CN102947555B - 致动器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子控制单元(100)，其通过基于从位置传感器(S4、S5)伴随着电机(210)的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，来检测输出轴(221)的位置。该电子控制单元(100)基于从位置传感器(S4、S5)产生的脉冲信号来判定电机(210)处于预定旋转相位。电子控制单元(100)在作出该判定时基于在作出该判定时施加到电机(210)的电流的大小来确定已经由电机(210)进行的旋转的次数，并且基于与预定旋转相位相关联地存储的基准计数值来更新位置计数值。

Description

致动器的控制装置
技术领域
本发明涉及致动器的控制装置，并且具体涉及将电机的旋转运动转换为输出轴的直线运动并且输出该直线运动的致动器的控制装置。
背景技术
在日本专利申请公报No.2008-223705(JP-A-2008-223705)中公开了改变发动机阀的阀特性的可变阀致动机构。该可变阀致动机构在控制轴沿着其中心轴延伸的方向移位时被驱动，以按照控制轴的移位量来改变发动机阀的操作角和升程量。更具体地，可变阀致动机构在控制阀朝向中心轴的延伸方向的一端移位时增加操作角和升程量，并且在控制阀朝向中心轴的延伸方向的另一端移位时减小操作角和升程量。
将电机的旋转运动转换为输出轴的直线运动并且输出直线运动的致动器被如JP-A-2008-223705所述连接到可变阀致动机构的控制轴。在包括可变阀致动机构的内燃机中，致动器的电机被控制为使其将与致动器的输出轴连接的可变阀致动机构的输出轴沿着中心轴的延伸方向移位，由此控制发动机阀的操作角和升程量。
在如上所述的内燃机中的致动器的控制装置具有位置传感器或以随着电机的旋转的给定旋转角的间隔来产生脉冲信号的传感器。致动器的控制装置对从一个或多个位置传感器产生的脉冲信号的数目进行计数，以提供位置计数值，并且基于位置计数值掌握控制轴的位置。即，与致动器的输出轴相连接的控制轴的移位量按照致动器的电机的旋转角来改变；因此，使用该关系，基于按照电机的旋转角和旋转方向增加或减小的位置计数值，控制装置从其基准位置估计控制轴和输出轴的移位量。之后，基于由此估计的控制轴和输出轴从基准位置的移位量，控制装置检测控制轴的位置和输出轴的位置。
如在JP-A-2008-223705中描述的内燃机中，致动器的电机被以反馈方式控制，使得由此检测到的控制轴和输出轴的位置接近或等于与目标操作角和升程量相对应的位置，由此控制发动机阀的操作角和升程量。
与此同时，当致动器的控制装置在发动机停止的同时不工作时，例如，控制装置不对位置计数值进行计数。因此，如果可变阀致动器机构的控制轴和致动器的输出轴由于某些原因而沿着中心轴的延伸方向移位，同时致动器的控制装置不工作，那么该移位不由位置计数值反应，并且控制轴的实际位置和输出轴的实际位置不再与由控制装置掌握的位置计数值相对应。
如果控制轴的实际位置和输出轴的实际位置不能对应于由控制装置掌握的实际计数值，那么在内燃机下次工作时，控制轴的位置和输出轴的位置被基于错误的位置计数值而控制，并且不能适当地控制操作角和升程量。因此，在最差的情况下，可能发生阀踩踏(valve stamp)，即，已经被抬升到上死点的活塞与被打开的发动机阀接触。
输出轴的位置被基于错误位置计数值控制的上述问题不仅发生在如上述地驱动可变阀致动机构的致动器中，并且也类似地发生在这样的致动器的控制装置中，其基于电机的旋转角来对位置计数值进行计数并且基于位置计数值来相对于输出轴的基准位置计算输出轴的位置。
发明内容
本发明提供了一种致动器的控制装置，其减小或消除了致动器的输出轴的位置基于错误位置计数值而被控制并且输出轴的位置不能被适当地控制的可能性。
本发明的第一方面涉及一种致动器的控制设备，该致动器在作用于其输出轴上的反作用力随着输出轴朝向沿着输出轴的中心轴延伸的方向上的末端移位而增加的情况下使用，该致动器适合于将电机的旋转运动转换为输出轴的直线运动并且输出直线运动，其中，该控制设备通过基于从致动器的位置传感器伴随着致动器的电机的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，检测输出轴的位置。根据本发明的第一方面的控制装置包括：旋转相位判定装置，其用于判定电机处于预定旋转相位；旋转次数确定装置，其用于基于在由旋转相位判定装置作出判定时施加到电机的电流的大小来确定在由旋转相位判定装置作出判定时已经由电机进行的旋转次数；存储装置，其用于存储基准计数值，作为与预定旋转相位相对应的位置计数值的基准值；以及更新装置，其用于在旋转相位判定装置作出判定时，对于其次数已经由旋转次数确定装置确定的旋转中的每一者，基于基准计数值来更新位置计数值。
利用以上布置，在判定为电机处于预定旋转相位时，在输出轴的位置与位置计数值之间不存在差异的情况下，基于预先存储并对应于预定旋转相位的基准计数值(即，基准计数值被存储为与正确的位置计数值相对应的值)来更新位置计数值。
因此，当由控制装置掌握的位置计数值从与输出轴的实际位置相对应的值偏离时，即，在基于错误的位置计数值来控制输出轴的位置时，在电机到达预定旋转相位时基于基准计数值来更新位置计数值。因此，当电机到达预定旋转相位时，消除了位置计数值与输出轴的实际位置之间的偏离或差异。
在电机在控制输出轴的位置时进行多次旋转时，电机的旋转相位多次到达预定旋转相位(即，电机到达预定旋转相位)，该次数等于电机的旋转次数。因此，当电机在控制输出轴的位置时进行多次旋转时，不能够基于电机处于预定旋转相位的判定来精确地估计输出轴的位置，除非确定了在进行该判定时已经由电机进行的旋转的次数。
另一方面，根据本发明的上述方面的控制装置包括旋转次数确定装置，其用于基于在由旋转相位判定装置作出判定时施加到电机的电流的大小来确定在由旋转相位判定装置作出电极处于预定旋转相位的判定时已经由电机进行的旋转次数。
在这样的致动器中，施加到电机的电流的值随着输出轴朝向中心轴的延伸方向上的一端移位而增加，并且作用在输出轴上的反作用力增加，该致动器在给定电压被施加到电机时，在作用于输出轴上的反作用力随着输出轴朝向沿着输出轴的中心轴延伸的方向上的末端移位而增加的情况下使用以驱动电机，使得输出轴的位置被反馈控制到目标位置。
因此，施加到电机的电流的值随着输出轴的位置沿着反作用力增加的方向移动，并且存在施加到电机的电流的值与输出轴的位置之间(即，在施加到电机的电流的值与电机的旋转次数之间)存在给定关系。因此，通过在判定为电机处于预定旋转相位时参照施加到电机的电流的大小，可以基于电流的大小来估计电机的旋转次数。即，随着电流的大小更大，所估计的已经由电机沿着反作用力作用在输出轴的方向进行的旋转次数更大。
因此，利用包括根据本发明的以上方面的旋转次数判定装置的控制装置，在判定为电机处于预定旋转相位时，可以确定在作出判定时已经由电机进行的旋转次数，并且可以基于与电机的旋转次数相对应的基准计数值来适当地更新位置计数值。
总而言之，利用根据本发明的以上方面构造的控制装置，在判定为电机处于预定旋转相位时，基于与正确的位置计数值相对应的基准计数值来精确地更新位置计数值。因此，可以减小或消除基于错误的位置计数值来控制输出轴的位置以及不能适当地控制输出轴的位置的可能性。
在根据本发明的以上方面的控制装置中，可以针对施加到电机的电流的大小设置多个判定区域，使得每个判定区域对应于电机的每个旋转次数；并且旋转次数确定装置可以根据在由旋转相位判定装置作出判定时判定区域中的哪一者包括施加到电机的电流的大小来确定在旋转相位判定装置作出判定时已经由电机进行的旋转次数。
在致动器被驱动的同时检测的电流的值可以根据致动器被使用的条件来进行某种程度的改变。另一方面，如果多个判定区域被设置为使得一个判定区域对应于电机的每个旋转次数，如上述控制装置那样，通过检查在作出以上判定时多个判定区域中的哪一个包括施加到电机的电流的大小，可以精确地估计在判定为电机处于预定相位时由电机进行的旋转次数，多个区域都延伸横跨相对于施加到电机的电流的大小的给定范围。即，即使在所检测到的电流的大小存在某种程度的改变时，可以基于施加到电机的电流的大小来精确地估计在判定为电机处于预定相位时已经由电机进行的旋转的次数。
