專利名稱：可變閥正時系統(tǒng)和用于控制其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種可變閥正時系統(tǒng)和用于控制其的方法，更具體地，涉及使用電動機作為致動器的可變閥正時系統(tǒng)和用于控制其的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)使用了一種可變閥正時(VVT)系統(tǒng)，其基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)改變進氣閥或者排氣閥被打開/關(guān)閉時的相位(即，曲軸角)。這種可變閥正時系統(tǒng)通過相對于例如鏈輪旋轉(zhuǎn)打開/關(guān)閉進氣閥或者排氣閥的凸輪軸來改變進氣閥或者排氣閥的相位。凸輪軸以液壓的方式或者借助于例如電動機的致動器而被旋轉(zhuǎn)。
對于以液壓方式驅(qū)動凸輪軸的可變閥正時系統(tǒng)，在寒冷的環(huán)境下或者發(fā)動機起動時，可變閥正時控制有時沒有如它應(yīng)該的那樣被精確地執(zhí)行。這種不便是因為在此情況下用來驅(qū)動凸輪軸的液壓壓力不足或者凸輪軸對液壓控制的響應(yīng)性較慢引起的。為了避開這種不便，如在例如日本專利申請公報No. JP-2004-156461 (JP-A-2004-156461)中所描述的，已經(jīng)提出了一種借助于電動機驅(qū)動凸輪軸的可變閥正時系統(tǒng)。對于在JP-A-2004-156461中描述的可變閥正時系統(tǒng)，當(dāng)可變閥被改變到閥正時能夠被改變到的限制位置處或者附近的值時，閥正時的變化率受到約束。因而，避免了可變相位機構(gòu)的可動部分與止動部分高速碰撞的情況。
通常在車輛運行的過程中操作可變閥正時系統(tǒng)。然而，即使在響應(yīng)于關(guān)斷點火鑰匙的操作而發(fā)送使發(fā)動機停止的指令之后，可變閥正時系統(tǒng)有時被操作以改變閥正時(凸輪軸的相位)。更具體地，如果當(dāng)發(fā)送使發(fā)動機停止的指令時閥正時不在適合于隨后發(fā)動機起動的相位，則可變閥正時系統(tǒng)改變閥正時以便于隨后的發(fā)動機起動。例如，日本專利申請公報No. 2004-156508 (JP-A-2004-l56508)描述了一種閥正時控制系統(tǒng)，其改變閥正時，使得凸輪軸被置于適合于隨后發(fā)動機起動的角位
置。根據(jù)JP-A-2004-156508，在點火鑰匙被關(guān)斷之后的預(yù)定時段期間，通過使電流流經(jīng)遲滯的制動器來改變閥正時，該遲滯制動器是電磁控致動器。
對于在JP-A-2004-156508中描述的閥正時控制系統(tǒng)，閥正時控制被執(zhí)行，使得閥正時被改變到適合于隨后發(fā)動機起動的閥正時。在點火鑰匙被關(guān)斷時開始的預(yù)定時段期間通過使電流流經(jīng)遲滯制動器來改變閥正時。JP-A-2004-156508描述了即使在點火鑰匙被關(guān)斷之后與在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中執(zhí)行的類似的閥正時控制繼續(xù)被執(zhí)行。然而，JP-A-2004-156508沒有描述這樣的方法在發(fā)動機被停止時(在點火鑰匙被關(guān)斷之后)為了可靠地使閥正時與發(fā)動機被停止時(即，在隨后發(fā)動機起動時)的目標(biāo)值一致，將閥正時可靠地改變所需量。JP-A-2004-156461和JP-A-2003-328786均未描述在發(fā)動機被停止時為了可靠地使閥正時與發(fā)動機被停止時的目標(biāo)值一致通過執(zhí)行閥正時控制來使閥正時可靠地改變所需量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可變閥正時系統(tǒng)和用于控制其的方法，該可變閥正時系統(tǒng)在發(fā)動機停止指令被發(fā)送之后將閥正時可靠地改變所需量并將發(fā)動機被停止時的閥正時精確地設(shè)定為目標(biāo)相位處的閥正時。
本發(fā)明的第一方面涉及一種可變閥正時系統(tǒng)，其改變設(shè)置在發(fā)動機中的進氣閥和排氣閥中至少一者的打開/關(guān)閉正時，并且所述可變閥正時系統(tǒng)包括改變機構(gòu)和停止時相位控制單元。改變機構(gòu)被構(gòu)造成當(dāng)所述發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時，通過沿著基于用作致動器的電動機的旋轉(zhuǎn)速度與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度的差值為正值或者負(fù)值而確定的方向并以基于所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度與所述凸輪軸的所述旋轉(zhuǎn)速度的所述差值的大小而確定的變化率來改變所述凸輪軸與曲軸之間的旋轉(zhuǎn)相位差，來改變所述打開/關(guān)閉正時，所述凸輪軸驅(qū)動其打開關(guān)閉正時被改變的所述閥。停止時相位控制單元對在發(fā)送停止所述發(fā)動機的指令之后用于所述打開/關(guān)閉正時的控制模式進行設(shè)定。所述停止時相位控制單元包括模式切換條件設(shè)定單元和模式切換判定單元，所述模式切換條件設(shè)定單元基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定模式切換條件，所述模式切換判定單元基于對所述打開/關(guān)閉正時的控制的狀況來判定所述模式切換條件是否得到滿足。在發(fā)送了停止所述發(fā)動機的所述指令之后直到所述模式切換條件得到滿足，所述模式切換判定單元將所述控制模式設(shè)定為第一模式，在所述第一模式中，使所述電動機以當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最高可能速度并沿著朝著當(dāng)所述發(fā)動機停止時應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時改變打開/關(guān)閉正時的方向旋轉(zhuǎn)，并且在所述模式切換條件得到滿足之后，所述模式切換判定單元將所述控制模式設(shè)定為第二模式，在所述第二模式中，執(zhí)行反饋控制，所述反饋控制用于基于當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差來設(shè)定用于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度指令。
利用根據(jù)本發(fā)明第一方面的可變閥正時系統(tǒng)，通過在第一模式下執(zhí)行發(fā)動機停止指令發(fā)出之后的閥正時控制以使電動機以最高速度旋轉(zhuǎn)來使打開/關(guān)閉正時(以下有時稱為"閥正時")可靠地改變所要求的量。此外，通過當(dāng)閥正時接近目標(biāo)閥正時時將控制模式從第一模式改變到第二模式并執(zhí)行反饋控制，可以將閥正時設(shè)定為當(dāng)發(fā)動機停止時的目標(biāo)閥正時。結(jié)果，可靠地將發(fā)動機停止時的閥正時可靠地設(shè)定為目標(biāo)閥正時。
在本發(fā)明的第一方面中，當(dāng)所述當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的所述偏差等于或者小于基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度可變地設(shè)定的預(yù)定量時，所述模式切換判定單元可以判定所述模式切換條件得到滿足。隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高，可以將所述預(yù)定量設(shè)定為越大的值。
在本發(fā)明的第一方面中，當(dāng)從所述第一模式開始己經(jīng)經(jīng)過的時間等于或者長于預(yù)定時間時，所述模式切換判定單元可以判定所述模式切換條件得到滿足?？梢曰诋?dāng)發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令時的當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差以及所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定所述預(yù)定時間，使得隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高并且當(dāng)發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令時的打幵/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的所述偏差變得越小，將所述預(yù)定時間設(shè)定為越短的值。
因而，電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高，控制模式從第一模式改變到第二模式的時間越早，即當(dāng)當(dāng)前閥正時和目標(biāo)閥正時之間的偏差越大時將控制模式從第一模式改變到第二模式。結(jié)果，以更高精度將發(fā)動機停止時的閥正時設(shè)定為目標(biāo)閥正時。尤其是，當(dāng)在發(fā)動機停止時應(yīng)該實現(xiàn)的目標(biāo)闊正時在最大延遲相位時，可以防止裝置由于改變機構(gòu)的可動部件與止擋部分的高速碰撞而出現(xiàn)故障。
在本發(fā)明的第一方面中，所述可變閥正時系統(tǒng)可以還包括鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元，其基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來判定所述電動機是否處于所
述電動機的旋轉(zhuǎn)實質(zhì)上完全被停止的鎖止?fàn)顟B(tài)。在發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令之后當(dāng)所述電動機處于所述鎖止?fàn)顟B(tài)的時段超過預(yù)定時段時，所述鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元可以命令停止向所述電動機的電力供應(yīng)。
因而，可以避免其中電動機處于鎖止?fàn)顟B(tài)以及過熱的情況。結(jié)果，防止電動機的裝置出現(xiàn)故障。
在本發(fā)明的第一方面中，所述可變闊正時系統(tǒng)可以還包括驅(qū)動控制單元，其根據(jù)與所述打開/關(guān)閉正時相關(guān)的控制指令來控制向所述電動機供應(yīng)的電力量。當(dāng)處于所述第一模式時，所述驅(qū)動控制單元將向所述電動機供應(yīng)的電力量固定為最大值，并且當(dāng)處于所述第二模式時，所述驅(qū)動控制單元基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度和所述旋轉(zhuǎn)速度指令來可變地控制向所述電動機供應(yīng)的電力量。
因而，比較早地和可靠地將第一模式中的電動機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下最高可能的速度，因而將閥正時可靠地改變所要求的量。在第二模式中，通過控制電動機的旋轉(zhuǎn)速度對閥正時執(zhí)行反饋控制。結(jié)果，以更高精度將閥正時設(shè)定為目標(biāo)閥正時。
