空比d10的比值。图8中的实线(1)示出了死区宽度和提前侧的积分值之间的关系。同样，图8中的实线(2)示出了死区宽度和延迟侧的积分值之间的关系。上限产品的死区宽度由附图标记e10来表示，而实际使用的产品的死区宽度由附图标记e20来表示。应该注意到，采用图9所示的基础图表来计算死区校正系数d20/d10。基础图表对应于“标准数据”，并且为通过预先导出上限产品的实验所获得的结果。例如，如图9所示，所述标准数据具有用于提前侧的第一标准数据段和用于延迟侧的第二标准数据段。更特别地，在不同的液压油温下用于上限产品的积分占空比d10和死区宽度e10之间的关系通过实验而预先获得。

特别地，在步骤S44中，基于已经沿测试模式发生变化的占空比值D来计算实际使用的产品的积分占空比d20。然后，从基础图表中检索出积分占空比d10，所述积分占空比对应于计算时的液压油的温度。基于在步骤S44中计算出的上述检索出的积分占空比d10和积分占空比d20来计算死区的校正系数d20/d10。

控制进行到步骤S48，在该步骤中，死区校正系数d20/d10被设定为所学习的值，并且对所学习的值执行保护处理，以便限制所学习的值d20/d10变为过大的值。然后，通过将所学习的值d20/d10作为学习值在存储器1042(例如ROM)中进行存储及修正来在所述保护处理下学习所学习的值d20/d10。在上述学习操作中，仅学习一个液压油温的死区校正系数d20/d10。

然后，控制进行到步骤S50，在该步骤中，基于在步骤S48中学习的学习值d20/d10和基础图表来计算用于实际使用的产品的死区宽度e20。特别地，在步骤S42中从基础图表中检索出对应于执行测试模式时的液压油温度的死区宽度e10，并且通过将所检索出的死区宽度e10乘以所学习的值d20/d10来计算用于实际使用的产品的死区宽度e20。因此，计算公式表示为e20＝e10×d20/d10。实际使用的产品的死区宽度e20如上所述而学习。

此外，还利用基础图表来计算用于温度x的、不同于执行测试模式时的液压油温度的死区宽度。特别地，检索出对应于基础图表中的温度x的死区宽度exmap，并且通过将所检索出的死区宽度exmap乘以所学习的值d20/d10来计算实际使用的产品的死区宽度ex。因此，计算公式表示为ex＝exmap×d20/d10。

应该注意到，当确定在步骤S40中学习执行条件不成立或者当完成了步骤S50中的程序时，暂时结束图6中的保持状态死区宽度的学习过程。同样，执行图6中的学习操作，以用于在提前侧和延迟侧中进行计算。特别地，在步骤S42中，在延迟方向上按所述预定量使目标相位逐步改变，虽然图7C仅示出了目标相位在提前方向上逐步改变所述预定量。此外，在步骤S44到S48中，对于各种情况，执行积分占空比的积分、学习值d20/d10的计算、学习值的存储和修正、以及死区宽度e20的计算，其中目标相位在提前方向和延迟方向上发生变化。基础图表包括与提前侧及延迟侧的情况下的液压油温度有关的积分占空比d10和死区宽度e10的关系。

如上所述，实际使用的产品的占空比值D小于上限产品的占空比值D，因为实际使用的产品具有比上限产品的死区宽度更大的死区宽度。因此，上限产品所需要的占空比值D对于实际使用的产品所需要的占空比值D来说是不够的。因此，在图3所示的反馈控制期间，需要基于实际使用的产品的死区宽度e20来对占空比值D进行偏移校正。下面将描述占空比值D的偏移校正。首先，基于通过图6所示的学习操作所学习的实际使用的产品的死区宽度e20计算偏移校正量OFD。所述偏移校正量OFD对应于补偿实际使用的产品的占空比值D和上限产品的占空比之间的偏差的量。因此，可以通过将所述偏移校正量OFD加到上限产品的占空比值D中来补偿实际使用的产品的占空比值D可能的不足。

基于本实施例，可实现以下优点。

(1)因为当执行测试模式时积分占空比与死区宽度高度相关，所以实际使用的产品的积分占空比d20用于计算实际使用的产品的死区宽度。更特别地，首先，计算实际使用的产品的积分占空比d20。然后，基于以上所计算出的积分占空比d20并且基于相应的积分占空比d10和死区宽度e10计算实际使用的产品的死区宽度e20，其对应于计算时的液压油的温度，并且其可以从基础图表中检索出。因此，可以准确地计算实际使用的产品的死区宽度e20，否则所述死区宽度e20可能随着产品的不同、时间的变化或液压油温而错误地变化。

然后，因为通过利用如上所述准确地获得的死区宽度e20来校正占空比值D，所以可以准确地控制相对旋转速度。因此，在用于控制相对旋转角的反馈控制中，使不规则振荡最小化，并且同时通过将叶片转子1022旋转到目标提前值VCTa而改善响应度。从而，上述简单的控制能够迅速地将开启和关闭进气和排气门的正时调整到所需正时而不用执行传统的微动控制。

(2)在本实施例中死区宽度e20不是直接检测和学习的。相反，首先计算出与死区宽度e20有关的积分占空比d20，然后，基于所计算出的结果来学习死区校正系数d20/d10。在本实施例中预先准备好基础图表，并且所述基础图表包括与用于不同液压油温的上限产品的积分占空比d10和死区宽度e10的关系相关的试验结果。然后，在通过参照基础图表进行学习时，基于所学习的死区校正系数d20/d10和的液压油温计算各液压油温的死区宽度e20。

因此，在没有直接学习死区宽度e20的情况下计算出各液压油温的死区宽度e20。可以通过计算积分占空比d20轻易地获得用于各液压油温的死区宽度e20。此外，对于各液压油温，不需要基于积分占空比d20学习死区校正系数d20/d10。而是仅对一个液压油温执行学习死区校正系数d20/d10。因此，有利地减少了用于执行所述学习操作所需要的处理量、存储器和微型计算机的学习时间。

(3)因为学习了用于提前侧和延迟侧的死区校正系数d20/d10，所以可以准确地计算出提前侧和延迟侧中的各液压油温的死区宽度e20。因此可以更精确地控制相对旋转速度，并且从而当所述相对旋转角被反馈控制时，不规则振荡最小化并且同时叶片转子1022还迅速旋转到目标提前值VCTa。

(4)通过上限值和下限值限制将被学习的死区校正系数d20/d10。因此，即使当错误地基于死区校正系数d20/d10而学习死区宽度e20，但是所计算出的死区宽度e20被限制不超过上下极限值。因此，可以防止偏移校正量OFD变得过大或过小。

(第二实施例)

本实施例的控制系统中与第一实施例的控制系统的部件相似的部件将利用相同的附图标记来表示，并省略其说明。在上述第一实施例中，仅学习用于一个液压油温的死区校正系数d20/d10。然而，在本实施例中，推导出用于各液压油温的测试模式，以便计算各液压油温的积分占空比，并且然后学习用于各液压油温的死区校正系数。然后，基于用于各液压油温的死区校正系数d20/d10(所学习的值)并基于图9所示的基础图表来计算出用于各液压油温的实际使用的产品的死区宽度ex。

基于本实施例，因为学习了用于各液压油温的死区校正系数d20/d10，所以除第一实施例中可获得的优点之外，可以有利地更精确和更准确地计算出死区宽度。然而，因为在本实施例中用于学习操作的液压油温的数目比第一实施例大，所以在本实施例中用于学习操作所需要的处理量、存储器和微型计算机的学习时间都相应地增加了。

(其他实施例)

上述各实施例可以进行如下改进。同样地，本发明不局限于上述实施例，但是各实施例的特征可以按要求结合。

在上述各实施例中，由执行测试模式所引起的占空比值D的变化的积分占空比对应于“与死区宽度有关的参数”，并且基于所述积分占空比和基础图表所获得的死区校正系数d20/d10被学习。然而，学习操作不局限于以上所述，而是如果有任何系数可以基于积分占空比和基础图表来获得，则可以按所述任何系数执行所述学习操作。例如，可以备选地学习死区宽度e20。

作为积分占空比的替代，所述参数可以使用实际提前值VCTr和目标提前值VCTa之间的差值，在从执行测试模式起已经经过预定时间之后获得所述差值。在上述替代情况下，可以直接学习差值本身，并且也可以备选地学习所述差值的倾斜度或所述差值的积分值。这存在相关性，其中随着死区宽度变大，差值变大，倾斜度变小，并且积分值变大。

在第一实施例中，由所学习的值(死区校正系数d20/d10)来计算死区宽度，并且然后基于所计算出的死区宽度来计算偏移校正量OFD。然而，可以备选地跳过图6的步骤S50中的死区宽度的计算或估算，并且可以直接由所学习的值来计算偏移校正量OFD。在上述情况下，不要求将死区宽度e10存储到基础图表中，并且因此，仅要求存储器存储类似于所学习的值的物理量或者从所述物理量处获得的用于各油温的系数。由于以上所述，可以基于所学习的用于特定油温的值和基础图表中的物理量之间的偏差来计算偏移校正量OFD。

第一实施例的基础图表存储提前侧及延迟侧的积分占空比和死区宽度之间的关系。然而，备选地，基础图表可以仅存储提前侧和延迟侧中的一侧的关系。在上述情况下，假定提前侧和延迟侧中的另一侧的死区宽度和所存储的提前侧及延迟侧中的一侧的死区宽度一样。此外，可以通过将所述一侧的死区宽度乘以预定系数或者可以通过将预定因子加入到所述一侧的死区宽度中，从而备选地获得另一侧的死区宽度。

第一实施例的基础图表存储用于与作为被参照的参照产品的另一气门正时调整机构有关的各油温的各种值。更特别地，所述参照产品使用上述上限产品，所述上限产品假设在制造和运输的气门正时调整机构中具有最高的响应特性。与上述情况相反，备选地，所述参照产品可以使用具有平均响应特性的另一调整机构(标称产品)或者可以使用下限产品。因此，在上述备选情况下，基础图表存储用于各油温的标称产品和下限产品的各种值。