在根据本发明的以上方面的控制装置中，旋转相位判定装置可以包括转子和作为位置传感器的两个位置传感器，转子具有多个小磁极以及一个大磁极，多个小磁极包括交替地布置为以给定角间隔交换的N极和S极，大磁极延伸比每个小磁极更大的角，其中，N极和S极交替地布置为圆形，并且两个位置传感器安装在能与各个磁极相对的位置处，使得位置传感器彼此相位偏移；并且旋转相位判定装置可以基于分别从两个位置传感器伴随着电机的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，并且基于在大磁极经过位置传感器时检测到的脉冲信号的改变来判定电机的旋转相位处于预定旋转相位。
旋转相位判定装置可以被具体地构造为使得在转子的与电机的预定旋转相位相对应的区域中的磁极的布置变得与在其他区域中的磁极的布置不同，如上述控制装置那样。利用该配置，在电机处于预定相位时从位置传感器产生的脉冲信号的变化图案与在电机处于另一个旋转相位时观察到的不同，并且通过监视脉冲信号的改变，可以判定电机的旋转相位处于预定相位。
因此，可以判定电机的旋转相位是否处于预定相位，而不需要用于监视电机的旋转相位的新的传感器等，由此避免或抑制了由于提供新传感器而引起的成本的增加以及由于传感器的监视引起的制造处理的复杂性。
在根据本发明的以上方面的控制装置中，控制装置可以控制用于经由输出轴沿着中心轴延伸的方向来驱动与输出轴连接的内燃机的可变阀致动机构的控制轴的致动器，使得发动机阀的操作角和升程量由可变阀致动机构改变。
在当控制轴被沿着中心轴的延伸方向驱动时改变发动机阀的操作角和升程量的内燃机的可变阀致动机构中，随着控制轴被沿着增加发动机阀的操作角和升程量的方向驱动时，由于阀弹簧的偏置力引起的反作用力增加，并且因此，作用在控制法上的反作用力增加。
即，在如上所述驱动内燃机的可变阀致动机构的控制轴的致动器中，作用在输出轴上的反作用力随着输出轴朝向沿着中心轴延伸方向的一端移位而增加。
因此，控制装置被如上所述具体地用于控制这样的致动器，其连接到内燃机的、用于在控制轴被沿着中心轴的延伸方向驱动时改变发动机阀的操作角和升程量的可变阀致动机构，并且沿着中心轴的延伸方向对连接到输出轴的控制轴进行驱动。
在上述控制装置中，当内燃机处于给定工作条件时，可以重新学习施加到电机的电流的大小约基准计数值之间的关系。
施加到电机的电流的大小与基准计数值之间的关系可能例如由于致动器和可变阀致动机构的时间变化而改变。因此，当控制装置被构造为使用施加到电机的电流的大小与基准计数值之间的关系来确定电机的旋转次数时，期望重新学习电流的大小与基准计数值之间的关系，同时在位置计数值不发生变化的情况下驱动输出轴。
作用在可变阀致动机构的控制轴上的反作用力按照发动机工作条件而改变。因此，当本发明被应用到用于控制致动器的控制装置时，期望在发动机处于给定工作条件时重新学习电流的大小与基准计数值之间的关系，该致动器对内燃机的可变阀致动机构进行驱动，来改变发动机阀的操作角和升程量。
因此，根据本发明的以上方面的控制装置可以当发动机处于给定操作状态时，重新学习施加到电机的电流的大小与存储位于预定旋转相位相对应的基准计数值之间的关系。
如果控制装置被构造为在发动机处于给定工作条件下时重新学习电流的大小与基准计数值之间的关系，如上所述，在发动机处于基本相同的工作条件的情况下执行学习，使得可以适当地进行学习，而不受到电流的大小与基准计数值之间的关系由于发动机工作条件的差异而引起的改变影响。
提供到内燃机的液压油的油温越低，提供到致动器和可变阀致动机构并且进一步提供到内燃机的阀系统的液压油的粘性就变得越高。因此，随着提供给内燃机的液压油的油温更低，在致动器和可变阀致动机构被驱动时出现的阻力变得更大。因此，在电机将输出轴驱动到与基准计数值相对应的位置时施加到电机的电流随着提供给内燃机的液压油的油温降低而增加。
因此，在上述控制装置中，可以监视提供给内燃机的液压油的温度，作为在判定内燃机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值之间的关系而设置的给定操作状态时使用的参数。
利用以上布置，在液压油的温度基本相等的条件下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值之间的关系由于液压油的温度而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
随着发动机速度更高并且每单位时间内打开发动机阀的频率(次数)更高，在阀弹簧的偏置力下作用到可变阀致动机构的控制轴和致动器的输出轴上的反作用力增加。因此，随着发动机速度NE更高，作用到致动器的输出轴上的反作用力增加，并且在输出轴被驱动到与基准计数值相对应的位置时施加到电机的电流增加。
因此，上述控制装置可以被布置为监视发动机速度，作为在判定内燃机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值之间的关系而设置的给定操作状态时使用的参数。
利用以上布置，在发动机速度基本相等的条件下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值之间的关系由于发动机速度而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
当致动器的输出轴和可变阀致动机构的控制轴的移位速度较高时，输出轴和控制轴被抵抗惯性力以高速度驱动。因此，随着移位速度更高，用于驱动输出轴而消耗的电力增加，并且在输出轴被驱动到与基准计数值相对应的位置时施加到电机的电流增加。
因此，上述控制装置可以被布置为至少监视输出轴和控制轴的移位速度，作为在判定内燃机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值之间的关系而设置的给定操作状态时使用的参数。
利用以上布置，在输出轴和控制轴的至少移位速度处于基本相等条件的情况下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值之间的关系由于输出轴和控制轴的移位速度的差异而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
在这种背景中，因为输出轴和控制轴被一体地彼此连接并且同时移位相同量，所以不需要监视输出轴和控制轴两者的移位速度，但是可以通过仅监视输出轴和控制轴中一者的移位速度来监视输出轴和控制轴的移位速度。
作为在判定为电机处于预定旋转相位时的基准计数值来更新位置计数值的具体方式，每次旋转相位判定装置判定为电机处于预定旋转相位时，更新装置可以基于基准计数值来更新位置计数值，使得位置计数值变成等于与预定旋转相位相对应的基准计数值。
同样，在根据本发明的以上方面的控制装置中，每次旋转相位判定装置判定为电机处于预定旋转相位时，更新装置可以将由控制设备掌握的位置计数值与基准计数值相比较，以确定位置计数值与基准计数值的偏差，并且在偏差较大时基于基准计数值来更新位置计数值，使得位置计数值变成等于与预定旋转相位相对应的基准计数值。
本发明的第二方面涉及一种控制致动器的方法，致动器在作用于其输出轴上的反作用力随着输出轴朝向沿着输出轴的中心轴延伸的方向上的末端移位而增加的情况下使用，致动器适合于将电机的旋转运动转换为输出轴的直线运动并且输出直线运动。该方法包括以下步骤：通过基于从致动器的位置传感器伴随着致动器的电机的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，检测输出轴的位置；判定电机处于预定旋转相位；基于在判定为电机处于预定旋转相位时施加到电机的电流的大小来确定在判定为电机处于预定旋转相位时已经由电机进行的旋转次数；存储基准计数值，作为与预定旋转相位相对应的位置计数值的基准值；并且在判定为电机处于预定旋转相位时，对于在判定为电机处于预定相位时其次数已经确定的旋转中的每一者，基于基准计数值来更新位置计数值。
附图说明
将会在下文参照附图描述本发明的实施例的特征、优点和技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：
图1是内燃机的截面图，其中安装了由根据本发明的一个实施例的致动器驱动的可变阀致动机构；
图2是示出了根据本发明的一个实施例的可变阀致动机构的内部结构的截面立体图；