在本發(fā)明的第一方面中，當(dāng)所述打開/關(guān)閉正時處于第一相位區(qū)域內(nèi)時，與當(dāng)所述打開/關(guān)閉正時處于第二相位區(qū)域內(nèi)時相比，所述改變機構(gòu)可以將所述打開/關(guān)閉正時的變化量相對于所述致動器的操作量的比率設(shè)定成更小的值。當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時被設(shè)定在所述第一相位區(qū)域內(nèi)，并且當(dāng)所述發(fā)動機處于怠速運轉(zhuǎn)時的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時被設(shè)定在所述第二相位區(qū)域內(nèi)。
因而，可以根據(jù)電動機(致動器)從發(fā)動機停止指令發(fā)出時直到發(fā)動機停止時的運轉(zhuǎn)將閥正時置于其中相位的改變量相對于電動機的操作量的比率低(即，減速比高)的第一相位區(qū)域中。因而，可以避免在閥正時在第一相位區(qū)域之外的同時發(fā)動機停止的情況，因而可以避免由于例如凸輪軸的反作用力引起電動機的旋轉(zhuǎn)而造成閥正時的不期望的改 變。
在本發(fā)明的第一方面中，當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉 正時可以是處于最大延遲相位的打開/關(guān)閉正時。
因而，當(dāng)發(fā)動機停止時的目標(biāo)閥正時被設(shè)定為最大延遲相位的閥正 時以為了適合地執(zhí)行發(fā)動機起動時間壓力減小控制時，在發(fā)動機停止指 令發(fā)出之后可靠地將闊正時改變所要求的量，并且避免了改變機構(gòu)的可 動部件與止擋部分之間高速碰撞的情況。
本發(fā)明的第二方面涉及一種用于控制可變閥正時系統(tǒng)的方法，所述 可變閥正時系統(tǒng)改變設(shè)置在發(fā)動機中的進氣閥和排氣閥中至少一者的打 開/關(guān)閉正時，并包括改變機構(gòu)，其構(gòu)造成當(dāng)所述發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時，通 過沿著基于用作致動器的電動機的旋轉(zhuǎn)速度與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度的差值 為正值或者負(fù)值而確定的方向并以基于所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度與所 述凸輪軸的所述旋轉(zhuǎn)速度的所述差值的大小而確定的變化率來改變所述 凸輪軸與曲軸之間的旋轉(zhuǎn)相位差，來改變所述打開/關(guān)閉正時，所述凸輪 軸驅(qū)動其打開關(guān)閉正時被改變的所述閥。根據(jù)所述方法，基于所述電動 機的旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定模式切換條件，基于對所述打開/關(guān)閉正時的控制的 狀況來判定所述模式切換條件是否得到滿足。在發(fā)送停止所述發(fā)動機的 指令之后直到所述模式切換條件得到滿足，將控制模式設(shè)定為第一模 式，在所述第一模式中，使所述電動機以當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最高可能速 度并沿著朝著當(dāng)所述發(fā)動機停止時應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時改變所 述打開/關(guān)閉正時的方向旋轉(zhuǎn)，并且在所述模式切換條件得到滿足之后， 將所述控制模式設(shè)定為第二模式，在所述第二模式中，執(zhí)行反饋控制， 所述反饋控制用于基于當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏 差來設(shè)定用于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度指令。
利用根據(jù)以上所述的本發(fā)明的各方面的可變閥正時系統(tǒng)和用于控制 可變閥正時系統(tǒng)的方法，可以在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后可靠地將閥正 時改變所要求的量并將發(fā)動機停止時的閥正時設(shè)定為目標(biāo)相位處的閥正 時。


11參照附圖，從以下對實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它目 的、特征和優(yōu)點將變得明顯，其中，相同或者相應(yīng)的部分用相同的參考 標(biāo)號來表示，并且其中
圖1是示意性地示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng) 的車輛發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的視圖2是示出了限定進氣凸輪軸的相位的對照圖的曲線圖3是示出了進氣VVT機構(gòu)的剖視圖4是沿著圖3中的線IV-IV所取的剖視圖； 圖5是沿著圖3中的線V-V所取的第一剖視圖； 圖6是沿著圖3中的線V-V所取的第二剖視圖； 圖7是沿著圖3中的線VII-VII所取的剖視圖8是沿著圖3中的線vm-vin所取的剖視圖9是示出了進氣VVT機構(gòu)的各元件協(xié)作實現(xiàn)的減速比的曲線圖； 圖10是示出了引導(dǎo)板相對于鏈輪的相位和進氣凸輪軸的相位之間的 關(guān)系的曲線圖11是圖示了由根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)對進氣閥相位 執(zhí)行的控制的構(gòu)造的示意框圖12是圖示了對作為根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)的致動器 的電動機的旋轉(zhuǎn)速度的控制的框圖13是圖示了對電動機的旋轉(zhuǎn)速度的控制的曲線圖； 圖14是圖示了模式被模式切換判定單元改變的方式的曲線圖； 圖15是圖示了模式切換相位被可變地設(shè)定的方式的曲線圖； 圖16是圖示了可變設(shè)定模式切換時間的方式曲線圖17是圖示基于從電動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器輸出的信號判定所述是否
處于鎖止?fàn)顟B(tài)(即，其中電動機的旋轉(zhuǎn)被大致完全停止的狀態(tài))的方式
的波形圖18是圖示電動機EDU的構(gòu)造的功能框圖；以及 圖19是圖示在根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)中在停止發(fā)動機 的指令發(fā)出之后設(shè)定控制模式方式的流程圖。
具體實施方式
以下，將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。在以下描述中，相同或者 相應(yīng)元件將用相同的參考標(biāo)號來表示。參考標(biāo)號相同的元件的名稱和功 能也相同。因而，以下對參考標(biāo)號相同的元件的描述僅僅提供一次。
首先，參照圖1將描述設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng) 的車輛發(fā)動機。
發(fā)動機1000是八缸V型發(fā)動機，其包括第一排1010和第二排 1012，每排具有四個氣缸。注意，根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng) 可以應(yīng)用到任何類型的發(fā)動機u即，可變閥正時系統(tǒng)可以應(yīng)用到除了八 缸V型發(fā)動機以外的發(fā)動機。
已經(jīng)流經(jīng)空氣濾清器1020的空氣供應(yīng)到發(fā)動機1000。節(jié)氣閥1030 調(diào)節(jié)供應(yīng)到發(fā)動機1000的空氣量。節(jié)氣閥1030是由電動機驅(qū)動的電子 控制的節(jié)氣閥。
空氣通過進氣通道1032被引入到氣缸1040。然后，該空氣在氣缸 1040內(nèi)形成的燃燒室中與燃料混合。該燃料從噴射器1050直接噴入氣缸 1040中。即，噴射器1050的噴射孔位于氣缸1040內(nèi)。
燃料在進氣行程中噴入氣缸1040中。燃料被噴射的時間不必在進氣 行程。將在發(fā)動機1000是噴射器1050的噴射孔位于氣缸1040內(nèi)的直噴 式發(fā)動機的前提下提供關(guān)于本發(fā)明實施例的描述。除了用于直接噴射的 噴射器1050之外，還可以設(shè)置用于端口噴射的噴射器?？蛇x地，可以僅 僅設(shè)置用于端口噴射的噴射器。
氣缸1040中的空氣燃料混合氣被火花塞1060點燃，然后燃燒。燃 燒了的空氣燃料混合氣(即，排氣氣體)被三元催化劑1070凈化，然后 排出到車輛外部?；钊?080由于空氣燃料混合氣的燃燒而被向下推，由 此旋轉(zhuǎn)曲軸1090。
進氣閥1100和排氣閥1110設(shè)置在氣缸1040的頂部。進氣閥1100 被進氣凸輪軸1120驅(qū)動，并且排氣閥1110被排氣凸輪軸1130驅(qū)動。進 氣凸輪軸1120和排氣凸輪軸1130通過例如鏈條或者齒輪而被彼此連 接，并以相同的轉(zhuǎn)數(shù)(以曲軸1090的轉(zhuǎn)數(shù)的一半)旋轉(zhuǎn)。因為旋轉(zhuǎn)體 (例如，軸)的轉(zhuǎn)數(shù)(代表性地，每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm))通常被稱為旋 轉(zhuǎn)速度，在以下描述中將使用術(shù)語"旋轉(zhuǎn)速度"。
進氣閥1100的相位(打開/關(guān)閉正時)被裝配到進氣凸輪軸1120的進氣VVT機構(gòu)2000控制。排氣閥1110的相位(打開/關(guān)閉正時)被裝配 到排氣凸輪軸1130的排氣VVT機構(gòu)3000控制。
在本發(fā)明的實施例中，進氣凸輪軸1120和排氣凸輪軸1130分別被 VVT機構(gòu)2000和3000旋轉(zhuǎn)，由此進氣閥1100的相位和排氣閥1110的 相位被控制。然而，用于控制相位的方法不限于此。
進氣VVT機構(gòu)2000由電動機2060 (在圖3中示出)操作。電動機 2060被電子控制單元(ECU) 4000控制。流經(jīng)電動機2060的電流的大 小由安培計(未示出)檢領(lǐng)ij，施加到電動機2060的電壓由伏特計(未示 出)檢測，并且表示電流的大小的信號和表示電壓的信號傳輸?shù)?ECU4000。排氣VVT機構(gòu)3000被以液壓的方式操作。注意，進氣VVT 機構(gòu)2000可以被以液壓的方式操作。注意，排氣VVT機構(gòu)3000可以借 助于電動機被操作。
ECU4000從曲軸角傳感器5000接收表示曲軸1090的旋轉(zhuǎn)速度和曲 軸角的信號。ECU4000還從凸輪軸位置傳感器5010接收表示進氣凸輪軸 1120的相位的信號和表示排氣凸輪軸1130的相位(這些凸輪軸在旋轉(zhuǎn)方 向上的位置)的信號。
此外，ECU4000從冷卻水溫度傳感器5020接收表示用于發(fā)動機 IOOO的冷卻水的溫度(冷卻水溫度)的信號，從氣流計5030接收表示供 應(yīng)到發(fā)動機1000的空氣量的信號。