内燃机不局限于例如为汽油发动机的点燃(火花点火)式内燃机。而是，内燃机可以是例如为柴油发动机的压燃(压缩点火)式内燃机。

(第三实施例)

将描述本发明的第三实施例。

将参照附图描述用于本发明第三实施例的内燃机的气门正时控制装置。

首先，参照图10描述系统的总体的示意性结构。

发动机11是内燃机，并且包括曲轴12、正时链条13(或正时皮带)、链轮14、15、进气侧凸轮轴16和废气侧凸轮轴17。曲轴12通过正时链条13和链轮14将驱动力传递到进气侧凸轮轴16和废气侧凸轮轴17上。进气侧凸轮轴16设有可变气门正时装置18(可变气门机构)，所述可变气门正时装置通过改变进气侧凸轮轴16相对于曲轴12的旋转相位(或者凸轮轴相位)来改变进气门(未示出)的气门正时(气门开启-关闭特性)。可变气门正时装置18具有油压回路，油泵20将油盘19中的液压油供给到所述回路。通过使液压控制阀21控制油压回路中的油压来控制进气门的气门正时(或者正时提前值)。

此外，凸轮角传感器22设置在进气侧凸轮轴16的径向向外的位置，并且在多个凸轮角处输出用于汽缸识别的凸轮角信号。曲柄角传感器23设置在曲轴12的径向向外的位置，并且在每个预定曲柄角上输出曲柄角信号。将由凸轮角传感器22和曲柄角传感器23输出的输出信号输入到发动机控制电路(ECU)24中。ECU 24基于由曲柄角传感器23输出的信号的输出脉冲的频率来计算进气门的实际气门正时，并且计算发动机的转速。

此外，ECU 24接收由加速传感器44、进气量传感器45、冷却剂温度传感器46和油温传感器47输出的输出信号。ECU 24基于来自所述传感器的各种信号检测发动机11的运行状态，并且根据所述发动机的运行状态来执行燃料喷射控制和点火控制。此外，ECU 24执行气门正时控制来反馈控制可变气门正时装置18并且反馈控制液压控制阀21，以使得进气门的实际气门正时变为目标气门正时。换句话说，ECU 24执行气门正时控制，以使得进气侧凸轮轴16的实际凸轮轴相位变为进气侧凸轮轴16的目标凸轮轴相位。此外，ECU 24包括ROM 41、RAM 42和备份用RAM 43(SRAM)。ROM 41用作存储数据项的非易失性存储单元，所述数据项例如为各种程序、图表、常数和标识。RAM 42暂时存储计算数据。备份用RAM 43用作可重写的非易失性存储器，所述非易失性存储器能够通过作为电源的电池的协助保持所存储的数据，即使当发动机停止时。

然后，将参照图10和11来描述可变气门正时装置18的结构。如图11所示，链轮14可旋转地被支承在进气侧凸轮轴16的径向向外的位置上，并且所述可变气门正时装置18具有通过螺钉26固定到链轮14上的壳体25。因此，曲轴12的旋转通过正时链条13传递到链轮14和壳体25上，并且因此链轮14和壳体25与曲轴12同步旋转。相反，进气侧凸轮轴16具有通过挡块28和螺钉29固定到转子27上的一个端部。挡块28设置在转子27和螺钉29之间，并且转子27容纳在壳体25中，以使得转子27可相对于壳体25旋转。

如图10所示，壳体25在其中限定出多个流体室30，每个流体室被径向地设置在转子27的外表面上的叶片31中相应的一个叶片分成提前室32和延迟室33。

此外，如图11所示，发动机11提供驱动力来驱动油泵20，并且油泵20从油盘19中抽吸液压油，以通过液压控制阀21将所述液压油供给到进气侧凸轮轴16的提前凹槽34和延迟凹槽35中。提前凹槽34与提前油道36连接，所述提前油道与各提前室32连通。相反，延迟凹槽35与延迟油道37连接，所述延迟油道与各延迟室33连通。

在提前室32和延迟室33接收超过预定压力的油压的情况下，叶片31的位置被提前室32中的油压和延迟室33中的油压固定在流体室30中。因此，由曲轴12所引起的壳体25的旋转通过液压油被传递到转子27(叶片31)上，并且因此进气侧凸轮轴16与转子27整体地旋转。在发动机停止之后，壳体25中的油压下降，并且设置在叶片31上的锁销(未示出)被弹簧力配合到壳体25的锁定孔(未示出)中。因此，叶片31在基准位置(例如最大延迟位置、中间位置)处被锁定到壳体25中，所述位置适合于启动发动机。当油压升高到等于或大于足够大到将所述锁销解锁的预定油压时，在发动机起动之后，油压将锁销从锁定孔中推出，以使得所述锁销被解锁。从而，转子27变成可相对于壳体25旋转，并且因此气门正时变成可变的。

液压控制阀21包括线性电磁线圈38和阀元件39。液压控制阀21基于供给到线性电磁线圈38的电流而通过驱动阀元件39来改变供给到各提前室32和各延迟室33中的液压油的量，以便连续改变各油压端口的开度。从而，壳体25和转子27(叶片31)相对彼此旋转，并且因此改变进气侧凸轮轴16相对于曲轴12的旋转相位或凸轮轴相位，以用于改变进气门的气门正时。

在发动机运行期间，ECU 24反馈控制可变气门正时装置18的液压控制阀21，以使得进气门的实际气门正时(进气侧凸轮轴16的实际凸轮轴相位)变为目标气门正时(进气侧凸轮轴16的目标凸轮轴相位)。在以下说明中，“可变气门正时装置”被称为“VCT”。

总体上，图12A和12B示出了VCT 18的实际气门正时的控制占空比和变化速度(以下称为“VCT的变化速度”)之间的关系。如图12A和12B所示，在用于将实际气门正时维持为目标气门正时(目标值)的保持占空比D0(保持控制量)的周围存在死区d1、d2。更特别地，当控制占空比在死区d1、d2内改变时，VCT的变化速度大约保持为0，并且因此VCT 18的气门正时几乎不对控制占空比起反应或者几乎不移动。死区d1位于保持占空比的提前侧，而死区d2位于保持占空比的延迟侧。例如，如图12B所示，当相对占空比超过位于提前侧的急剧的变化点或者超过位于延迟侧的急剧的变化点时，VCT的变化速度急剧地发生变化。图12A和12B中的横坐标轴示出了相当于控制占空比和保持占空比D0之间的差值的相对占空比(“相对占空比”＝“控制占空比”-“保持占空比D0”)。注意到，备选地，甚至当图12A和12B中的横坐标轴显示控制占空比而非相对占空比时，VCT的变化速度的特征仍由大致与图12A和12B中所示的当前曲线相同的曲线来表示。

在死区d1的提前侧存在提前侧区域，并且当控制占空比在所述提前侧区域内时，VCT在提前方向上的变化速度根据控制占空比(相对占空比)而增大。此外，在所述提前侧区域的提前侧存在饱和提前侧区域，并且当控制占空比在所述饱和提前侧区域内时，VCT的变化速度维持恒定的最大值。在死区d2的延迟侧存在延迟侧区域，并且当控制占空比在所述延迟侧区域内时，VCT在延迟方向上的变化速度根据控制占空比(相对占空比)而增大。在图12A和12B中，提前方向在纵标轴上显示为正值，而延迟方向显示为负值。因此，当VCT在延迟方向上的变化速度增大时，负值的VCT的变化速度的绝对值增大。在延迟侧区域的延迟侧还存在饱和延迟侧区域。当控制占空比在所述饱和延迟侧区域中时，VCT的变化速度保持恒定。

相对照地，图13A示出了在提前侧中用于VCT 18的上下限产品的死区宽度和液压油温之间的关系，图13B示出了在延迟侧中用于VCT 18的上下限产品的死区宽度和液压油温之间的关系。因此，图13A和13B各示出了由上下限产品定义的VCT 18的响应度的可变范围。在图13A和13B中，点划线示出了上限产品的死区宽度，所述上限产品具有位于VCT 18的响应度的可变范围之中的最高响应度。此外，实线示出了下限产品的死区宽度，所述下限产品具有位于响应度的可变范围之中的最低响应度。更特别地，图13A示出了在提前侧中死区宽度d1相对于油温的特性，并且图13B示出了在延迟侧中死区宽度d2相对于油温的特性。图13A和13B示出了甚至对于相同的油温，死区宽度d1、d2相互之间稍有不同。死区宽度根据VCT 18的响应度而变化。此外，随着油温降低，上限产品和下限产品的死区宽度增大。此外，随着油温降低，上限产品的死区宽度和下限产品的死区宽度之间的差值增大。

图14A是示出在学习操作期间气门正时的表现的正时曲线图。图14B是示出在学习操作期间控制占空比的表现的正时曲线图。图14C是示出在学习操作期间积分占空比的表现的正时曲线图。此外，图14A到14C示出了用于各气门正时、控制占空比和积分占空比的VCT 18的响应度的可变范围。在所述学习操作期间，VCT 18的气门正时的目标值在实际气门正时维持在第一值的目标值上的情况下从第一值逐步变化到第二值。积分占空比对应于相对占空比(＝控制占空比和保持占空比之间的差值)的积分值，并且所述积分占空比用作“死区宽度的相关参数”。

实际气门正时以符合VCT 18的响应性能的特定延迟随目标值的变化而变化。因此，在VCT 18的响应度更低的情况下，等待时间或延迟变得更大。因此，当VCT 18的响应度变得更低时，对于特定时间段来说，目标值和实际气门正时之间的差异保持大于特定值。因此，如果VCT 18的响应度更低，则积分占空比变得更大。图15示出了积分占空比和死区宽度之间的关系，并且如图15所示在所述积分占空比与所述死区宽度之间存在有相互关系。当积分占空比变得更大时，死区宽度变得更大。甚至对于相同的积分占空比，当VCT 18沿提前方向被驱动时的死区宽度不同于当VCT 18沿延迟方向被驱动时的死区宽度。

