專利名稱：用于可變氣門正時機構的控制裝置和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于可變氣門正時機構的控制裝置和控制方法，該控制裝置和該控制方法改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變進氣門和/或排氣門的氣門正時。
背景技術：
日本未審查專利公報第2004-019658號公開了一種可變氣門正時機構的典型示例，其利用從發(fā)動機氣門傳送到凸輪的反作用力使得油在提前室(advance chamber)與延遲室(retard chamber)之間移動，由此改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位。
這里，凸輪扭矩所作用的方向與發(fā)動機旋轉同步地周期性反轉，并且根據(jù)該凸輪扭矩所作用的方向來確定油的移動方向。
因此，例如，即使用于從提前室向延遲室傳輸油的通路被打開，也僅在生成對應于該傳輸方向的凸輪扭矩時油才從該提前室向該延遲室移動。
因此，如果控制裝置每隔一固定時間執(zhí)行對用于反饋控制的操縱量(manipulated variable)的計算，則可能在由于凸輪扭矩所作用的方向與油要移動的方向不對應從而油不移動的狀態(tài)下，重復進行對該操縱量的計算。此外，如果在油不移動的情況下重復進行對該操縱量的計算，則由于反饋控制的偏差并未減小，因此該操縱量可能被過度地改變，從而導致過沖或振蕩(hunting)的發(fā)生。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)可變氣門正時機構所存在的上述缺陷。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于控制可變氣門正時機構的控制技術，通過該控制技術，可以防止過度地設定用于反饋控制的操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于可變氣門正時機構的控制裝置，該控制裝置改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變發(fā)動機的氣門的氣門正時，該控制裝置包括第一檢測部，該第一檢測部檢測所述旋轉相位；設定部，該設定部設定所述旋轉相位的目標值；第二檢測部，該第二檢測部與作用在所述凸輪軸上的扭矩的變化周期同步地檢測計算定時；以及第一操縱部，該第一操縱部根據(jù)由所述第一檢測部檢測到的所述旋轉相位與所述目標值的偏差，在所述計算定時計算要輸出到所述可變氣門正時機構的操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種可變氣門正時機構的控制方法，該控制方法改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變發(fā)動機的氣門的氣門正時，該控制方法包括以下步驟檢測所述旋轉相位；設定所述旋轉相位的目標值；與作用在所述凸輪軸上的扭矩的變化周期同步地檢測計算定時；根據(jù)所述旋轉相位的檢測值與所述目標值的偏差，在各所述計算定時計算用于所述可變氣門正時機構的操縱量；以及將所述操縱量輸出到所述可變氣門正時機構。
根據(jù)下面參照附圖進行的描述，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將變得容易理解。


圖1是示出了應用了本發(fā)明的發(fā)動機的系統(tǒng)圖。
圖2是示出了針對該發(fā)動機設置的可變氣門正時機構的液壓回路的圖。
圖3是示出了該發(fā)動機中的凸輪信號、凸輪扭矩和氣門正時之間的相互關系的時序圖。
圖4是示出了對該可變氣門正時機構進行的控制的第一實施例的流程圖。
圖5是示出了對該可變氣門正時機構進行的控制的第二實施例中的控制模式切換的流程圖。
圖6是示出了第二實施例中的時間同步的控制的流程圖。
圖7是示出了第二實施例中的與扭矩變化同步的控制的流程圖。
圖8是示出了凸輪扭矩的變化周期與固定時間段之間的相互關系的時序圖。
具體實施例方式
圖1是車輛發(fā)動機的系統(tǒng)圖。
在圖1中，在發(fā)動機101的進氣管102中設置有電控節(jié)氣門104。然后，經(jīng)由電控節(jié)氣門104和進氣門105將空氣吸入燃燒室106中。
電控節(jié)氣門104包括節(jié)氣門電動機103a和節(jié)氣門閥103b。