ECU4000基于從以上所述的傳感器接收到的信號和存儲在存儲器 (未示出)中的對照圖和程序來控制節(jié)氣門開度、點火正時、燃料噴射 正時、燃料噴射量、進氣閥1100的相位、排氣閥1110的相位，使得將 發(fā)動機1000置于所期望的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，ECU4000接著參照對照圖設(shè)定適合于當(dāng)前發(fā) 動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的進氣閥IIOO的目標(biāo)相位，該對照圖使用表示發(fā)動機運轉(zhuǎn) 狀態(tài)的參數(shù)(代表性地使用發(fā)動機速度NE和進氣量KL)預(yù)先限定目標(biāo) 相位。 一般地，存儲用來在多個冷卻水溫度下設(shè)定進氣閥1100的目標(biāo)相 位的多個對照圖。
此后，將更詳細(xì)地描述進氣VVT機構(gòu)2000。注意，排氣VVT機構(gòu) 3000可以具有以下描述的進氣VVT機構(gòu)2000相同的結(jié)構(gòu)?？蛇x地，進 氣VVT機構(gòu)2000和排氣VVT機構(gòu)3000的每個可以具有與以下描述的進氣VVT機構(gòu)2000相同的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，進氣VVT機構(gòu)2000包括鏈輪2010、凸輪板2020、連 桿機構(gòu)2030、引導(dǎo)板2040、減速器2050和電動機2060。
鏈輪2010經(jīng)由例如鏈條連接到曲軸1090。如在進氣凸輪軸1120和 排氣凸輪軸1130的情況那樣，鏈輪2010的旋轉(zhuǎn)速度是曲軸1090的旋轉(zhuǎn) 速度的一半。進氣凸輪軸1120設(shè)置成進氣凸輪軸1120與鏈輪2010同 軸，并相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)。
凸輪板2020以第一銷2070連接到進氣凸輪軸1120。在鏈輪2010 中，凸輪板2020與進氣凸輪軸1120—起旋轉(zhuǎn)。凸輪板2020和進氣凸輪 軸1120可以彼此一體形成。
每個連桿機構(gòu)2030由第一臂2031和第二臂2032形成。如在圖4中 所示，圖4是沿著圖3中的線IV-IV所取的橫截面視圖，成對第一臂 2031布置在鏈輪2010中以相對于進氣凸輪軸1120的軸線對稱。每個第 一臂2031連接到鏈輪2010以繞第二銷2072樞轉(zhuǎn)。
如在圖5和圖6中所示，圖5是沿著圖3中的線V-V所取的橫截面 視圖，圖6示出了通過從圖5所示的狀態(tài)提前進氣閥1100的相位所實現(xiàn) 的狀態(tài)，第一臂2031和凸輪板2020由第二臂2032彼此連接。
每個第二臂2032被支撐成繞第三銷2074相對于第一臂2031樞轉(zhuǎn)。 每個第二臂2032被支撐成繞第四銷2076相對于凸輪板2020樞轉(zhuǎn)。
進氣凸輪軸1120被該對連桿機構(gòu)2030相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)，由此 進氣閥100的相位被改變。因而，即使其中一個連桿機構(gòu)2030受損并被 折斷，進氣閥1100的相位可以被另一連桿機構(gòu)2030改變。
如在圖3中所示，控制銷2034裝配在每個連桿機構(gòu)2030 (更具體 地，第二臂2032)的接近引導(dǎo)板2040的一面上。控制銷2034布置成與 第三銷2074同軸。每個控制銷2034在引導(dǎo)板2040中形成的引導(dǎo)槽2042 內(nèi)滑動。
每個控制銷2034在引導(dǎo)板2040中形成的引導(dǎo)槽2042內(nèi)滑動的同時 沿著徑向方向移動。每個控制銷2034沿著徑向方向的移動相對于鏈輪 2010旋轉(zhuǎn)進氣凸輪軸1120。
如在圖7中所示，圖7是沿著圖3中的線vn-vn所取的橫截面視
圖，引導(dǎo)槽2042以螺旋的方式形成，使得控制銷2034根據(jù)引導(dǎo)板2040的旋轉(zhuǎn)而沿著徑向方向移動。然而，引導(dǎo)槽2042的形狀不限于此。
隨著控制銷2034和引導(dǎo)板2040的軸線之間的距離沿著徑向方向增 大，進氣閥1100的相位被延遲更大。g卩，相位的改變量對應(yīng)于每個連桿 機構(gòu)2030根據(jù)控制銷2034沿著徑向方向的移動而被操作的量。注意， 隨著控制銷2034和引導(dǎo)板2040的軸線之間的距離沿著徑向方向增大， 進氣閥1100的相位可以被提前更大。
如在圖7中所示，當(dāng)控制銷2034到達引導(dǎo)槽2042的一端時，連桿 機構(gòu)2030的操作受到限制。因而，控制銷2034到達引導(dǎo)槽2042的一端 時的相位是進氣閥1100的最大提前相位或者最大延遲相位。
如在圖3中所示，多個凹部2044形成引導(dǎo)板2040接近減速器2050 的一面中。凹部2044用來將引導(dǎo)板2040和減速器2050彼此連接。
減速器2050由外齒齒輪2052和內(nèi)齒齒輪2054形成。外齒齒輪2052 被固定到鏈輪2010以與鏈輪2010 —起旋轉(zhuǎn)。
多個突起2056裝配在引導(dǎo)板2040的凹部2044中，并形成在內(nèi)齒齒 輪2054上。內(nèi)齒齒輪2054被支撐成可繞耦合器2062的偏心軸線2066 旋轉(zhuǎn)，耦合器2062的軸線從電動機2060的輸出軸的軸線2064偏移。
圖8示出了沿著圖3中的線vm-vm所取的橫截面視圖。內(nèi)齒齒輪
2054布置成其多個齒的一部分與內(nèi)齒齒輪2052嚙合。當(dāng)電動機2060的 輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度等于鏈輪2010的旋轉(zhuǎn)速度時，耦合器2062和內(nèi)齒齒 輪2054以與外齒齒輪2052 (鏈輪2010)相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在此情 況下，引導(dǎo)板2040以與鏈輪2010相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并且進氣閥 1100的相位被維持。
當(dāng)耦合器2062被電動機2060繞軸線2064相對于外齒齒輪2052旋 轉(zhuǎn)時，整個內(nèi)齒齒輪2054繞軸線2064轉(zhuǎn)動，并且同時內(nèi)齒齒輪2054繞 偏心軸線2066旋轉(zhuǎn)。內(nèi)齒齒輪2054的旋轉(zhuǎn)運動使引導(dǎo)板2040相對鏈輪 2010旋轉(zhuǎn)，由此進氣閥1100的相位被改變。
從以上描述的結(jié)構(gòu)可見，當(dāng)發(fā)動機1000被停止時，即當(dāng)鏈輪2010 的旋轉(zhuǎn)被停止時，僅僅通過使用電動機2060旋轉(zhuǎn)內(nèi)齒齒輪2054難以改 變進氣閥1100的相位。即，在發(fā)動機1000被停止之后進氣VVT機構(gòu) 2000難以改變閥正時。
通過使用減速器2050、引導(dǎo)板2040和連桿機構(gòu)2030減小電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度(電動機2060的操作 量)來改變進氣閥1100的相位?？蛇x地，通過增大電動機2060的輸出 軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度可以改變進氣閥1100的相位。電動 機2060的輸出軸設(shè)置有輸出表示輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度(輸出軸在旋轉(zhuǎn)方向 上的位置)的信號的電動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器5050。 一般地，每次電動機 2060的輸出軸被旋轉(zhuǎn)了預(yù)定角度時電動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器5050產(chǎn)生了脈 沖信號?；趶碾妱訖C旋轉(zhuǎn)角度傳感器5050輸出的信號檢測電動機2060 的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度(以下適合地簡稱為"電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度"或者 "電動機速度")。
如在圖9中所示，進氣VVT機構(gòu)2000的各元件協(xié)調(diào)實現(xiàn)的減速比 R (0)(即，電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間相對旋轉(zhuǎn)速度與進 氣閥1100的相位改變量之比)可以取與進氣閥1100的相位相對應(yīng)的 值。根據(jù)本發(fā)明實施例，隨著減速比增大，相位相對于電動機2060的輸 出軸和鏈輪2010之間相對旋轉(zhuǎn)速度的變化量減小。
當(dāng)進氣閥1100的相位在從最大延遲相位延伸到CA1的相位區(qū)域 2500內(nèi)時，進氣WT機構(gòu)2000的各元件協(xié)調(diào)實現(xiàn)的減速比是R1。當(dāng)進 氣閥1100的相位在從CA2 (CA2是比CA1更提前的相位)延伸到最大 提前相位的相位區(qū)域2520內(nèi)時，進氣VVT機構(gòu)2000的各元件協(xié)調(diào)實現(xiàn) 的減速比是R2 (R1>R2)。
當(dāng)進氣閥1100的相位在從CA1延伸到CA2的相位區(qū)域2510內(nèi)時， 進氣VVT機構(gòu)2000的各元件協(xié)調(diào)實現(xiàn)的減速比以預(yù)定的變化率((R2 —Rl) / (CA2—CA1))改變。
以下將描述這樣構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)的進氣 VVT機構(gòu)2000的效果。
當(dāng)進氣閥1100的相位(進氣凸輪軸1120)被提前時，電動機2060 被操作以相對鏈輪2010旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)板2040。結(jié)果，如圖IO所示，進氣閥 1100的相位被提前。
當(dāng)進氣閥1100的相位在從最大延遲相位延伸到CA1的相位區(qū)域 2500內(nèi)時，電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度以減 速比Rl減小。結(jié)果進氣閥1100的相位被提前。
當(dāng)進氣閥1100的相位在從CA2延伸到最大提前相位的相位區(qū)域2520內(nèi)時，電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度以減 速比R2減小。結(jié)果，進氣閥1100的相位被提前。
當(dāng)進氣閥1100的相位被延遲時，電動機2060的輸出軸沿著與進氣 閥1100的相位被提前的方向相反的方向相對鏈輪2010旋轉(zhuǎn)。當(dāng)相位被 延遲時，電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度以類似 于當(dāng)相位被提前時的方式減小。當(dāng)進氣閥1100的相位在從最大延遲相位 延伸到CA1的相位區(qū)域2500內(nèi)時，電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之 間的相對旋轉(zhuǎn)速度以減速比Rl減小。結(jié)果，相位被延遲。當(dāng)進氣閥 1100的相位在從CA2延伸到最大提前相位的相位區(qū)域2520內(nèi)時，電動 機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度以減速比R2減小。結(jié) 果，相位被延遲。