在本实施例中，当建立了用于执行死区宽度的学习过程的预定条件时，因为目标值被强制地逐步变化，所以在预定的学习时间经过之前的时间段中计算积分占空比。所述积分占空比对应于与死区宽度有相互关系的参数(以下称为“死区宽度的相关参数”)。然后，基于所述积分占空比学习死区。在已经完成学习操作之后，当目标值发生变化时，基于所学习的死区值对VCT 18的控制占空比进行偏移校正以驱动VCT 18。

此外，在本实施例中，例如在产品的设计期间，基于实验或仿真预先计算用于用作参照产品的上限产品的积分占空比a1和死区宽度b1。因此，在产品的制造期间，将与积分占空比a1和死区宽度b1有关的数据项预存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。然后，基于用于实际使用的产品的所学习的积分占空比a2和从ROM 41中检索出的上限产品的积分占空比a1计算与比值a2/a1关联的学习校正系数。通过上述的学习校正系数来校正用于上限产品的死区宽度b1(死区宽度的基础值)，以便计算出用于实际使用的产品的死区宽度b2。然后，根据死区宽度b2来对VCT 18的控制占空比进行偏移校正。

死区宽度b2＝死区宽度的基础值×学习校正系数

响应度的参照产品不仅限于上限产品。例如，响应度的参照产品可以使用下限产品或者具有中间或平均响应度的中间产品。

此外，如图13A和13B所示，因为死区宽度随油温而变化，所以在产品的设计阶段预先计算出用于各油温或用于与油温有关的另一温度的温度区域的响应度参照产品的积分占空比a1和死区宽度b1。所述油温和与油温有关的另一温度对应于“油温参数”。例如，另一温度可以是冷却剂的温度。在产品的制造阶段，非易失性存储单元(例如ECU 24的ROM 41)预存储积分占空比a1的数据组(参见图17)和各温度区域的死区宽度。然后，基于图18所示的学习校正系数表来计算对应于比值a2/a1的学习校正系数。更特别地，a2表示实际使用的产品的所学习的积分占空比a2，而a2表示当前油温的温度区域。然后，从ROM 41中检索出的、且其对应于当前油温的温度区域的、上限产品的死区宽度b1(死区宽度的基础值)通过所述学习校正系数而被校正，以计算实际使用的产品的死区宽度b2。从而用于各温度区域的死区宽度b2被学习。

此外，在本实施例中，因为甚至对于相同的积分占空比，死区宽度也根据VCT 18在提前方向或在延迟方向上被驱动而发生变化，所以对于两个驱动方向(提前和延迟方向)，在产品设计阶段预先计算用于上限产品的积分占空比a1和死区宽度b1。然后，在产品的制造阶段，将所计算出的积分占空比a1和死区宽度b1的数据组(参见图17)存储到非易失性存储单元中。然后，执行提前侧学习操作和延迟侧学习操作。更特别地，在提前侧的学习操作中，为了计算出提前侧中的积分占空比，在提前方向上强制地改变目标值，以便学习提前侧中的死区宽度的值。同样，在延迟侧的学习操作中，为了计算出延迟侧中的积分占空比，在延迟方向上强制改变目标值，以便学习延迟侧中的死区宽度的值。在已经完成上述学习操作之后，当目标值在提前方向上发生变化时，基于提前侧中的死区宽度的上述学习值来对VCT 18的控制占空比的学习值进行偏移校正。相反，当目标值在延迟方向上发生变化时，基于以上延迟侧中的死区宽度的学习值来对VCT 18的控制占空比进行偏移校正。

如上所述，在本实施例中，当预定的死区宽度学习执行条件成立时，如图16所示，目标值强制地从第一值变化到第二值。从强制地改变目标值的时间(时间点T0)起对预定学习时间的相对占空比(控制占空比和保持占空比之间的差值)进行积分。例如，当时间为T0时，目标值等于或小于第一值。当已经经过所述预定的学习时间时，完成积分占空比的积分(相对占空比的积分)，并且将从而计算出的积分占空比用作死区宽度的相关参数。在上述情况下，在VCT 18的实际气门正时已经达到通过从第一值强制地变化而设定的目标值(目标值的第二值)之后，VCT 18的控制占空比大约维持为保持占空比。因此，在VCT 18的实际气门正时已经达到由强制变化而设定的目标值之后，相对占空比几乎变为零，并且积分占空比(相对占空比的积分值)保持大致相同。考虑到以上所述内容，将学习时间设定为等于用于实际气门正时变化到由强制变化所设定的目标值所需要的特定时间。因此，不必比上述特定时间段更长地学习积分占空比。

考虑到以上所述内容，在本实施例中，学习时间设定在等于或大于第一时间段(T1-T0)且等于或小于第二时间段(T2-T0)的范围内。更特别地，当强制地改变目标值时，上限产品的实际气门正时达到被改变后的目标值，或者达到从第一值变为的第二值，需要经历第一时间段。同样，当如上所述强制地改变目标值时，下限产品的实际气门正时达到被改变后的目标值需要经历第二时间段。当所述学习时间在上述范围内变长时，死区宽度和积分占空比之间的相关性变高，并且因此有效地提高了学习操作中的学习精度。这是因为作为学习操作的目标的实际使用的产品的响应度(特性)在响应度的可变范围内从上限产品的响应度变化为下限产品的响应度。并且还因为随着学习时间变长，甚至在执行学习操作期间，也由于死区宽度学习执行条件的不满足而使得所述学习操作很可能被取消。因此，为了增大执行学习操作的频率，应在上述范围内尽可能缩短学习时间。

此外，因为死区宽度(响应度)的变化取决于是在提前方向还是在延迟方向上驱动VCT 18，所以实际气门正时变为由强制变化而设定的目标值所需要的时间段取决于是在提前方向上还是在延迟方向上驱动VCT 18。因此，在本实施例中，根据提前侧和延迟侧中的死区宽度(响应度)来分别预置用于提前侧的情况和用于延迟侧的另一种情况的学习时间。然后，根据死区宽度的上述学习时间的数据被存储到非易失性存储单元中，例如ECU 24的ROM 41。

将基于图19和图20所示的程序通过ECU 24来执行本实施例的死区宽度的学习过程和可变气门正时控制。以下将描述各程序的进程。

[死区宽度学习程序]

当点火开关被开启时或者当ECU 24的电源被接通时，通过ECU 24周期性地执行图19所示的死区宽度学习程序。死区宽度学习程序用作死区宽度学习措施。当开始本程序时，首先，在步骤S101中确定用于执行死区宽度学习过程的条件是否满足例如以下条件(1)到(3)。

(1)在发动机起动之后已经经过了预定时间(例如几秒)。上述预定时间允许驱动VCT 18的油压达到预定油压以上，所述预定油压解除VCT18的锁定状态，或者其将锁销推出到VCT 18的锁定孔外面。

(2)加速踏板未被压下。

(3)自诊断功能(未示出)未检测到VCT控制系统的异常。

通常，在发动机停止之后，油压下降，以使得VCT 18的锁销配合到锁定孔中，并且因此VCT 18被锁定在基准位置(例如最大延迟位置、中间位置)。因此，为了驱动用于死区宽度的学习操作的VCT 18，需要使VCT 18的锁定状态被解除。由于以上所述内容，给出了条件(1)。

给出了条件(2)，是为了当驾驶员在即使死区宽度学习过程正在被执行的情况下仍压下加速踏板时，直接起动车辆或者直接使车辆加速。

给出了条件(3)，是因为当在VCT控制系统中存在异常时，不可能正常地执行死区宽度学习操作。

如果上述三个条件(1)到(3)中的任何一个得不到满足，则死区宽度学习的执行条件不成立。因此，本程序被中止而不执行步骤S101之后的步骤。

相反，当所有的三个条件(1)到(3)都满足时，则死区宽度学习的执行条件成立，并且然后如下所述来执行用于学习提前侧中的死区宽度的学习操作。首先，在步骤S102中，在提前方向上目标气门正时(目标值)逐步强制地以预定的曲柄转角(例如10到15℃A)而被改变。然后，控制进行到步骤S103中，在该步骤中，由提前方向上的强制改变设定的目标气门正时而引起的相对占空比被积分。然后，修正提前侧中的积分占空比。

然后，控制进行到步骤S104中，在该步骤中，确定自提前方向上强制改变目标气门正时以后，是否在提前侧已经经过了所述学习时间。提前侧中的所述学习时间被设定在等于或大于第一时间段(T1-T0)并且等于或小于第二时间段(T2-T0)的范围内。第一时间段允许上限产品的实际气门正时达到通过在提前方向上的强制改变所设定的目标气门正时。同样，第二时间段允许下限产品的实际气门正时达到通过在提前方向上的强制改变所设定的目标气门正时。因此，上述范围内的时间能够实现相对较短时间内的提前侧中死区宽度的精确学习。

如果在步骤S104中确定在提前侧中的学习时间仍然没有经过，则控制进行到步骤S105，在该步骤中确定在步骤S101中确定的死区宽度学习的执行条件是否仍然成立。如果确定死区宽度学习的执行条件仍然成立，则控制进行到步骤S103，在该步骤中执行在提前侧中的积分占空比的计算。

如果在步骤S105中确定在提前侧中的学习时间已经经过之前死区宽度学习的执行条件变为不满足，则本程序在确定的时间处结束。因此，例如如果在提前侧中的学习时间已经经过之前压下加速踏板，则在压下时禁止在提前侧中用于学习死区宽度的学习操作。因此，所述操作被转为正常的可变气门正时控制，并且因此根据压下加速踏板的量设定目标气门正时。

相反，如果死区宽度学习的执行条件直到在提前侧中的学习时间已经经过之前仍然成立，则在步骤S104处的确定结果对应于“是”。然后，控制进行到步骤S106，在该步骤中，基于通过使用图18所示的学习校正系数表所计算出的比值a2/a1，计算提前侧中的学习校正系数。在上述计算中，a2是在提前侧中学习时间已经经过时提前侧中的积分占空比a2。此外，a1是提前侧中用于上限产品的积分占空比a1，所述积分占空比a1从ROM 41中检索出，并且对应于包括当前油温(或冷却剂温度)的温度区域。

