專利名稱：可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶電動(dòng)機(jī)的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，特別涉及電 動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
背景技術(shù)：
已知有帶電動(dòng)機(jī)的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置(例如，參照專利 文獻(xiàn)1 )。該專利文獻(xiàn)1的控制裝置考慮到在進(jìn)氣門和排氣門的開閉動(dòng) 作中產(chǎn)生的氣門彈簧轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩、缸內(nèi)壓縮轉(zhuǎn)矩，具有賦予與上 述轉(zhuǎn)矩相反的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩減小機(jī)構(gòu)。據(jù)此，因?yàn)槟軌驕p小負(fù)載在電動(dòng) 機(jī)上的轉(zhuǎn)矩，所以能夠減小電動(dòng)機(jī)的額定功率。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-171786號Z/H艮 專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-171937號公報(bào)
但是，根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1的控制裝置，因?yàn)樽芳恿吮环Q作轉(zhuǎn)矩 減小機(jī)構(gòu)的新機(jī)構(gòu)，所以導(dǎo)致成本上升。并且，因?yàn)樵O(shè)置了轉(zhuǎn)矩減小 機(jī)構(gòu)，所以存在凸輪和氣門之間的摩擦轉(zhuǎn)矩增大的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述課題的裝置，其目的是提供一種可變動(dòng)氣 門機(jī)構(gòu)的控制裝置，該裝置通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性轉(zhuǎn)矩減小氣門升程中 的彈簧反力，由此能夠減小電動(dòng)機(jī)的消耗電力以及額定功率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第1發(fā)明是一種可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置， 該可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中，其特征在于，具有
設(shè)置有凸輪的凸輪軸，該凸輪驅(qū)動(dòng)由氣門彈簧彈壓的氣門，
驅(qū)動(dòng)上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，
以及執(zhí)行上述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的控制機(jī)構(gòu)，
上述控制機(jī)構(gòu)以上述氣門彈簧的彈簧反力由上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)慣 性力抵消的方式，在上述氣門升程開始時(shí)將上述旋轉(zhuǎn)慣性力控制在規(guī)
5定值以上。
并且，第2發(fā)明在第1發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)以下 述方式控制上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，即，通過從氣門升程開始時(shí)到最 大升程位置期間的上述彈簧反力使上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度減小，并且， 通過從該最大升程位置到氣門升程結(jié)束時(shí)的期間的上述彈簧反力使上 述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度加速。
并且，第3發(fā)明在第1發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)將從 上述氣門升程開始時(shí)到最大升程位置的期間的上述彈簧反力作為上述 旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩而使用，并且將從上述最大升程位置到氣門升 程結(jié)束時(shí)的期間的上述彈簧反力作為上述旋轉(zhuǎn)慣性力的加速轉(zhuǎn)矩而使 用。
并且，第4發(fā)明在第1發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)在上
使上述旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)矩在凸輪基圓滑動(dòng)中k載在上 述電動(dòng)機(jī)上。
并且，第5發(fā)明在第1發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)在氣 門升程期間，禁止將抵抗上述彈簧反力的轉(zhuǎn)矩負(fù)載在上述電動(dòng)機(jī)上， 并且僅將與上述凸輪和上述氣門的摩擦相抵抗的轉(zhuǎn)矩負(fù)載在上述電動(dòng) 機(jī)上。
并且，第6發(fā)明在第l發(fā)明到第5發(fā)明的任意一個(gè)發(fā)明中，其特 征在于還具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變更機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為規(guī)定值 以下的低旋轉(zhuǎn)域、且發(fā)動(dòng)機(jī)輸出要求值為規(guī)定值以上的情況下，使該 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到規(guī)定值以上。
并且，第7發(fā)明在第l發(fā)明到第5發(fā)明的任意一個(gè)發(fā)明中，其特 征在于還具有慣性力增大部件，該慣性力增大部件設(shè)置在具有上述 凸輪軸與上述電動(dòng)機(jī)的凸輪驅(qū)動(dòng)系中，并使上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增 大，
