專利名稱：可變氣門正時設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變氣門正時設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及具有將氣門開 啟/關(guān)閉的正時改變根據(jù)致動器操作量的改變量的機(jī)構(gòu)的可變氣門正時設(shè) 備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上己知VVT (可變氣門正時)設(shè)備，VVT設(shè)備根據(jù)運(yùn)行狀況來 改變進(jìn)氣門或排氣門開啟/關(guān)閉的正時，即，開啟/關(guān)閉相位(曲軸轉(zhuǎn) 角)。通常，在可變氣門正時設(shè)備中，通過使凸輪軸相對于鏈輪等旋轉(zhuǎn)來 改變相位，所述凸輪軸使進(jìn)氣門或排氣門開啟/關(guān)閉。由例如液壓機(jī)構(gòu)或電 動機(jī)作為致動器來使凸輪軸旋轉(zhuǎn)。
為了使用這種可變氣門正時設(shè)備來精確地控制氣門開啟/關(guān)閉相位(氣 門正時)，需要防止在檢測氣門開啟/關(guān)閉的實際相位中的誤差。為了減小 檢測誤差，已經(jīng)有通用的實踐方法來將氣門開啟/關(guān)閉正時設(shè)定在受到機(jī)械 限制的規(guī)定基準(zhǔn)位置，并將此時的氣門開啟/關(guān)閉正時的檢測值的誤差學(xué)習(xí) 為偏移量(參見日本專利公開No. 2004-340013和日本專利公開No. 2004-156461)。
在專利文獻(xiàn)1 (日本專利公開No. 2004-340013)所揭示的進(jìn)氣門驅(qū)動 設(shè)備中，通過增加一個或多個學(xué)習(xí)校正值來設(shè)定目標(biāo)工作角和目標(biāo)相位， 從而校正可變氣門控制中的變動。具體而言，根據(jù)專利文獻(xiàn)1，在低速、 低負(fù)荷側(cè)進(jìn)行用于更新學(xué)習(xí)校正值的學(xué)習(xí)操作時，提高了抑制變動的效 果。
在專利文獻(xiàn)2 (日本專利公開No. 2004-156461)所揭示的可變氣門正 時設(shè)備中，在規(guī)定學(xué)習(xí)條件(例如，每次發(fā)動機(jī)運(yùn)行開始)下學(xué)習(xí)氣門正 時的基準(zhǔn)位置，以確保實際氣門正時的精確檢測。此外，根據(jù)該公開，在學(xué)習(xí)未完成時，判斷為檢測精度較低，并限制氣門正時的改變率。因此， 可以防止由可動部分高速撞擊止擋部等引起的對設(shè)備的損害。
作為一種可變氣門正時設(shè)備，已經(jīng)使用了下列機(jī)構(gòu)在操作用于改變 氣門正時的可動部分的致動器停止時，由彈簧等推壓可動部分，或者由鎖 止銷等限制可動部分的操作，使得氣門正時自動返回到基準(zhǔn)位置。在這種 機(jī)構(gòu)中，在這種返回發(fā)生時自然完成了基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。
在具有其中將氣門正時改變根據(jù)致動器的操作量的量并且在致動器停 止時固定氣門正時的機(jī)構(gòu)的可變氣門正時設(shè)備中，考慮到保護(hù)設(shè)備以及致 動器的操作能量(電力消耗)，需要執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)以確保檢測實際氣 門正時的精度。上述專利文獻(xiàn)1和2未基于這個角度描述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的 任何具體內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可變氣門正時設(shè)備等，其實現(xiàn)了在用于確保 檢測氣門正時的精度的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)期間對設(shè)備的保護(hù)和電力消耗的減小。
本發(fā)明提供了一種可變氣門正時設(shè)備，其用于改變設(shè)置在發(fā)動機(jī)中的 進(jìn)氣門和排氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉正時，所述可變氣門正時設(shè)備包括 致動器、改變機(jī)構(gòu)、基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)部分和電力供應(yīng)停止部分。致動器操作 可變氣門正時設(shè)備。改變機(jī)構(gòu)將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的 操作量的改變量。具體地，改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時在第一 區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變 量，并且當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時在與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所 述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改 變量大于所述第一改變量?；鶞?zhǔn)位置學(xué)習(xí)部分被構(gòu)造為產(chǎn)生致動器操作命 令使得將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗龅谝粎^(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且響應(yīng) 于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所述規(guī)定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的基準(zhǔn) 正時。電力供應(yīng)停止部分被構(gòu)造為當(dāng)由所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)部分對所述基準(zhǔn) 正時的學(xué)習(xí)完成時停止對所述致動器的電力供應(yīng)。可選地，本發(fā)明提供了一種可變氣門正時設(shè)備，其用于改變設(shè)置在發(fā) 動機(jī)中的進(jìn)氣門和排氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉正時，所述可變氣門正時 設(shè)備包括致動器、改變機(jī)構(gòu)和控制單元。致動器操作可變氣門正時設(shè)備。 改變機(jī)構(gòu)將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的改變量。具 體地，改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時在第一區(qū)域中時將所述開啟 /關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變量，并且當(dāng)所述開啟/ 關(guān)閉正時在與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變 根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改變量大于所述第一改 變量?？刂茊卧刂瓶勺儦忾T正時設(shè)備的操作。具體地，控制單元產(chǎn)生致 動器操作命令使得所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)榈谝粎^(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且 響應(yīng)于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所述規(guī)定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的 基準(zhǔn)正時，并且當(dāng)對所述基準(zhǔn)正時的學(xué)習(xí)完成時停止對所述致動器的電力 供應(yīng)。
本發(fā)明還提供了一種控制可變氣門正時設(shè)備的方法，所述可變氣門正 時設(shè)備用于改變設(shè)置在發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣門和排氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉 正時，并且所述可變氣門正時設(shè)備包括操作所述可變氣門正時設(shè)備的致動 器以及改變機(jī)構(gòu)，所述改變機(jī)構(gòu)將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器 的操作量的改變量。改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時在第一區(qū)域中 時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變量，并且 當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時在與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所述開啟/ 關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改變量大 于所述第一改變量。控制方法包括基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟和電力供應(yīng)停止步 驟。在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟中，產(chǎn)生致動器操作命令使得所述開啟/關(guān)閉正時 改變?yōu)樗龅谝粎^(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且響應(yīng)于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所 述規(guī)定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的基準(zhǔn)正時。在電力供應(yīng)停止步驟 中，當(dāng)在所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟中的所述基準(zhǔn)正時的學(xué)習(xí)完成時，停止向 所述致動器供應(yīng)電力。