然后，控制进行到步骤S107，在该步骤中执行保护程序，以使得提前侧中的学习校正系数停留在预定的上下限的保护值之间的范围内。换句话说，如果在步骤S106中计算出的提前侧中的学习校正系数位于上下限的保护值之间的范围内，则在不对所述系数进行任何修改的情况下学习提前侧中的学习校正系数。相反，当在步骤S106中计算出的提前侧中的学习校正系数超过上下限的保护值之间的范围时，则通过所述保护值来限制提前侧中的学习校正系数，或者使所述学习校正系数等于保护值。因此，可以防止错误地学习提前侧中的学习校正系数。

然后，控制进行到步骤S108，在该步骤中，从ROM 41中检索出用于对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的上限产品在提前侧中的死区宽度b1(死区宽度的基础值)，并且然后通过提前侧中的学习校正系数来校正死区宽度b1，以计算用于实际使用的产品的提前侧中的死区宽度b2。在上述方法中，学习用于各温度区域的提前侧中的死区宽度b2。然后，修正提前侧中的死区宽度学习过程表中所考虑的温度区域的学习值。所述死区宽度学习过程表被存储到用作可重写的非易失性存储器的备份用的RAM 43(SRAM)中。

提前侧中的死区宽度b2＝提前侧中的死区宽度的基础值×提前侧中的学习校正系数

在按如上所述来学习提前侧中的死区宽度b2之后，将如下所述来执行用于学习延迟侧中的死区宽度的学习操作。首先，在步骤S109中，在延迟方向上，目标气门正时(目标值)以预定的曲柄转角(例如10到15℃A)被强制地逐步改变。然后，控制进行到步骤S110中，在该步骤中由延迟方向上的强制改变而设定的目标气门正时引起的相对占空比被积分。然后，修正延迟方向上的积分占空比。

然后，控制进行到步骤S111，在该步骤中确定自延迟方向上目标气门正时被强制地改变起是否在延迟侧已经经过了所述学习时间。注意到，延迟侧的学习时间被设定在等于或大于一个时间段并且等于或小于另一个时间段的范围内。需要经历用于上限产品的实际气门正时的一个时间段，以达到通过在延迟方向上的强制改变所设定的目标气门正时。同样地，需要经历用于下限产品的实际气门正时的另一个时间段，以达到通过在延迟方向上的强制改变所设定的目标气门正时。上述范围内的学习时间能够实现延迟侧中的死区宽度利用相对较短学习时间的精确学习。

如果在步骤S111中确定在延迟侧中的学习时间尚未经过，则控制进行到步骤S112，在该步骤中确定在步骤S101中所确定的死区宽度学习的执行条件是否仍然成立。如果确定死区宽度学习的执行条件仍然成立，则控制进行到步骤S110，在该步骤中继续进行延迟侧中的积分占空比的计算。

如果在步骤S112中确定在延迟侧中的学习时间已经经过之前死区宽度学习的执行条件不成立，则本程序在确定的时间处结束。因此，例如，如果在提前侧中的学习时间已经经过之前压下加速踏板，则在压下时禁止在提前侧中用于学习死区宽度的学习操作。因此，所述操作被转入到正常的可变气门正时控制，并且因此根据压下加速踏板的量地设定目标气门正时。

相反，如果直到延迟侧中的学习时间已经经过之前死区宽度学习的执行条件都仍然成立，则在步骤S111处的确定结果对应于“是”。然后，控制进行到步骤S113，在该步骤中通过使用图18所示的学习校正系数表基于计算出的比值，计算延迟侧中的学习校正系数。通过(a)延迟侧中的学习时间已经经过时的延迟侧的积分占空比和(b)用于对应于当前油温部分(或冷却剂温度)的上限产品的延迟侧中的积分占空比来计算上述比值。从ROM 41中检索用于上限产品的延迟侧中的积分占空比。

然后，控制进行到步骤S114，在该步骤中执行保护程序，以使得延迟侧中的学习校正系数处于预定的上下限保护值之间的范围内。换句话说，当在步骤S113中计算出的延迟侧中的学习校正范围处于上下限的保护值之间的范围内时，在不将学习校正系数限制在所述范围内的情况下，学习延迟侧中的所述学习校正系数。相反，如果在步骤S113中计算出的延迟侧中的学习校正系数超过上下限保护值之间的范围时，则通过所述保护值来限制延迟侧中的学习校正系数，或者使所述学习校正系数等于保护值。因此，可以防止错误地学习延迟侧中的学习校正系数。

然后，控制进行到步骤S115，在该步骤中，从ROM 41中检索出用于对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的上限产品在延迟侧中的死区宽度(死区宽度的基础值)，并且然后通过学习校正系数来校正所检索出的延迟侧中的死区宽度，以计算用于实际使用的产品的延迟侧中的死区宽度。如上所述，学习延迟侧中用于各温度区域的死区宽度，并且修正所学习的延迟侧学习操作表中的死区宽度中所考虑的温度区域的学习值。所述学习操作表被存储到用作可重写的非易失性存储器的备份用RAM 43(SRAM)中。

延迟侧中的死区宽度＝延迟侧中的死区宽度的基础值×延迟侧中的学习校正系数

[可变气门正时控制程序]

在发动机运行期间，每一预定时间或每一预定的曲柄转角中，通过ECU24来重复执行图20所示的可变气门正时的控制程序。可变气门正时控制程序用作“控制措施”。当开始本程序时，首先，在步骤S201中检索出来自各种传感器的输出信号。然后，控制进行到步骤S202，在该步骤中计算当前的实际气门正时VT。然后，控制进行到步骤S203，在该步骤中基于发动机的运行状态来计算目标气门正时VTtg，并且在步骤S204中，计算目标气门正时VTtg和实际气门正时VT之间的差值ΔVT(＝VTtg-VT)。

然后，控制进行到步骤S205，在该步骤中，通过执行例如基于目标气门正时VTtg和实际气门正时VT之间的差值ΔVT的PD控制运算，从而通过下列公式来计算反馈校正量。

反馈校正量＝Kp×ΔVT+Kd×d(ΔVT)/dt，其中

d(ΔVT)/dt＝[ΔVT(i)-ΔVT(i-1)]/dt，dt是计算周期，Kp是比例增益，Kd是微分增益。ΔVT(i)是当前计算中的差值ΔVT，并且ΔVT(i-1)是前次计算中的差值ΔVT。

然后，控制进行到步骤S206，在该步骤中检索出保持占空比。保持占空比可以采用通过保持占空比学习程序(未示出)所学习的学习值，或者可以采用用于所述保持占空比的预定值。

然后，为了防止由基于死区宽度学习值的偏移校正所引起的控制不规则振荡，在步骤S207中确定运行状态是否处于适用于执行偏移校正的控制区域内。例如，通过确认目标气门正时VTtg和实际气门正时VT之间的差值ΔVT的绝对值是否等于或大于确定值来进行运行状态的确定。所述确定值可能是固定值，但也可利用基于当前油温、发动机转速和负载中的至少一个的表格来确定。当在步骤S207中确定运行状态超出用于执行偏移校正的控制区域时，控制进行到步骤S211，在该步骤中偏移校正量被设定为0。因此，取消控制占空比的偏移校正，以便避免控制不规则振荡。

相反，当在步骤S207中确定运行状态处于用于执行偏移校正的控制部分内时，控制进行到步骤S208，在该步骤中，确定目标气门正时VTtg和实际气门正时VT之间的差值ΔVT是否等于或大于0(正值)，以便确定气门正时的驱动方向是否处于提前方向上。当确定差值ΔVT等于或大于0(正值)时，即确定气门正时的控制方向为提前方向。因此，控制进行到步骤S209，在该步骤中，查找存储在备份用的RAM 43(SRAM)中的提前侧的死区宽度学习过程表，以便检索出所学习的用于对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的提前侧中的死区宽度值。然后，根据所学习的提前侧中的死区宽度值，基于提前侧的偏移校正量表设定用于校正控制占空比的偏移校正量。上述计算出的提前侧的偏移校正量为正值。

同样地，当在步骤S208中确定差值ΔVT等于或小于0(负值)时，相应地确定被控制的气门正时为延迟方向。然后，控制进行到步骤S210，在该步骤中，在存储在备份用的RAM 43(SRAM)中的延迟侧的学习操作表中查找死区宽度，并且检索出用于对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的延迟侧中的死区宽度的学习值。然后，根据延迟侧中的死区宽度的学习值，基于延迟方向的偏移校正量表设定用于校正控制占空比的偏移校正量。上述计算出的延迟方向的偏移校正量为负值。

在上述步骤S209到S211中的任何一步中设定偏移校正量之后，控制进行到步骤S212，在该步骤中，通过将偏移校正量和保持占空比加到对应于差值ΔVT的反馈校正量中来计算控制占空比。

控制占空比＝反馈校正量+保持占空比+偏移校正量

此外，为了补偿由电池电压的变化所产生的影响，可以根据电池电压来校正上述控制占空比。

然后，控制进行到步骤S213，在该步骤中输出控制占空比，以使得VCT 18的液压控制阀21在使实际气门正时接近目标气门正时的方向上被驱动。

在如上所述的本实施例中，在用于学习死区宽度的学习操作期间，不要求VCT 18的控制占空比产生振荡(波动)。因此，例如在气门正时控制装置的设计阶段，测得了死区宽度的特性，并且然后基于所测得的特性计算出了设计值。通常，在将所述气门正时控制装置投入市场之前对所述计算的设计值进行基本评价。因为在本实施例中，所述死区宽度的学习如上述而被简化，所以所述设计值的评价也相应地变得容易。因此，有利地，所述气门正时控制装置的包括设计成本的生产成本得以有效减小。