图3是示出了根据本发明的一个实施例的可变阀致动机构的示意图，并且还示出了致动器、控制致动器的电子控制单元和由致动器驱动的可变阀致动机构之间的关系；
图4是示出了根据本发明的一个实施例的致动器的电子角传感器和位置传感器的安装方式；
图5是示出了由根据本发明的一个实施例的电子控制单元计数的电子角计数值和位置计数值的变化模式的示意图；
图6是表示出了用在本发明的一个实施例中的、由电子角传感器产生的脉冲信号与电子角计数器值之间的关系的表格；
图7是示出了由位置传感器产生的脉冲信号与位置计数值之间的关系的表格，该表格用在本发明的一个实施例中；
图8是示出了在根据本发明的一个实施例的位置计数值更新例程的一系列处理的流程的流程图；
图9是用于解释根据本发明的一个实施例的、基于电流的大小选择用于更新的基准计数值的方法的说明图；
图10是示出了作为图8的实施例的修改示例的位置计数值更新例程中的一系列处理的流程的流程图；以及
图11是示出了根据本发明的图是实施例的修改示例的、位置计数值与输出轴的移位量之间的关系的图。
具体实施方式
参照图1到图9，将会描述根据本发明的一个实施例的致动器的控制装置。在该实施例中，控制装置具有电子控制单元的形式，其控制用于驱动内燃机的可变阀致动机构的致动器。
图1是内燃机的截而图，其中安装了由根据本发明的一个实施例的致动器200驱动的可变阀致动机构300。如图1所示，其中安装了可变阀致动机构300的内燃机的发动机体1通过将气缸座10安装到气缸盖20来形成。
活塞12被可滑动地接收到形成于气缸座10中的气缸11中。气缸盖20被安装到气缸座10的顶部，并且燃烧室13由气缸11的内周表面、活塞12的顶面和气缸盖20的底面限定。
与燃烧室13连通的进气口21和排气口22形成在气缸盖20中。进气口21连接到进气歧管(未示出)，并且形成进气通道30的一部分。排气口22连接到排气歧管(未示出)，并且形成排气通道40的一部分。
如图1所示，允许和阻止进气通道30与燃烧室13之间的连通的进气阀31以及允许和阻止排气通道40与燃烧室13之间的连通的排气阀41设置在气缸盖20中。保持器23被固定到每个阀31、41，并且处于压缩状态的阀弹簧24被设置在气缸盖20与保持器23之间。利用这种布置，在相应的阀弹簧24的偏置力下，每个阀31、41都被朝向阀关闭方向(即，沿着关闭阀的方向)偏置。
与每个阀31、41对应的间隙调节器25被设置在气缸盖20内，并且摇臂26被设置为延伸到间隙调节器25与相应阀31、41之间。如图1所示，摇臂26在一端处由位于臂下方的间隙调节器25支撑，并且摇臂26的另一端与相应阀31、41的远端部分相抵靠。
此外，分别沿着阀打开方向驱动进气阀31和排气阀41的进气凸轮轴32和排气凸轮轴42被在气缸盖20上可旋转地支撑。如图1的上部所示，进气凸轮32a形成在进气凸轮轴32上，并且排气凸轮42a形成在排气凸轮轴42上。
如图1的右上侧部分所示，排气凸轮42a的外周表面抵靠在摇臂26的辊26a上，摇臂26抵靠在排气阀41上。利用这种布置，如果排气凸轮轴42在发动机工作期间如位于图1中的排气凸轮轴42的右上方的箭头所示旋转，摇臂26在排气凸轮42a的作用下绕摇臂26由间隙调节器25支撑的部分振动或摇动。因此，排气阀41由摇臂26沿着阀打开方向抬升。
另一方面，如图1的左上侧部分所示，可变阀致动机构300被布置在进气凸轮32a与抵靠在进气阀31上的摇臂26之间。可变阀致动机构300具有输入臂311和输出臂321(见图2)，并且输入臂311和输出臂321被支撑为使得它们绕固定到气缸盖20的支撑管330振动或摆动。
在阀弹簧24的偏置力下，摇臂26被从下方朝向输出臂321偏置，并且设置在摇臂26的中部中的辊26a抵靠输出臂321的外周表面的下侧。
同样，突出部313被设置在可变阀致动机构300的外周表面上，并且在固定到气缸盖20中的弹簧50的偏置力下，突出部313如图1中的左侧的箭头W1所示被偏置。通过这种配置，可变阀致动机构300被如箭头W1所示绕支撑管330沿逆时针方向偏置，使得设置在输入臂311的远端处的辊311a抵靠进气凸轮32a的外周表面。
因此，如果进气凸轮32a在发动机工作期间旋转，如位于图1的进气凸轮轴32的右下方的箭头所示，可变阀致动机构300在进气凸轮32a的作用下绕支撑管330振动。因此，摇臂26在输出臂321的作用下绕摇臂26的由间隙调节器25支撑的部分振动或摆动，并且进气阀31由摇臂26沿着阀打开方向抬升。
控制轴340被插入到可变阀致动机构300的支撑管330中，使得控制轴340可以沿着控制轴340的中心轴延伸的方向移动。在可变阀致动机构300中，输入臂311和输出臂321相对于支撑管330的相位差或者如图1所示的由输入臂311和输出臂321形成的角θ可以通过将控制轴340沿着中心轴的延伸方向移位或移动来改变。
之后参照图2，将会具体描述可变阀致动机构300的构造。图2是示出了根据本发明的该实施例的可变阀致动机构300的内部结构的端面立体图。如图2所示，控制轴340被插入固定到气缸盖20的支撑管330，使得控制轴340可以沿着支撑管330的中心轴的延伸方向移动。同样，气缸滑动件350被安装到支撑管330，使得滑动件350可以沿着支撑管330的中心轴的延伸方向移动。
凹槽353形成在气缸滑动件350的内壁中，使其沿着滑动件350的周向延伸。接合销341被接收到凹槽353中，该接合销的远端部分插入到形成在控制轴340中的凹陷部(未示出)中。同样，沿着支撑管330的中心轴的延伸方向延伸的狭缝331形成为穿过支撑管330的壁厚度，并且接合销341延伸穿过狭缝331，从而与滑动件350的凹槽353接合。利用该配置，滑动件350绕支撑管330和控制轴340自由地旋转，并且伴随着控制轴340在控制轴的中心轴的延伸方向上的移位而移动。
同样，螺旋花键齿轮351形成在滑动件350的外周表面的中央部分上，并且齿迹线与螺旋花键齿轮351沿着相反方向延伸的螺旋花键齿轮352形成在滑动件350的外周表面的相反端部上。应当注意，为了说明的简化，在图2仅示出了滑动件350的右侧部分。
如图2所示，输入部分310和一对输出部分320(输入部分310夹置在这一对输出部分之间)被安装到滑动件350。螺旋花键齿轮312形成在输入部分310的内周表面上，并且螺旋花键齿轮312与滑动件350的螺旋花键齿轮351啮合。同样，沿着径向突出的一对输入臂311形成在输入部分310的外周表面上，并且辊311a被旋转地支撑在一对输入臂311之间。
另一方面，螺旋花键齿轮322形成在一对输出部分320的内周表面上，并且螺旋花键齿轮322与滑动件350的相应的螺旋花键齿轮352啮合。同样，沿着径向突出的输出臂321形成在输出部分320的外周表面上。
利用如上所述地形成的可变阀致动机构300，当控制轴340被沿着其轴向延伸的方向移位时，滑动件350伴随着控制轴340的移位而沿着中心轴的延伸方向移位。形成在滑动件350的外周表面上的螺旋花键齿轮351、352的齿迹线沿着不同方向延伸，并且螺旋花键齿轮351、352与分别形成在输入部分310和输出部分320的内周表面上的螺旋花键齿轮312、322啮合。因此，如果滑动件350被沿着其中心轴的延伸方向移位，那么输入部分310和输出部分320沿着相反方向旋转。因此，输入臂311与输出臂321之间的相位差改变，并且进气阀31的操作角和升程量也改变。
更具体地，如果控制轴340沿着图2中示出的箭头Hi的方向移位，那么滑动件350与控制轴340一同沿着Hi方向移动。利用由此旋转的滑动件350，输入臂311与输出臂321之间的相位差(即，图1中示出的角θ)增加，并且进气阀31的操作角和升程量增加。另一方面，如果控制轴340沿着图2中示出的箭头Lo的方向移位，那么滑动件350与控制轴340一同沿着Lo方向移动；因此，输入臂311与输出臂321之间的相位差减小，进气阀31的操作角和升程量减小。
在根据本实施例的内燃机中，控制轴340在发动机工作期间沿着中心轴的延伸方向移位，使得进气阀31的操作角和升程量通过可变阀致动机构300来改变。
之后，将会参照图3和图4描述将控制轴340沿着中心轴的延伸方向移位或移动的致动器200的构造。图3是示意图，其示出了根据本实施例的致动器200的构造、控制致动器200的电子控制单元100、由致动器200驱动的可变阀致动机构300以及致动器200、电子控制单元100与可变阀致动机构300之间的关系。