燃料噴射閥131被布置在位于進氣門105上游的進氣口130處。當根據(jù)來自發(fā)動機控制單元114的噴射脈沖信號驅動燃料噴射閥131使其打開時，燃料噴射閥131向進氣門105噴射燃料。
通過火花塞(圖中未示出)的火花點火點燃燃燒室106中的燃料使其燃燒。
經(jīng)由排氣門107排出燃燒室106中的廢氣，并通過前催化轉換器108和后催化轉換器109將廢氣凈化，然后排放到大氣中。
分別通過設置在進氣凸輪軸134和排氣凸輪軸110上的凸輪來驅動進氣門105和排氣門107以使其打開或關閉。
這里，進氣凸輪軸134上設置有可變氣門正時機構113，該可變氣門正時機構113改變進氣凸輪軸134相對于曲軸120的旋轉相位，以連續(xù)地改變進氣門105的工作角的中心相位。
包括微型計算機的發(fā)動機控制單元114按照先前存儲的程序對來自各種傳感器的檢測信號進行計算，以輸出用于電控節(jié)氣門104、可變氣門正時機構113、燃料噴射閥131等的控制信號。
設置有作為上述各種傳感器的以下傳感器加速器開度傳感器116，其用于檢測加速器的開度；空氣流量計115，其用于檢測發(fā)動機101的吸入空氣量Q；曲柄角度傳感器117，其用于檢測曲軸120的旋轉角度；節(jié)氣門傳感器118，其用于檢測節(jié)氣門閥103b的開度TVO；水溫傳感器119，其用于檢測用于冷卻發(fā)動器101的冷卻水的溫度；凸輪傳感器132，其用于檢測進氣凸輪軸134的旋轉角度；等等。
這里，在曲軸120的旋轉過程中，曲柄角度傳感器117在各基準曲柄角度位置處輸出基準曲柄角度信號REF，并且每隔單位曲柄角度還輸出單位角度信號POS，此外，在凸輪軸110的旋轉過程中，凸輪傳感器132在每個基準凸輪角度處輸出凸輪信號CAM。
這里，發(fā)動機101是直列式四缸發(fā)動機，將基準曲柄角度信號REF設定為每當曲軸120旋轉了180°時輸出，并且將凸輪信號CAM設定為每當進氣凸輪軸134旋轉了90°時輸出。
此外，曲軸120每旋轉一圈，進氣凸輪軸134旋轉1/2圈，因此，進氣凸輪軸134的90°等同于曲軸120的180°。
發(fā)動機101中的各氣缸的工作行程在每一180°的曲柄角度按進氣→壓縮→膨脹→排氣的順序改變。在四缸發(fā)動機101中，各氣缸的工作行程被設定為其相位彼此錯開180°的曲柄角度，因此，每經(jīng)過180°的曲柄角度，處于進氣行程的氣缸從一個氣缸變?yōu)榱硪粋€氣缸。
因此，以180°的曲柄角度作為一個周期，從進氣門105傳送到進氣凸輪軸134的反作用力反復地增加或減小。
通過測量從基準曲柄角度信號REF的輸出定時直到輸出凸輪信號CAM為止的角度，在每180°的曲柄角度可以檢測到可變氣門正時機構113的氣門正時的提前角(advance angle)量。
接下來，將基于圖2描述可變氣門正時機構113的結構。
在可變氣門正時機構113中，在設置有凸輪滑輪的外殼200中設置有連接到進氣凸輪軸134的葉片201，從而形成其間具有葉片201的兩個室。
在被葉片201彼此分隔的兩個室中，其中的一個室是用于提前進氣凸輪軸134的旋轉相位的提前室202，而另一個室是用于延遲進氣凸輪軸134的旋轉相位的延遲室203。
然后，根據(jù)提前室202中的油量與延遲室203中的油量之間的相互關系，葉片201在外殼200中進行相對旋轉，因此，改變了進氣凸輪軸134相對于曲軸120的旋轉相位，從而改變了進氣門105的氣門正時。
即，當延遲室203中的油移動到提前室202中時，提前室202中的壓力增大，因此葉片201沿增大提前室202的容量的方向進行相對旋轉，從而提前了進氣門105的氣門正時。
與以上相反的是，當提前室202中的油移動到延遲室203中時，延遲室203中的壓力增大，因此葉片201沿增大延遲室203的容量的方向進行相對旋轉，從而延遲了進氣門105的氣門正時。
油在提前室202與延遲室203之間的移動是利用凸輪扭矩(其是從進氣門105傳送到進氣凸輪軸134的反作用力)進行的，通過短管閥(spoolvalve)210來控制油的移動方向和油的移動量。
提前室202通過提前油路204與短管閥210連通，而延遲室203通過延遲油路205與短管閥210連通。
提前油路204和延遲油路205通過連接油路206在其中部彼此連通，從連接油路206的中部分支出旁路油路207從而與短管閥210連通。
在連接油路206的比旁路油路207的連接部更靠近提前油路204的一側，設置有使油可以流向提前油路204的止回閥208。