此外，在本实施例中，死区宽度的学习时间被设定在等于或大于第一时间段并且等于或小于第二时间段的范围内。第一时间段允许所述VCT 18的上限产品的实际气门正时达到由强制改变而设定的目标值。同样，第二时间段允许VCT 18的下限产品的实际气门正时达到由强制改变而设定的目标值。因此，使得学习时间尽可能短，并且仍然可以顺利地获得在学习操作中的精度。

此外，在本实施例中，根据在提前侧和延迟侧中的死区宽度(响应度)，用于提前侧中的学习时间不同于用于延迟侧中的学习时间。因为死区宽度(响应度)根据VCT 18的驱动方向而变化，所以形成了上述差异，并且因此当驱动方向处于提前方向时用于实际气门正时达到由强制改变而设定的目标值所需要的时间不同于当驱动方向处于延迟方向时所需要的时间。因此，用于提前侧和延迟侧的所述学习时间被最优化(例如，用于驱动方向为提前方向和延迟方向的情况)。

此外，在本实施例中，在产品的设计阶段预先计算了用于响应度的参照产品的积分占空比a1和死区宽度b1的数据组。然后，在产品的制造阶段，将以上计算出的数据组存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。在以上所述内容中，响应度的参照产品使用在工业产品中具有最高响应度的上限产品。然后，基于比值a2/a1来计算学习校正系数，其中a2表示实际使用的产品的学习积分占空比a2，而a1表示从ROM 41中检索出的上限产品的检索积分占空比a1。通过上述的学习校正系数来校正上限产品的死区宽度b1(死区宽度的基础值)，以计算出实际使用的产品的死区宽度b2。因此，基于响应度的参照产品(上限产品)容易地且有效地学习实际使用的产品的死区宽度。

然后，在本实施例中，将用于油温或用于与所述油温相关的温度(例如冷却剂温度)的各温度区域的响应度参照产品的积分占空比a1和死区宽度b1的数据组预存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。进行上述预存储是因为通常对于不同的油温，死区宽度是不同的。然后，通过利用图18所示的学习校正系数根据比值a2/a1来计算学习校正系数。在以上所述中，a2是实际使用的产品的所学习的积分占空比a2，而a1是用于对应于当前油温的温度区域的上限产品的检索出的积分占空比a1，并且所述积分占空比a1从ROM 41中检索出。然后，通过用于对应于当前油温的温度区域的上限产品的死区宽度b1(死区宽度的基础值)来校正学习校正系数，以便计算实际使用的产品的死区宽度b2。在以上所述中，死区宽度b1同样从ROM 41中检索出。因此，计算出用于各温度区域的死区宽度b2。因此，作为针对死区宽度随不同油温而变化的情况的对策，精确地学习了用于各温度区域的实际使用的产品的死区宽度。因此，有效地提高了用于学习死区的学习操作的精度。

此外，在本实施例中，预先计算用于提前侧和延迟侧中每一侧的响应度参照产品的积分占空比a1和死区宽度b1，并且将积分占空比a1和死区宽度b1的数据组存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。预先做出上述数据组的计算，是因为即使对于相同的积分占空比，死区宽度仍然根据VCT 18的驱动方向处于提前方向还是处于延迟方向而发生变化。然后，通过强制改变提前方向上的目标值，执行用于学习提前侧中的死区宽度的提前侧学习操作，以计算提前侧中的积分占空比。同样，通过强制改变延迟方向上的目标值，执行用于学习延迟侧中的死区宽度的延迟侧学习操作，以便计算延迟侧中的积分占空比。如果在完成上述学习操作之后，目标值在提前方向上发生变化，则基于提前侧中的死区宽度的学习值来对VCT 18的控制占空比进行偏移校正。如果在完成上述学习操作之后，目标值在延迟方向上发生变化，则基于延迟侧中的死区宽度的学习值来对VCT 18的控制占空比进行偏移校正。因此，在死区宽度(响应度)根据VCT 18的驱动方向而不同的情况下，当在提前方向和延迟方向中的一个方向上驱动VCT 18时，用于VCT 18的相应驱动方向的所学习的死区宽度补偿所述死区宽度(响应度)。因此，有利地，对VCT 18的控制占空比适当地进行偏移校正。

同样，在本实施例中，当压下加速踏板时，禁止用于学习死区宽度的学习操作。因此，即使在死区宽度学习的执行条件成立的情况下，当驾驶员压下加速踏板时车辆仍然立即起动或立即加速。

在本实施例中，首先，学习死区宽度，然后将所学习的死区宽度值在用作可重写的非易失性存储器的备份用的RAM 43(SRAM)中进行存储及修正。然而，备选地，可首先将积分占空比的学习值或学习校正系数在备份用的RAM 43(SRAM)中进行存储或修正，然后可以在可变气门正时控制期间，基于积分占空比的学习值或从备份用的RAM 43(SRAM)中检索出的学习校正系数来计算死区宽度。然后，基于死区宽度来计算偏移校正量。

此外，在本实施例中，死区宽度的相关参数使用相对占空比的积分占空比，所述相对占空比是控制占空比和保持占空比之间的差值，并且所述积分占空比是相对占空比的时间积分值(积分值)。备选地，例如死区宽度的相关参数可以使用相对占空比的变化速度。此外，备选地，死区宽度的相关参数可以使用(a)实际气门正时的变化速度、(b)实际气门正时的时间积分值、(c)目标气门正时和实际气门正时之间的差值A的变化速度和(d)所述差值A的时间积分值中的一个。所述差值A用作“第一差值”。

注意到，本实施例示出了一个实例，其中本发明被应用于用于控制进气门的可变气门正时的控制。然而，本发明也可以适用于用于控制排气门的可变气门正时的控制中。此外，本发明甚至可适用于不具有油温传感器47的系统中，如果所述系统具有能够检测与油温相关的温度(冷却剂温度)的例如为冷却剂温度传感器46的温度传感器的话。

此外，本发明的应用不限于可变气门正时控制设备。而是本发明可以备选地应用于控制具有死区和非线性控制特性的可变气门机构的系统中。例如，上述备选系统包括改变例如为气门升程量、工作角的气门开启-关闭特性的液压可变气门机构。因此，假如改进未脱离本发明的精神，则可以按要求来改进本发明。

(第四实施例)

将参照附图来描述本发明的第四实施例。在第四实施例中与第三实施例中组件相似的相似组件利用相同的附图标记来表示，并且省略对其的说明。

油温传感器47相当于温度检测单元，并且由所述油温传感器47输出的输出信号被输入到ECU 24中。

在本实施例中，类似于第三实施例，利用图12A到18所示的数据表和曲线图来计算死区宽度。

如图13A和13B所示，随着油温降低，死区宽度增大，并且因此VCT18的响应或移动变坏。因此，随着油温降低，实际气门正时达到由强制变化而设定的目标值(第二值)需要经历更多时间。如上所述，随着学习时间变长，在学习操作期间死区宽度学习的执行条件更加可能变得不满足，并且因此学习操作更加可能被取消。因此，可以减小执行学习操作的频率。

作为用于上述情况的对策，在本实施例中，如图22所示，随着通过油温传感器47检测到的油温(或通过冷却剂温度传感器46检测到的冷却剂温度)降低，在学习操作开始时增大目标值的强制变化宽度。例如如图21所示，强制变化的宽度对应于第一值(在时间T0处目标值变化之前)和第二值(通过在时间T0处目标值的改变来设定的)之间的目标值的差值。例如在油温较低的情况下，在学习操作开始时通过增大目标值的强制变化的宽度，扩大目标值(目标气门正时)和实际气门正时之间的差值。因此，增加了VCT 18的控制占空比，并且从而提高了VCT 18的响应度。因此，甚至当油温较低时，在相对较短的学习时间内也精确学习积分占空比。

此外，在本实施例中，认为死区宽度(响应度)随着VCT 18的驱动方向而变化。因此，在产品的设计阶段，如图22所示，分别预置用于各驱动方向(提前方向和延迟方向)的目标值的强制变化宽度。在产品的制造阶段，将强制变化宽度的数据存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。由于以上所述，当在提前方向或在延迟方向上驱动VCT 18时，可以在学习操作开始时，在考虑到死区宽度(响应度)的差异的情况下，根据VCT 18的驱动方向将目标值的强制变化宽度设定在适当值上。

基于图23和图20所示的各程序通过ECU 24来执行本实施例的死区宽度学习过程和可变气门正时控制。以下将描述各程序的过程。

[死区宽度学习程序]

当点火开关被开启时(或者当ECU 24的电源被接通时)，通过ECU 24周期性地执行图23所示的死区宽度学习程序。死区宽度的学习程序用作死区宽度学习措施。当开始本程序时，首先，在步骤S300中，例如基于第三实施例中所描述的三个条件(1)到(3)来确定死区宽度学习的执行条件是否成立。

当三个条件(1)到(3)中的一个不成立时，确定死区宽度学习的执行条件不成立，并且从而结束本程序而不执行任何过程。

相反，所述三个条件(1)到(3)全部满足，确定死区宽度学习的执行条件成立，并且首先，如下所述来执行用于学习提前侧中的死区宽度的学习操作。首先，在步骤S301中，通过参照图22所示的强制变化宽度表，根据由油温传感器47(或通过冷却剂温度传感器46检测到的冷却剂温度)检测到的油温，设定提前侧的目标气门正时的强制变化宽度。然后，控制进行到步骤S302，在该步骤中，在提前方向上，以对应于提前侧中检索出的强制变化宽度的量逐步强制改变目标气门正时。然后，控制进行到步骤S303，在该步骤中，由提前方向上的强制改变而设定的目标气门正时所产生的相对占空比(控制占空比和保持占空比之间的差值)被积分，以修正提前侧的积分占空比(所述相对占空比的积分值)。