如图3所示，致动器200包括主要由磁体211和定子212构成的电机210，以及将电机210的旋转运动转换为致动器200的输出轴221的直线运动的运动转换机构220。可变阀致动机构300的控制轴340利用支架或保持器222连接到致动器200的输出轴221的远端。
利用上述布置，当电机210在预定范围(例如，在与10转相对应的旋转角(0-360°))内旋转时，例如，电机210的旋转运动经由运动转换机构220被转换为直线运动，并且之后经由输出轴221传递到控制轴340。因此，控制轴340与输出轴221一同沿着中心轴的延伸方向移位，从而驱动可变阀致动机构300。
如果电机210沿着正方向旋转，控制轴340沿着图3中示出的箭头Hi的方向移位，并且可变阀致动机构300的输入臂311与输出臂321之间的相位差增加，使得进气阀31的操作角和升程量也如上所述地增加。另一方面，如果电机210沿着反方向旋转，控制轴340沿着图3中示出的箭头Lo的方向移位，并且输入臂311与输出臂321之间的相位差减小，因此进气阀31的操作角和升程量减小。
借助于设置在控制轴340上的止挡件(未示出)，将控制轴340沿着箭头Hi方向的移位和沿着箭头Lo方向的移位限制在与电机210的10次旋转相对应的范围内，并且止挡件抵靠气缸盖20的一部分的位置限定了控制轴340的可移动极限位置。
在根据本实施例的内燃机中，进气阀31的操作角和升程量可以通过驱动致动器200从而将连接到输出轴221的控制轴340沿着中心轴的延伸方向移位或移动来改变。
如图3的左侧部分所示，对致动器200进行驱动的电机210包括安装到运动转换机构220的外周面上的磁体211，以及基于来自电子控制单元100的驱动指令而通电的定子212。
盘形转子213被固定到运动转换机构220的后端。如图4所示，盘形转子213具有多极(8极)磁体214和多极(46极)磁体215，该8极磁体214具有以相等的角间隔交替布置形成圆形的4个N极和4个S极，该46极磁体215具有以相等的角间隔交替布置形成圆形的23个N极和23个S极。即，8极磁体214和46极磁体215彼此同心地固定。
如图4所示，多极(8极)磁体214的磁极被均匀地或相等地布置在其整个外周上，使得N极和S极交替地布置为以45°的间隔切换。另一方面，多极(46极)磁体215具有45个小磁极215a和一个大磁极215b，在小磁极215a中N极和S极交替布置为以7.5°的间隔切换，大磁极215b的尺寸与三个小磁极215a相等，并且多极(46极)磁体215的N极和S极交替地布置，如图4所示。因此，N极和S极在小磁极215a交替布置的部分中以7.5°的间隔切换，并且S极在布置大磁极215b的部分中延伸22.5°的角。
如图3和图4所示，在致动器200的与多极磁体214相对的区域中，电子角传感器S1、S2、S3以30°的角或相位间隔布置。同时，位置传感器S4、S5在致动器200的与多极磁体215相对的区域中以3.75°的角或相位间隔布置。
利用以上布置，当盘形转子213伴随着电机210的旋转而转动时，传感器S1-S5中每一者交替地面向相应的多极磁体的N极和S极，并且连续并交替地产生与N极对应的高信号“H”和与S极对应的低信号“L”。
如图3所示，电子角传感器S1、S2、S3和位置传感器S4、S5连接到全面控制内燃机的电子控制单元100，并且电子控制单元100接收从电子角传感器S1、S2、S3和位置传感器S4、S5产生的脉冲信号。之后，电子控制单元100基于脉冲信号来控制致动器200的电机210，并且也控制内燃机的各个部分。
电子控制单元100包括中央处理单元(CPU)和各种存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和作为能够重写存储数据的非易失性存储器的EEPEOM。
除了上述传感器S1-S5之外，加速度传感器111、气流计112和曲轴位置传感器113也连接到电子控制单元100，加速度传感器111检测由驾驶员进行的加速器踏板的操作量ACCP，气流计112检测通过进气通道30吸入燃烧室13的进气量GA，曲轴位置传感器113检测发动机速度NE。同样，检测进气凸轮轴32的旋转相位的凸轮位置传感器114、检测发动机冷却剂温度THW的水温传感器115和其他传感器或装置也连接到电子控制单元100。
电子控制单元100从这些各种传感器111-115接收输出信号，基于所接收的输出信号执行关于燃料喷射量和点火时机的控制的计算，并且执行可变阀致动机构300的驱动控制，即，致动器200的驱动控制，使得进气阀31的操作角和升程量变得适合于或者是与发动机工作条件。
在下文中，将会参照图5-图7描述致动器200的驱动控制。如上所述，电子角传感器S1、S2、S3被以30°的角间隔(或相位差)布置。因此，随着电机210旋转，从相应的电子角传感器S1、S2、S3产生脉冲信号，使得脉冲信号在相位上彼此移动与30°的旋转角相对应的量，该脉冲信号都包括如图5的上部所示交替切换的高信号“H”和低信号“L”。
电子控制单元100基于来自相应的电子角传感器S1、S2、S3的脉冲信号的图案来计算电子角计数值Ce。更具体地，如图6所示，基于从电子角传感器S1、S2、S3中每一者产生高信号“H”还是低信号“L”，电子控制单元100将电子角计数值Ce设置为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”和“5”中的一者。
图6的表格被设置为使得在电机210沿着正方向旋转时，电子角计数值Ce按照“0”→“1”→“2”→“3”→“4”→“5”→“0”的顺序沿着前方向改变，而在电机210沿着负方向旋转时，电子角计数值Ce按照“5”→“4”→“3”→“2”→“1”→“0”→“5”的顺序沿着反方向改变。因此，如图5所示，电子角计数值Ce每次将电机210的旋转角改变15°，并且电子角计数值Ce的值伴随着电机210的旋转以阶梯状改变。
电子角计数值Ce的值“0”、“1”、“2”、“3”、“4”和“5”与通电图案相对应，即，与施加到电机210的各个相位相对应的电流的图案相对应。即，在本实施例中，转子213和三个电子角传感器S1、S2、S3构成8极3相位电子角传感器，该转子213具有布置为环形从而使得N极和S极交替布置的八个磁极。因此，电子控制单元100通过基于由电子角计数器计数的电子角计数值Ce切换电机210的通电相位来控制电机210。
如图6所示，因为鉴于电子角计数器的布置，不存在三个电子角传感器S1、S2和S3的全部同时产生低信号“L”或高信号“H”的可能性，电子控制单元100在三个电子角传感器S1、S2和S3的全部同时产生低信号“L”或高信号“H”时判定为发生异常。
与此同时，如上所述，位置传感器S4、S5被以3.75°的角间隔(或相位差)布置。因此，随着电机210旋转，从相应的位置传感器S4、S5产生脉冲信号，使得脉冲信号在相位上彼此移动与3.75°的旋转角相对应的量，该脉冲信号都包括如图5的中部所示交替切换的高信号“H”和低信号“L”。
电子控制单元100基于来自各个位置传感器S4、S5的脉冲信号的输出图案来对位置计数值Cp进行计数。更具体地，如图7所示，根据位置传感器S4、S5中的一者的输出信号是上升边缘“↑”还是下降边缘“↓”，或者其他位置传感器的输出信号是高信号“H”还是低信号“L”，电子控制单元100通过向位置计数值Cp增加“+1”或“-1”来对位置计数值Cp进行计数。
以上述方式基于位置传感器S4、S5的脉冲信号计数的位置计数值Cp在电机210以正方向旋转时伴随着电机210的驱动而增加，并且在电机210以反方向旋转时，伴随着电机210的驱动而减小。因此，电子控制单元100基于位置计数值Cp的值来检测输出轴221从基准位置移位的量，并且掌握输出轴221和控制轴340的位置。
即，与致动器200的输出轴221相连接的控制轴340的移位量随着致动器200的电机210的旋转角而改变；因此，根据随着电机210的旋转角和旋转方向增加或减小的位置计数值Cp，使用该关系来估计控制轴340和输出轴221从基准位置的移位量。
之后，基于由此估计的控制轴340和输出轴221从基准位置的移位量，检测控制轴340的位置和输出轴221的位置。电子控制单元100通过以反馈方式控制致动器200的电机210来控制进气阀31的操作角和升程量，使得由此检测的控制轴340的位置变得更接近与目标操作角和升程量相对应的位置，或与其一致。