此外，在連接油路206的比旁路油路207的連接部更靠近延遲油路205的一側，設置有使油可以流向延遲油路205的止回閥209。
提前油路204、旁路油路207和延遲油路205沿短管閥210的軸向依次連接到短管閥210。
卷簧210a將短管閥210推向圖2中的左方，而在向螺線管211提供電力時，桿211a向圖2中的右方移位，以將短管閥210逆著卷簧210a的推力而移向圖2中的右方。
在停止向螺線管211提供電力的狀態(tài)下，卷簧210a的推力使得短管閥210位于初始位置，在該狀態(tài)下，短管閥210關閉延遲油路205，但打開旁路油路207和提前油路204。
在以上初始位置處，從延遲室203流出的油被短管閥210和止回閥209阻檔，但是提前室202中的油可以通過以下通路移動到延遲室203中提前油路204→短管閥210→旁路油路207→止回閥209→延遲油路205。
這里，當打開進氣門105時，沿阻止進氣凸輪軸134旋轉的方向對進氣凸輪軸134施加了扭矩(正凸輪扭矩)，而當關閉進氣門105時，沿促進進氣凸輪軸134旋轉的方向對進氣凸輪軸134施加了扭矩(負凸輪扭矩)。
由于葉片201連接到進氣凸輪軸134，因此交替地重復以下兩種狀態(tài)經(jīng)由葉片201對延遲室203進行加壓的狀態(tài)、以及經(jīng)由葉片201對提前室202進行加壓的狀態(tài)。
然后，當在初始位置上對提前室202進行加壓而對延遲室203進行減壓時，油從提前室202內移動到延遲室203中，從而提前室202中的油量減少而延遲室203中的油量增加，從而延遲了進氣凸輪軸134的旋轉相位。
另一方面，在向螺線管211提供電力因此短管閥210向圖2中的右方移位從而使得短管閥210關閉提前油路204而打開旁路油路207和延遲油路205的狀態(tài)下，延遲室203中的油可以通過以下通路移動到提前室202中延遲油路205→短管閥210→旁路油路207→止回閥208→提前油路204。
然后，當在上述狀態(tài)下對延遲室203進行加壓而對提前室202進行減壓時，油從延遲室203內移動到提前室202中，從而延遲室203中的油量減少而提前室202中的油量增加，從而提前了進氣凸輪軸134的旋轉相位。
此外，如圖2所示，在將短管閥210控制在中間位置的狀態(tài)下，由于短管閥210關閉了延遲油路205以及提前油路204，因此油從提前室202內到延遲室203中的移動以及油從延遲室203內到提前室202中的移動均被阻擋，從而進氣凸輪軸134的旋轉相位被保持為當時的狀態(tài)。
即，當將短管閥210從圖2中所示的中間位置向左方移位時，進氣凸輪軸134的旋轉相位被延遲，而當將短管閥210從圖2中所示的中間位置向右方移位時，進氣凸輪軸134的旋轉相位被提前。
發(fā)動機控制單元114根據(jù)旋轉相位的檢測值與其目標值之間的偏差來控制占空信號的占空比，該占空比是用于對提供給螺線管211的電力進行控制的操縱量。
此外，例如根據(jù)以上偏差通過比例加積分加微分作用(proportionalplus integral plus derivative action)來執(zhí)行以上反饋控制。
然而，反饋控制并不限于基于比例加積分加微分作用的反饋控制。例如，可以僅通過比例加積分作用(proportional plus integral action)來執(zhí)行反饋控制，此外，還可以將滑動模式控制(sliding mode control)應用于反饋控制。
如上所述，可變氣門正時機構113用于通過延遲室203與提前室202之間的油移動來改變進氣凸輪軸134的旋轉相位。
因此，理想的是，可以僅通過閉合通路內的油的移動來改變旋轉相位，而無需使用從液壓源220流到可變氣門正時機構113中的油。然而，由于在可變氣門正時機構113運轉期間油會泄漏，因此為了補充由于該泄漏而導致的油的損失部分，經(jīng)由設置有止回閥221的補充通路222將來自液壓源220的油補充到可變氣門正時機構113。
在可變氣門正時機構113中，由于油利用凸輪扭矩而在延遲室203與提前室202之間移動，因此除非施加了與油要移動的方向相對應的凸輪扭矩，否則油不移動，因此，進氣凸輪軸134的旋轉相位沒有改變(參見圖3)。
然后，如果在油不移動的狀態(tài)下根據(jù)控制偏差來重復計算占空比，則積分作用使操縱量增大，而當凸輪扭矩的方向與油的移動方向相對應時，油過度移動，從而導致旋轉相位的過沖。
將基于圖4的流程圖對能夠防止這種旋轉相位的過沖的旋轉相位控制的第一實施例進行描述。