上述慣性力增大部件，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為規(guī)定值以下的低旋轉(zhuǎn)域 中的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度。并且，第8發(fā)明在第l發(fā)明到第5發(fā)明的任意一個(gè)發(fā)明中，其特 征在于還具有慣性力可變機(jī)構(gòu)，該慣性力可變機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 規(guī)定值以下的低旋轉(zhuǎn)域、且變更上述氣門的作用角時(shí)，能夠變更上述 凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。
并且，第9發(fā)明在第1發(fā)明中，其特征在于在從停止上述凸輪 的狀態(tài)開始驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)在到氣門升程開始時(shí)為止的 凸輪基圓滑動(dòng)中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)栽使上述旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值以上 的轉(zhuǎn)矩。
并且，第IO發(fā)明在第l發(fā)明中，其特征在于在從停止上述凸輪 的狀態(tài)開始進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)在到氣門升程開始時(shí)為 止的凸輪基圓滑動(dòng)中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載使上述旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到初期規(guī) 定值的轉(zhuǎn)矩，然后，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載如下的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩使上述旋轉(zhuǎn) 慣性力在氣門升程結(jié)束時(shí)達(dá)到比該初期規(guī)定值更大的規(guī)定值。
并且，第ll發(fā)明在第l發(fā)明中，其特征在于在上述凸輪進(jìn)行正 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)以使上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn) 同步的方式，使凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)的上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度能夠?qū)?yīng)發(fā) 動(dòng)才幾轉(zhuǎn)速而變化。
并且，第12發(fā)明是一種可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，該可變動(dòng) 氣門機(jī)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中，其特征在于，具有凸輪軸，該凸輪軸設(shè) 置有驅(qū)動(dòng)通過氣門彈簧而被彈壓的氣門的凸輪；
驅(qū)動(dòng)上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)；
以及執(zhí)行上述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的控制機(jī)構(gòu)，
上述控制機(jī)構(gòu)以以下方式控制上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，即，氣門 升程中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度小于等于凸輪基圓滑動(dòng)中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度。
并且，第13發(fā)明在第l發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)通過 在凸輪基圓滑動(dòng)中施加上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩并驅(qū)動(dòng)上述凸輪擺動(dòng)，從而 使上述旋轉(zhuǎn)慣性力增加到上述規(guī)定值以上，然后，使上述凸輪軸的旋 轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。
并且，第14發(fā)明在第13發(fā)明中，其特征在于具有取得上述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)要求的起動(dòng)要求取得機(jī)構(gòu)，
上述控制機(jī)構(gòu)對應(yīng)于上述起動(dòng)要求取得機(jī)構(gòu)所取得的起動(dòng)要求， 對驅(qū)動(dòng)上述凸輪擺動(dòng)而使上述旋轉(zhuǎn)慣性力增加的期間進(jìn)行變更。
并且，第15發(fā)明在第14發(fā)明中，其特征在于上述控制機(jī)構(gòu)具 有判定上述起動(dòng)要求的加速要求度的判定機(jī)構(gòu)，在該加速要求度小于 規(guī)定值的情況下，僅在凸輪基圓滑動(dòng)中施加上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在該 加速要求度為規(guī)定值以上的情況下，在氣門升程中也施加上述電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)第1發(fā)明，彈簧反力通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力被抵消。據(jù)此， 因?yàn)闅忾T升程中的彈簧反力通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力被減小，所以能夠 減小在氣門升程中由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。因此，能夠減小電動(dòng)機(jī)的消 耗電力和額定功率。