因而，只要電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)方向 保持不變，進氣閥1100的相位可以在從最大延遲相位延伸到CA1的相 位區(qū)域2500和從CA2延伸到最大提前相位的相位區(qū)域2520兩者中被提 前或者延遲。在此情況下，在從CA2延伸到最大提前相位的相位區(qū)域 2520中，相位被提前或者延遲的量大于在從最大延遲相位延伸到CA1的 相位區(qū)域2500中。因而，相位區(qū)域2520的相位變化寬度大于相位區(qū)域 2500。
在從最大延遲相位延伸到CA1的相位區(qū)域2500中，減速比較高。 因而，根據(jù)發(fā)動機1000的運轉(zhuǎn)，利用施加至進氣凸輪軸1120的轉(zhuǎn)矩， 需要高轉(zhuǎn)矩來旋轉(zhuǎn)電動機2060的輸出軸。因而，即使當(dāng)電動機2060不 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩(例如，即使當(dāng)電動機2060不運轉(zhuǎn))，由施加到進氣凸輪軸 1120的轉(zhuǎn)矩引起的電動機2060的輸出軸的旋轉(zhuǎn)受到約束。此約束了不期 望的相位改變(即，實際相位從在控制中使用的相位的偏差)的發(fā)生。
優(yōu)選地，電動機2060相對于鏈輪2010旋轉(zhuǎn)的方向與相位的提前/延 遲之間的關(guān)系設(shè)定成當(dāng)電動機2060的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于鏈輪2010 的旋轉(zhuǎn)速度時進氣閥IIOO的相位被延遲。因而，當(dāng)在發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)的 同時用作致動器的電動機2060變得不能工作時，進氣閥1100的相位被 逐漸延遲，并最終與最大延遲相位一致。即，即使進氣閥相位控制變得 不可執(zhí)行，也可以將進氣閥1100的相位置于在發(fā)動機1000中進行穩(wěn)定 燃燒的狀態(tài)。
18當(dāng)進氣閥1100的相位在從CA1延伸到CA2的相位區(qū)域2510內(nèi)時， 電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度以以預(yù)定變化率 變化的減速比減小。結(jié)果，進氣閥1100的相位被提前或者延遲。
當(dāng)進氣閥1100的相位從相位區(qū)域2500轉(zhuǎn)移到相位區(qū)域2520，或者 從相位區(qū)域2520轉(zhuǎn)移到相位區(qū)域2500時，相位相對于電動機2060的輸 出軸和鏈輪2010之間的相對旋轉(zhuǎn)速度的變化量被逐漸增大或者減小。因 11 u ，嚇口 口 'j又'i七里口、j ,ts1、 /則口、j進少文'pL又；tu g、j術(shù)鄉(xiāng)、j術(shù)p"j ^r目僅日3 :^、后y戈 化。結(jié)果，更適合地控制進氣閥1100的相位。
圖9中的減速比R (0)對應(yīng)于進氣閥1100的相位的變化量相對于 電動機2060的操作量(電動機2060的輸出軸和鏈輪2010之間的相對旋 轉(zhuǎn)速度)之比的倒數(shù)。即，減速比較高的相位區(qū)域2500可以視為根據(jù)本 發(fā)明的"第一相位區(qū)域"，其它相位其余2510和2520可以共同地視為根 據(jù)本發(fā)明的"第二相位區(qū)域"。
對于根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動機被起動時的進 氣閥1100的相位(以下適合地稱為"起動時相位")設(shè)定在圖9所示的減 速比較高的相位區(qū)域2500內(nèi)。特別是，在自動執(zhí)行發(fā)動機間歇運轉(zhuǎn)的車 輛(諸如設(shè)置有經(jīng)濟行駛系統(tǒng)的車輛，該經(jīng)濟行駛系統(tǒng)在發(fā)動機開始怠 速運轉(zhuǎn)時停止發(fā)動機，以及能夠僅僅使用電動機作為驅(qū)動力源的混合動 力車輛)，優(yōu)選地，執(zhí)行用于將驅(qū)動時相位設(shè)定為最大延遲相位的起動 時壓力減小控制以減小發(fā)動機被起動時的振動。
以下在起動時相位設(shè)定為最大延遲相位的前提下提供關(guān)于本發(fā)明實 施例的描述。因而，將在發(fā)送使發(fā)動機IOOO停止的指令(以下稱為"發(fā) 動機停止指令")之后的進氣閥的目標(biāo)相位(停止時相位)設(shè)定為最大延 遲相位0s，以便于隨后發(fā)動機起動。
將當(dāng)發(fā)動機1000正在怠速運轉(zhuǎn)時使用的進氣閥1100的目標(biāo)相位 設(shè)定為相位區(qū)域2500外的相位。在此情況下，必須在發(fā)動機停止指令被 發(fā)送之后將進氣閥1000的相位可靠地改變所需量，以在發(fā)動機停止指令 被發(fā)送之后可靠地使進氣閥1100的相位回到區(qū)域2500。使進氣閥1100 的相位回到區(qū)域2500中以防止當(dāng)發(fā)動機1000被停止時進氣閥1100的不 期望的變化的發(fā)生。在本發(fā)明實施例中，發(fā)動機停止指令的示例包括響 應(yīng)于由駕駛員執(zhí)行的操作(代表性地，關(guān)斷點火開關(guān)的操作)而發(fā)送的發(fā)動機停止指令，和由在例如混合動力車輛或者設(shè)置有經(jīng)濟行駛系統(tǒng)的 車輛中執(zhí)行的發(fā)動機自動停止控制自動地產(chǎn)生的發(fā)動機停止指令。
接著，將詳細(xì)描述對進氣閥1100的相位(以下適合地簡稱為"進氣 閥相位")的控制的構(gòu)造。
如在圖11中所示，如之前參照圖1所描述的，發(fā)動機1000構(gòu)造成
動力通過正時鏈條1200 (或者正時帶)從曲軸1090分別經(jīng)由鏈輪2010 和鏈輪2012傳遞到進氣凸輪軸1120及排氣凸輪軸1130。每次進氣凸輪 軸1120旋轉(zhuǎn)預(yù)定的凸輪角度時輸出凸輪角度信號Piv的凸輪位置傳感器 5010裝配在進氣凸輪軸1120的外周邊。每次曲軸1090旋轉(zhuǎn)預(yù)定的曲軸 角度時輸出曲軸角度信號Pca的曲軸角度傳感器5000裝配在曲軸1090 的外周邊。每次電動機2060旋轉(zhuǎn)預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度時輸出電動機旋轉(zhuǎn)角度 信號Pmt的電動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器5050裝配到電動機2060的轉(zhuǎn)子(未 示出)。這些凸輪角度信號Piv、曲軸角度信號Pca和電動機旋轉(zhuǎn)角度信 號Pmt傳輸?shù)紼CU4000。
ECU4000基于從檢測發(fā)動機1000的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和運轉(zhuǎn)條件(由駕駛員 執(zhí)行的踏板操作、當(dāng)前車輛速度等)的傳感器輸出的信號來控制發(fā)動機 1000的運轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機1000產(chǎn)生所需的輸出動力。作為發(fā)動機控制的 一部分，ECU4000基于圖2所示的對照圖設(shè)定進氣閥1100的相位的目標(biāo) 值和排氣閥1110的相位的目標(biāo)值。此外，ECU4000準(zhǔn)備用于用作進氣 VVT機構(gòu)2000的致動器的電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref。如果 電動機2060以旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref旋轉(zhuǎn)，則進氣閥1100的相位與目 標(biāo)值(目標(biāo)相位) 一致。
如以下所述，基于電動機2060的輸出軸和鏈輪2010 (進氣凸輪軸 1120)之間的相對旋轉(zhuǎn)速度(對應(yīng)于致動器的操作量)設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度指 令值Nmref。電動機EDU (電子驅(qū)動單元)4100基于由來自ECU4000 的信號所表示的旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref控制電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度。
圖12是圖示對用作根據(jù)本發(fā)明實施例的進氣VVT機構(gòu)2000的致動 器的電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度控制的框圖。
如在圖12所示，目標(biāo)相位設(shè)定單元4010基于表示發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài) 的參數(shù)(例如，圖2所示的發(fā)動機速度和進氣量)設(shè)定作為可變閥正時 控制的對象的用于進氣閥1100的目標(biāo)相位值IVref。在發(fā)動機1000被停止時，更具體地，在發(fā)送使發(fā)動機iooo停止的指令之后，目標(biāo)相位設(shè)定 單元4010將目標(biāo)相位值IVref設(shè)定為適合于發(fā)動機起動的停止時相位
(在本實施例中是最大延遲相位)以便于隨后的發(fā)動機起動。即，如果 當(dāng)發(fā)動機停止指令被發(fā)送時進氣閥相位與停止時相位不一致(如果停止 時相位尚未到達)，則可變閥正時系統(tǒng)需要改變進氣閥相位(即，進氣 凸輪軸1120的相位)。
致動器操作量設(shè)定單元6000基于進氣閥1100的當(dāng)前實際相位IV
(0)(以下稱為"實際進氣閥相位IV (0)")與目標(biāo)相位值IVref的偏 差準(zhǔn)備用于電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref，使得致動器被操作使 進氣閥相位IV (。與目標(biāo)相位值IVref—致的量。
致動器操作量設(shè)定單元6000包括閥相位檢測單元6010;凸輪軸相位 改變量計算單元6020;相對旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定單眼6030;凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度檢 測單元6040;以及旋轉(zhuǎn)速度指令值準(zhǔn)備單元6050。通過以預(yù)定的控制循 環(huán)執(zhí)行根據(jù)事先存儲在ECU4000中的預(yù)定程序的控制例程來實現(xiàn)致動器 操作量設(shè)定單元6000的操作。
闊相位檢測單元6010基于來自曲軸角度傳感器5000的曲軸角度信 號Pca、來自凸輪軸位置傳感器5010的凸輪角度信號Piv和來自用于電 動機2060的旋轉(zhuǎn)角度傳感器5050分電動機旋轉(zhuǎn)角度信號Pmt計算進氣 閥1100的實際相位IV (0)(以下稱為"實際進氣閥相位IV (0)")。
凸輪軸相位改變量計算單元6020包括計算單元6022和所需相位改 變量計算單元6025。計算單元6022計算實際進氣閥相位IV (0)與目標(biāo) 相位IVref的偏差A(yù)IV (0) (AIV (0) =IV (60 —IVref)。所需相位 改變量計算單元6025基于所計算的偏差A(yù)IV (0)計算在當(dāng)前控制循環(huán) 中要求改變進氣凸輪軸1120的相位的量(以下稱為"用于進氣凸輪軸 1120的所需相位改變量A0")。