根據(jù)可變氣門正時設(shè)備或其控制方法，基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)完成時的開啟/關(guān) 閉正時(氣門正時)處于開啟/關(guān)閉正時的改變量相對于致動器操作量較小的區(qū)域(第一區(qū)域)中。因而，即使當(dāng)致動器操作在學(xué)習(xí)完成之后被不很 精確地控制時，也能維持學(xué)習(xí)完成時的氣門正時。結(jié)果，可以響應(yīng)于基準(zhǔn) 位置學(xué)習(xí)的完成停止對致動器的電力供應(yīng)，因而，當(dāng)執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí) 時，能夠減小電力消耗并保護(hù)設(shè)備。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的可變氣門正時設(shè)備中，改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在規(guī)定 正時以機(jī)械的方式限制開啟/關(guān)閉正時的變化。此外，基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)部分包 括檢測部分。所述檢測裝置在產(chǎn)生用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗鲆?guī) 定正時的操作命令期間，當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時的改變量達(dá)到大約零時，檢 測到所述開啟/關(guān)閉正時己經(jīng)達(dá)到所述規(guī)定正時。或者，所述控制單元在產(chǎn) 生用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗鲆?guī)定正時的操作命令期間，當(dāng)所述 開啟/關(guān)閉正時的改變量達(dá)到大約零時，檢測到所述開啟/關(guān)閉正時已經(jīng)達(dá) 到所述規(guī)定正時。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的控制可變氣門正時設(shè)備的方法中，改變機(jī)構(gòu) 被構(gòu)造成在規(guī)定正時以機(jī)械的方式限制開啟/關(guān)閉正時的變化，并且基準(zhǔn)位 置學(xué)習(xí)步驟包括檢測步驟。在檢測步驟中，在產(chǎn)生用于將所述開啟/關(guān)閉正 時改變?yōu)樗鲆?guī)定正時的操作命令期間，當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時的改變量達(dá) 到大約零時，檢測到所述開啟/關(guān)閉正時已經(jīng)達(dá)到所述規(guī)定正時。
根據(jù)該可變氣門設(shè)備或其控制方法，在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時開啟/關(guān)閉正時 (氣門正時)的變化被機(jī)械地限制。因此，通過監(jiān)控在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時氣 門正時的改變量是否大約為零，可以迅速檢測學(xué)習(xí)的完成。此外，在這種 機(jī)構(gòu)中，在氣門正時的改變被機(jī)械地限制時由致動器引起的熱產(chǎn)生和能量 消耗增大，所以通過停止向致動器供應(yīng)電力帶來的電力消耗減小和保護(hù)設(shè) 備的效果尤為重要。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的可變氣門正時設(shè)備或其控制方法中，與由所述 改變機(jī)構(gòu)改變的所述開啟/關(guān)閉正時的可變范圍的限制位置相對應(yīng)地設(shè)定所 述規(guī)定正時。
根據(jù)該可變氣門正時設(shè)備或其控制方法，可以通過利用開啟/關(guān)閉正時 (氣門正時)的可變范圍的限制位置(例如最大延遲角的相位)，無需增 加任何特定機(jī)構(gòu)就能執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)?？蛇x地或者更優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的可變氣門正時設(shè)備或其控制方 法中，所述致動器由電動機(jī)實現(xiàn)，并且所述致動器的操作量是所述電動機(jī) 的轉(zhuǎn)速相對于凸輪軸的轉(zhuǎn)速的差，所述凸輪軸驅(qū)動其開啟/關(guān)閉正時被改變 的所述氣門。
根據(jù)該可變氣門正時設(shè)備或其控制方法，在其中電動機(jī)是致動器并且 致動器的操作量是電動機(jī)的轉(zhuǎn)速相對于凸輪軸(其旋轉(zhuǎn)在發(fā)動機(jī)停止時停 止)的轉(zhuǎn)速的差的構(gòu)造中，當(dāng)基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)完成時停止對電動機(jī)的電力供 應(yīng)，由此在學(xué)習(xí)時能減小電力消耗并保護(hù)設(shè)備。
因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于，在確保檢測氣門開啟/關(guān)閉正時(氣門 正時)時的精度的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)期間，能夠減小電力消耗并能夠保護(hù)設(shè) 備。


圖1的示意圖示出了其上安裝根據(jù)本發(fā)明第一實施例的可變氣門正時 設(shè)備的車輛的發(fā)動機(jī)的構(gòu)造。
圖2示出了對進(jìn)氣門的相位進(jìn)行界定的對照圖。
圖3是示出進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)的截面。
圖4是沿圖3中的A-A的截面。
圖5是沿圖3中的B-B的(第一)截面。
圖6是沿圖3中的B-B的(第二)截面。
圖7是沿圖3中的C-C的截面。
圖8是沿圖3中的D-D的截面。
圖9示出了進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)整體的減速比。
圖10示出了引導(dǎo)板相對于鏈輪的相位與進(jìn)氣凸輪軸的相位之間的關(guān)系。
圖11的示意性框示了由根據(jù)本發(fā)明實施例的可變氣門正時設(shè)備 執(zhí)行的進(jìn)氣門相位的控制結(jié)構(gòu)。
圖12的框示了作為根據(jù)本實施例的可變氣門正時設(shè)備的致動器 的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。圖13的示意圖表示電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。
圖14的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明實施例的可變氣門正時設(shè)備的基準(zhǔn)位 置學(xué)習(xí)。
圖15是在圖14所示的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)期間的波形圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。在以下說明中，相似的 部件由相似的標(biāo)號表示。它們的名稱和功能也相同。因此將不再重復(fù)其詳 細(xì)說明。
參考圖1，給出對車輛的發(fā)動機(jī)的說明，在該車輛上安裝有根據(jù)本發(fā) 明實施例的可變氣門正時設(shè)備。
發(fā)動機(jī)1000是V型8缸發(fā)動機(jī)，其具有第一氣缸列1010和第二氣缸 列1012，每個氣缸列包括一組四個氣缸。這里，本發(fā)明的應(yīng)用不限于任何 發(fā)動機(jī)類型，將在下文描述的可變氣門正時設(shè)備也可以應(yīng)用至與V型8缸 發(fā)動機(jī)不同類型的發(fā)動機(jī)。
空氣從空氣濾清器1020吸入發(fā)動機(jī)1000中。所吸入的空氣量由節(jié)氣 門1030調(diào)節(jié)。節(jié)氣門1030是由電動機(jī)驅(qū)動的電子節(jié)氣門。
空氣經(jīng)過進(jìn)氣歧管1032供應(yīng)到氣缸1040中?？諝馀c燃料在氣缸1040 (燃燒室)中混合。燃料從噴射器1050直接噴射到氣缸1040中。換言 之，噴射器1050的噴射孔設(shè)置在氣缸1040內(nèi)。
在進(jìn)氣沖程中噴射燃料。燃料噴射正時不限于進(jìn)氣沖程。此外，在本 實施例中，將發(fā)動機(jī)1000描述為直噴式發(fā)動機(jī)，其所具有的噴射器1050 的噴射孔設(shè)置在氣缸1040內(nèi)。但是，除了直噴式(缸內(nèi))噴射器1050 外，還可以設(shè)置進(jìn)氣口噴射器。而且，可以只設(shè)置進(jìn)氣口噴射器。