圖4的流程圖示出了進行計算以輸出上述占空比的例程，每當從凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時執(zhí)行該流程。
每當曲軸120旋轉了180°時輸出凸輪信號CAM。此外，在四缸發(fā)動機101中，曲軸120的180°等同于一個凸輪扭矩變化周期，并包括以下兩個區(qū)間增加進氣門105的提升量以打開它的區(qū)間；以及減小進氣門105的提升量以關閉它的區(qū)間(參見圖3)。
在增加進氣門105的提升量的區(qū)間中，產(chǎn)生沿阻止進氣凸輪軸134旋轉的方向的正凸輪扭矩，而在減小進氣門的提升量的區(qū)間中，產(chǎn)生沿促進進氣凸輪軸134旋轉的方向的負凸輪扭矩。
在可變氣門正時機構113中，使用負凸輪扭矩來提前旋轉相位，而使用正凸輪扭矩來延遲旋轉相位。
因此，如果每當輸出凸輪信號CAM時計算占空比，并將該計算出的占空比的占空信號輸出到螺線管211，則在與新給定的占空比相適的量的油移動之后，接著對占空比進行更新。因此，可以防止在包括積分作用的反饋控制中將占空設定為過度的值。
如果以比輸出凸輪信號CAM的周期短的周期更新占空比，則由于在與要將旋轉相位改變到的方向不對應的凸輪扭矩生成狀態(tài)下執(zhí)行對占空比的更新，因此存在占空被積分作用過度改變的可能性。
然而，如上所述，如果與凸輪扭矩的變化周期同步地計算占空比，則即使在低旋轉狀態(tài)下也可以可靠地執(zhí)行以下處理在油根據(jù)占空比的更新結果而被移動之后，對占空比進行更新。
因此，可以防止積分作用過度地改變占空比，從而可以在避免過沖或振蕩的同時穩(wěn)定地控制旋轉相位。
此外，可以在以相同周期輸出的各基準曲柄角度信號REF(代替來自凸輪傳感器132的凸輪信號CAM)處，執(zhí)行圖4的流程圖中所示的例程。
下面，將詳細描述圖4的流程圖中所示的控制內容。
當從凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時，首先，在步驟S1中，對由可變氣門正時機構113改變的氣門正時的提前角量進行檢測。
在對提前角量的檢測中，對從自曲軸120輸出基準曲柄角度信號REF到自凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM的時間內的旋轉角度進行測量，并在每當凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時更新該提前角量。
在接下來的步驟S2中，根據(jù)發(fā)動機101此時的運轉狀況來確定提前角量的目標值。該運轉條件包括發(fā)動機負載、發(fā)動機轉速等。
在步驟S3中，對在步驟S1中檢測到的實際提前角量與在步驟S2中設定的目標提前角量之間的偏差進行計算。
在步驟S4中，根據(jù)計算出的偏差，通過比例加積分加微分作用計算校正量。
在步驟S5中，將該校正量加到與延遲油路205和提前油路204均被短管閥210關閉的狀態(tài)相對應的基本占空，從而確定最終占空比?；菊伎绽鐬?0％。
在步驟S6中，將在步驟S5中確定的占空比的占空信號輸出到螺線管211。
接下來，在低旋轉區(qū)域中，在每一凸輪扭矩變化周期執(zhí)行對占空比的計算，而在高旋轉區(qū)域中，每隔固定時間執(zhí)行對占空比的計算。下面將根據(jù)圖5到圖7的流程圖來描述旋轉相位控制的第二實施例。
此外，本實施例中，以上固定時間為10ms。
每隔10ms執(zhí)行圖5的流程圖中的例程。
首先，在步驟S21中，讀入發(fā)動機轉速Ne的檢測結果。
根據(jù)從曲柄角度傳感器117輸出的基準曲柄角度信號REF或單位角度信號POS來檢測發(fā)動機轉速Ne。更具體地說，通過測量在固定時間段內基準曲柄角度信號REF的生成周期或單位角度信號POS的生成數(shù)量，來檢測發(fā)動機轉速Ne。
在步驟S22中，判斷標記F是否為1，標志F指示是否執(zhí)行時間同步的控制。
標記F的初始值為0，并在F＝0的狀態(tài)下，執(zhí)行與凸輪扭矩變化同步的控制。當建立了執(zhí)行時間同步的控制的條件時，如下所述地將標記F設定為1。
當標記F＝0時，該例程進行到步驟S23，在步驟S23中，判斷發(fā)動機轉速Ne是否超過第一閾值Ne1。
此外，當標記F＝0并且此外發(fā)動機轉速Ne等于或小于第一閾值Ne1時，本例程終止，同時將標記F保持為0，以在每一凸輪扭矩變化周期執(zhí)行占空比的計算和輸出。