例如，預(yù)先設(shè)定在單個控制循環(huán)中所需相位改變量A0的最大值 A0max。所需相位改變量計算單元6025設(shè)定所需相位改變量A0 (其對 應(yīng)于偏差A(yù)IV (0)并等于或者小于最大值A(chǔ)0max)。最大值A(chǔ)0max可
以是固定值?？蛇x地，最大值A(chǔ)0max可以由所需相位改變量計算單元 6025基于發(fā)動機1000的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動機速度、進氣量等)和偏差A(yù)IV
(0)可變地設(shè)定。凸輪軸相位改變量計算單元6020判定進氣閥相位IV(0)是否已經(jīng)達到目標(biāo)相位值IVref。如果判定進氣閥相位IV (0)已經(jīng) 達到目標(biāo)相位值IVref，則凸輪軸相位改變量計算單元6020將相位改變 量A0設(shè)定為O (A0二O)。
相對旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定單元6030計算電動機2060的輸出軸相對于鏈輪 2010 (進氣凸輪軸1120)的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度ANm。旋轉(zhuǎn)速度ANm 需要被實現(xiàn)以獲得由所需相位改變量計算單元6025計算的所需相位改變 量A0。例如，當(dāng)進氣閥llOO的相位被提前時將相對旋轉(zhuǎn)速度ANm設(shè)定 為正值(ANmX))。另一方面，當(dāng)進氣閥1100的相位被延遲時，將相 對旋轉(zhuǎn)速度ANm設(shè)定為負(fù)值(ANmO)。當(dāng)進氣閥1100的當(dāng)前相位被 維持(即，當(dāng)進氣閥相位IV (0)已經(jīng)達到目標(biāo)相位值IVref (A0=O) 時)，將相對旋轉(zhuǎn)速度ANm設(shè)定為大致等于零的值(ANm二0)。
每與一個控制循環(huán)相對應(yīng)的單位時間AT的相位改變量A0和相對旋 轉(zhuǎn)速度ANm之間的關(guān)系由以下公式l表示。在公式1中，如圖9所示， R (。是根據(jù)進氣閥1100的相位而變化的減速比。
A0^ANmx36O。x (I/R (0) ) xAT 公式1
根據(jù)公式1 ，相對旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定單元6030計算電動機2060相對于鏈 輪2010的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度ANm，在控制循環(huán)AT的過程中相對旋 轉(zhuǎn)速度ANm被要求實現(xiàn)以獲得凸輪軸的相位改變量A0。
凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度檢測單元6040通過將凸輪軸1090的旋轉(zhuǎn)速度除以2 計算鏈輪2010的旋轉(zhuǎn)速度(即，進氣凸輪軸1120的實際旋轉(zhuǎn)速度 IVN)?？蛇x地，凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度檢測單元6040可以基于來自凸輪軸位 置傳感器5010的凸輪角度信號Piv計算進氣凸輪軸1120的實際旋轉(zhuǎn)速 度匿。
旋轉(zhuǎn)速度指令值準(zhǔn)備單元6050通過將由凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度檢測單元 6040計算出的進氣凸輪軸1120的實際旋轉(zhuǎn)速度IVN加上由相對旋轉(zhuǎn)速 度設(shè)定單元6030設(shè)定的相對旋轉(zhuǎn)速度ANm來準(zhǔn)備用于電動機2060的旋 轉(zhuǎn)速度指令值Nmref。表示由旋轉(zhuǎn)速度指令值準(zhǔn)備單元6050準(zhǔn)備的旋轉(zhuǎn) 速度指令值Nmref的信號傳輸?shù)诫妱訖CEDU4100。
電動機ECU4100經(jīng)由繼電器電路4250連接到電力供應(yīng)單元4200。 基于控制信號SRL控制繼電器電路4250的開/關(guān)狀態(tài)。電力供應(yīng)單元 4200通常由在發(fā)動機1000的運轉(zhuǎn)過程中被充電的二次電池形成。電動機EDU4100執(zhí)行旋轉(zhuǎn)速度控制，使得電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度 與旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref—致。例如，電動機EDU4100基于電動機 2060的實際旋轉(zhuǎn)速度Nm與旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref的偏差(Nmref— Nm)控制功率半導(dǎo)體元件(例如，晶體管)的開/關(guān)狀態(tài)以控制從電力 供應(yīng)單元4200供應(yīng)到電動機2060的電力(代表性地，流經(jīng)電動機2060 的電流大小和施加到電動機2060的電壓的振幅)。例如，控制在功率半 導(dǎo)體元件的開/關(guān)操作中使用的占空比。
電動機EDU4100根據(jù)以下公式(2)控制作為在旋轉(zhuǎn)速度控制中使 用的調(diào)節(jié)量的占空比DTY，以更合適地控制電動機2060。
<formula>formula see original document page 23</formula> 公式2
在公式2中，DTY (FB)是基于使用以上所述的偏差和預(yù)定的控制 增益進行的控制計算的(代表性地，普通的P控制或者PI控制)的反饋項。
如圖13所示，公式(2)中的DTY (ST)是基于用于電動機2060 的旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref和相對旋轉(zhuǎn)速度ANm設(shè)定的預(yù)設(shè)項。
如圖13所示，與當(dāng)相對旋轉(zhuǎn)速度ANm為零(ANm二0)(即，當(dāng) 電動機2060基于旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref以與鏈輪2010相同的旋轉(zhuǎn)速度 旋轉(zhuǎn)時)要求供應(yīng)到電動機2060的電力(流經(jīng)電動機2060的電流和施 加到電動機2060的電壓)相對應(yīng)的占空比特性6060預(yù)先以表格的形式 提供?；谡伎毡忍匦?060設(shè)定公式2中的DTY (ST)?？蛇x地，通 過將與相對旋轉(zhuǎn)速度ANm相對應(yīng)的占空比的值從基于占空比特性6060 的基準(zhǔn)值相對增大或者減小可以設(shè)定公式2中的DTY (ST)。
執(zhí)行其中組合使用預(yù)設(shè)項和反饋項兩者來控制供應(yīng)到電動機2060的 電力的旋轉(zhuǎn)速度控制。以此方式，即使旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref變化，電 動機EDU4100使電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)速度指令值Nmref—致 比在單純的反饋控制(即，僅僅使用公式2中的反饋項DTY (FB)控制 供應(yīng)到電動機2060電力的旋轉(zhuǎn)速度控制)中更迅速。
如在圖12中所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)還包括停止 時控制模式設(shè)定單元6500，其控制在發(fā)動機停止指令被發(fā)送之后的進氣 閥的相位。停止時控制模式設(shè)定單元6500包括模式切換條件設(shè)定單元 6510、模式切換判定單元6520和鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元6550。模式切換判定單元6520響應(yīng)于發(fā)動機停止指令的發(fā)送將發(fā)動機停止
指令發(fā)送之后的進氣閥相位控制的模式設(shè)定為最高速度模式(第一模
式)，并維持最高速度模式，直到由模式切換條件設(shè)定單元6510設(shè)定的 模式切換條件得到滿足。當(dāng)模式切換條件得到滿足時，模式切換判定單 元6520將進氣閥相位控制的模式從最高速度模式改變?yōu)橥ǔＤＪ?第二 模式)。
例如，如圖14所示，在發(fā)動機停止指令被發(fā)送之后，在進氣閥相位 在其中進氣閥相位比改變控制模式的模式切換相位更提前的的區(qū)域 AR1內(nèi)的同時，使用最高速度模式。當(dāng)進氣閥相位在其中進氣閥相位與 模式切換相位0r—致或者比模式切換相位更延遲的區(qū)域AR2內(nèi)時， 使用通常模式來代替最高速度模式。即，在發(fā)出發(fā)動機停止指令之后， 使用速模式，直到作為停止時相位的最大延遲相位和當(dāng)前進氣閥相位之 間的相位差A(yù)0變得等于或者小于預(yù)定值(lA0l傘r一0sl)。然后，當(dāng)相 位差A(yù)0變得等于或者小于預(yù)定值時，控制模式從最高速度模式(第一模 式)改變到通常模式(第二模式)。此后，在通常模式下進氣閥相位朝 著停止時相位改變。當(dāng)當(dāng)發(fā)動機停止指令發(fā)出時進氣閥相位已經(jīng)在區(qū)域 AR2內(nèi)時，不選擇最高速度模式，并且繼續(xù)使用通常模式作為控制模 式，直到發(fā)動機停止。
在通常模式下，致動器操作量設(shè)定單元6000執(zhí)行對進氣閥相位IV (0)的反饋控制，并且電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度基于旋轉(zhuǎn)速度指令值 Nmref而被控制。
在最高速度模式下，不對進氣閥相位IV (0)執(zhí)行反饋控制。供應(yīng) 到電動機2060的電力量固定為最大值，并且電動機2060逆著通常旋轉(zhuǎn) 方向旋轉(zhuǎn)。因而，電動機2060以當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最高可能的旋轉(zhuǎn)速度 逆著通常旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，因而，在最高速度下進氣閥相位朝著最大延遲 相位(停止時相位)改變。在此情況下，電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度取決于 諸如的溫度的條件而變化。具體地，當(dāng)溫度較低時，電動機2060的負(fù)荷 轉(zhuǎn)矩由于潤滑油的粘性的增大而增大。因而，由所接收到的相同電力量 所實現(xiàn)的電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度變得低于當(dāng)溫度不低時的情況。
在接收到電動機旋轉(zhuǎn)角度信號Pmt時，模式切換條件設(shè)定單元6510 設(shè)定表示模式切換條件的模式切換相位0r，其中電動機旋轉(zhuǎn)角度信號
24Pmt是頻率對應(yīng)于電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度Nm的脈沖信號。
如圖15所示，根據(jù)當(dāng)前電動機速度Nm依次設(shè)定模式切換相位0r。 隨著電動機速度Nm增大，模式切換相位0s更提前。即，模式切換條件 被設(shè)定成，隨著電動機速度Nm增大，模式從最高速度模式改變到通常 模式的時間變得更早。