氣缸1040中的空氣燃料混合物由火花塞1060點燃，并因而燃燒。燃 燒之后的空氣燃料混合物(即排氣)由三元催化劑1070凈化，隨后被排 放到車輛外部。燃燒空氣燃料混合物以對活塞1080下壓，從而使曲軸 1090旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)氣門1100和排氣門1110設(shè)置在氣缸1040的頂部。進(jìn)氣門1100由進(jìn)氣凸輪軸1120驅(qū)動。排氣門1110由排氣凸輪軸1130驅(qū)動。進(jìn)氣凸輪軸 1120和排氣凸輪軸1130通過例如鏈條和齒輪之類的零件連接，從而以相 同的轉(zhuǎn)速(曲軸1090轉(zhuǎn)速的一半)旋轉(zhuǎn)。諸如軸之類的旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速通 常由每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)(通常為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm)表示。
進(jìn)氣門1100的相位(開啟/關(guān)閉正時)由設(shè)置于進(jìn)氣凸輪軸1120的進(jìn) 氣VVT機(jī)構(gòu)2000控制。排氣門1110的相位(開啟/關(guān)閉正時)由設(shè)置于 排氣凸輪軸1130的排氣VVT機(jī)構(gòu)3000控制。
在本實施例中，由VVT機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣凸輪軸1120和排氣凸輪軸1130 旋轉(zhuǎn)，以控制進(jìn)氣門1100和排氣門1110各自的相位。這里，相位控制方 法不限于前述的這一種方法。
進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000由電動機(jī)2060 (圖3中示出)操作。電動機(jī) 2060由電子控制單元(ECU) 4000控制。電動機(jī)2060的電流和電壓由安 培表(未示出)和伏特表(未示出)檢測，測量結(jié)果被輸入到ECU 4000。
排氣VVT機(jī)構(gòu)3000以液壓方式操作。這里，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000也 可以以液壓方式操作，而排氣VVT機(jī)構(gòu)3000可以由電動機(jī)操作。
表示曲軸1090的轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)角的信號從曲軸轉(zhuǎn)角傳感器5000輸入 到ECU 4000。此外，表示進(jìn)氣凸輪軸1120和排氣凸輪軸1130各自的相 位(相位在旋轉(zhuǎn)方向上的凸輪軸位置)的信號從凸輪位置傳感器5010 輸入到ECU 4000。
此外，來自冷卻劑溫度傳感器5020的表示發(fā)動機(jī)1000的水溫(冷卻 劑溫度)的信號以及來自氣流計5030的表示發(fā)動機(jī)1000的進(jìn)氣量(吸入 或取入發(fā)動機(jī)1000的空氣的量)的信號輸入到ECU 4000。
根據(jù)從傳感器輸入的這些信號以及儲存在存儲器(未示出)中的對照 圖和程序，ECU 4000控制例如節(jié)氣門開度、點火正時、燃料噴射正時、 噴射燃料量、進(jìn)氣門1100的相位和排氣門1110的相位，從而使發(fā)動機(jī) 1000以所期望的運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行。
在本實施例中，ECU 4000根據(jù)圖2所示的對照圖來確定進(jìn)氣門1100 的相位，該對照圖使用發(fā)動機(jī)速度NE和進(jìn)氣量KL作為參數(shù)。儲存了針對各個冷卻劑溫度的多個對照圖來確定進(jìn)氣門1100的相位。
以下，將給出進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000的進(jìn)一步說明。這里，排氣VVT 機(jī)構(gòu)3000可以具有與如下所述的進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000相同的構(gòu)造，艮口， 進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000和排氣VVT機(jī)構(gòu)3000每個都可以具有與如下所述的 進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000相同的構(gòu)造。
如圖3所示，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000包括鏈輪2010、凸輪板2020、連 桿機(jī)構(gòu)2030、引導(dǎo)板2040、減速齒輪2050和電動機(jī)2060。
鏈輪2010經(jīng)過鏈條等連接到曲軸1090。如同進(jìn)氣凸輪軸1120和排氣 凸輪軸1130的情況，鏈輪2010的轉(zhuǎn)速是曲軸1090的轉(zhuǎn)速的一半。進(jìn)氣凸 輪軸1120設(shè)置成與鏈輪2010的旋轉(zhuǎn)軸線同心，并可相對于鏈輪2010旋 轉(zhuǎn)。
凸輪板2020用銷(1) 2070連接到進(jìn)氣凸輪軸1120。凸輪板2020在 鏈輪2010內(nèi)與進(jìn)氣凸輪軸1120—起旋轉(zhuǎn)。這里，凸輪板2020和進(jìn)氣凸輪 軸1120可以集成為一個單元。
連桿機(jī)構(gòu)2030由臂(1) 2031和臂(2) 2032構(gòu)成。圖4是沿圖3中 的A-A所取的截面，如圖4所示， 一對臂(1) 2031設(shè)置在鏈輪2010內(nèi)， 使得這些臂關(guān)于進(jìn)氣凸輪軸1120的旋轉(zhuǎn)軸線彼此點對稱。每個臂(1) 2031連接到鏈輪2010，使得該臂能夠繞銷(2) 2072擺動。
圖5是沿圖3中的B-B所取的截面，圖6示出了進(jìn)氣門1100的相位 相對于圖5中的狀態(tài)提前的狀態(tài)，如圖5和圖6所示，臂(1) 2031和凸 輪板2020通過臂(2) 2032連接。
臂(2) 2032被支撐為使得該臂能夠繞銷(3) 2074相對于臂(1) 2031擺動。此外，臂(2) 2032還被支撐為使得該臂能夠繞銷(4) 2076 相對于凸輪板2020擺動。
一對連桿機(jī)構(gòu)2030使進(jìn)氣凸輪軸1120相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)，并從而 改變進(jìn)氣門1100的相位。因此，即使這對連桿機(jī)構(gòu)2030中的一個連桿機(jī) 構(gòu)損壞或斷裂，也可以用另一個連桿機(jī)構(gòu)來改變進(jìn)氣門1100的相位。
再參考圖3，控制銷2034設(shè)置在每個連桿機(jī)構(gòu)2030 (臂(2) 2032) 的表面處，所述表面是面向引導(dǎo)板2040的表面?？刂其N2034被設(shè)置為與銷(3) 2074同心。每個控制銷2034在設(shè)置于引導(dǎo)板2040中的引導(dǎo)槽 2042中滑動。
每個控制銷2034在引導(dǎo)板2040的引導(dǎo)槽2042中滑動以沿徑向偏移。 每個控制銷2034的徑向偏移使進(jìn)氣凸輪軸1120相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)。
圖7是沿圖3中的C-C所取的截面，如圖7所示，弓l導(dǎo)槽2042被形 成為螺旋形狀，由此引導(dǎo)板2040的旋轉(zhuǎn)使每個控制銷2034沿徑向偏移。 這里，引導(dǎo)槽2042的形狀不限于此。
控制銷2034從引導(dǎo)板2040的軸心沿徑向偏移越大，進(jìn)氣門1100的相 位就被延遲到更大的程度。換言之，相位的改變量具有與由控制銷2034 的徑向偏移所產(chǎn)生的連桿機(jī)構(gòu)2030的操作量相對應(yīng)的值?；蛘?，也可以 是控制銷2034從引導(dǎo)板2040的軸心沿徑向偏移越大，進(jìn)氣門1100的相位 就被提前到更大的程度。
如圖7所示，在控制銷2034抵靠引導(dǎo)槽2042的端部時，連桿機(jī)構(gòu) 2030的操作受到限制。因此，控制銷2034抵靠引導(dǎo)槽2042的端部時的相 位是最大延遲角或最大提前角的相位。
再參考圖3，在引導(dǎo)板2040中，在其面向減速齒輪2050的表面中設(shè) 有多個凹入部分2044，用于使引導(dǎo)板2040和減速器2050彼此連接。
減速齒輪2050由外齒輪2052和內(nèi)齒輪2054組成。外齒輪2052相對 于鏈輪2010固定，使得該齒輪與鏈輪2010—起旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)齒輪2054在其上具有多個突起部分2056，這些突起部分被接納在 引導(dǎo)板2040的凹入部分2044中。內(nèi)齒輪2054被支撐為可繞聯(lián)軸器2062 的偏心軸線2066旋轉(zhuǎn)，所述聯(lián)軸器2062被形成為相對于電動機(jī)2060的輸 出軸的軸心2064偏心。
圖8示出了沿圖3中的D-D的截面。內(nèi)齒輪2054被設(shè)置為使其齒的 一部分與外齒輪2052嚙合。在電動機(jī)2060的輸出軸的轉(zhuǎn)速與鏈輪2010的 轉(zhuǎn)速相同時，聯(lián)軸器2062和內(nèi)齒輪2054以與外齒輪2052 (鏈輪2010) 相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。在此情況下，引導(dǎo)板2040以與鏈輪2010相同的轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)，因而進(jìn)氣門IIOO的相位得以保持。