然后，控制进行到步骤S304，在该步骤中，确定自在提前方向上强制改变目标气门正时起，是否已经经过了提前侧的所述学习时间。提前侧的所述学习时间被限定在等于或大于第一时间段(T1-T0)并且等于或小于第二时间段(T2-T0)的范围内。在以上所述中，上限产品的实际气门正时要求第一时间段变为通过在提前方向上的强制改变而设定的目标气门正时。同样，下限产品的实际气门正时要求第二时间段变为通过在提前方向上的强制改变而设定的目标气门正时。如果学习时间处于所述范围内，则可以利用相对较短的学习时间来精确地学习提前侧中的死区宽度。

当在步骤S304中确定在提前侧中的学习时间尚未经过时，控制进行到步骤S305，在该步骤中确定步骤S300中的死区宽度学习的执行条件是否仍然成立。当死区宽度学习的执行条件仍然成立时，控制返回到步骤S303，在该步骤中继续计算提前侧中的积分占空比。

如果在步骤S305中，确定在提前侧中的学习时间已经经过之前死区宽度学习的执行条件变得不满足，则本程序在确定的时间处结束。因此，例如，如果在提前侧的学习时间已经经过之前压下加速踏板，则在压下时禁止在提前侧中用于学习死区宽度的学习操作。因此，所述操作被转到正常的可变气门正时控制，并且因此根据压下加速踏板的量来设定目标气门正时。

相反，如果确定死区宽度学习的执行条件在提前侧中的学习时间经过之前都仍然成立，则在步骤S304中的确定结果对应于“是”。因此，控制进行到步骤S306，在该步骤中，根据比值a2/a1，通过使用图18所示的学习校正系数表来计算提前侧中的学习校正系数。在上述比值a2/a1中，a2对应于在提前侧中的学习时间已经经过时提前侧中的积分占空比a2。同样，a1对应于在温度区域中用于上限产品的提前侧中的积分占空比a1，所述温度区域对应于当前油温(或冷却剂温度)。提前侧中所述积分占空比a1是从ROM 41中检索出来的。

然后，控制进行到步骤S307，在该步骤中执行所述保护程序，以便将提前侧中的学习校正系数限制在预定的上下限保护值之间的范围内。换句话说，当在步骤S306中计算出的提前侧中的学习校正系数位于上下限的保护值之间的范围内时，在不对所述学习校正系数进行任何修改的情况下学习提前侧中的学习校正系数。当在步骤S306中计算出的提前侧中的学习校正系数超出上下限的保护值之间的范围时，则通过所述保护值来限制提前侧中的学习校正系数。从而，学习校正系数变为保护值。因此，可以防止错误地学习提前侧中的学习校正系数。

然后，控制进行到步骤S308，在该步骤中，从ROM 41中检索出上限产品的提前侧中的死区宽度b1(死区宽度的基础值)。提前侧中的死区宽度b1是对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的死区宽度。然后，通过提前侧中的学习校正系数来校正提前侧中的死区宽度b1，以便计算出提前侧中用于实际使用的产品的死区宽度b2。因此，学习提前侧中用于各温度区域的死区宽度b2，以便修正存储在备份用的RAM 43(SRAM)中的在死区宽度学习过程表中的提前侧中温度区域的学习值。

提前侧中的死区宽度b2＝提前侧中的死区宽度的基础值×提前侧中的学习校正系数

如上所述，在已经学习提前侧中的死区宽度b2之后，如下所述来执行学习延迟侧中的死区宽度。首先，在步骤S309中，通过参照图22所示的强制变化宽度表，根据通过油温传感器47检测到的油温(或通过冷却剂温度传感器46检测到的冷却剂温度)，确定延迟侧中的目标气门正时的强制变化宽度。然后，控制进行到步骤S310，在该步骤中，以对应于在延迟方向上的强制变化宽度的量来在延迟方向上逐步强制改变目标气门正时。然后，控制进行到步骤S311，在该步骤中，对由延迟方向上的强制变化所设定的目标气门正时引起的相对占空比进行积分，以修正延迟侧中的积分占空比(相对占空比的积分值)。

然后，控制进行步骤S312，在该步骤中，确定自在延迟方向上强制改变目标气门正时起，是否在延迟侧已经经过了所述学习时间。延迟侧中的所述学习时间被设定在一个时间段到另一个时间段之间的范围内。例如，上限产品的实际气门正时要求一个时间段达到由延迟方向上的强制改变而设定的目标气门正时。同样，下限产品的实际气门正时要求另一个时间段达到由延迟方向上的强制改变而设定的目标气门正时。如果学习时间处于由一个时间段和另一个时间段所限定的上述范围内，则可以利用相对较短的学习时间来精确地学习延迟侧中的死区宽度。

当在步骤S312中确定延迟侧中的学习时间尚未经过时，控制进行到步骤S313，在该步骤中，确定步骤S300的死区宽度学习的执行条件是否仍然成立。当所述死区宽度学习的执行条件仍然成立时，控制进行到步骤S311，在该步骤中继续进行延迟侧中的积分占空比的计算。

当在步骤S313中确定在延迟侧中的学习时间已经经过之前死区宽度学习的执行条件变得不满足时，则本程序在确定的时间处结束。因此，例如，如果在提前侧中的学习时间已经经过之前压下加速踏板，则在压下时禁止在提前侧中用于学习死区宽度的学习操作。因此，所述操作被转入到正常的可变气门正时控制，并且因此根据压下加速踏板的量来设定目标气门正时。

相反，如果死区宽度学习的执行条件在延迟侧中的学习时间已经经过之前都仍然成立，则在步骤S312处的确定结果对应于“是”。因此，控制进行到步骤S314，在该步骤中，基于(a)用于实际使用的产品的所学习的延迟侧中积分占空比与(b)用于上限产品的所检索出的延迟侧中积分占空比的比值、通过利用图18中所示的学习校正系数来计算延迟侧中的学习校正系数。更特别地，在延迟侧中的学习时间已经经过时测量所学习的延迟侧中的积分占空比。此外，所检索出的延迟侧中的积分占空比从ROM 41中检索出，并且与包括当前油温(或冷却剂温度)的温度区域相关。

然后，控制进行到步骤S315，在该步骤中执行所述保护程序，以便将延迟侧中的学习校正系数限制在预定的上下限保护值之间的范围内。更特别地，当在步骤S314中计算出的延迟侧中的学习校正系数处于所述上下限保护值之间的范围内时，在不修改所述学习校正系数的情况下学习延迟侧中的学习校正系数。当在步骤S314中计算出的延迟侧中的学习校正系数超过上下限保护值之间的范围时，通过所述保护值来限制延迟侧中的学习校正系数，或者使所述学习校正系数等于所述保护值。因此，可以防止错误地学习延迟侧中的学习校正系数。

然后，控制进行到步骤S316，在该步骤中，从ROM 41中检索出用于对应于当前油温(或冷却剂温度)的温度区域的上限产品在延迟侧中的死区宽度(死区宽度的基础值)，并且然后通过学习延迟侧的校正系数来校正所检索出的延迟侧中的死区宽度，以便计算用于实际使用的产品的延迟侧中死区宽度。因此，学习延迟侧中用于各温度区域的死区宽度，并且修正延迟侧学习操作表中所考虑到的温度区域中的死区宽度的学习值。所述学习操作表存储在备份用的RAM 43(SRAM)中。

延迟侧中的死区宽度＝延迟侧中的死区宽度的基础值×延迟侧中的学习校正系数

在本实施例中，为了学习死区宽度，不需要振荡VCT 18的控制占空比。因此，例如在气门正时控制装置的设计阶段，测得了死区宽度的特性，并且然后基于所测得的特性计算出了设计值。通常，在将所述气门正时控制装置投入市场之前对所述计算的设计值进行基本评价。因为在本实施例中，所述死区宽度的学习如上述而被简化，所以所述设计值的评价也相应地变得容易。因此，有利地，所述气门正时控制装置的包括设计成本的生产成本得以有效减小。

此外，在本实施例中，除了可在第三实施例中获得的优点之外，还可以获得其他的优点。例如，在本实施例中，认为随着油温降低，死区宽度变大，并且从而VCT 18的响应度变差或者VCT 18的运动被延迟。因此，在学习操作开始时，目标气门正时(目标值)的强制变化宽度根据由油温传感器47检测到的油温(或者由冷却剂温度传感器46检测到的冷却剂温度)变化。因此，可以在学习操作开始时将目标气门正时的强制变化宽度设定为随着油温降低或者随着死区宽度变大而变大。因此，随着油温降低，实际气门正时和在学习操作开始时设定的目标气门正时之间的差值扩大。因此，VCT 18的控制占空比相应于油温的降低而增大，以便提高VCT 18的响应性能。因此，甚至当油温较低时，也可以利用相对较短的学习时间来精确地学习死区宽度的相关参数(积分占空比)。

此外，在本实施例中，认为，根据在提前方向上或在延迟方向上驱动VCT 18，死区宽度(响应度)是不同的。因此，在提前方向和延迟方向上分别设定目标气门正时的强制变化宽度。因此，当在提前方向和延迟方向上驱动VCT 18时，在学习操作开始时将目标气门正时的强制变化宽度设定为根据VCT 18的驱动方向而确定的适当的值，以便补偿死区宽度(响应度)的差值。

此外，在本实施例中，根据油温或冷却剂温度来改变学习操作开始时目标气门正时的强制变化宽度。然而，也可以根据油温或冷却剂温度来备选地改变控制增益(例如比例增益、微分增益)。例如，所述控制增益被用于学习操作期间的基于目标气门正时和实际气门正时之间的差值ΔVT的反馈校正量的计算中。通过根据油温或冷却剂温度的增大而在学习操作期间增大所述控制增益，所述反馈校正量根据目标气门正时和实际气门正时之间的差值ΔVT而增大。因此，可以获得与当目标气门正时在学习操作开始时的强制变化宽度增大时所获得的优点相似的优点。

(第五实施例)

将参照附图来描述本发明的第五实施例。在第五实施例中，与第三和第四实施例中相似的部件利用相同的附图标记来表示，并且省略对其的说明。

本实施例被应用于内燃机的进口侧的气门正时控制装置。

首先，将参见图10描述总体系统的示意性结构。

可变气门正时装置18对应于可变气门机构。可变气门正时装置18具有油压回路，油泵20将油盘19中的液压油供给到所述油压回路中。通过控制液压控制阀21(油压控制装置)以便控制所述油压回路中的油压，使得进气门的气门正时(提前量)得到控制。