根據(jù)第2發(fā)明，控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，以便凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度通 過從氣門升程開始時(shí)到最大升程位置期間的彈簧反力而減小，并且通 過從該最大升程位置到氣門升程結(jié)束時(shí)的期間的彈簧反力而加速。據(jù) 此，通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力能夠減小氣門升程中的彈簧反力。
根據(jù)第3發(fā)明，將從氣門升程開始時(shí)到最大升程位置期間的彈簧 反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩而使用，并且將從最大升程位 置到氣門升程結(jié)束時(shí)的期間的彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的加速 轉(zhuǎn)矩而使用。據(jù)此，能夠通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力減小氣門升程中的彈 簧反力。
根據(jù)第4發(fā)明，在氣門升程結(jié)束時(shí)的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力未達(dá)到規(guī) 定值的情況下，將使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)矩在凸輪 基圓滑動(dòng)中負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上。與氣門升程中相比，凸輪基圓滑動(dòng)中的 方式能夠減小負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩。因此，能夠防止電動(dòng)機(jī)的消耗 電力和額定功率的增大。
根據(jù)第5發(fā)明，在氣門升程中，不將抵抗彈簧反力的轉(zhuǎn)矩負(fù)栽在 電動(dòng)機(jī)上，而僅將抵抗摩擦的轉(zhuǎn)矩負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上。據(jù)此，能夠減小 氣門升程期間負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩。因此，能夠僅通過考慮抗摩擦轉(zhuǎn)矩而決定電動(dòng)機(jī)的額定功率，所以能夠減小電動(dòng)機(jī)的額定功率。
根據(jù)第6發(fā)明，在低旋轉(zhuǎn)域并且在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出要求值為規(guī)定值以 上的情況下，通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變更機(jī)構(gòu)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到規(guī)定值以 上。這里，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力在低旋轉(zhuǎn)域比在高旋轉(zhuǎn)域小，因此實(shí)際 作用角的擴(kuò)大幅度變大。因?yàn)樵诖笞饔媒菚r(shí)變?yōu)榘⑻亟鹕h(huán)，所以 不能夠確保足夠的轉(zhuǎn)矩，存在不能夠達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出要求值的可能性。 根據(jù)第6發(fā)明，通過變更到高旋轉(zhuǎn)側(cè)，能夠抑制實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅 度。據(jù)此，能夠確保足夠的轉(zhuǎn)矩，并且能夠達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出要求值。
根據(jù)第7發(fā)明，通過慣性力增大部使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增大，由 此調(diào)整低旋轉(zhuǎn)域中的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度。據(jù)此，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料費(fèi) 和轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)值。
根據(jù)第8發(fā)明，在低旋轉(zhuǎn)域并且在變更氣門作用角時(shí)，通過慣性 力可變機(jī)構(gòu)能夠變更凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。即，通過變更凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣 性力，能夠變更實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度，由此能夠變更到所期望的氣 門作用角。
根據(jù)第9發(fā)明，在從停止?fàn)顟B(tài)驅(qū)動(dòng)凸輪的情況下，在到氣門升程 開始時(shí)為止的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)栽使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣 性力達(dá)到規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)矩。通過到氣門升程開始為止提高的凸輪軸 旋轉(zhuǎn)慣性力，能夠抵銷氣門升程中的彈簧反力。并且，在凸輪基圓滑 動(dòng)過程中，因?yàn)閺椈煞戳Σ蛔饔迷谕馆嗇S上，所以即使負(fù)載在電動(dòng)機(jī) 上的轉(zhuǎn)矩較小，也能夠提高凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。因此，能夠減少從停 止?fàn)顟B(tài)開始驅(qū)動(dòng)凸輪的情況下的電動(dòng)機(jī)的消耗電力。因此，能夠減小 電動(dòng)機(jī)的額定功率。