在電動機(jī)2060使聯(lián)軸器2062繞軸心2064相對于外齒輪2052旋轉(zhuǎn)時，在內(nèi)齒輪2054繞偏心軸線2066旋轉(zhuǎn)的同時內(nèi)齒輪2054作為整體相應(yīng) 地繞軸心2064公轉(zhuǎn)。內(nèi)齒輪2054的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使引導(dǎo)板2040相對于鏈輪 2010旋轉(zhuǎn)，從而改變進(jìn)氣門IIOO的相位。
通過減速齒輪2050、引導(dǎo)板2040和連桿機(jī)構(gòu)2030使電動機(jī)2060的 輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速(電動機(jī)2060的操作量)減 小，來改變進(jìn)氣門1100的相位。這里，也可以增大電動機(jī)2060的輸出軸 與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速來改變進(jìn)氣門1100的相位。在電動機(jī) 2060的輸出軸上設(shè)置了電動機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器5050，其輸出表示該輸出軸的 轉(zhuǎn)角(輸出軸在旋轉(zhuǎn)方向上的位置)的信號。電動機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器5050通 常被構(gòu)造為每次電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)過規(guī)定角度時就產(chǎn)生脈沖信號?；陔?動機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器5050的輸出，可以檢測電動機(jī)2060的輸出軸的轉(zhuǎn)速(此 后也簡稱為電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速)。
如圖9所示，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000整體的減速比R(。，即電動機(jī)2060 的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速對于相位改變量的比率，可 以具有基于進(jìn)氣門1100的相位的值。在本實施例中，減速比R(0)越高， 相位改變量相對于電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 速就越小。
在進(jìn)氣門1100的相位處于從最大延遲角至CA(1)的第一區(qū)域(6001) 中時，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000整體的減速比為R(l)。在進(jìn)氣門1100的相位 處于從CA(2) (CA(2)相比CA(1)提前)至最大提前角的第二區(qū)域(6002) 中時，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000整體的減速比為R(2) (R(1)>R(2))。
在進(jìn)氣門1100的相位處于從CA(1)至CA(2)的第三區(qū)域(6003)中 時，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000整體的減速比以預(yù)定改變率((R(2)-R(1))/(CA(2)-CA(l)))改變。
基于上述構(gòu)造，以下將說明本實施的可變氣門正時設(shè)備的進(jìn)氣VVT 機(jī)構(gòu)2000的功能。
在要使進(jìn)氣門1100 (進(jìn)氣凸輪軸1120)的相位提前的情況下，操作 電動機(jī)2060，以使引導(dǎo)板2040相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)，從而如圖10所示 使進(jìn)氣門IIOO的相位提前。在進(jìn)氣門IIOO的相位處于最大延遲角與CA(1)之間的第一區(qū)域中時， 以減速比R(l)降低電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)
速，以使進(jìn)氣門iioo的相位提前。
在進(jìn)氣門1100的相位處于CA(2)與最大提前角之間的第二區(qū)域中的情 況下，以減速比R(2)降低電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，以使進(jìn)氣門1100的相位提前。
在要使進(jìn)氣門1100的相位延遲的情況下，使電動機(jī)2060的輸出軸相 對于鏈輪2010沿與要使其相位提前的情況下的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。與 要使相位提前的情況類似，在要使該相位延遲并且進(jìn)氣門1100的相位處 于最大延遲角與CA(1)之間的第一區(qū)域中時，以減速比R(l)降低電動機(jī) 2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，以使該相位延遲。此 外，在進(jìn)氣門1100的相位處于CA(2)與最大提前角之間的第二區(qū)域中時， 以減速比R(2)降低電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 速，以使該相位延遲。
因此，只要電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的方向 相同，則對于最大延遲角與CA(1)之間的第一區(qū)域以及CA(2)與最大提前 角之間的第二區(qū)域兩者都可以使進(jìn)氣門1100的相位提前或延遲。這里， 對于CA(2)與最大提前角之間的第二區(qū)域，可以使該相位提前更多或延遲 更多。這樣，可以在較寬的范圍內(nèi)改變相位。
此外，由于對于最大延遲角與CA(1)之間的第一區(qū)域(6001)的減速 比較高，所以為了由隨著發(fā)動機(jī)1000的運(yùn)行而作用在進(jìn)氣凸輪軸1120上 的轉(zhuǎn)矩使電動機(jī)2060的輸出軸旋轉(zhuǎn)，需要較大的轉(zhuǎn)矩。因此，即使在例 如電動機(jī)2060停機(jī)的情況下電動機(jī)2060不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，也可以防止由作用 在進(jìn)氣凸輪軸1120上的轉(zhuǎn)矩引起的電動機(jī)2060的輸出軸的旋轉(zhuǎn)。因此， 可以抑制實際相位從根據(jù)控制確定的相位發(fā)生改變。
如上所述，在進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000中，由于存在減速比R(。，所以在 停止向作為致動器的電動機(jī)2060供應(yīng)電力時，不容易產(chǎn)生不期望的相位 改變。在包括最大延遲角的第一區(qū)域中，可以尤其良好地實現(xiàn)該效果。
在進(jìn)氣門1100的相位處于CA(1)與CA(2)之間的第三區(qū)域(6003)中時，電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速以根據(jù)預(yù)定 改變率改變的減速比進(jìn)行減速，這可以造成進(jìn)氣門1100的相位提前或延 遲。
因此，在該相位從第一區(qū)域改變到第二區(qū)域或從第二區(qū)域改變到第一 區(qū)域的情況下，相位改變量相對于電動機(jī)2060的輸出軸與鏈輪2010之間 的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可以逐漸增大或減小。以此方式，可以對相位改變量的 突然階躍式的改變進(jìn)行抑制，從而抑制相位的突然改變。因此，可以改善 相位的可控性。
如上所述，在用于本實施例的可變氣門正時設(shè)備的進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu) 中，在進(jìn)氣門的相位處于從最大延遲角至CA(1)的區(qū)域中時，VVT機(jī)構(gòu) 2000整體的減速比是R(l)。在進(jìn)氣門的相位處于從CA(2)至最大提前角的 區(qū)域中時，VVT機(jī)構(gòu)2000整體的減速比是小于R(l)的R(2)。因此，只要 電動機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，就可以對于這兩個區(qū)域(即，最大延遲 角和CA(1)之間的第一區(qū)域以及CA(2)和最大提前角之間的第二區(qū)域)提 前或延遲進(jìn)氣門的相位。這里，對于CA(2)和最大提前角之間的第二區(qū) 域，可以將相位提前或延遲到更大程度。因此，可以在較寬范圍內(nèi)改變相 位。此外，對于最大延遲角和CA(1)之間的第一區(qū)域，減速比較高，因此 可以防止由隨著發(fā)動機(jī)的運(yùn)行而作用在進(jìn)氣凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩引起的電動機(jī) 的輸出軸的旋轉(zhuǎn)。因此，可以抑制實際相位從根據(jù)控制確定的相位發(fā)生改 變。因此，可以在較寬范圍內(nèi)改變相位，并可以精確地控制相位。
接著，將詳細(xì)說明用于控制進(jìn)氣門1100的相位(此后也簡稱為進(jìn)氣 門相位)的結(jié)構(gòu)。