另一方面，當在步驟S23中判斷出發(fā)動機轉速Ne超過第一閾值Ne1時，該例程進行到步驟S24。
在步驟S24中，將標記F設定為1，從而將在每一凸輪扭矩變化周期計算和輸出占空比切換為每隔固定時間計算和輸出占空比。
此外，在步驟S22中判斷出標記F被設定為1的情況下，即，每隔固定時間執(zhí)行對占空比的計算和輸出的情況下，該例程進行到步驟S25，在步驟S25中，判斷發(fā)動機轉速Ne是否低于第二閾值Ne2(Ne2＜Ne1)。
然后，當發(fā)動機轉速Ne低于第二閾值Ne2時，該例程進行到步驟S26，在步驟S26中，將標記F重置為0，從而將每隔固定時間計算和輸出占空比切換為在每一凸輪扭矩變化周期計算和輸出占空比。
另一方面，當將標記F設定為1并且此外發(fā)動機轉速Ne等于或大于第二閾值Ne2時，本例程終止，同時將標記F保持為1。
如上所述，在低旋轉區(qū)域中，在每一凸輪扭矩變化周期執(zhí)行對占空比的計算和輸出，而在高旋轉區(qū)域中，每隔固定時間執(zhí)行對占空比的計算和輸出。此外，設置了滯后(hysteresis)特性，以避免在旋轉區(qū)域的邊界附近切換控制模式時的振蕩。
如上所述，將第一閾值Ne1和第二閾值Ne2設定為Ne2＜Ne1。將第二閾值Ne2設定為等于或大于每隔固定時間執(zhí)行對占空比的計算和輸出的時間周期與一個凸輪扭矩變化周期一致時的發(fā)動機轉速Ne。與第二閾值Ne2相比，將第一閾值Ne1設定為必需且足以抑制振蕩的最小值。
結果，當每隔固定時間執(zhí)行對占空比的計算和輸出時，計算周期不短于一個凸輪扭矩變化周期。
如果使一個凸輪扭矩變化周期在作為控制周期的固定時間之內，則必須將以下區(qū)間都包括在計算周期內響應于提前氣門正時的命令(負凸輪扭矩的生成狀態(tài))的區(qū)間；以及響應于延遲氣門正時的命令(正凸輪扭矩的生成狀態(tài))的區(qū)間(參見圖8)。
因此，在改變了與經(jīng)更新的占空比相對應的旋轉相位之后，可以得到下一計算定時，從而避免了過度地改變占空比。
這里，通過與凸輪扭矩的變化周期同步地執(zhí)行對占空比的計算和輸出，可以將響應于提前氣門正時的命令(負凸輪扭矩的生成狀態(tài))的區(qū)間和響應于延遲氣門正時的命令(正凸輪扭矩的生成狀態(tài))的區(qū)間都包括在計算周期內。然而，在發(fā)動機轉速增加時，該計算周期被過度地縮短，從而可能增加計算負載，并且此外，無法充分確保對氣門正時改變的響應時間，從而可能過度地改變占空比。
因此，在一個凸輪扭矩變化周期比預先設定的時間段短的高旋轉區(qū)域中，按以上時間段執(zhí)行對占空比的計算和輸出，而在一個凸輪扭矩變化周期比預先設定的時間段長的低旋轉區(qū)域中，與凸輪扭矩的變化周期同步地執(zhí)行對占空比的計算和輸出，以避免在旋轉相位沒有改變的狀態(tài)下重復地更新占空比。
接下來，將對時間同步的控制的細節(jié)以及與凸輪扭矩變化同步的控制的細節(jié)進行描述。
圖6的流程圖示出了每隔10ms執(zhí)行的時間同步的控制。
首先，在步驟S31中，判斷標記F是否被設定為1。
這里，在標記F被設定為0的情況下，由于要在每一凸輪扭矩變化周期執(zhí)行對占空比的計算和輸出，因此本例程終止，不進行到后續(xù)步驟。
另一方面，在標記F被設定為1的情況下，該例程進行到步驟S32以及后續(xù)步驟，以執(zhí)行對占空比的計算和輸出。
在步驟S32中，讀入由可變氣門正時機構113進行的氣門正時的提前角量的檢測值。
通過測量從自曲軸120輸出基準曲柄角度信號REF時直到輸出凸輪信號CAM為止的旋轉角度，來檢測提前角量，并且每當輸出凸輪信號CAM時對其進行更新。
在接下來的步驟S33中，根據(jù)發(fā)動機101此時的運轉條件來確定該提前角量的目標值。運轉條件包括發(fā)動機負載、發(fā)動機轉速等。
在步驟S34中，計算在步驟S32中檢測到的實際提前角量與在步驟S33中設定的目標提前角量之間的偏差。
在步驟S35中，根據(jù)計算出的偏差，通過比例加積分加微分作用計算校正量。
在步驟S36中，通過將該校正量加到與延遲油路205和提前油路204均被短管閥210關閉的狀態(tài)相對應的基本占空，來確定最終占空比。基本占空例如為50％。
在步驟S37中，將在步驟S36中確定的占空比的占空信號輸出到螺線管211。