当没有电流被施加到电子控制单元100(例如当该发动机停止或静止)并且电子控制单元100不工作时，电子控制单元100不对位置计数值Cp进行计数。因此，如果可变阀致动机构300的控制轴340在电子控制单元100不工作的同时由于某种原因沿着中心轴的延伸方向移位，该移位没有被位置计数值Cp反映，并且控制轴340的实际位置不再对应于由电子控制单元100掌握的位置计数值Cp。
在这种背景中，用于将进气阀31沿着阀关闭方向偏置的阀弹簧24的偏置力始终作用在可变阀致动机构300的控制轴340上。因此，当润滑油的温度较高并且在可变阀致动机构300中的摩擦力减小时，或者当发动机较长时间保持停止时，例如，由于阀弹簧24的偏置力，控制轴340可以被以减小操作角和升程量的方向(Lo方向)驱动，并且控制轴340可以在如上所述发动机停止的同时移位。
如果控制轴340的实际位置不与由电子控制单元100掌握的位置计数值Cp相对应(即，不由其精确表示)，在内燃机下次工作时，基于错误的位置计数值Cp来控制控制轴340的位置，并且电子控制单元100不能够适当地控制进气阀31的操作角和升程量。因此，在最差的情况中，存在发生可能发生阀踩踏的可能性，即，已经被抬升到上死点附近的活塞12与被打开的进气阀31接触。
因此，在根据本实施例的内燃机中，在发动机工作期间，当致动器200的电机210到达预定旋转相位时，位置计数值Cp被更新为预先存储为与旋转相位相对应的位置计数值Cp的基准计数值Cp(N)。
在本实施例的致动器200中，多极磁体215不由相等地布置在其整个圆周的磁极形成，而是包括尺寸比上述小磁极215a更大的大磁极215b，使得可以基于从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号判定电机210处于预定旋转相位。利用该布置，当大磁极215b经过位置传感器S4、S5时，如图5的中央部分所示，从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号与在电机210处于另一个旋转相位时产生的脉冲信号以不同方式改变。
在本实施例中，这样的预定旋转相位被称作为“基准相位”：在该旋转相位下，从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号与在电机210处于另一个旋转相位时产生的脉冲信号以不同方式改变，即，在大磁极215b经过位置传感器S4、S5时电机210的旋转相位。
当判定为电机210的旋转相位为基准相位时，在输出轴221的位置与位置计数值Cp之间不具有差异时预先存储的基准计数值Cp(N)被读取作为与基准相位相对应的位置计数值Cp的正确值。之后，根据基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp。
为了控制可变阀致动机构300，本实施例的致动器200被控制在与电机210的10转相对应的范围内。因此，因为可变阀致动机构300被控制，电机210处于基准旋转相位的工作情况最多发生10次，即，工作条件发生与电机210的转数相对应的次数。因此，当判断为电机210处于基准相位时，不能精确地基于该判定来估计输出轴221的位置，除非在作出判定时确定已经由电机210进行的旋转次数。
因此，在本实施例中，在判定为电机210处于基准相位时，在已经作出以上判定时基于在判定为电机210处于基准相位时施加到电机210的电流的大小来确定从Lo方向可移动极限位置起计数的电机210的旋转次数。
在本实施例的致动器200中，因为如上所述用于将进气阀31沿着阀关闭方向偏置的阀弹簧24的偏置力始终作用在可变阀致动机构300的控制轴340上，所以作用到输出轴221上的反作用力随着输出轴221沿着Hi方向偏置而增加。因此，当电机210被驱动，使得输出轴221的位置被反馈控制到目标位置时，随着输出轴221沿着Hi方向移位并且作用在输出轴221上的反作用力增加，施加到电机210的电流的值增加。
即，施加到电机210的电流的值随着输出轴221沿着Hi方向移位而增加，并且在施加到电机210的电流的值与输出轴221的位置之间(即，在施加到电机210的电流的值与电机210的旋转次数之间)存在给定关系。
因此，在判定为电机210处于预定旋转相位时参照施加电机210的电流的大小，可以基于电流的大小来估计电机210的旋转次数。总而言之，可以认为随着电流越大，由电机210进行的将输出轴221沿着Hi方向移动的旋转次数越大。
因此，本实施例的电子控制单元100参照在判断为电机210处于基准相位时施加到电机210的电流的大小，并且在作出上述判断时基于电流的上述大小来确定在此时从Lo方向可移动极限位置起已经由电机210进行的旋转次数。
对于电机210从Lo方向可移动极限位置起的每个旋转次数来设定上述基准计数值Cp(N)，并且在基准计数值Cp(N)的括号中的“N”表示电机210的旋转次数。例如，当电机210的旋转相位处于其中电机210已经从Lo方向可移动极限位置进行了四次旋转的基准相位时，基准计数值Cp(4)被选择为与该基准相位相对应的位置计数值Cp，并且根据基准计数值Cp(4)来更新位置计数值Cp。
在下文中，将会参照图8具体描述关于更新位置计数值Cp的位置计数值更新例程。图8是流程图，其示出了在位置计数值更新例程中的一系列处理的流程。同样，位置计数值更新例程在发动机工作期间由电子控制单元100以特定间隔或控制循环重复地执行。
在开始位置计数值更新例程时，电子控制单元100首先在步骤S100中判断电机210的旋转相位是否处于基准相位，如图8所示。
在该步骤中，通过监视电子角计数值Ce的改变与来自位置传感器S4、S5的脉冲信号的改变之间的关系，判定电机210的旋转相位是否处于基准相位。
当电机210处于其中大磁极215b经过位置传感器S4、S5的基准相位时，从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号不经历22.5°的改变，如图5的中央部分所示，并且电子角计数值Ce的改变与脉冲信号的改变之间的关系变得与在电机210处于另一个旋转相位时观察到的关系不同。
更具体地，在除了基准相位之外的旋转相位中，从位置传感器S4产生的脉冲信号在电子角计数值Ce改变的同时改变。另一方面，在基准相位中，从位置传感器S4产生的脉冲信号在电子角计数值Ce于“0”和“1”之间改变的同时不改变，如图5的中央部分中的虚线所示。
因此，在步骤S100中，监视或检查从位置传感器S4产生的脉冲信号在电子角计数值Ce的值改变的同时是否改变，并且在从位置传感器S4产生的脉冲信号在电子角计数值Ce的值改变的同时不改变时，判定电机210处于基准相位。
用于基于从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号来判定电机210是否处于基准相位的方法可以按照需要改变。例如，电子控制单元100可以被构造为监视在电子角计数值Ce改变一个计数(例如，在正旋转的情况中从“1”到“2”；从“5”到“0”等；或者在负旋转的情况中从“5”到“4”；从“0”到“5”等)的同时位置计数值Cp改变的次数。在这种情况下，在当电子角计数值Ce改变了一次计数的同时位置计数值Cp的改变次数小于四次(4)时，判定为电机210处于基准相位。
因此，由于以下原因，通过监视或检查在电子角计数值Ce改变了一个计数的同时位置计数值Cp改变的次数，可以判定电机210处于基准相位。
在除了基准相位的其他旋转相位中，在电子角计数值Ce改变了一个计数的同时位置计数值Cp改变了四个计数。另一方面，在大磁极215b经过位置传感器S4、S5的基准相位中，位置计数值Cp不发生改变。因此，如果在电子角计数值Ce改变了一个计数的同时所监视到的位置计数值Cp的改变小于四个计数，可以基于该事实判定为电机210处于基准相位。
如果在步骤S100中不能判定电机210的旋转相位处于基准相位(步骤S100：否)，那么电子控制单元100结束该例程。
另一方面，如果在步骤S100中判定为电机210的旋转相位处于基准相位(步骤S100：是)，控制进行到步骤S110，并且基于施加到电机210的电流的大小，来确定在电机210到达在该循环中确定的基准相位时已经由电机210从Lo方向可移动极限位置起进行的旋转次数。