參考圖11，如已經(jīng)參考圖l所述，發(fā)動機(jī)IOOO被構(gòu)造為使得來自曲 軸1090的動力借助于正時鏈條1200 (或正時帶)分別通過鏈輪2010和 2012傳遞到進(jìn)氣凸輪軸1120和排氣凸輪軸1130。此外，凸輪位置傳感器 5010安裝在進(jìn)氣凸輪軸1120的外周側(cè)上，用于在每個規(guī)定凸輪轉(zhuǎn)角時輸 出凸輪轉(zhuǎn)角信號Piv。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器5000安裝在曲軸1090的外周側(cè) 上，用于在每個規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角時輸出曲軸轉(zhuǎn)角信號Pca。此外，電動機(jī)轉(zhuǎn) 角傳感器5050安裝在電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)子(未示出)上，用于在每個規(guī)定轉(zhuǎn)角時輸出電動機(jī)轉(zhuǎn)角信號Pmt。凸輪轉(zhuǎn)角信號Piv、曲軸轉(zhuǎn)角信號Pca和 電動機(jī)轉(zhuǎn)角信號Pmt被輸入到ECU 4000。
此外，基于檢測發(fā)動機(jī)1000的狀態(tài)的傳感器的輸出并基于運(yùn)行狀況 (駕駛員的踏板操作、當(dāng)前車速等)，ECU 4000控制發(fā)動機(jī)1000的運(yùn) 行，使得能夠獲得發(fā)動機(jī)1000的要求輸出。作為發(fā)動機(jī)控制的一部分， ECU 4000基于如圖2所示的對照圖來設(shè)定進(jìn)氣門1100和排氣門1110的相 位目標(biāo)值。
此外，ECU 4000產(chǎn)生作為進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000的致動器的電動機(jī) 2060的轉(zhuǎn)速命令值Nmref，使得進(jìn)氣門1100的相位達(dá)到目標(biāo)相位。如下 文將說明的，與電動機(jī)2060的輸出軸相對于鏈輪2010 (進(jìn)氣凸輪軸 U20)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)地確定轉(zhuǎn)速命令值Nmref。電動機(jī)2060相對于進(jìn)氣凸 輪軸1120的轉(zhuǎn)速差對應(yīng)于致動器的操作量。電動機(jī)EDU (電子驅(qū)動單 元)4100根據(jù)來自ECU 4000的轉(zhuǎn)速命令值Nmref來控制電動機(jī)2060的 轉(zhuǎn)速。
圖12是圖示作為根據(jù)本實施例的進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000的致動器的電 動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速控制的框圖。
參考圖12，致動器操作量設(shè)定部分6000包括氣門相位檢測部分 6010、凸輪軸相位改變量計算部分6020、相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分6030、凸輪 軸轉(zhuǎn)速檢測部分6040、轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050和切換部分6150。此 外，設(shè)置學(xué)習(xí)控制部分6100，用于學(xué)習(xí)進(jìn)氣門相位的基準(zhǔn)位置。通過在每 個規(guī)定控制周期執(zhí)行根據(jù)預(yù)先存儲在ECU 4000中的規(guī)定程序的控制處 理，來實現(xiàn)致動器操作量設(shè)定部分6000和學(xué)習(xí)控制部分6100的操作。
氣門相位檢測部分6010基于來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器5000的曲軸轉(zhuǎn)角信 號Pca、來自凸輪位置傳感器5010的凸輪轉(zhuǎn)角信號Piv和來自電動機(jī)2060 的電動機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器5050的電動機(jī)轉(zhuǎn)角信號Pmt，來計算進(jìn)氣門相位 IV(。(此后也表示為相位檢測值IV(0))。
氣門相位檢測部分6010可以基于曲軸轉(zhuǎn)角信號Pca和基于凸輪轉(zhuǎn)角信 號Piv來計算相位檢測值IV(。。例如，在產(chǎn)生凸輪轉(zhuǎn)角信號Piv時，將凸 輪轉(zhuǎn)角信號Piv與產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角信號Pca的時間差轉(zhuǎn)換為曲軸1090和進(jìn)氣凸輪軸1120之間的相位差，從而可以計算進(jìn)氣凸輪軸1120的當(dāng)前相位檢 測值IV(。(第一相位計算方法)。
或者，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000中，可以基于作 為致動器的電動機(jī)2060的操作量(相對轉(zhuǎn)速ANm)來精確地追蹤進(jìn)氣門 的相位改變量。具體而言，基于各種傳感器的輸出，計算實際的相對轉(zhuǎn)速 ANm，并基于計算得到的實際相對轉(zhuǎn)速ANm根據(jù)表達(dá)式(1)的運(yùn)算，可 以計算每單位時間(控制周期)進(jìn)氣門相位的改變量dlV(0)。因此，通過 對相位改變量dlV(。積分，氣門相位檢測部分6010可以連續(xù)計算進(jìn)氣凸 輪軸1120的當(dāng)前相位檢測值IVIV(。(第二相位計算方法)。
氣門相位檢測部分6010可以在考慮計算負(fù)荷或發(fā)動機(jī)速度的穩(wěn)定性 的情況下通過適當(dāng)?shù)厥褂玫谝缓偷诙辔挥嬎惴椒▉碛嬎阆辔粰z測值 I，)。
凸輪軸相位改變量計算部分6020具有計算部分6022和需求相位改變 量計算部分6025。計算部分6022計算相位與目標(biāo)相位IV(0)r的偏差 △IV(0) (AIV(。二IV(。一IV(。r)。需求相位改變量計算部分6025根據(jù)由 計算部分6022計算的偏差A(yù)IV(。，來計算此控制周期的進(jìn)氣凸輪軸1120 的需求改變量A0。
例如，預(yù)先設(shè)定在單個控制周期中相位改變量A0的最大值A(chǔ)0max， 并且需求相位改變量計算部分6025在上至最大值A(chǔ)0max的范圍內(nèi)根據(jù)相 位偏差A(yù)IV(0)來確定相位改變量A0。這里，最大值A(chǔ)emax可以是規(guī)定固 定值，或者可以由需求相位改變量計算部分6025根據(jù)發(fā)動機(jī)1000的運(yùn)行 狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等)或相位偏差A(yù)IV(。的大小來可變地設(shè)定。
相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分6030計算為了產(chǎn)生由需求相位改變量計算部分 6025計算的需求相位改變量A6所需要的、電動機(jī)2060的輸出軸相對于鏈 輪2010的轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速ANm。例如，相對轉(zhuǎn)速ANm在要使進(jìn)氣門相 位提前時被設(shè)定為正值(ANmX))，在要使進(jìn)氣門相位延遲時被設(shè)定為負(fù) 值(ANmO)，而在要保持進(jìn)氣門相位時被設(shè)定為大約零(ANm=0)。
這里，與控制周期相對應(yīng)的每單位時間的相位改變量A0與相對轉(zhuǎn)速 △Nm之間的關(guān)系由以下表達(dá)式(1)表示。在表達(dá)式(1)中，R(6I)表示根據(jù)進(jìn)氣門相位改變的減速比，如圖9所示。
Aea認(rèn)m' 360。
'(1/R(0》'AT …(l)
因此，相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分6030可以根據(jù)表達(dá)式(1)的運(yùn)算來計算電
動機(jī)2060的相對轉(zhuǎn)速ANm，以用于產(chǎn)生在控制周期AT所需的凸輪軸相
位改變量A0。
凸輪軸轉(zhuǎn)速檢測部分6040將鏈輪2010的轉(zhuǎn)速(即，進(jìn)氣凸輪軸1120 的實際轉(zhuǎn)速IVN)計算為曲軸1090的轉(zhuǎn)速的一半。凸輪軸轉(zhuǎn)速檢測部分 6040可以被構(gòu)造為基于來自凸輪位置傳感器5010的凸輪轉(zhuǎn)角信號Piv來 計算進(jìn)氣凸輪軸1120的實際轉(zhuǎn)速IVN。但是，通常進(jìn)氣凸輪軸1120的每 一圈旋轉(zhuǎn)輸出的凸輪轉(zhuǎn)角信號的次數(shù)小于曲軸1090的每一圈旋轉(zhuǎn)輸出的 曲軸轉(zhuǎn)角信號的次數(shù)。因此，通過基于曲軸1090的轉(zhuǎn)速來檢測凸輪軸轉(zhuǎn) 速IVN，可以提高檢測精度。
切換部分6150布置在轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050與相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分 6030及學(xué)習(xí)控制部分6100之間。除了在正由學(xué)習(xí)控制部分6100執(zhí)行基準(zhǔn) 位置學(xué)習(xí)時之外，切換部分6150將由相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分6030設(shè)定的相對 轉(zhuǎn)速ANm輸入到轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050。下文將詳細(xì)說明根據(jù)本實施 例的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。
轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050將由凸輪軸轉(zhuǎn)速檢測部分6040檢測到的進(jìn) 氣凸輪軸1120的實際轉(zhuǎn)速IVN和從切換部分6150輸入的相對轉(zhuǎn)速ANm 相加以產(chǎn)生電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速命令值Nmref。因此，除了在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí) 時之外，在包括正常操作在內(nèi)的操作期間，基于由相對轉(zhuǎn)速設(shè)定部分6030 設(shè)定的相對轉(zhuǎn)速ANm來產(chǎn)生電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速命令值Nmref。在基準(zhǔn)位 置學(xué)習(xí)時，基于由學(xué)習(xí)控制部分6100設(shè)定的相對轉(zhuǎn)速ANmO來產(chǎn)生電動 機(jī)2060的轉(zhuǎn)速命令值Nmref。由轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速命 令值Nmref被傳輸?shù)诫妱訖C(jī)EDU 4100。
電動機(jī)EDU 4100通過中繼電路4250連接到電源4200。由控制信號 SRL來控制中繼電路4250的接通/關(guān)斷。通常，由能夠在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時充 電的二次電池來形成電源4200。因此，通過使中繼電路關(guān)斷，可以停止對 電動機(jī)2060的電力供應(yīng)。電動機(jī)EDU 4100執(zhí)行轉(zhuǎn)速控制，使得電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速命令 值Nmref相符。例如，電動機(jī)EDU 4100控制功率半導(dǎo)體器件(例如晶體 管)的開關(guān)，使得根據(jù)電動機(jī)2060的實際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速命令值Nmref的轉(zhuǎn) 速偏差(Nref-Nm)來控制從電源4200向電動機(jī)2060供應(yīng)的電力(由電 動機(jī)電流Imt表示)。具體而言，控制這種功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)操作的 占空比。注意，可以通過電動機(jī)EDU4100的開關(guān)控制(例如，將占空比 設(shè)定為零)來停止向電動機(jī)2060的供應(yīng)電力。
特別地，為了提高電動機(jī)可控性，電動機(jī)EDU 4100根據(jù)以下等式 (2)來控制作為轉(zhuǎn)速控制中的調(diào)節(jié)量的占空比DTY。
DTY二DTY(ST)+DTY(FB) ... (2)
在等式(2)中，DTY(FB)是基于上述轉(zhuǎn)速偏差和具有規(guī)定控制增益 的控制操作(例如，通用P控制、液壓需求PI控制等)的反饋項。
在等式(2)中，DTY(ST)是基于電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速命令值和所設(shè)定 的相對轉(zhuǎn)速ANm來設(shè)定的預(yù)設(shè)項。
參考圖13，與在相對轉(zhuǎn)速ANm二O時(即，在電動機(jī)2060要針對轉(zhuǎn) 速命令值Nmref以與鏈輪2060相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(ANm=0)時)需求的電 動機(jī)電流值相對應(yīng)的占空比特性6060被預(yù)先設(shè)定為表。然后，通過將與 相對轉(zhuǎn)速ANm相對應(yīng)的電流值加上根據(jù)占空比特性6060的基準(zhǔn)值/從根據(jù) 占空比特性6060的基準(zhǔn)值減去與相對轉(zhuǎn)速ANm相對應(yīng)的電流值，來設(shè)定 等式(2)中的DTY(ST)。通過由預(yù)設(shè)項和反饋項的組合來控制對電動機(jī) 2060的電力供應(yīng)的這種轉(zhuǎn)速控制，與簡單地通過等式(2)的項DTY(FB) 進(jìn)行的轉(zhuǎn)速控制相比，電動機(jī)EDU 4100使得電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速迅速地跟 隨轉(zhuǎn)速命令值Nmref的任何改變。
(根據(jù)本發(fā)明實施例的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí))
為了提高檢測進(jìn)氣凸輪軸1120的相位時的精度，進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000 在滿足指示學(xué)習(xí)的規(guī)定條件時使用學(xué)習(xí)控制部分6100執(zhí)行進(jìn)氣門相位的 學(xué)習(xí)。在本發(fā)明的實施例中，在減速比R(。較大的區(qū)域中進(jìn)行基準(zhǔn)位置學(xué) 習(xí)。具體地，通過使進(jìn)氣門相位達(dá)到最大延遲角來進(jìn)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。
參考圖12，響應(yīng)于當(dāng)滿足指令學(xué)習(xí)的規(guī)定條件時接通的學(xué)習(xí)指令信號，學(xué)習(xí)控制部分6100將電動機(jī)2060的相對轉(zhuǎn)速ANmO設(shè)定為用于執(zhí)行 基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的致動器操作量。在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時，開關(guān)部分6150將學(xué) 習(xí)控制部分6100的輸出向轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生部分6050輸入，因而基于由學(xué) 習(xí)控制部分6100設(shè)定的相對轉(zhuǎn)速ANmO，產(chǎn)生電動機(jī)2060的轉(zhuǎn)速命令值 Nmref。
在其中電動機(jī)2060根據(jù)相對轉(zhuǎn)速ANmO運(yùn)行的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)期間， 學(xué)習(xí)控制部分6100基于由氣門相位檢測部分6100檢測到的相位檢測值 IV(。來判定進(jìn)氣門相位是否已經(jīng)到達(dá)作為基準(zhǔn)相位的最大延遲角(例如， 0。)。
當(dāng)檢測到進(jìn)氣門相位己經(jīng)到達(dá)基準(zhǔn)相位時，學(xué)習(xí)控制部分6100結(jié)束 基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)，并將此時的相位檢測值IV(。設(shè)定為相位學(xué)習(xí)值Mn。以此 方式獲得的相位學(xué)習(xí)值01n此后反映在由氣門相位檢測部分6010對相位檢 測值IV (W的計算中。具體地，氣門相位檢測部分6010在考慮到基于傳 感器信號計算的進(jìn)氣門相位和以上所述的相位學(xué)習(xí)值Wn之間的相對差對 應(yīng)于當(dāng)前進(jìn)氣門相位和基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時的基準(zhǔn)相位(即，0° )之間的差 的情況，來計算相位檢測值IV(。。這消除了檢測進(jìn)氣門相位中的任何偏 離誤差。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的流程圖，圖15示出 了在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)期間的操作波形。在規(guī)定周期由作為進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu) 2000的氣門正時控制的一部分的ECU 4000執(zhí)行根據(jù)圖14的流程圖的基準(zhǔn) 位置學(xué)習(xí)例程。
參照圖14，在步驟SIOO， ECU 4000判定是否滿足用于執(zhí)行學(xué)習(xí)的規(guī) 定條件。如參照圖9所述的那樣，在本實施例的進(jìn)氣VVT機(jī)構(gòu)2000中， 當(dāng)向作為致動器的電動機(jī)2060的電力供應(yīng)停止時，因為減速比R(O，所 以不期望的相位變化的可能性較低。因而，通過將在ECU 4000中相繼檢 測到的相位檢測值IV(。存儲在即使當(dāng)點火開關(guān)關(guān)斷時(當(dāng)運(yùn)行停止時) 仍保留所存儲的內(nèi)容的存儲區(qū)域(諸如SRAM:靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器) 中，可以不需要在每次發(fā)動機(jī)起動時執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。當(dāng)采用這種配置 時，在存儲在存儲器中的內(nèi)容被清除時(例如，在電池更換等時)，滿足用于執(zhí)行步驟S100的學(xué)習(xí)的條件。
可選地，為了提高檢測進(jìn)氣門相位的精度，可以在每次發(fā)動機(jī)起動時 滿足用于執(zhí)行步驟S100的學(xué)習(xí)的條件。
當(dāng)不滿足用于執(zhí)行學(xué)習(xí)的條件(步驟S100中的"否")，由于不指 示基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)，所以ECU4000結(jié)束處理。