根據(jù)第IO發(fā)明，在從停止?fàn)顟B(tài)驅(qū)動(dòng)凸輪的情況下，在到氣門升程 開始時(shí)為止的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載使凸輪旋轉(zhuǎn)慣性 力達(dá)到初始規(guī)定值的轉(zhuǎn)矩。然后，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載如下的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn) 矩使上述旋轉(zhuǎn)慣性力在氣門升程結(jié)束時(shí)達(dá)到比該初始規(guī)定值更大的規(guī) 定值。通過將向電動(dòng)機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩負(fù)荷分開，能夠抑制到氣門升程開 始為止負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩。因此，與第9發(fā)明相比，能夠進(jìn)一步減小電動(dòng)機(jī)的額定功率。
根據(jù)第11發(fā)明，通過使凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)的凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)于 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，能夠使凸輪軸的旋轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。
根據(jù)第12發(fā)明，以氣門升程中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度小于等于凸輪基圓 滑動(dòng)中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的方式控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置。據(jù)此，能夠使 氣門升程中負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩最小。
根據(jù)第13發(fā)明，通過在凸輪基圓滑動(dòng)中施加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩并擺動(dòng) 驅(qū)動(dòng)凸輪，使凸輪軸的旋轉(zhuǎn)慣性力增加到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所必需的規(guī)定值以 上。之后，對凸輪進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并使凸輪軸的旋轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。 因?yàn)椴⒉皇鞘雇馆嗇S的旋轉(zhuǎn)慣性力一口氣地增加到規(guī)定值以上，而是 在反復(fù)進(jìn)行擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)的同時(shí)增加旋轉(zhuǎn)慣性力，所以能夠減小電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)矩，因此能夠減小電動(dòng)機(jī)的額定功率。
根據(jù)第14發(fā)明，對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)要求，擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸輪并變更 使上述旋轉(zhuǎn)慣性力增加的期間。這樣，能夠在對應(yīng)內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)要求 的最合適的時(shí)刻使凸輪從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)過渡到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)第15發(fā)明，在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)要求的加速要求度小于規(guī)定值的 情況下，僅在凸輪基圓滑動(dòng)中施加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸 輪并增加凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的期間變長。另一方面，在加速要求度為 規(guī)定值以上的情況下，不僅在凸輪基圓滑動(dòng)中，在氣門升程中也施加 上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，能夠在短時(shí)間內(nèi)增加凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力， 并能夠在短時(shí)間內(nèi)從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸輪過渡到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施方式l的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)IO的結(jié)構(gòu)的立 體圖。
圖2是從其軸方向看圖1所示的第1凸輪軸18的圖。 圖3是用于說明搭載圖1所示的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的發(fā)動(dòng)機(jī)1 的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 的圖。圖5是表示圖4所示的混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分 結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖6A和圖6B是用于說明氣門升程中作用在凸輪軸上的彈簧反力 的圖。