因此，在標記F被設定為1情況下，每隔10ms執(zhí)行對占空比的計算和輸出。然而，計算周期并不限于10ms。
圖7的流程圖示出了與凸輪扭矩變化同步的控制，每當從凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時執(zhí)行該控制。
每當曲軸120旋轉180°時，輸出凸輪信號CAM。此外，在四缸發(fā)動機101中，曲軸120的180°等同于一個凸輪扭矩變化周期，曲軸120的180°包括以下區(qū)間增加進氣門105的提升量以打開它的區(qū)間；以及減小進氣門105的提升量以關閉它的區(qū)間(參見圖8)。
在增加進氣門105的提升量的區(qū)間中，生成沿阻止進氣凸輪軸134旋轉的方向的正凸輪扭矩，而在減小進氣門105的提升量的區(qū)間中，生成沿促進進氣凸輪軸134旋轉的方向的負凸輪扭矩。
在可變氣門正時機構113中，利用負凸輪扭矩來提前旋轉相位，而利用正凸輪扭矩來延遲旋轉相位。
因此，如果每次輸出凸輪信號CAM時計算占空比并將計算出的占空比的占空信號輸出到螺線管211，則在與新給定的占空比相適的量的油移動之后，接著對占空比進行更新。因此，可以防止在包括積分作用的反饋控制中將占空設定為過度的值。
如果以比輸出凸輪信號CAM的周期短的周期更新占空比，則由于在與要將旋轉相位改變到的方向不對應的凸輪扭矩生成狀態(tài)下執(zhí)行對占空比的更新，因此存在占空被積分作用過度地改變的可能性。
然而，如上所述，如果與凸輪扭矩的變化周期同步地計算占空比，則即使在低旋轉狀態(tài)下也可以可靠地執(zhí)行以下處理在油根據(jù)占空比的更新結果而移動之后，對占空比進行更新。
因此，可以防止積分作用過度地改變占空比，從而可以在避免過沖或振蕩的同時穩(wěn)定地控制旋轉相位。
此外，可以在按相同周期輸出的各基準曲柄角度信號REF(代替來自凸輪傳感器132的凸輪信號CAM)處執(zhí)行圖7的流程圖中所示的例程。
當從凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時，首先在步驟S41中，判斷標記F是否被設定為0。
這里，在標記F被設定為1的情況下，由于要每隔固定時間段執(zhí)行對占空比的計算和輸出，因此本例程終止，不進行到后續(xù)步驟。
另一方面，在標記F被設定為0的情況下，該例程進行到步驟S42以及后續(xù)步驟，以執(zhí)行對占空比的計算和輸出。
步驟S42至步驟S47中的每個步驟的處理內容與步驟S32至步驟S37中的每個步驟的處理內容相同，因此，這里略去對其的描述。
在以上各個實施例中，在與凸輪扭矩的變化周期同步的控制中，每當輸出凸輪信號CAM時，對占空比進行計算以輸出。然而，可以將凸輪扭矩漸增地改變的區(qū)間以及凸輪扭矩漸減地改變的區(qū)間都包括在占空比的計算和輸出周期中，因此，占空比的計算和輸出周期不限于凸輪信號CAM的輸出周期。
例如，可以每當多次(二次至四次)輸出凸輪信號CAM時執(zhí)行對占空比的計算和輸出，換言之，在長為一個凸輪扭矩變化周期的n(等于或大于1的整數(shù))倍的各周期執(zhí)行對占空比的計算和輸出。
此外，當發(fā)動機轉速增加時，可以將數(shù)值n改變?yōu)檩^大的值。
然而，由于可以使執(zhí)行對占空比的計算和輸出的周期的最小值為一個凸輪扭矩變化周期，因此該計算和輸出周期不必是一個凸輪扭矩變化周期的整數(shù)倍，只要該計算和輸出周期等于或大于該最小周期即可。此外，計算和輸出的定時與凸輪扭矩變化之間的相位關系不必恒定。
此外，可變氣門正時機構并不限于上述葉片型可變氣門正時機構，如果該可變氣門正時機構是凸輪扭矩方向的影響難以改變旋轉相位或易于改變旋轉相位的可變氣門正時機構，則可以通過與上述控制相似的控制來獲得相似的效果。
因此，本發(fā)明除了可以應用于液壓型可變氣門正時機構之外，還可以應用于使用電磁制動器的可變氣門正時機構。
另外，在以上實施例中，示出了改變進氣門105的氣門正時的可變氣門正時機構。然而，本發(fā)明也可以應用于改變排氣門107的氣門正時的可變氣門正時機構。
此外，發(fā)動機101并不限于四缸發(fā)動機，本發(fā)明也可以應用于進氣行程在氣缸之間重疊的六缸發(fā)動機。
通過引用，將要求其優(yōu)先權的于2006年3月31日提交的日本專利申請第2006-096676號以及于2006年3月31日提交的日本專利申請第2006-096798號的全部內容合并與此。