更具体地，设置了多个判定区域，多个判定区域对应于电机210的每个旋转次数，如图9所示，并且确定判定区域中的其中包括在电机210处于基准相位时施加到电机210的电流的大小的一者。之后，基于由此确定的判定区域，确定在电机210处于在该循环中检测的基准相位的同时已经由电机210从Lo方向可移动极限位置起已经进行的旋转次数。
图9中示出的直线表示在致动器200的输出轴221的位置与施加到电机210的电流的大小之间的关系。考虑到电流值的变化，每个判定区域被设置为由相比于在电机210的旋转相位处于基准相位时推测施加到电机210的电流的值(位于图9中的实线上的点)更大和更小合适程度的更高和更低的极限来划定界限的范围。在本实施例的致动器200中，电机210如上所述被在与10此旋转相对应的范围内驱动；因此，设置了与“1”到“10”次旋转的每个次数相对应的十个判定区域。然而，在图9中，为了解释的简单，仅示出了与“3”到“5”次旋转的次数相对应的三个个判定区域。
如果施加到电机210的电流的大小例如被包括在图9中示出的与“4”次旋转相对应的判定区域中，在步骤S110中判定为电机210在其从Lo方向可移动极限位置起计数已经进行了四次旋转时到达在该循环中确定的基准相位。即，在位置计数值更新例程中，步骤S110的处理对应于旋转次数确定装置。
一旦确定在电机210到达基准相位时由电机210进行的旋转的次数(在步骤S110中)，控制进行到步骤S120，并且电子控制单元100读取与由此确定的旋转次数相对应的基准计数值Cp(N)。
如果在步骤S110中判定为电机210在进行四次旋转时到达基准相位，例如电子控制单元100执行步骤S120，来读取如图9中的箭头所示的、与该旋转次数相对应的基准计数值Cp(4)。
一旦按照以上方式读取基准计数值Cp(N)，处理进行到步骤S130，并且电子控制单元100基于基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp，使得位置计数值Cp与在步骤S120中读取的基准计数值Cp(N)一致。
在更新位置计数值Cp之后，电子控制单元100结束图8的例程。通过重复地执行上述位置计数值更新例程，位置计数值Cp在电机210每次到达基准相位时被更新到正确值。因此，即使在控制轴340和输出轴221的实际位置不再对英语位置计数值Cp时，也能迅速地消除位置计数值Cp从正确值的偏离。
在该背景中，例如由于致动器200和可变阀致动机构300的时间变化，施加到电机210的电流的大小与如图9所示的基准计数值Cp(N)之间的关系可能改变。
考虑到上述情况，本实施例的电子控制单元100被构造为按照需要重新学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系。应当注意，作用到可变阀致动机构300的控制轴340上的反作用力根据发动机工作条件来改变。因此，当重新学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系时，期望在发动机处于基本相同的工作条件时执行学习。
因此，本实施例的电子控制单元100被构造为在发动机处于预定工作条件的情况下重新学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系。更具体地，提供到内燃机的液压油的油温、发动机速度NE和输出轴221与控制轴340的移位速度被设置为参数，并且在这些值在设置为工作条件(在该工作条件下执行学习)的给定范围内的条件下执行学习。
在这种背景中，液压油的温度可以根据发动机冷却剂温度THW、进气量GA的积分值、发动机速度NE的积分值等来估计，并且输出轴221和控制轴340的移位速度可以例如根据每单位时间输出轴221的移位量来估计。
当每个上述参数在设置为用于学习的工作条件的给定范围内时，监视施加到电机210的电流如何随着输出轴221的移位而改变，并且基于在移位期间电流值的变化模式来学习输出轴的移位与电流的改变之间的关系。即，基于在输出轴221的实际移位期间电流的改变来重新学习图9中示出的实线的斜率或梯度。
之后，按照所学习的直线的斜率来校正施加到电机210的电流的大小与基于电流选择的基准计数值Cp(N)之间的关系，以补偿例如由于致动器200和可变阀致动机构300的时间变化引起的、电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系的移动。
本发明的图示实施例提供了以下效果。将会首先描述第一效果。在判定为电机210处于基准相位时，基于预先存储并与被讨论的基准相位相对应的基准计数值Cp(N)(即，基准计数值Cp(N)被存储为与正确位置计数值Cp相对应的值)来更新位置计数值Cp。
因此，当由电子控制单元100掌握的位置计数值Cp从与输出轴221的实际位置相对应的值偏离时，即，当基于错误的位置计数值Cp控制输出轴221的位置时，基于在电机210到达基准相位时的基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp。因此，当电机210的旋转相位到达基准相位时，消除了位置计数值Cp与输出轴221的实际位置之间的差异。
在如图示实施例中那样电机210在控制输出轴221的位置时进行多次旋转的情况中，电机210的旋转相位多次到达基准相位，其次数对应于电机的旋转次数。因此，当电机210在控制输出轴221的位置时旋转多次(即，进行多次旋转)时，必须确定在判定为电机210处于基准相位时已经由电机210进行的旋转的次数；否则，不能够基于判定来精确地估计输出轴221的位置。
因此，在本实施例中，在判定为电机210处于基准相位时，基于施加到电机210的电流的大小来确定在作出判定时已经由电机210进行的旋转的次数(图8中的步骤S 110)。
因此，可以确定在作出以上判定时已经由电机210进行的旋转的次数，并且位置计数值Cp可以被基于与电机210的旋转次数相对应的基准计数值Cp(N)来适当地更新。
总而言之，利用图示实施例的布置，在判定为电机210处于基准相位时，位置计数值Cp被基于与正确位置计数值Cp相对应的基准计数值Cp(N)来正确地更新。因此可以减小或消除输出轴221的位置被基于错误的位置计数值Cp控制并且输出轴221的位置不能被适当地控制的可能。
之后，将会描述图示实施例的第二效果。在致动器200被驱动的同时检测的电流的值可以根据使用致动器200的条件来进行某种程度的改变。另一方面，如果多个判定区域被发置为使得一个判定区域对应于电机210的每个旋转次数，如图示实施例中那样，通过检查在作出以上判定时多个判定区域中的哪一个包括施加到电机210的电流的大小，可以精确地估计在判定为电机210处于基准相位时由电机210进行的旋转次数，所述多个区域都延伸横跨相对于施加到电机210的电流的大小的给定范围。即，即使在所检测到的电流的大小存在某种程度的改变时，可以基于施加到电机210的电流的大小来精确地估计在判定为电机210处于基准相位时已经由电机210进行的旋转的次数。
之后，将会描述图示实施例的第三效果。如果使得在盘形转子213的与基准相位相对应的区域中的磁极的布置与在其他区域中的磁极的布置不同，如图示实施例那样，在电机210处于基准相位时从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号的变化模式与在电机210处于另一个旋转相位时观察到的不同。因此，通过监视脉冲信号的改变，可以判定电机210的旋转相位处于基准相位。
因此，可以判定电机210的旋转相位是否处于基准相位，而不需要用于监视电机210的旋转相位的新的传感器等，由此避免或抑制了由于提供新传感器而引起的成本的增加以及由于传感器的监视引起的制造处理的复杂性。
之后，将会描述图示实施例的第四效果。在图示实施例中，在发动机处于给定工作条件下时，重新学习施加到电机210的电流的大小与预先存储并对应于基准相位的基准计数值Cp(N)之间的关系。因此，在发动机处于基本相同的工作条件的情况下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系由于发动机工作条件的差异而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