圖7是用于說明在凸輪旋轉(zhuǎn)速度為一定的情況下所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩的圖。
圖8A至圖8C是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1中作用在凸輪軸上的 彈簧反力對凸輪速度所施加的影響的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化的圖。
圖IOA至圖IOE是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1中各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
時(shí)的氣門升程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的第1變形例的圖。 圖12是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的第2變形例的圖。 圖13A至圖13C是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2中作用在凸輪軸上
的彈簧反力對凸輪速度所施加的影響的圖。
圖14是表示確定凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值的圖。
圖。 ''、-、 、、
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的變化的圖。 圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE與實(shí)際作用 角的關(guān)系的圖。
圖18是用于說明使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)的情況下的動(dòng) 力分配機(jī)構(gòu)51的分配變更動(dòng)作的共線圖。
圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4中的設(shè)置在凸輪驅(qū)動(dòng)系中的慣性 力增大部的圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的變形例中的設(shè)置在凸輪驅(qū)動(dòng)系 中的慣性增大部的圖。
圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5中的慣性力可變機(jī)構(gòu)的圖。
ii圖
轉(zhuǎn)矩的圖。
圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化和電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩的圖。
圖24A和圖24B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式8中的凸輪相位變化和 氣門升程的圖。
圖25A至圖25C是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式9中、在具有基于催 化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況下被施加的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的一個(gè) 例子的圖。
圖26A至圖26C是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式9中、在具有基于加 速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況下被施加的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的一個(gè)例子的 圖。
圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式9的ECU30所執(zhí)行的程序的流程圖。
符號說明 1 發(fā)動(dòng)機(jī) 3 曲軸
10 可變動(dòng)氣門才幾構(gòu)
14、 15、 16、 17 凸輪
18、 19凸輪軸
20、 21、 23、 24、 25齒輪
22、 26電動(dòng)^L
27錘
30 ECU
44變速器
51動(dòng)力分配4幾構(gòu)
52發(fā)電枳j
54電動(dòng)機(jī)60電池
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，各圖中共 通的元件賦予相同的符號并省略重復(fù)的說明。 實(shí)施方式1
可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)
圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施方式l的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)IO的結(jié)構(gòu)的立 體圖。如圖1所示，可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣門 11側(cè)。可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10能夠變更進(jìn)氣門11的作用角/升程量。
發(fā)動(dòng)機(jī)1例如為直列4缸的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1中，#1~#4分別 表示發(fā)動(dòng)機(jī)1的第1 第4氣缸。發(fā)動(dòng)機(jī)1的做功順序與一般的發(fā)動(dòng)機(jī) 相同，為#1 —#3 —#4 —#2。
各個(gè)氣缸2上設(shè)置的2個(gè)進(jìn)氣門11通過氣門彈簧12的彈簧反力 被向氣門挺桿13側(cè)彈壓。在各氣門挺桿13的上部，設(shè)置有與各氣缸 2相對應(yīng)的凸輪14、 15、 16、 17。
對應(yīng)于第1氣缸#1的凸輪14和對應(yīng)于第4氣缸#4的凸輪17被固 定在第1凸輪軸18上。并且，對應(yīng)于第2氣缸#2的凸輪15和對應(yīng)于 第3氣缸#3的凸輪16被固定在第2凸輪軸19上。這些凸輪軸18、 19 同軸地設(shè)置，能夠相互旋轉(zhuǎn)。