可選地，自發(fā)動機停止指令發(fā)出之后已經(jīng)經(jīng)過的時間可以由計時器 (未示出)測量，并且模式切換條件可以基于經(jīng)過的時間T和模式切換 時間Tm之間的比較結(jié)果來設(shè)定。在此情況下，模式切換判定單元6250 使用最高速度模式，直到經(jīng)過的時間T到達模式切換時間Tm。當(dāng)自發(fā)動 機停止指令發(fā)出之后已經(jīng)經(jīng)過模式切換時間Tm時，模式切換判定單元 65可以將控制模式從最高速度模式改變到通常模式，并在此后維持通常 模式。
模式切換條件設(shè)定單元6510基于當(dāng)發(fā)動機停止指令發(fā)出時的相位差 △0和電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度Nm設(shè)定模式切換時間Tm。例如，如圖 16所示，針對當(dāng)發(fā)動機停止指令發(fā)出時的每個相位差A(yù)0預(yù)先設(shè)定表示 電動機速度Nm和模式切換時間Tm之間關(guān)系的設(shè)定特性6600。模式切 換條件設(shè)定單元6510基于當(dāng)發(fā)動機停止指令發(fā)出時的相位差A(yù)0選擇將 被使用的設(shè)定特性6600，然后根據(jù)所選定的設(shè)定特性6600依次與當(dāng)前電 動機速度Nm對應(yīng)的模式切換時間Tm。模式切換時間Tm被設(shè)定為隨著 當(dāng)發(fā)動機停止指令發(fā)出時的相位差A(yù)0越小就越短的時間，并設(shè)定為隨著 電動機速度Nm越高就越短的時間。
如圖12所示，鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元6550判定電動機2060是否處于其 中電動機2060的旋轉(zhuǎn)大致完全停止的鎖止?fàn)顟B(tài)中。更具體地，如圖17 所示，當(dāng)脈沖未發(fā)生期間(在此期間，電動機旋轉(zhuǎn)角度信號Pmt不產(chǎn)生 脈沖)超過限制值時，判定電動機2060處于鎖止?fàn)顟B(tài)?？蛇x地，脈沖未 發(fā)生期間Tlc可以在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后被累積，并且可以當(dāng)累積 的期間達到預(yù)定值時判定電動機2060處于鎖止?fàn)顟B(tài)下。
鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元6550產(chǎn)生用于關(guān)斷繼電器電路4250的控制信號 SRL或者用于停止由電動機EDU4100執(zhí)行的接通/關(guān)斷控制的停止信 號，由此停止對電動機2060的電力供應(yīng)。因而，可以防止電動機2060 以及布置在控制電動機2060的電動機EDU4100內(nèi)的開關(guān)元件由于過熱而出現(xiàn)故障。
接著，將參照圖18描述控制電動機2060的電動機EDU4100的構(gòu)造。
圖18是圖示電動機EDU4100的具體構(gòu)造的功能框圖。如圖18所 示，電動機EDU4100包括脈沖計數(shù)器4110和4120、減法電路4130、控 制計算電路4140、占空預(yù)設(shè)電路4150、加法電路4155、驅(qū)動電路 4160、 DC/DC轉(zhuǎn)換器4170、逆變器4180、模式判定電路4300和切換開 關(guān)4310。
電動機EDU4100從ECU4000接收作為頻率與旋轉(zhuǎn)速度指令值 Nmref對應(yīng)的脈沖信號的控制信號SG1 。脈沖計數(shù)器4110計數(shù)來自 ECU4000的脈沖信號SGI的脈沖次數(shù)。脈沖信號SGI具有與旋轉(zhuǎn)速度命 令值Nmref對應(yīng)的頻率。脈沖計數(shù)器4120計數(shù)電動機旋轉(zhuǎn)角度信號Pmt 的脈沖的次數(shù)。減法電路4130輸出表示由脈沖計數(shù)器4110計數(shù)的脈沖 次數(shù)和由脈沖計數(shù)器4120計數(shù)的脈沖次數(shù)之間的差值A(chǔ)Np的信號。 即，從減法電路4130輸出的信號表示與電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn) 速度命令值Nmref之間偏差相對應(yīng)的差值A(chǔ)Np。
控制計算電路4140根據(jù)公知的控制計算方法(例如，P控制或者PI 控制)基于電動機2060的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)速度命令值Nmref之間的偏差 輸出表示調(diào)節(jié)量的信號，S口，表示方程式2中的反饋項DTY (FB)的控 制電壓Vfb。占空預(yù)設(shè)電路4150根據(jù)從脈沖計數(shù)器4110輸出的信號基于 圖13所示的占空比特性6060輸出表示控制電壓Vst的信號，其中控制 電壓Vst表示方程式2中的預(yù)設(shè)項DTY(ST)。
加法電路4155輸出表示控制電壓Vmn的信號，控制電壓Vmn是由 來自控制計算電路4140的信號所表示的控制電壓Vb和由來自占空預(yù)設(shè) 電路4150的信號表示的控制電壓Vst之和?？刂齐妷篤mn對應(yīng)于表示 方程式2中的占空比DTY的電壓。控制電壓Vmn表示布置在DC/DC轉(zhuǎn) 換器4170內(nèi)的功率半導(dǎo)體元件的占空比，其中DC/DC轉(zhuǎn)換器4170用在 旋轉(zhuǎn)速度控制模式中。
模式判定電路4300根據(jù)來自ECU4000的指令準(zhǔn)備表示電動機2060 是否正沿著通常的旋轉(zhuǎn)方向或者逆著通常的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的控制信號SP 和表示所選定的控制模式的控制信號SMD。在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后，模式判定電路4300基于由圖12所示的模式切換判定單元6520所選 定的模式準(zhǔn)備控制信號SMD。在通常運轉(zhuǎn)期間，控制信號SMD被設(shè)定 成基本選擇通常模式。
基于旋轉(zhuǎn)速度命令值Nmref基本上設(shè)定電動機2060的旋轉(zhuǎn)方向?？?選地，可以根據(jù)來自ECU4000的方向信號設(shè)定電動機2060的旋轉(zhuǎn)方 向。尤其是，在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后的最高速度模式中，需要基于 當(dāng)前進氣閥相位是否比停止時相位更提前或者更延遲來設(shè)定電動機2060 的旋轉(zhuǎn)方向。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，因為進氣閥IIOO的停止時相 位與最大延遲相位一致，電動機2060的旋轉(zhuǎn)方向在發(fā)動機停止指令發(fā)出 之后恒定(逆著通常的旋轉(zhuǎn)方向)。
當(dāng)選擇通常模式時，切換開關(guān)4310根據(jù)來自模式判定電路4300的 控制信號SMD將由來自加法電路4155的信號所表示的表示控制電壓 Vmn的信號作為表示控制電壓Vdty的信號傳遞到驅(qū)動電路4160。另一 方面，當(dāng)選擇最高速度模式時，切換開關(guān)4310將表示與最大占空比 DTYmax (100%)的電壓Vcs的信號作為表示控制電壓Vdty的信號傳 遞到驅(qū)動電路4160。
DC/DC轉(zhuǎn)換器4170由例如斬波電路形成。來自電力供應(yīng)單元4200 的源電壓VB根據(jù)電路中的功率半導(dǎo)體元件的占空比升壓或者降壓。因 而，來自DC/DC轉(zhuǎn)換器4170的輸出電壓Vac根據(jù)由控制電壓Vdty指示 的占空比DTY被可變地控制著。
逆變器4180由例如普通的三相逆變器形成，并將峰值大小與來自 DC/DC轉(zhuǎn)換器4170的輸出電壓Vac —致的交流電壓施加到電動機 2060。因而，在最高速度模式中，來自DC/DC轉(zhuǎn)換器4170的輸出電壓 Vac基于最大占空比DTYmax具有最大值。因而，施加到電動機2060的 電壓的大小是最大值，并且供應(yīng)到電動機2060的電力量也設(shè)定為最大 值。因而，通過執(zhí)行簡單控制，可以將電動機速度設(shè)定為當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài) 下最高可能值。
當(dāng)電動機2060正逆著通常旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時，逆變器4180根據(jù)來自 模式判定電路4300的控制信號SP將相位與當(dāng)電動機2060正沿著通常旋 轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時相反的交流電電壓施加到電動機2060。
圖19是圖示在根據(jù)本發(fā)明實施例的可變閥正時系統(tǒng)中設(shè)定在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后的控制模式的方式的流程圖。圖19所示的控制例程通
過執(zhí)行預(yù)先存儲在ECU4000中程序以預(yù)定的控制循環(huán)來實現(xiàn)。
如圖19所示，ECU4000在步驟S100判定是否已經(jīng)發(fā)出發(fā)動機停止 指令。例如，可以基于發(fā)動機停止處理標(biāo)記進行步驟S100的判定，其中 發(fā)動機停止處理標(biāo)記在發(fā)動機起動時設(shè)定為"關(guān)"，并響應(yīng)于發(fā)動機停止 指令的發(fā)出而設(shè)定為"開"。
當(dāng)在步驟S100作出否定的判定，即當(dāng)判定尚未發(fā)出發(fā)動機停止指 令時，ECU4000將用于進氣閥相位的控制模式設(shè)定為通常模式。如上所 述，在通常模式下，通過執(zhí)行反饋控制以使進氣閥相位為目標(biāo)相位值來 對電動機2060執(zhí)行旋轉(zhuǎn)速度控制。
另一方面，當(dāng)在步驟S100作出肯定的判定時，ECU4000判定發(fā)動機 速度在預(yù)定的速度范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)動機正以相當(dāng)?shù)偷乃俣?例如，低于 200rpm的發(fā)動機速度)旋轉(zhuǎn)時，即當(dāng)直到發(fā)動機停止的時間太短而不足 以將進氣閥相位改變足夠量時，或者當(dāng)發(fā)動機正以高速(例如，超過 2000rpm的發(fā)動機速度)旋轉(zhuǎn)時，即當(dāng)留下改變進氣閥相位的足夠時間 因而估計出不用選擇最高速度模式而執(zhí)行通常模式下的控制就能將進氣 閥相位改變到停止時相位時，在步驟S105作出否定的判定。在除了發(fā)動 機正以相當(dāng)?shù)偷乃俣刃D(zhuǎn)的情況和發(fā)動機以高速旋轉(zhuǎn)的情況(例如，在 發(fā)動機正以從200rpm到2000rpm的發(fā)動機速度旋轉(zhuǎn)的情況)以外的情況 下，在步驟S105作出肯定的判定。
當(dāng)在步驟S105作出肯定的判定時，ECU4000在步驟S110判定控制 模式在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后的下述條件下是否已經(jīng)被設(shè)定為通常模 式。如果判定控制模式已經(jīng)被設(shè)定為通常模式(在步驟S110為"是")， 則ECU4000執(zhí)行步驟S150以將用于進氣閥相位的控制模式維持在通常 模式下。如上所述，在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后，通常模式下的目標(biāo)相 位值IV (60被設(shè)定為停止時相位0s (最大延遲相位)。