雖然僅選擇了選定實施例來說明本發(fā)明，但是本領域的技術人員從本公開中容易想到，在不脫離如所附權利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種改變和變型。
此外，提供根據(jù)本發(fā)明的實施例的上述描述僅是出于說明的目的，而并非出于對由所附權利要求書及其等同物限定的本發(fā)明進行限制的目的。
權利要求
1.一種用于可變氣門正時機構的控制裝置，該控制裝置改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變發(fā)動機的氣門的氣門正時，該控制裝置包括第一檢測部，其被構造成檢測所述凸輪軸的當前旋轉相位；設定部，其被構造成設定所述旋轉相位的目標值；第二檢測部，其被構造成與作用在所述凸輪軸上的扭矩的變化周期同步地檢測計算定時；以及第一操縱部，其被構造成根據(jù)由所述第一檢測部檢測到的所述當前旋轉相位與所述目標值的偏差，在所述計算定時計算要輸出到所述可變氣門正時機構的操縱量。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，該控制裝置還包括第二操縱部，其被構造成根據(jù)由所述第一檢測部檢測到的所述當前旋轉相位與所述目標值的偏差，每隔先前設定的時間計算要輸出到所述可變氣門正時機構的所述操縱量；以及切換部，其被構造成在發(fā)動機轉速超過閾值的高旋轉區(qū)域中允許所述第二操縱部實現(xiàn)對所述操縱量的計算和輸出，而在所述發(fā)動機轉速等于或小于所述閾值的低旋轉區(qū)域中允許所述第一操縱部實現(xiàn)對所述操縱量的計算和輸出。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述切換部確定所述低旋轉區(qū)域包括其中一個扭矩變化周期比所述先前設定的時間長的旋轉區(qū)域。
4.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述切換部執(zhí)行的對所述發(fā)動機轉速的確定包括滯后特性。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述第二檢測部以這樣的周期來檢測所述計算定時，該周期為作用在所述凸輪軸上的扭矩的一個變化周期的“n”倍，其中，“n”表示等于或大于1的整數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第二檢測部響應于發(fā)動機轉速的增加，將所述整數(shù)“n”設定為較大的數(shù)值。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述第二檢測部包括在所述凸輪軸的各基準角度位置處輸出凸輪信號的凸輪傳感器，并根據(jù)所述凸輪信號的輸出定時來檢測所述計算定時。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述發(fā)動機是四缸發(fā)動機；并且所述第二檢測部在每180度的曲柄角度檢測所述計算定時中的一個。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述可變氣門正時機構是液壓型可變氣門正時機構，該液壓型可變氣門正時機構利用作用在所述凸輪軸上的扭矩，使油在提前室與延遲室之間移動，從而改變所述凸輪軸的旋轉相位。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其中，所述可變氣門正時機構設置有短管閥，其能夠控制所述提前室與所述延遲室之間的油的移動量和通路；以及螺線管，其被構造成驅動所述短管閥；并且其中所述操縱量是用于控制提供給所述螺線管的電力的占空信號的占空比。
11.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，針對進氣門和/或排氣門設置所述可變氣門正時機構。
12.一種用于可變氣門正時機構的控制裝置，該控制裝置改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變發(fā)動機的氣門的氣門正時，該控制裝置包括第一檢測裝置，其用于檢測所述凸輪軸的當前旋轉相位；設定裝置，其用于設定所述旋轉相位的目標值；第二檢測裝置，其用于與作用在所述凸輪軸上的扭矩的變化周期同步地檢測計算定時；以及第一操縱裝置，其用于根據(jù)由所述第一檢測裝置檢測到的所述當前旋轉相位與所述目標值之間的偏差，在所述計算定時計算要輸出到所述可變氣門正時機構的操縱量。