在第1凸輪軸18上，第l從動(dòng)齒輪20被同軸地固定。在第l從 動(dòng)齒輪20上嚙合有第l輸出齒輪21。第1輸出齒輪21被固定在與第 一電動(dòng)機(jī)22的輸出軸相同的軸上。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠經(jīng)由這些齒 輪20、 21將第1電動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)矩傳遞到第1凸輪軸18。即，第l電 動(dòng);f幾22直接驅(qū)動(dòng)凸輪14、 17而與后述的曲軸3無關(guān)，由此控制第1 氣缸#1和第4氣缸#4的進(jìn)氣門開閥特性。
另一方面，在第2凸輪軸19上同軸地固定有第2從動(dòng)齒輪23。 在第2從動(dòng)齒輪23上，經(jīng)由中間齒輪24嚙合有第2輸出齒輪25。第 2輸出齒輪25被固定在與第2電動(dòng)機(jī)26的輸出軸相同的軸上。根據(jù) 這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⒌?電動(dòng)機(jī)26的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由這些齒輪23、 24、 25
13傳遞到第2凸輪軸19。即，第2電動(dòng)機(jī)26直接驅(qū)動(dòng)凸輪15、 16而與 曲軸3無關(guān)，由此可控制第2氣缸#2和第3氣缸#3的進(jìn)氣門開閥特性。 上述可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的動(dòng)作通過作為控制裝置的ECU (電子 控制單元)30控制。即，ECU30基于各種傳感器的輸出，將驅(qū)動(dòng)指 令發(fā)送給第1電動(dòng)機(jī)22以及第2電動(dòng)機(jī)26，進(jìn)而控制這些電動(dòng)機(jī)22、 26的旋轉(zhuǎn)位置。
圖2是從第1凸輪軸18的軸方向看圖1所示的第1凸輪軸18的 圖。如圖2所示，設(shè)置在第1凸輪軸18上的2個(gè)凸輪14、 17以各自 的凸輪凸部14a、 17a在凸輪軸18的圓周方向上相互錯(cuò)開180。的方式 進(jìn)行設(shè)置。2個(gè)凸輪14、 17的形狀相同，具有相對于通過凸輪中心和 凸輪凸部的直線呈對稱形的凸輪形狀。
在凸輪14、 17的驅(qū)動(dòng)模式中有正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模式和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。所 謂的正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模式，是通過使第1電動(dòng)機(jī)22向一個(gè)方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)而使 凸輪14、 17向正轉(zhuǎn)方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)的模式。另一方面，所謂的擺動(dòng)驅(qū)動(dòng) 模式，是通過在進(jìn)氣門11的升程中途切換第1電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)方向 而使凸輪14、 17往復(fù)運(yùn)動(dòng)的模式。
另外，雖然省略了圖示和說明，但是設(shè)置于第2凸輪軸19上的2 個(gè)凸輪15、 16也以各自的凸輪凸部15a、 16a在凸輪軸19的周方向上 錯(cuò)開180。的方式進(jìn)行設(shè)置。另外，通過第2電動(dòng)機(jī)26的驅(qū)動(dòng)控制也 能夠?qū)@些凸輪14、 17執(zhí)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模式和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。
發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖3是用于說明搭載圖1所示的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的發(fā)動(dòng)機(jī)1 的結(jié)構(gòu)的圖。發(fā)動(dòng)機(jī)1具有氣缸體6，在該氣缸體6內(nèi)部具有活塞5。 活塞5經(jīng)由曲柄機(jī)構(gòu)與曲軸3相連接。在曲軸3的附近設(shè)置有檢測曲 軸3的旋轉(zhuǎn)角度的曲柄角傳感器4。
在氣缸體6的上部安裝有氣缸蓋7。在氣缸蓋7中設(shè)置有對燃燒 室8內(nèi)的混和氣點(diǎn)火的火花塞9。氣缸蓋7具有與燃燒室8相連通的 吸氣口 31。在吸氣口 31與燃燒室8的連接部上設(shè)置有上述進(jìn)氣門11。 在該進(jìn)氣門11上連接有上述可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10。在吸氣口 31的附近設(shè)置有向其附近噴射燃料的噴油器32。
在吸氣口 31上連接有吸氣通路32。在吸氣通路32的中途設(shè)置有 節(jié)氣門33。節(jié)氣門33具有通過節(jié)氣門電動(dòng)機(jī)34而被驅(qū)動(dòng)的電子控制 式的閥門。節(jié)氣門33是基于通過油門踏板開度傳感器36檢測出的油 門踏板開度AA而被驅(qū)動(dòng)的裝置。在節(jié)氣門33的附近設(shè)置有檢測節(jié)氣 門開度TA的節(jié)氣門開度傳感器35。在節(jié)氣門33的上游，設(shè)置有空氣 流量計(jì)37?？諝饬髁坑?jì)37檢測吸入空氣量Ga。
并且，氣缸蓋7具有與燃燒室8相連通的排氣口 38。在排氣口 38 和燃燒室8的連接部設(shè)置有排氣門39。在排氣門39上連接著可變動(dòng) 氣門才幾構(gòu)40,該可變動(dòng)氣門才幾構(gòu)40具有與上述可變動(dòng)氣門才幾構(gòu)10相 同的結(jié)構(gòu)。在排氣口 38上連接著排氣通路41。在排氣通路41中設(shè)置 有凈化排氣的催化劑42。在催化劑42的上游設(shè)置有檢測排氣空燃比 的空燃比傳感器43。在催化劑42上設(shè)置有檢測催化劑床溫的催化劑 床溫傳感器45。