相反，當(dāng)滿足用于執(zhí)行學(xué)習(xí)的條件(在步驟S100中的"是")時， ECU 4000將輸入到學(xué)習(xí)控制部分6100 (圖12)的學(xué)習(xí)指令信號轉(zhuǎn)為"接 通"，并通過步驟S110以后的處理執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。
在步驟Sl 10， ECU 4000將電動機(jī)2060的相對轉(zhuǎn)速ANmO設(shè)定為用于 執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的致動器操作量。相對轉(zhuǎn)速ANmO被設(shè)定為用于將進(jìn)氣 門相位改變?yōu)樽鳛榛鶞?zhǔn)相位的最大延遲角(0° )的值。具體地，在本實 施例中，相對轉(zhuǎn)速ANmO被設(shè)定為規(guī)定負(fù)值。這與響應(yīng)于圖12的學(xué)習(xí)指 令信號轉(zhuǎn)為"接通"而進(jìn)行的學(xué)習(xí)控制部分6100的操作相對應(yīng)。
參考圖15，當(dāng)滿足用于執(zhí)行學(xué)習(xí)的條件并且在時間點t0學(xué)習(xí)指令信 號轉(zhuǎn)為"接通"時，電動機(jī)2060根據(jù)相對轉(zhuǎn)速命令值A(chǔ)NmO (<0)運(yùn) 行，由此以恒定速率來延遲相位檢測值IV("。
當(dāng)實際進(jìn)氣門相位在時間點tl達(dá)到最大延遲角(0° )時，連桿機(jī)構(gòu) 2030的操作被鎖止，并且進(jìn)氣門相位的改變量變得大致為零。此時，電動 機(jī)2060的相對轉(zhuǎn)速也變成大約為零。
當(dāng)在相位檢測值IV(。中存在偏離誤差時，實際進(jìn)氣門相位在IV(。二 O之前達(dá)到最大延遲角，并且電動機(jī)2060的相對轉(zhuǎn)速達(dá)到零，相位檢測值 IV(。的變化停止。因而，可以根據(jù)相位檢測值IV(。的改變量或者根據(jù)基 于實際相對轉(zhuǎn)速ANm的改變量dIV(。(即，值dlV(6l)達(dá)到dlV(6l)"0)來 檢測實際進(jìn)氣門相位是否己經(jīng)到達(dá)作為基準(zhǔn)相位的最大延遲角。
響應(yīng)于此，基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)完成，并且學(xué)習(xí)完成標(biāo)記轉(zhuǎn)為"接通"。此 時的相位檢測值IV(。存儲為相位學(xué)習(xí)值01n，并反映在此后對相位檢測值 IV(。的計算中(換言之，反映在此后的氣門正時控制中)。
此外，響應(yīng)于基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)完成，通常，控制信號SRL轉(zhuǎn)為"關(guān) 斷"，并且中繼電路4250轉(zhuǎn)為"關(guān)斷"。因而，向電動機(jī)2060的電力供應(yīng)停止。
再次參照圖14，為了實現(xiàn)圖15的時間點t0之后的操作，ECU4000執(zhí) 行下述步驟S120至S160。
在步驟S120， ECU 4000檢測通過電動機(jī)2060根據(jù)相對轉(zhuǎn)速ANmO 進(jìn)行的操作而產(chǎn)生的進(jìn)氣門相位的變化。這對應(yīng)于由氣門相位檢測部分 6010對相位檢測值IV(0)的計算。
此外，在步驟S130， ECU 4000基于在步驟S120對進(jìn)氣門相位的檢測 來計算相位改變量。如上所述這相當(dāng)于對相位改變量dlV(0)的計算。
在步驟S140， ECU 4000將在步驟S130計算出的相位改變量與判定值 00進(jìn)行比較。判定值00被設(shè)定為零附近的規(guī)定值，以能夠?qū)ο辔桓淖兞?幾乎到達(dá)零進(jìn)行檢測。
當(dāng)相位改變量》00 (步驟S140中的"否")時，ECU 4000判定實際 進(jìn)氣門相位尚未達(dá)到基準(zhǔn)相位(最大延遲角)，并且在步驟S150，繼續(xù)對 電動機(jī)2060進(jìn)行電力供應(yīng)，由此繼續(xù)基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。具體地，在圖15的 時間點tO和tl之間，執(zhí)行步驟S150。
當(dāng)相位改變量<00 (步驟S140中的"是")，ECU 4000判定實際進(jìn) 氣門相位已經(jīng)達(dá)到基準(zhǔn)相位(最大延遲角)，并完成基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。然 后，ECU 4000獲得相位學(xué)習(xí)值01n，并且在步驟S160，通常關(guān)斷中繼電路 4250以停止對電動機(jī)2060的電力供應(yīng)。具體地，在圖15的時間點tl，執(zhí) 行步驟S160。
在響應(yīng)于基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)完成而停止對電動機(jī)2060的電力供應(yīng)之后， 在規(guī)定的時間段之后或者響應(yīng)于可變氣門正時設(shè)備的操作請求，中繼電路 4250再次被接通(或者電動機(jī)EDU 4100被控制以恢復(fù)電力供應(yīng))，由此 對電動機(jī)2060的電力供應(yīng)被恢復(fù)。以此方式，能夠基于反映了基準(zhǔn)位置 學(xué)習(xí)結(jié)果的對進(jìn)氣門相位的高精度檢測來控制氣門正時。
如上所述，在根據(jù)本實施例的可變氣門正時設(shè)備中，基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)結(jié) 束時的進(jìn)氣門相位被設(shè)定為高減速比的區(qū)域中所包含的最大延遲角。因 而，在完成學(xué)習(xí)之后，即使當(dāng)作為致動器的電動機(jī)2060被不是很精確地 控制時，從學(xué)習(xí)完成時的氣門正時相位的任何變化的可能性降低，因而，能響應(yīng)于基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的完成而停止對電動機(jī)2060的電力供應(yīng)。因而， 當(dāng)執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時，能夠減小電力消耗，并且能夠保護(hù)設(shè)備。
在本實施例中，基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)中的基準(zhǔn)相位可以是除了最大延遲角以 外的相位，只要它在高減速比的區(qū)域中即可。然而，在此情況下，需要諸 如鎖止銷之類的機(jī)構(gòu)以機(jī)械的方式在基準(zhǔn)相位處限制進(jìn)氣門相位的變化。 即，通過將基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)中的基準(zhǔn)相位設(shè)定為與進(jìn)氣門相位的可變范圍的 限制位置相對應(yīng)的相位(即，本實施例中的最大延遲角)，無需增加任何 特定的機(jī)構(gòu)就能執(zhí)行基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)。
此外，在進(jìn)氣門相位的改變量幾乎為零處的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)的完成時， 處于鎖止?fàn)顟B(tài)下，因而預(yù)期電動機(jī)電流的增大。當(dāng)采用其中響應(yīng)于基準(zhǔn)位
置學(xué)習(xí)的完成而停止對電動機(jī)2060的電力供應(yīng)的本實施例的配置時，能 夠改善減小電力消耗和保護(hù)設(shè)備的效果。
在以上所述的本實施例中，圖14的步驟S110至S150對應(yīng)于本發(fā)明 的"基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)裝置(步驟)"，步驟S160對應(yīng)于本發(fā)明的"電力供 應(yīng)停止裝置(步驟)"。此外，步驟S140對應(yīng)于本發(fā)明的"檢測裝置 (步驟)"。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述和圖示了本發(fā)明，但是可清楚理解到其可以僅僅是 圖示和示例的方式，不是限制的方式，本發(fā)明的精神和范圍僅由各項權(quán)利 要求限制。
權(quán)利要求