另一方面，當(dāng)在步驟S110作出否定的判定時，即當(dāng)維持當(dāng)發(fā)動機停 止指令發(fā)出時最初設(shè)定的最高速度模式時，ECU4000在步驟S120基于當(dāng) 前電動機速度Nm設(shè)定模式切換條件，更具體地，圖14和圖15所示的 模式切換相位0r (或者圖16所示的模式切換時間Tm)。
然后，ECU4000在步驟S130判定在步驟S120設(shè)定的模式切換條件是否已經(jīng)得到滿足。當(dāng)模式切換相位&被選擇為模式切換條件時，
ECU4000判定當(dāng)前的進氣閥相位IV (0)是否比模式切換相位0r更接近 停止時相位0s。即判定以下方程式是否得到滿足|IV(0)-l傘r—0s|。 當(dāng)停止時相位與最大延遲相位一致時，ECU4000在步驟S130判定當(dāng)前進 氣閥相位IV(。比在步驟S130中設(shè)定的模式切換相位更延遲 (IV(，r)。
當(dāng)模式切換時間Tm選擇為模式切換條件時，在步驟S130作出否定 的判定，直到自發(fā)動機停止指令發(fā)出之后已經(jīng)經(jīng)過的并由計時器(未示 出)測量的時間達到模式切換時間Tm。在經(jīng)過的時間超過模式切換時間 Tm之后，在步驟S130作出否定的判定。在步驟S120中的處理對應(yīng)于由 圖12所示的模式切換條件設(shè)定單元6510執(zhí)行的操作。
當(dāng)判定模式切換條件得到滿足(在步驟S130中為"是")時，即當(dāng)判 定當(dāng)前進氣閥相位IV(。比模式切換相位0r更接近停止時相位時，或 者當(dāng)自發(fā)動機停止指令發(fā)出之后已經(jīng)經(jīng)過的時間超過模式切換時間Tm 時，ECU4000執(zhí)行步驟S150以將用于進氣閥相位的控制模式設(shè)定為通常 模式。
另一方面，當(dāng)判定模式切換條件沒有得到滿足時(在步驟S130中為 "否")，即當(dāng)判定當(dāng)前進氣閥相位IV(0)比模式切換相位0s更遠(yuǎn)離停止時 相位0s，即當(dāng)自發(fā)動機停止指令發(fā)出之后已經(jīng)經(jīng)過的時間尚未達到模式 切換時間Tm時，ECU4000執(zhí)行步驟S160，以判定電動機2060是否處 于其中電動機2060的旋轉(zhuǎn)大致完全停止的鎖止?fàn)顟B(tài)下。因為與以上所述 的方式相同的方式作出步驟S160的判定，在以上所述方式中鎖止?fàn)顟B(tài)判 定單元6550判定電動機2060是否處于鎖止?fàn)顟B(tài)下，所以以下不提供詳 細(xì)的描述。
當(dāng)判定電動機2060處于鎖止?fàn)顟B(tài)下時(在步驟S160中的"是")， ECU4000在步驟S200停止對電動機2060的電力供應(yīng)，并在步驟S210結(jié) 束進氣閥相位控制。g口，步驟S160、 S200和S210中的處理對應(yīng)于由圖 12所示的鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元6550執(zhí)行的操作。在通?？刂七^程(通常模 式)中還執(zhí)行用于判定電動機2060是否處于鎖止?fàn)顟B(tài)下的控制。然而， 在其中大量電力供應(yīng)到電動機2060的最高速度模式中，用來判定電動機 2060是否處于鎖止?fàn)顟B(tài)中的限制值被設(shè)定為比在通常模式下使用的值更
29短的值。
當(dāng)電動機2060不在鎖止?fàn)顟B(tài)下時，ECU4000在步驟S180將用于進 氣閥相位的控制模式設(shè)定為最高速度模式。在步驟S130、 S150和S180 中的處理對應(yīng)于由在圖12中所示的模式切換判定單元6520所執(zhí)行的操 作。
根據(jù)以上所述的控制例程，在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后，判定發(fā)動 機速度是否在預(yù)定的速度范圍內(nèi)(S105)，并判定模式切換條件是否得 到滿足(S130)。當(dāng)發(fā)動機速度在其中應(yīng)該選擇最高速度模式中的預(yù)定 速度范圍內(nèi)，并且模式切換條件沒有得到滿足時(即，進氣閥相位比模 式切換相位更遠(yuǎn)離停止時相位)，將用于進氣閥相位的控制模式設(shè)定為 最高速度模式。直到模式切換條件得到滿足，用于進氣閥相位的控制模 式被維持在最高速度模式。在此期間，電動機2060以最高速度旋轉(zhuǎn)，因 而在高速度下使進氣閥相位接近停止時相位。結(jié)果，進氣閥相位在發(fā)動 機停止指令發(fā)出之后被可靠地改變了所需量。
此外，當(dāng)進氣閥相位接近停止時相位并且模式切換條件得到滿足 時，用于進氣閥相位的控制模式從最高速度模式改變到通常模式。因 而，以更高精度將進氣閥相位設(shè)定為停止時相位。尤其是，當(dāng)停止時相 位是相位可改變范圍的限制值(例如，最大延遲相位)時，防止裝置由 于VVT機構(gòu)2000的可動部件與止擋部分的高速碰撞而出現(xiàn)故障，因為 在控制模式被改變到通常模式之后，進氣閥相位在高速下沒有被改變。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，模式切換條件可變地設(shè)定成，電動機 速度越高，控制模式被改變到通常模式的時間更早，即，當(dāng)當(dāng)前閥正時 和目標(biāo)閥正時之間的相位差值越大時將控制模式改變到通常模式。因 而，根據(jù)電動機速度適合地設(shè)定模式切換條件。S卩，與其中模式切換條 件固定的控制構(gòu)造相比，利用根據(jù)本發(fā)明實施例的控制構(gòu)造，更可靠地 將進氣闊相位改變所需量，并且更精確地將進氣閥相位設(shè)定為停止時相 位。
此外，在其中大量電力供應(yīng)到電動機2060的最高速度模式中，以與 通常模式中不同的方式執(zhí)行以下控制響應(yīng)于電動機2060處于鎖止?fàn)顟B(tài) 的判定而停止對電動機2060的電力供應(yīng)。因而，防止電動機2060由于 處于鎖止?fàn)顟B(tài)下而過熱。結(jié)果，保護裝置以免出現(xiàn)故障。
30在以上所述的本發(fā)明實施例中，VVT機構(gòu)2000 (圖3至圖9)可以 視為根據(jù)本發(fā)明的"改變機構(gòu)"，并且停止時控制模式設(shè)定單元6500和步 驟S105至S210可以視為根據(jù)本發(fā)明的"停止時相位控制單元"。模式切 換條件設(shè)定單元6510和步驟S120可以視為根據(jù)本發(fā)明的"模式切換條件 設(shè)定單元"。模式切換判定單元6520和步驟S130、 S150和S180可以視 為根據(jù)本發(fā)明的"模式切換判定單元"。鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元6550和步驟 S160、 S200和S210可以視為根據(jù)本發(fā)明的"鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元"。電動機 EDU4100可以視為根據(jù)本發(fā)明的"驅(qū)動控制單元"。
因而，已經(jīng)在說明書中公開的本發(fā)明的實施例在所有方面被認(rèn)為是 圖示性和非限制性的。本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求限定，并落在權(quán)利 要求及其等同的意義和范圍內(nèi)的所有改變意在包括在其中。
權(quán)利要求
1. 一種可變閥正時系統(tǒng)，其改變設(shè)置在發(fā)動機中的進氣閥和排氣閥中至少一者的打開/關(guān)閉正時，所述可變閥正時系統(tǒng)的特征在于包括改變機構(gòu)，其構(gòu)造成當(dāng)所述發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時，通過沿著基于用作致動器的電動機的旋轉(zhuǎn)速度與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度的差值為正值或者負(fù)值而確定的方向并以基于所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度與所述凸輪軸的所述旋轉(zhuǎn)速度的所述差值的大小而確定的變化率來改變所述凸輪軸與曲軸之間的旋轉(zhuǎn)相位差，來改變所述打開/關(guān)閉正時，所述凸輪軸驅(qū)動其打開關(guān)閉正時被改變的所述閥；以及停止時相位控制單元，其對在發(fā)送停止所述發(fā)動機的指令之后用于所述打開/關(guān)閉正時的控制模式進行設(shè)定，其中所述停止時相位控制單元包括模式切換條件設(shè)定單元和模式切換判定單元，所述模式切換條件設(shè)定單元基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定模式切換條件，所述模式切換判定單元基于對所述打開/關(guān)閉正時的控制的狀況來判定所述模式切換條件是否得到滿足；并且在發(fā)送了停止所述發(fā)動機的所述指令之后直到所述模式切換條件得到滿足，所述模式切換判定單元將所述控制模式設(shè)定為第一模式，在所述第一模式中，使所述電動機以當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最高可能速度并沿著朝著當(dāng)所述發(fā)動機停止時應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時改變打開/關(guān)閉正時的方向旋轉(zhuǎn)，并且在所述模式切換條件得到滿足之后，所述模式切換判定單元將所述控制模式設(shè)定為第二模式，在所述第二模式中，執(zhí)行反饋控制，所述反饋控制用于基于當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差來設(shè)定用于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度指令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變閥正時系統(tǒng)，其中當(dāng)所述當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的所述偏差等于或者小于基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度可變地設(shè)定的預(yù)定量時，所述模式切換判定單元判定所述模式切換條件得到滿足，并且隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高，將所述預(yù)定量設(shè)定為越大的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變閥正時系統(tǒng)，其中 當(dāng)從所述第一模式開始已經(jīng)經(jīng)過的時間等于或者長于預(yù)定時間時，所述模式切換判定單元判定所述模式切換條件得到滿足，并且基于當(dāng)發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令時的當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所 