同样地，从所有的加速传感器44、进气量传感器45、冷却剂温度传感器46(温度检测单元)、油温传感器47(温度检测单元)中输出的输出信号被输入到ECU 24中。ECU 24基于各种传感器信号来检测发动机的运行状态，并且基于所述发动机的运行状态来执行燃料喷射控制和点火控制。此外，ECU24执行可变气门正时控制来反馈控制可变气门正时装置18(液压控制阀21)，以使得进气门的实际气门正时(进气侧凸轮轴16的实际凸轮轴的相位)变为目标值(进气侧凸轮轴16的目标凸轮轴的相位)。

在本实施例中，类似于第三和第四实施例，利用图12A到18所示的数据表和曲线图来计算死区宽度。

在可变气门正时控制期间，通过将反馈校正量加到保持占空比(保持控制量)中来计算基本控制占空比。根据气门正时(实际气门正时)的目标值和实际值之间的差值来确定所述反馈校正量，并且所述保持占空比是在稳定状态或恒定状态下维持实际气门正时所需占空比。然后，通过基于死区宽度学习值的(所学习的死区宽度值)偏移校正量来校正基本控制占空比，以使得最终控制占空比得以确定。

控制占空比＝反馈校正量+保持占空比+偏移校正量

因此，为了提高可变气门正时控制的精度，必须提高死区宽度学习值或偏移校正量的精度以及提高保持占空比的精度。此外，为了学习死区宽度，利用上述公式来确定控制占空比。因此，为了提高用于学习死区宽度的学习操作中的精度，必须提高保持占空比的精度。

通常，通过所述学习操作获得的保持占空比对于不同的油温具有不同的值。因此，将用于学习操作的整个温度范围划分成多个温度区域，以便学习用于各温度区域的保持占空比。然而，在已经学习某一温度区域中的保持占空比并且没有学习不同于所述某一区域的另一温度区域中的保持占空比的情况下，在所述某一温度区域中学习的所述保持占空比不能用于执行另一温度区域中的可变气门正时控制。因此，执行可变气门正时控制的精度可能变差。此外，因为对于不同的温度区域，执行用于学习保持占空比的学习操作的频率是不同的。因此，对于具有较低频率的温度区域，保持占空比的学习操作的精度可能变得更低。因此，可变气门正时控制的精度可能变差。

在本实施例中，在产品的设计阶段或在产品的制造阶段预先计算保持占空比的标准特性数据(保持控制量的标准特性数据)，所述特性数据限定了保持占空比与油温或例如为冷却剂温度的与油温有关的温度之间的关系。然后，将所计算出的数据存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。然后，当温度停留在预定温度区域中时学习所述保持占空比，所述预定温度区域例如对应于发动机暖机之后的油温的温度区域。然后，基于所述预定温度区域的所学习的保持占空比学习值，并基于从ROM41检索出的保持占空比的标准特性数据，设定用于另一温度区域的保持占空比。

在上述情况下，用于设定保持占空比的方法例如包括以下两种方法。

[保持占空比设定方法(部分1)]

图24和图25示出了保持占空比的标准特性数据。如图25所示，将用于执行保持占空比的学习操作的各温度区域的保持占空比的特定值设定为标准值C。例如，用于学习操作的温度区域对应于发动机暖机之后的油温。此外，准备用作“温度校正量”的校正量来校正所述标准值C，以便补偿用于各不同温度区域的保持占空比。图24中的保持占空比的标准特性数据包括用于各温度区域的校正量A1到A5。在本实施例中，当油温变为对应于发动机暖机之后的温度的某一值(例如85℃)时学习所述保持占空比。然后，基于用于从图24的保持占空比校正量表中检索出的各温度区域的相应校正量A1到A5，校正保持占空比的学习值L，以便确定用于各温度区域的保持占空比。在产品的设计阶段或在产品的制造阶段，预先从理论上计算出用于各温度区域的保持占空比的标准值C和校正量A1到A5。

温度区域的保持占空比i＝C+Ai+(L-C)＝Ai+L

Ai表示温度区域i的校正量。

[保持占空比设定方法(部分2)]

以下将描述用于设定保持占空比的另一种方法。图26和图27示出了另一个保持占空比的标准特性数据，所述特性数据包括用于各温度区域的保持占空比的标准值C1到C5。用作“保持控制校正量”的校正量B定义为保持占空比学习值L和保持占空比标准值C5之间的差值(L-C5)。学习用于预定温度区域(例如对应于发动机暖机之后的油温)的保持占空比的学习值L，并且从图26的保持占空比的标准特性数据中获得用于预定温度区域的保持占空比的标准值C5。然后，通过校正量B来校正用于各温度区域的保持占空比的标准值C1、C2、C3等，以便确定用于各温度区域的保持占空比。在产品的设计阶段或在产品的制造阶段，预先从理论上计算出用于各温度区域的保持占空比的标准值C1、C2、C3等。

用于温度区域的保持占空比i＝Ci+B＝Ci+(L-C5)

在上述公式中，Ci表示用于温度区域i的保持占空比的标准值。

将通过上述保持占空比设定方法中的任意一种确定的用于各温度区域的保持占空比一起作为学习表存储到备份用的RAM 43(SRAM)中。可以备选地通过从所述学习表中的用于温度区域的存储的保持占空比中选择出特定的保持占空比来计算出控制占空比。所述特定的保持占空比对应于包括由油温传感器47检测到的当前油温的温度区域。备选地，为了计算出控制占空比，在发动机运行期间每当由油温传感器47检测到的油温发生变化时，可以通过上述方法中的一种来计算出用于包括所检测出的温度的另一温度区域的保持占空比。

在本实施例中，通过由上述方法中的一种所确定的保持占空比来计算控制占空比。然后，在死区宽度的学习操作期间执行提前侧的学习操作和延迟侧的学习操作。在提前侧的学习操作中，通过强制改变如图28所示的提前方向上的目标值来计算提前侧中的积分占空比，以便学习提前侧中的死区宽度。同样，在延迟侧的学习操作中，通过强制改变延迟方向上的目标值来计算延迟侧中的积分占空比，以便学习延迟侧中的死区宽度。在以上所述中，为了校正保持占空比，在提前方向上或在延迟方向上强制改变目标值之前，立即计算出气门正时的目标值和实际值之间(或目标气门正时和实际气门正时之间)的稳态偏差，然后参照图29和30所示的相应的保持占空比的稳态偏差校正表来确定符合所述稳态偏差(偏移量)的校正量。在以上所述中，所述稳态偏差或所述偏移量是在稳定状态下的气门正时的目标值和实际值之间的差值，在所述状态中目标值和实际气门正时基本上保持不变。当在提前方向上强制改变目标值时，使用如图29所示的提前侧的保持占空比的稳态偏差校正表。当在延迟方向上强制改变目标值时，使用如图30所示的延迟侧的保持占空比的稳态偏差校正表。

备选地，在上述情况下，可以只有当目标值和实际气门正时之间的稳态偏差等于或大于预定值时，才基于所述稳态偏差来校正保持占空比。换句话说，当稳态偏差小于所述预定值时，所述稳态偏差足够小以使得可以确定所述稳态偏差可以忽略。因此，不执行基于稳态偏差的保持占空比的校正。因此，可以避免过多地执行保持占空比的校正，并从而有效地降低由执行所述计算引起的ECU 24的负荷。

在本实施例的保持占空比的设定方法中，通过ECU 24基于图31、32、19和20所示的相应程序来执行死区宽度学习过程和可变气门正时控制。以下将描述用于各程序的过程。

[主程序]

在开启点火开关期间(在ECU 24的电源连通期间)ECU 24周期性地执行图31所示的主程序。当开始本程序时，首先在步骤S400中执行图32所示的保持占空比设定程序。在所述保持占空比设定程序中，当保持占空比学习的执行条件成立时，在预定温度区域处学习保持占空比，所述预定温度区域例如包括发动机暖机之后的油温或冷却剂温度。基于预定温度区域的保持占空比的学习值并基于从ROM 41中检索出的保持占空比的标准特性数据(图24的保持占空比校正量表或图26的保持占空比标准值表)，使用上述方法中的一种来设定用于各温度区域的保持占空比。

然后，控制进行到步骤S100，在该步骤中执行图19所示的死区宽度学习程序来学习死区宽度。然后，控制进行到步骤S200，在该步骤中执行图20所示的可变气门正时的控制程序，以根据目标值和实际气门正时之间的差值使用反馈校正量、保持占空比和的死区宽度学习值来确定控制占空比。

[保持占空比设定程序]

图32所示的保持占空比设定程序是图31所示的主程序在步骤S400中执行的子程序并且用作“控制措施”，同样图20所示的可变气门正时的控制程序也用作“控制措施”。当开始本程序时，首先，在步骤S401中，确定保持占空比学习的执行条件是否基于例如以下条件(1)到(3)而成立。

(1)由油温传感器47检测出的油温(或由冷却剂温度传感器46检测出的冷却剂温度)处于预定温度区域内(例如对应于发动机暖机之后的油温)。

(2)运行处于稳定状态下，在所述状态下目标值和实际气门正时基本上保持不变。

(3)自诊断功能(未示出)未检测到VCT控制系统的异常。

当三个条件(1)到(3)中的任何一个不满足时，确定保持占空比学习的执行条件不成立，从而结束本程序而不执行随后的进程。

相反，当三个条件(1)到(3)全部满足时，确定保持占空比学习的执行条件成立，并且从而控制进行到步骤S402，在该步骤中学习作为保持占空比的用于预定温度区域的当前控制占空比。步骤S402处的进程用作“保持控制量学习措施”。