1.一種可變氣門正時設(shè)備，其用于改變設(shè)置在發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣門和排氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉正時，所述可變氣門正時設(shè)備包括致動器，其操作所述可變氣門正時設(shè)備；以及改變機(jī)構(gòu)，其用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的改變量；其中所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時處于第一區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變量，并且當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時處于與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改變量大于所述第一改變量；所述氣門正時設(shè)備還包括基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)裝置，其被構(gòu)造為產(chǎn)生致動器操作命令使得將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樘幱谒龅谝粎^(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且響應(yīng)于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所述規(guī)定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的基準(zhǔn)正時；以及電力供應(yīng)停止裝置，其用于當(dāng)由所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)裝置對所述基準(zhǔn)正時的學(xué)習(xí)完成時停止對所述致動器的電力供應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門正時設(shè)備，其中， 所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得在所述規(guī)定正時，以機(jī)械的方式限制所述開啟/關(guān)閉正時的改變；并且所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)裝置包括檢測裝置，所述檢測裝置用于在產(chǎn)生用于 將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗鲆?guī)定正時的操作命令期間，當(dāng)所述開啟/ 關(guān)閉正時的改變量達(dá)到大約零時，檢測到所述開啟/關(guān)閉正時已經(jīng)達(dá)到所述 規(guī)定正時。
3. —種可變氣門正時設(shè)備，其用于改變設(shè)置在發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣門和排 氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉正時，所述可變氣門正時設(shè)備包括致動器，其操作所述可變氣門正時設(shè)備；改變機(jī)構(gòu)，其用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的改變量；以及控制單元，其控制所述可變氣門正時設(shè)備的操作；其中所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時處于第一區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變量，并且當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時處于與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改變量大于所述 第一改變量；并且所述控制單元產(chǎn)生致動器操作命令使得將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樘?于所述第一區(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且響應(yīng)于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所述規(guī) 定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的基準(zhǔn)正時，并且當(dāng)對所述基準(zhǔn)正時的學(xué) 習(xí)完成時停止對所述致動器的電力供應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變氣門正時設(shè)備，其中，所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得在所述規(guī)定正時，以機(jī)械的方式限制所述開啟/關(guān)閉正時的改變；并且所述控制單元在產(chǎn)生用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗鲆?guī)定正時的 操作命令期間，當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時的改變量達(dá)到大約零時，檢測到所述 開啟/關(guān)閉正時已經(jīng)達(dá)到所述規(guī)定正時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的可變氣門正時設(shè)備，其中， 與由所述改變機(jī)構(gòu)改變的所述開啟/關(guān)閉正時的可變范圍的限制位置相對應(yīng)地設(shè)定所述規(guī)定正時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可變氣門正時設(shè)備，其中， 所述致動器由電動機(jī)實現(xiàn)，并且所述致動器的操作量是所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速相對于凸輪軸的轉(zhuǎn)速的差，所述凸輪軸驅(qū)動其開啟/關(guān)閉正時被改變的 所述氣門。
7. —種控制可變氣門正時設(shè)備的方法，所述可變氣門正時設(shè)備用于改 變設(shè)置在發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣門和排氣門中至少一者的開啟/關(guān)閉正時，其中，所述可變氣門正時設(shè)備包括致動器，其操作所述可變氣門正時設(shè)備；以及改變機(jī)構(gòu)，其用于將所述開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的改變量；其中所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為當(dāng)所述開啟/關(guān)閉正時處于第一區(qū)域中時將所述 開啟/關(guān)閉正時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第一改變量，并且當(dāng)所述開 啟/關(guān)閉正時處于與所述第一區(qū)域不同的第二區(qū)域中時將所述開啟/關(guān)閉正 時改變根據(jù)所述致動器的操作量的第二改變量，所述第二改變量大于所述第一改變量；所述控制方法包括基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟，其產(chǎn)生致動器操作命令使得將所述開啟/關(guān)閉正時 改變?yōu)樘幱谒龅谝粎^(qū)域內(nèi)的規(guī)定正時，并且響應(yīng)于所述開啟/關(guān)閉正時達(dá)到所述規(guī)定正時而學(xué)習(xí)所述開啟/關(guān)閉正時的基準(zhǔn)正時；以及電力供應(yīng)停止步驟，其在所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟的所述基準(zhǔn)正時的學(xué) 習(xí)完成時，停止向所述致動器供應(yīng)電力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制可變氣門正時設(shè)備的方法，其中， 所述改變機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得在所述規(guī)定正時，以機(jī)械的方式限制所述開啟/關(guān)閉正時的改變；并且所述基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)步驟包括檢測步驟，所述檢測步驟在產(chǎn)生用于將所 述開啟/關(guān)閉正時改變?yōu)樗鲆?guī)定正時的操作命令期間，當(dāng)所述開啟/關(guān)閉 正時的改變量達(dá)到大約零時，檢測到所述開啟/關(guān)閉正時已經(jīng)達(dá)到所述規(guī)定 正時。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制可變氣門正時設(shè)備的方法，其中， 與由所述改變機(jī)構(gòu)改變的所述開啟/關(guān)閉正時的可變范圍的限制位置相對應(yīng)地設(shè)定所述規(guī)定正時。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的控制可變氣門正時設(shè)備的方 法，其中，所述致動器由電動機(jī)實現(xiàn)，并且所述致動器的操作量是所述電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速相對于凸輪軸的轉(zhuǎn)速的差，所述凸輪軸驅(qū)動其開啟/關(guān)閉正時被改變的 所述氣門。
全文摘要
在基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時，致動器的操作量被設(shè)定為使得進(jìn)氣門相位改變到在進(jìn)氣門相位的改變量相對于致動器操作量較小的區(qū)域中的最大延遲角的位置(S110)。當(dāng)進(jìn)氣門相位達(dá)到最大延遲角的位置并且進(jìn)氣門相位的改變停止(在S140為“是”)時，判定為進(jìn)氣門相位已經(jīng)達(dá)到作為基準(zhǔn)相位的最大延遲角的位置，并且學(xué)習(xí)完成。此外，響應(yīng)于學(xué)習(xí)的完成，停止對作為致動器的電動機(jī)的電力供應(yīng)。結(jié)果，在用于確保檢測氣門開啟/關(guān)閉正時的精度的基準(zhǔn)位置學(xué)習(xí)時，可以減小電力消耗，并可以保護(hù)設(shè)備。
文檔編號F02D13/02GK101410607SQ20078001138
公開日2009年4月15日 申請日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者井上靖通, 漆畑晴行, 益城善一郎 申請人:豐田自動車株式會社