在ECU30的輸出側(cè)，除了連接有上述電動(dòng)機(jī)22、 26之外，還連 接有火花塞9、噴油器32、節(jié)氣門電動(dòng)機(jī)34、變速器44等。變速器 44可以是自動(dòng)變速器，也可以是無級變速器。并且，在ECU30的輸 入側(cè)連接有曲柄角傳感器4、節(jié)氣門開度傳感器35、油門踏板開度傳 感器36、空氣流量計(jì)37、空燃比傳感器43、以及催化劑床溫傳感器 45等。ECU30基于曲柄角傳感器4的輸出計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(以下 稱為"發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速"。)NE。
混和動(dòng)力車輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
為了驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng)機(jī)22、 26，可以使用混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的電源 基礎(chǔ)構(gòu)造。圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的混合動(dòng)力車輛系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)的圖。圖4所示的混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)除了具有作為一個(gè)驅(qū)動(dòng)源 的上述發(fā)動(dòng)機(jī)l之外，還具有作為其它驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)發(fā)電機(jī)(以下稱 為"發(fā)電機(jī)")52和電動(dòng)發(fā)電機(jī)(以下稱為"電動(dòng)機(jī)"。)54。
如圖4所示，混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)具有3軸式的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51。 動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51為后述的行星齒輪機(jī)構(gòu)。在動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51中除了上述發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸3之外，還連接有發(fā)電機(jī)52和電動(dòng)機(jī)54。并且， 在動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51上連接有減速器53。在減速器53上連接有驅(qū)動(dòng)輪 55的旋轉(zhuǎn)軸57。在驅(qū)動(dòng)輪55上設(shè)置有車輪速度傳感器56。車輪速度 傳感器56檢測驅(qū)動(dòng)輪55的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)速度。
發(fā)電機(jī)52和電動(dòng)機(jī)54連接在共通的逆變器58上。逆變器58與 升壓變換器59相連接，升壓變換器59與電池60相連接。升壓變換器 59是將電池60的電壓(例如，DC201.6V)變換成高電壓(例如， DC500V )
的裝置。發(fā)電機(jī)52和電動(dòng)機(jī)54經(jīng)由逆變器58和升壓變換器59 與電池60進(jìn)行電力的交換。
如圖4所示，ECU30上除了連接有上述發(fā)動(dòng)機(jī)1之外，還連接有 動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51、發(fā)電機(jī)52、減速器53、電動(dòng)機(jī)54、車輪速度傳感 器56、逆變器58、升壓變換器59以及電池60等。ECU30對發(fā)電機(jī) 52以及電動(dòng)機(jī)54的驅(qū)動(dòng)量或發(fā)電量進(jìn)行控制。并且，ECU30取得電 池60的充電狀態(tài)SOC (充電狀態(tài))。
驅(qū)動(dòng);f幾構(gòu)的主要部分結(jié)構(gòu)
圖5是表示圖4所示的混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分 的結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖5所示，動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51具有太陽齒輪61、齒圏62、多個(gè) 小齒輪63以及托架64。太陽齒輪61是外齒齒輪，被固定在中空的太 陽齒輪軸65上。發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸3貫通該太陽齒輪軸65的中空部分。 齒圏62是內(nèi)齒齒輪，被設(shè)置在太陽齒輪61的同心圓上。多個(gè)小齒輪 63被z沒置成與太陽齒輪61和齒圏62雙方相嚙合。多個(gè)小齒輪63通 過托架64被能夠自由旋轉(zhuǎn)地保持。托架64與曲軸3相連接。即，動(dòng) 力分配機(jī)構(gòu)51是以太陽齒輪61、齒圏62以及小齒輪63為旋轉(zhuǎn)要素 而進(jìn)行差動(dòng)作用的行星齒輪機(jī)構(gòu)。
減速器53具有取出動(dòng)力用的動(dòng)力取出齒輪66。該動(dòng)力取出齒輪 66與動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51的上述齒圏62相連接。并且，動(dòng)力取出齒輪66 經(jīng)由鏈67與動(dòng)力傳遞齒輪68相連接。動(dòng)力傳遞齒輪68經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸
1669與齒輪70相連接。齒輪70與差速齒輪(沒有圖示)相連接，該差 速齒輪使驅(qū)動(dòng)輪55的旋轉(zhuǎn)軸57旋轉(zhuǎn)。