之后，将会描述图示实施例的第五效果。提供到内燃机的液压油的油温越低，提供到致动器200和可变阀致动机构300并且进一步提供到内燃机的阀系统的液压油的粘性就变得越高。因此，随着提供给内燃机的液压油的油温更低，在致动器200和可变阀致动机构300被驱动时出现的阻力变得更大。因此，在电机210将输出轴221驱动到与基准计数值Cp(N)相对应的位置时施加到电机210的电流随着提供给内燃机的液压油的油温降低而增加。
另一方面，在图示实施例中，提供给内燃机的液压油的温度被监视，来作为在判定发动机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系而设置的给定工作条件中时使用的参数之一。因此，在液压油的温度基本相等的条件下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系由于液压油的温度而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
之后，将会描述图示实施例的第六效果。随着发动机速度NE更高并且每单位时间内打开进气阀31的频率(次数)更高，在阀弹簧24的偏置力下作用到可变阀致动机构300的控制轴340和致动器200的输出轴221上的反作用力增加。因此，随着发动机速度NE更高，作用到致动器200的输出轴221上的反作用力增加，并且在输出轴221被驱动到与基准计数值Cp(N)相对应的位置时施加到电机210的电流增加。
另一方面，在图示实施例中，发动机速度NE被监视，来作为在判定发动机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系而设置的给定工作条件中时使用的参数之一。因此，在发动机速度NE基本相等的条件下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系由于发动机速度NE而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
之后，将会描述图示实施例的第七效果。当致动器200的输出轴221和可变阀致动机构300的控制轴340的移位速度较高时，输出轴221和控制轴340被抵抗惯性力以高速度驱动。因此，随着移位速度更高，用于驱动输出轴221而消耗的电力增加，并且在输出轴221被驱动到与基准计数值Cp(N)相对应的位置时施加到电机210的电流增加。
另一方面，在图示实施例中，输出轴221和控制轴340的移位速度被监视，来作为在判定发动机是否处于对于学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系而设置的给定工作条件中时使用的参数之一。因此，在输出轴221和控制轴340的移位速度处于基本相等条件的情况下执行学习，使得可以在不受到电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系由于输出轴221和控制轴340的移位速度的差异而引起的改变影响的状态下，适当地进行学习。
在这种背景中，因为输出轴221和控制轴340被一体地彼此连接并且同时移位相同量，所以不需要监视输出轴221和控制轴340两者的移位速度，但是可以通过仅监视输出轴221和控制轴340中一者的移位速度来监视输出轴221和控制轴340的移位速度。
应当理解，图示实施例可以按照需要修改，并且本发明可以按照以下形式来实施。在图示实施例中，旋转相位判定装置适合于监视从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号的改变与电子角计数值Ce的改变之间的关系，并且控制装置被构造为基于每次判定为电机210的旋转相位处于基准相位时的基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp。
在上述实施例的修改示例中，控制装置可以被构造为将由电子控制单元100掌握的位置计数值Cp与每次判定为电机210的旋转相位处于基准相位时的相应的基准计数值Cp(N)相比较，来获得与基准计数值Cp(N)的偏离，并且当位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离较大时，基于基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp。
更具体地，如图10所示，步骤S125被增加到位置计数值更新例程的步骤S120与步骤S130之间，作为确定位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离的大小。之后，仅当在步骤S125中判定为位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离较大时，基于基准计数值Cp(N)来更新位置计数值Cp。
在图10中示出的位置计数值更新例程的步骤S125中，计算位置计数值Cp与基准计数值Cp(N)之间的差异的绝对值，并且当绝对值比基准值更大时判定为位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离较大。判定位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离是否较大的具体方法可以按照需要改变。即，步骤S125的操作可以被修改，假设可以基于位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)偏离的事实来判定由电子控制单元100掌握的输出轴221的位置从输出轴221的实际位置偏离。
如果控制装置被构造为仅在位置计数值Cp较大地偏离基准计数值Cp(N)时更新位置计数值Cp，那么在位置计数值Cp不较大地偏离基准计数值Cp(N)时将不会更新位置计数值Cp。
在电机210经过基准相位时，位置计数值Cp既不增加也不减小，如图5的下部所示。因此，当位置计数值Cp不被基于基准计数值Cp(N)更新时，位置计数值Cp与输出轴221从基准位置的移位量之间的关系在通过在电机210每次经过基准相位时从如双点划线所示(图11)的比例关系偏离越来越大的程度，如图11所示。
在这种情况中，输出轴221和控制轴340的位置不能简单地通过位置计数值Cp的值来估计。因此，在控制装置被构造为仅在位置计数值Cp从基准计数值Cp(N)的偏离较大时更新位置计数值Cp时，如上所述，需要向控制装置增加用于补偿位置计数值Cp的偏离的布置。作为该布置的示例，控制装置可以被构造为在电机210每次经过基准相位时，向位置计数值Cp增加用于对于在经过基准相位时产生的给定偏离来校正位置计数值Cp的校正值。作为布置的另一个示例，可以准备其中存储了如图11中的实线所示的从基准位置的偏移量与位置计数值Cp的值之间的关系的工作表，并且控制装置可以通过参照该工作表来通过位置计数值Cp计算输出轴221。
在图示实施例中，提供到内燃机的液压油的油温、发动机速度NE和输出轴221和控制轴340的移位速度被设置为参数，或者设置为在该工作条件下重新学习电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系被重新学习的工作条件，并且在这些值在给定范围内的情况下执行学习。另一方面，假设可以执行学习而不受到电流的大小与基准计数值Cp(N)之间的关系由于发动机工作条件的差异而引起的改变影响，在其下执行学习的工作条件可以被适当地改变。
同样，上述学习操作可以被省略，并且控制装置可以被构造为不执行学习。在图示实施例中，多极磁体215具有尺寸与三个小磁极215a相等的大磁极215b。在由此构造的图示实施例中，在大磁极215b经过位置传感器S4、S5时产生的脉冲信号以与在电机210处于其他旋转相位时所产生的脉冲信号的改变以不同的方式改变。这是旋转相位判定装置的构造的一个示例，其用于基于从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号的变化模式来判定到达预定旋转相位的电机210的旋转相位。
因此，假设可以基于从位置传感器S4、S5产生的脉冲信号的变化模式来确定到达预定旋转相位的电机210的旋转相位，可以适当地改变多极磁体215、位置传感器S4、S5的安装位置等的布置和构造。