13.一種用于控制可變氣門正時機構的方法，該方法改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉相位以改變發(fā)動機的氣門的氣門正時，該方法包括以下步驟檢測所述凸輪軸的當前旋轉相位；設定所述旋轉相位的目標值；與作用在所述凸輪軸上的扭矩的變化周期同步地檢測計算定時；根據(jù)檢測到的所述旋轉相位的當前值與所述目標值之間的偏差，在各所述計算定時計算用于所述可變氣門正時機構的操縱量；以及將所述操縱量輸出到所述可變氣門正時機構。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，該方法還包括以下步驟判斷是其中發(fā)動機轉速超過閾值的高旋轉區(qū)域還是其中所述發(fā)動機轉速等于或小于所述閾值的低旋轉區(qū)域；在所述高旋轉區(qū)域中，禁止在各所述計算定時計算所述操縱量；以及在所述高旋轉區(qū)域中，根據(jù)所述檢測到的當前旋轉相位與所述目標值之間的偏差，每隔先前設定的時間計算用于所述可變氣門正時機構的所述操縱量。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述低旋轉區(qū)域包括其中一個扭矩變化周期比所述先前設定的時間長的旋轉區(qū)域。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，判斷是所述低旋轉區(qū)域還是所述高旋轉區(qū)域的步驟包括具有滯后特性的判斷，執(zhí)行該判斷以對所述旋轉區(qū)域是高旋轉區(qū)域還是低旋轉區(qū)域進行判定。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，檢測所述計算定時的步驟包括以下步驟以這樣的周期來檢測計算定時，該周期為作用在所述凸輪軸上的扭矩的一個變化周期的“n”倍，其中“n”為等于或大于1的整數(shù)。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，該方法還包括以下步驟響應于發(fā)動機轉速的增加，將所述整數(shù)“n”設定為較大的數(shù)值。
19.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，檢測所述計算定時的步驟包括以下步驟檢測所述凸輪軸的基準角度位置；以及根據(jù)對所述基準角度位置的檢測結果，檢測各個所述計算定時。
20.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述發(fā)動機是四缸發(fā)動機；并且檢測所述計算定時的步驟在每180度的曲柄角度檢測各個所述計算定時。
21.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述可變氣門正時機構是液壓型可變氣門正時機構，該液壓型可變氣門正時機構利用作用在所述凸輪軸上的扭矩使油在提前室與延遲室之間移動，從而改變所述凸輪軸的旋轉相位。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中，所述可變氣門正時機構設置有短管閥，其能夠控制所述提前室與所述延遲室之間的油量和通路；以及螺線管，其被構造成驅動所述短管閥；并且計算所述操縱量的步驟計算用于對提供給所述螺線管的電力進行控制的占空信號的占空比。
23.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，針對進氣門和/或排氣門設置所述可變氣門正時結構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于可變氣門正時機構的控制裝置和控制方法。通過根據(jù)凸輪軸的旋轉相位的檢測值與其目標值之間的偏差在各個扭矩周期計算操縱量來實現(xiàn)對液壓型可變氣門正時機構的控制，所述控制利用作用在所述凸輪軸上的扭矩使油在提前室與延遲室之間移動從而使得所述凸輪軸的旋轉相位發(fā)生變化。
文檔編號F02D13/02GK101046168SQ200710091400
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權日2006年3月31日
發(fā)明者渡邊悟 申請人:株式會社日立制作所