述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差以及所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定所述 預(yù)定時間，使得隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高并且當(dāng)發(fā)送停止所 述發(fā)動機的所述指令時的打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的所述 偏差變得越小，將所述預(yù)定時間設(shè)定為越短的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的可變閥正時系統(tǒng)，還包括 鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元，其基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來判定所述電動機是否處于所述電動機的旋轉(zhuǎn)實質(zhì)上完全被停止的鎖止?fàn)顟B(tài)，其中在發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令之后當(dāng)所述電動機處于所述鎖止 狀態(tài)的時段超過預(yù)定時段時，所述鎖止?fàn)顟B(tài)判定單元命令停止向所述電 動機的電力供應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可變閥正時系統(tǒng)，還包括 驅(qū)動控制單元，其根據(jù)與所述打開/關(guān)閉正時相關(guān)的控制指令來控制向所述電動機供應(yīng)的電力量，其中當(dāng)處于所述第一模式時，所述驅(qū)動控制單元將向所述電動機供應(yīng)的 電力量固定為最大值，并且當(dāng)處于所述第二模式時，所述驅(qū)動控制單元 基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度和所述旋轉(zhuǎn)速度指令來可變地控制向所 述電動機供應(yīng)的電力量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的可變閥正時系統(tǒng)，其中當(dāng)所述打開/關(guān)閉正時處于第一相位區(qū)域內(nèi)時，與當(dāng)所述打開/關(guān)閉正 時處于第二相位區(qū)域內(nèi)時相比，所述改變機構(gòu)將所述打開/關(guān)閉正時的變 化量相對于所述致動器的操作量的比率設(shè)定成更小的值，并且當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時被設(shè)定在所述第一相 位區(qū)域內(nèi)，并且當(dāng)所述發(fā)動機處于怠速運轉(zhuǎn)時的目標(biāo)打幵/關(guān)閉正時被設(shè) 定在所述第二相位區(qū)域內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的可變閥正時系統(tǒng)，其中 當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時是處于最大延遲相位的打開/關(guān)閉正時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的可變閥正時系統(tǒng)，其中 在發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令之后使所述電動機相對于所述電動機的正常旋轉(zhuǎn)方向逆向旋轉(zhuǎn)，使所述打開/關(guān)閉正時朝著處于最大延遲 相位的打開/關(guān)閉正時改變。
9. 一種用于控制可變閥正時系統(tǒng)的方法，所述可變閥正時系統(tǒng)改變 設(shè)置在發(fā)動機中的進氣閥和排氣閥中至少一者的打開/關(guān)閉正時，并包括 改變機構(gòu)，其構(gòu)造成當(dāng)所述發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時，通過沿著基于用作致動 器的電動機的旋轉(zhuǎn)速度與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度的差值為正值或者負(fù)值而確 定的方向并以基于所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度與所述凸輪軸的所述旋轉(zhuǎn) 速度的所述差值的大小而確定的變化率來改變所述凸輪軸與曲軸之間的 旋轉(zhuǎn)相位差，來改變所述打開/關(guān)閉正時，所述凸輪軸驅(qū)動其打開關(guān)閉正時被改變的所述閥，所述方法的特征在于包括基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定模式切換條件；基于對所述打開/ 關(guān)閉正時的控制的狀況來判定所述模式切換條件是否得到滿足；并且在發(fā)送停止所述發(fā)動機的指令之后直到所述模式切換條件得到滿 足，將控制模式設(shè)定為第一模式，在所述第一模式中，使所述電動機以 當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最高可能速度并沿著朝著當(dāng)所述發(fā)動機停止時應(yīng)當(dāng)實 現(xiàn)的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時改變所述打開/關(guān)閉正時的方向旋轉(zhuǎn)，并且在所述 模式切換條件得到滿足之后，將所述控制模式設(shè)定為第二模式，在所述 第二模式中，執(zhí)行反饋控制，所述反饋控制用于基于當(dāng)前打開/關(guān)閉正時 與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差來設(shè)定用于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度指 令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān) 閉正時的偏差等于或者小于基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度可變地設(shè)定 的預(yù)定量時，判定所述模式切換條件得到滿足，并且隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高，就將所述預(yù)定量設(shè)定為越大 的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中當(dāng)從所述第一模式開始以后已經(jīng)經(jīng)過的時間等于或者長于預(yù)定時間時，判定所述模式切換條件得到滿足，并且基于當(dāng)發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令時的當(dāng)前打開/關(guān)閉正時與所 述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差以及所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度來設(shè)定所述 預(yù)定時間，使得隨著所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變得越高并且當(dāng)發(fā)送停止所 述發(fā)動機的所述指令時的打開/關(guān)閉正時與所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時的偏差 變得越小，將所述預(yù)定時間設(shè)定為越短的值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，還包括 基于所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度來判定所述電動機是否處于所述電動機的旋轉(zhuǎn)實質(zhì)上完全被停止的鎖止?fàn)顟B(tài)，其中在發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令之后當(dāng)所述電動機處于所述鎖止 狀態(tài)的時段超過預(yù)定時段時，發(fā)出停止向所述電動機的電力供應(yīng)的指 令。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，還包括根據(jù)與所述打開/關(guān)閉正時相關(guān)的控制指令來控制向所述電動機供應(yīng) 的電力量，其中當(dāng)處于所述第一模式時，將向所述電動機供應(yīng)的電力量固定為最大 值，并且當(dāng)處于所述第二模式時，基于所述電動機的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度以及 所述旋轉(zhuǎn)速度指令來可變地控制向所述電動機供應(yīng)的電力量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項所述的方法，其中 當(dāng)所述打開/關(guān)閉正時處于第一相位區(qū)域內(nèi)時，與當(dāng)所述打開/關(guān)閉正時處于第二相位區(qū)域內(nèi)時相比，所述改變機構(gòu)將所述打開/關(guān)閉正時的變 化量相對于所述致動器的操作量的比率設(shè)定成更小的值，并且當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時被設(shè)定在所述第一相 位區(qū)域內(nèi)，并且當(dāng)所述發(fā)動機處于怠速運轉(zhuǎn)時的目標(biāo)打開/關(guān)閉正時被設(shè) 定在所述第二相位區(qū)域內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項所述的方法，其中 當(dāng)所述發(fā)動機停止時的所述目標(biāo)打開/關(guān)閉正時是處于最大延遲相位的打開/關(guān)閉正時。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項所述的方法，其中 在發(fā)送停止所述發(fā)動機的所述指令之后使所述電動機相對于所述電動機的正常旋轉(zhuǎn)方向逆向旋轉(zhuǎn)，使所述打開/關(guān)閉正時朝著處于最大延遲相位的打開/關(guān)閉正時改變。
全文摘要
在發(fā)動機停止指令發(fā)出之后的進氣閥相位控制中，停止時的相位被用作目標(biāo)值。在進氣閥相位控制中，當(dāng)模式切換條件沒有得到滿足時(在S130中為“否”)，并且用作致動器的電動機不處于鎖止?fàn)顟B(tài)中時(在S160中的為“否”)時，選擇其中供應(yīng)到電動機的電力量固定到最大值的最高速度模式以為了可靠地將進氣閥相位改變所要求的量(S180)。然后，進氣閥接近停止時相位并且模式切換條件得到滿足時(在S130中的“是”)，控制模式從最高速度模式改變到通常模式以為了以更高的精度將控制相位設(shè)定為停止時相位(S150)，并且執(zhí)行對進氣閥相位的反饋控制。
文檔編號F02D13/02GK101479456SQ200780024379
公開日2009年7月8日 申請日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者井上靖通, 安部司, 山本健兒, 服部正敬 申請人:豐田自動車株式會社