然后，控制进行到步骤S403，在该步骤中基于(a)预定温度区域处的上述保持占空比的学习值和(b)从ROM 41中检索出的保持占空比的标准特性数据(图24的保持占空比的校正量表或图26的保持占空比的标准值表)，通过上述方法中的任何一种来确定用于各温度区域的保持占空比。

然后，控制进行到步骤S404，在该步骤中确定目标值和实际气门正时之间的稳态偏差是否等于或大于所述预定值。当稳态偏差小于所述预定值时，确定所述稳态偏差实质上很小，以致所述偏差不会引起任何不利。因此，不执行基于稳态偏差的保持占空比的校正，然后结束本程序。

相反，当在步骤S404中确定稳态偏差等于或大于预定值时，控制进行到步骤S405，在该步骤中，通过对应于气门正时的实际驱动方向参照图29或图30的保持占空比的稳态偏差校正表，从而设定相应于稳态偏差的校正量。

[死区宽度学习程序]

图19的死区宽度学习程序是图31所示的主程序的子程序，并且在步骤S100中被执行。图19的死区宽度学习程序用作“死区宽度学习措施”。当开始本程序时，首先，在步骤S101中基于例如第三和第四实施例中所描述的三个条件(1)到(3)确定死区宽度学习条件是否成立。

当上述三个条件(1)到(3)中的任何一个不满足时，确定死区宽度学习的执行条件不成立，并且从而结束本程序而不执行随后的过程。

相反，当三个条件(1)到(3)全部满足时，确定死区宽度学习的执行条件成立，并且从而首先，如以下所述来执行用于学习提前侧中的死区宽度的学习操作。首先，在步骤S102中，在提前方向上目标值(目标气门正时)以预定的曲柄转角(例如10到15℃A)而被强制地逐步改变。因此，图20所示的可变气门正时控制程序基于反馈校正量、保持占空比和根据目标值和实际气门正时之间的差值的死区宽度学习值来设定控制占空比，以使得实际气门正时在提前方向上被驱动到由强制变化而设定的目标值。然后，控制进行到步骤S103，在该步骤中对由提前侧方向中的强制变化而设定的目标值所产生的相对占空比(控制占空比和保持占空比之间的差值)进行积分，以便修正提前侧中的积分占空比(所述相对占空比的积分值)。以下将省略与第三和第四实施例中的步骤相似的类似步骤的说明。

在本实施例中，在步骤S108中，在学习了提前侧中的死区宽度b2之后，按以下方法来学习延迟侧中的死区宽度。首先，在步骤S109中，在延迟方向上目标值(目标气门正时)以预定的曲柄转角(例如10到15℃A)而被强制地逐步改变。因此，基于反馈校正量、保持占空比和根据目标值和实际气门正时之间的差值的死区宽度学习值，通过图20所示的可变气门正时控制程序来确定控制占空比，以使得实际气门正时在强制变化之后在延迟方向上朝向目标值被驱动。然后，控制进行到步骤S110，在该步骤中对由延迟侧方向中的强制变化而设定的目标值所产生的相对占空比进行积分，以便修正延迟侧中的积分占空比(所述相对占空比的积分值)。

[可变气门正时控制程序]

图20所示的可变气门正时控制程序是图31所示的主程序的子程序，并且在步骤S200中被执行。图20所示的可变气门正时控制程序用作控制措施。本实施例的可变气门正时控制程序与第三和第四实施例中的程序基本上相同。因此，将省略可变气门正时控制程序的说明，除非本实施例中具有不同于第三和第四实施例中程序的不同程序。

在本实施例中，在步骤S206中，从由图32的保持占空比设定程序所设定的用于温度区域的保持占空比中，检索出对应于当前油温(或当前冷却剂温度)的温度区域的保持占空比。

在本实施例中，在产品的设计阶段或在产品的制造阶段，将保持占空比的标准特性数据(图24的保持占空比校正量表或图26的保持占空比的标准值表)预先存储到例如为ECU 24的ROM 41的非易失性存储单元中。如上所述，所述保持占空比的标准特性数据限定了(a)保持占空比和(b)油温或例如为冷却剂温度的与油温相关的温度之间的关系。然后，当所述温度处于预定的温度区域(例如对应于发动机暖机之后的油温或冷却剂温度)内时，学习保持占空比。然后，基于(a)所学习的用于预定温度区域的保持占空比学习值和(b)从ROM 41中检索出的保持占空比的标准特性数据，确定另一温度区域而非所述预定温度区域的保持占空比。因此，可以通过学习仅用于一个预定温度区域的保持占空比，并且然后通过使用(a)所述预定温度区域的保持占空比的学习值和(b)从ROM 41中检索出来的保持占空比的标准特性数据，从而精确地确定用于其他各温度区域的保持占空比。换句话说，在本实施例中，不需要学习用于另一温度区域的保持占空比。因此，可以获得只通过学习选定温度区域的保持占空比即可学习用于所有温度区域的所有保持占空比的优点。因此，可以达到用于所有温度区域的可变气门正时控制的精度。

此外，在本实施例中，在对应于发动机暖机后的温度的温度区域中确定被用于学习保持占空比的学习操作的温度区域。进行上述设置，是因为在可通过发动机暖机而实现的某一温度区域处学习保持占空比，可以比在低于上述某一温度区域的温度处学习保持占空比更精确。因此，可以有效地精确学习保持占空比。

此外，在本实施例中，因为目标值和实际气门正时之间的稳态偏差由保持占空比的偏差引起，所以基于所述稳态偏差来校正用于各温度区域的保持占空比，并且然后基于所述校正后的保持占空比来设定控制占空比。因此，进一步提高了用于各温度区域的保持占空比的精度。

然后，在本实施例中，在如上所述精确地设定用于各温度区域的保持占空比之后，学习死区宽度。因此，可以提高用于学习死区宽度的学习操作的精度，并从而可以基于所述死区的精确学习值来精确地对控制占空比进行偏移校正。因此，可以进一步提高可变气门正时控制的精度。

本领域的技术人员很容易想到其他的优点和改进。因此，本发明在其较广的概念上并不局限于所图示和描述的特定细节、代表性装置和说明性示例。

Claims (7)

1.一种用于气门正时调整机构(1020)的气门正时控制装置，所述气门正时调整机构调整开启和关闭具有输出轴(1010)和凸轮轴(1014)的内燃机的进气门和排气门中的一个的正时，所述气门正时控制装置包括：输出侧转子(1021)，其可与所述输出轴(1010)同步旋转；

凸轮侧转子(1022)，其可与开启和关闭进气门和排气门中的一个的所述凸轮轴(1014)同步旋转；

液压泵(P)，其构造为供给液压油，以使得输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的一个转子相对于另一个转子(1021、1022)旋转；

控制装置(1040)，其输出与输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的一个转子(1021、1022)相对于另一个转子(1021、1022)的旋转有关的驱动指令信号；

控制阀(1030)，其通过控制液压油的供给，从而控制输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的一个转子(1021、1022)相对于另一个转子1021、1022)的旋转速度，其中对液压油的供给的控制根据由所述控制装置(1040)输出的所述驱动指令信号进行；

存储装置(1042)，其预存储标准数据，所述标准数据表示用于各液压油温的、所述气门正时调整机构(1020)的参照产品的、死区宽度和与死区宽度相关的参数之间的预定关系，其中：

所述死区宽度对应于所述驱动指令信号从第一值变化到第二值的变化量；

当所述驱动指令信号为第一值时，所述输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)处于保持状态，其中输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的所述一个转子(1021、1022)相对于另一个转子(1021、1022)的旋转速度大致为零，以使得输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的所述一个转子(1021、1022)相对于所述另一个转子(1021、1022)的旋转位置基本上保持不变；和

当所述驱动指令信号从第一值变化到第二值时，所述一个转子(1021、1022)相对于所述另一个转子(1021、1022)的旋转速度开始发生急剧变化；和

学习装置(1040)，其在所述保持状态期间用于通过改变所述驱动指令信号来检测和学习所述气门正时调整机构(1020)的死区宽度的参数值，其中：

所述控制装置(1040)基于由所述学习装置(1040)学习的值，以及基于标准数据和液压油温来计算所述驱动指令信号。

2.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其特征在于：

在所述保持状态期间，所述学习装置(1040)通过改变用于各液压油温的所述驱动指令信号来检测和学习用于各液压油温的所述气门正时调整机构(1020)的死区宽度的参数值。

3.如权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其特征在于：

存储在所述存储装置(1042)中的标准数据包括用于提前的情况的第一标准数据段，在所述提前的情况中所述驱动指令信号在提前方向上被改变，以使得输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的所述一个转子(1021、1022)在所述提前方向上相对于所述另一个转子(1021、1022)旋转；

存储在所述存储装置(1042)中的标准数据包括用于延迟的情况的第二标准数据段，在所述延迟的情况中所述驱动指令信号在延迟方向上被改变，以使得输出侧转子和凸轮侧转子(1021、1022)中的所述一个转子(1021、1022)在所述延迟方向上相对于所述另一个转子(1021、1022)旋转；

所述学习装置(1040)使得所述控制装置(1040)在提前方向上改变所述驱动指令信号，以便学习用于所述提前的情况的气门正时调整机构(1020)的死区宽度的参数值；和

所述学习装置(1040)使得所述控制装置(1040)在延迟方向上改变所述驱动指令信号，以便学习用于所述延迟的情况的气门正时调整机构(1020)的死区宽度的参数值。

4.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其特征在于，所学习的参数值被限制在由上限值和下限值限定的范围中。

5.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其特征在于：

所述驱动指令信号表示用于控制供给所述控制阀(1030)的电能的占空比值；和

所述参数表示所述占空比值的积分值。

6.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其特征在于：

所述控制装置(1040)计算出所述驱动指令信号，以便基于目标相对旋转位置和实际相对旋转位置之间的差值而执行反馈控制；和

所述控制装置(1040)基于由所述学习装置(1040)所学习的参数值而对所述驱动指令信号进行偏移校正。

7.一种气门正时控制设备，包括：

如权利要求1所述的气门正时控制装置；和

气门正时调整机构(1020)。

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