在图示实施例中，旋转相位确定装置被构造为基于位置传感器S4、S5的脉冲信号的输出模式的改变，判定电机210的旋转相位处于预定旋转相位。另一方面，假设可以确定电机210的旋转相位处于预定旋转相位，旋转相位确定装置的构造可以被适当地改变。例如，可以以新的方式提供在电机210处于预定旋转相位时产生信号的传感器，并且可以基于从该传感器产生的信号来判定电机210的旋转相位处于预定旋转相位。
同样，图示实施例的控制装置被构造为基于从位置传感器S4、S5产生的、在相位中彼此偏移的脉冲信号来对位置计数值Cp进行计数。另一方面，假设位置传感器可以对与控制轴340从基准位置的偏移量相对应的位置计数值Cp进行计数，用于对位置计数值Cp进行计数的位置传感器的布置可以被适当地布置。例如，位置传感器S4、S5的安装位置、位置传感器的数目、多极磁体215的磁极的数目等可以被改变。
类似地，假设电机210可以通过切换电机210的通电相位来被精确地控制，用于设置电子角计数值Ce的电子角传感器S1、S2、S3的安装位置、电子角传感器的数目、多极磁体214的磁极的数目等可以被改变。
在图示实施例中，根据本发明的致动器的控制装置具有这样的电子控制单元100的形式，其全面地控制包括可变阀致动机构300的内燃机，该可变阀致动机构用于改变进气阀31的操作角和升程量。然而，本发明也可以应用到内燃机，其包括改变排气阀41的操作角和升程量的可变阀致动机构。
同样，基于错误的位置计数值来控制输出轴的位置的问题不仅对于如上所述地驱动可变阀致动机构300的致动器200发生，而且可能类似地在基于电机的旋转角对位置计数值Cp进行计数并且基于位置计数值Cp来计算输出轴相对于基准位置的位置的致动器的控制装置中遇到。
因此，本发明不局限为应用到对可变阀致动机构300进行驱动的致动器的控制装置，但是可以被广泛地应用到基于电机的旋转角对位置计数值进行计数并且基于位置计数值来计算输出轴相对于基准位置的位置的致动器的控制装置。

Claims (11)

1.一种致动器(200)的控制设备，所述致动器在作用于所述致动器(200)的输出轴(221)上的反作用力随着所述输出轴(221)沿着所述输出轴(221)的中心轴延伸的方向移位而增加的情况下使用，所述致动器(200)适合于将电机(210)的旋转运动转换为所述输出轴(221)的直线运动并且输出所述直线运动，其中，所述控制设备通过基于从所述致动器(200)的位置传感器(S4，S5)伴随着所述致动器(200)的所述电机(210)的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，检测所述输出轴(221)的位置，所述控制设备包括：
旋转相位判定装置，其用于判定所述电机(210)处于预定旋转相位；
旋转次数确定装置，其用于在所述旋转相位判定装置作出判定时，基于施加到所述电机(210)的电流的大小来确定在由所述旋转相位判定装置作出判定时已经由所述电机(210)进行的旋转次数；
存储装置，其用于存储基准计数值，作为所述位置计数值的基准值，所述基准计数值与所述预定旋转相位相对应；以及
更新装置，其用于在所述旋转相位判定装置作出判定时，对于由所述旋转次数确定装置确定的每个所述旋转次数，基于所述基准计数值来更新所述位置计数值，使得所述位置计数值变成等于与所述预定旋转相位相对应的所述基准计数值。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其中：
针对施加到所述电机(210)的电流的大小设置多个判定区域，使得每个所述判定区域对应于所述电机(210)的每个旋转次数；并且
在所述旋转相位判定装置作出判定时，所述旋转次数确定装置根据所述判定区域中的哪一者包括施加到所述电机(210)的电流的大小来确定在所述旋转相位判定装置作出判定时已经由所述电机(210)进行的所述旋转次数。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，
所述旋转相位判定装置包括转子(213)和作为所述位置传感器(S4，S5)的两个位置传感器(S4，S5)，所述转子具有多极磁体，所述多极磁体包括多个小磁极(215a)以及一个大磁极(215b)，所述多个小磁极(215a)包括以给定角间隔交替地布置的N极和S极，所述大磁极(215b)延伸比每个所述小磁极(215a)更大的角，其中，N极和S极交替地布置为圆形，并且所述两个位置传感器(S4，S5)安装在能与所述多极磁体相对的位置处，使得所述位置传感器(S4，S5)彼此相位偏移；并且
所述旋转相位判定装置基于分别从所述两个位置传感器(S4，S5)伴随着所述电机(210)的旋转而产生的脉冲信号来对所述位置计数值进行计数，并且基于在所述大磁极(215b)经过所述位置传感器(S4，S5)时检测到的所述脉冲信号的改变来判定所述电机(210)的旋转相位处于所述预定旋转相位。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述控制设备控制用于经由所述输出轴(221)沿着所述中心轴延伸的方向来驱动与所述输出轴(221)连接的内燃机的可变阀致动机构(300)的控制轴(340)的所述致动器(200)，使得发动机阀的操作角和升程量由所述可变阀致动机构(300)改变。
5.根据权利要求4所述的控制设备，其中，当所述内燃机处于给定操作状态时，重新学习施加到所述电机(210)的电流的大小与所述基准计数值之间的关系。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其中，监视提供给所述内燃机的液压油的温度，作为在判定所述内燃机是否处于给定操作状态时使用的参数。
7.根据权利要求5或6所述的控制设备，其中，监视发动机速度，作为在判定所述内燃机是否处于给定操作状态时使用的参数。
8.根据权利要求5所述的控制设备，其中，监视所述输出轴(221)和所述控制轴(340)的移位速度，作为在判定所述内燃机是否处于给定操作状态时使用的参数。
9.根据权利要求1所述的控制设备，其中，每次所述旋转相位判定装置判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时，所述更新装置基于所述基准计数值来更新所述位置计数值，使得所述位置计数值变成等于与所述预定旋转相位相对应的所述基准计数值。
10.根据权利要求1所述的控制设备，其中，每次所述旋转相位判定装置判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时，所述更新装置将由所述控制设备掌握的所述位置计数值与所述基准计数值相比较，以确定所述位置计数值与所述基准计数值的偏差，并且在所述偏差较大时基于所述基准计数值来更新所述位置计数值，使得所述位置计数值变成等于与所述预定旋转相位相对应的所述基准计数值。
11.一种控制致动器(200)的方法，所述致动器在作用于所述致动器(200)的输出轴(221)上的反作用力随着所述输出轴(221)沿着所述输出轴(221)的中心轴延伸的方向移位而增加的情况下使用，所述致动器(200)适合于将电机(210)的旋转运动转换为所述输出轴(221)的直线运动并且输出所述直线运动，所述方法包括：
通过基于从所述致动器(200)的位置传感器(S4，S5)伴随着所述致动器(200)的所述电机(210)的旋转而产生的脉冲信号来对位置计数值进行计数，检测所述输出轴(221)的位置；
判定所述电机(210)处于预定旋转相位；
在判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时，基于施加到所述电机(210)的电流的大小来确定在判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时已经由所述电机(210)进行的旋转次数；
存储基准计数值，作为所述位置计数值的基准值，所述基准计数值与所述预定旋转相位相对应；并且
在判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时，对于在判定为所述电机(210)处于所述预定旋转相位时确定的每个所述旋转次数，基于所述基准计数值来更新所述位置计数值，使得所述位置计数值变成等于与所述预定旋转相位相对应的所述基准计数值。
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