發(fā)電機(jī)52具有轉(zhuǎn)子71和定子72。轉(zhuǎn)子71被設(shè)置在與太陽齒輪 61 —體地旋轉(zhuǎn)的太陽齒輪軸65上。發(fā)電機(jī)52能夠作為使轉(zhuǎn)子71旋 轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)而驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也能夠作為通過轉(zhuǎn)子71的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力的 發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且，發(fā)電機(jī)52是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)機(jī)工作 的裝置。
電動(dòng)機(jī)54具有轉(zhuǎn)子73和定子74。轉(zhuǎn)子73被設(shè)置在與齒圏62 — 體地旋轉(zhuǎn)的齒圏軸75上。電動(dòng)機(jī)54能夠作為使轉(zhuǎn)子73旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī) 而動(dòng)作，同時(shí)也能夠作為通過轉(zhuǎn)子73的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)。并且，電動(dòng)機(jī)54也可以作為通過轉(zhuǎn)子73的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力的 發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51能夠?qū)耐屑?4輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力，與太 陽齒輪61和齒圏62的齒輪比相對應(yīng)地分配給太陽齒輪61和齒圏62， 所述太陽齒輪61與發(fā)電機(jī)52相連接，所述齒圏62與旋轉(zhuǎn)軸57相連 接。并且，動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51能夠整合從托架64輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng) 力和從太陽齒輪61輸入的發(fā)電機(jī)52的動(dòng)力，并將整合后的動(dòng)力輸出 到齒圏62。另外，動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51能夠整合從太陽齒輪61輸入的發(fā) 電機(jī)52的動(dòng)力和從齒圏62輸入的動(dòng)力，并將整合后的動(dòng)力輸出到托 架64。
ECU30基于通過車輪速度傳感器56檢測出的驅(qū)動(dòng)輪55的旋轉(zhuǎn)速 度和通過油門踏板開度傳感器36檢測出的油門踏板開度AA，計(jì)算出 車輛整體的要求轉(zhuǎn)矩。為了確保該車輛整體的要求轉(zhuǎn)矩，ECU30在考 慮電池60的充電狀態(tài)SOC的同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)l、發(fā)電機(jī)52和電動(dòng)機(jī) 54之間分配驅(qū)動(dòng)力。即，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)1的要求轉(zhuǎn)矩(以下稱為"發(fā) 動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)矩")、發(fā)電機(jī)52和電動(dòng)機(jī)54的要求轉(zhuǎn)矩。
ECU30通過在減速時(shí)、制動(dòng)時(shí)或低旋轉(zhuǎn)時(shí)(例如，未滿1000rpm) 停止發(fā)動(dòng)機(jī)l，能夠提升燃費(fèi)比。
實(shí)施方式1的特征變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10，使用電動(dòng)機(jī)22、 26驅(qū)動(dòng)凸輪軸18、 19旋轉(zhuǎn)。以滿足施加在電動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷的方式?jīng)Q定電動(dòng)機(jī)額定功率。 作為施加在該電動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷，例如有氣門彈簧的彈簧反力、凸輪軸 的旋轉(zhuǎn)慣性力、以及摩擦轉(zhuǎn)矩。其中，尤其是彈簧反力對電動(dòng)機(jī)的尺 寸和額定功率具有很大影響。
圖6A和圖6B是用于說明在氣門升程中作用在凸輪軸上的彈簧反 力的圖。具體來說，圖6A和圖6B分別是表示氣門升程時(shí)起作用的彈 簧反力和氣門下降時(shí)起作用的彈簧反力的圖。以下，為了使說明簡略 化，省略設(shè)置在凸輪軸18上的凸輪17的圖示以及說明。
如圖6A所示，在氣門升程時(shí)(開閥時(shí))，通過凸輪14將氣門彈 簧向下推。因此，與凸輪14的旋轉(zhuǎn)方向(以下稱為"凸輪旋轉(zhuǎn)方向，，) 方向相反的彈簧反力作用在凸輪軸18上。
另一方面，如圖6B所示，在氣門下降時(shí)(閉閥時(shí))，凸輪14通 過氣門彈簧12的彈簧反力而被推動(dòng)。因此，與凸輪旋轉(zhuǎn)方向相同的彈 簧反力作用在凸輪軸18上。
另外，通過電動(dòng)機(jī)22、 26進(jìn)行凸輪的相位控制。即，凸輪的旋轉(zhuǎn) 與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。以往，凸輪旋轉(zhuǎn)速度被控制為一定(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 NE的1/2 )。
圖7是用于說明凸輪旋轉(zhuǎn)速度為一定的情況下所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩的圖。如圖7所示，在凸輪旋轉(zhuǎn)速度被控制為一定的情況下，需要 由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生對上述彈簧反力的轉(zhuǎn)矩(以下稱為"抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩，，)。 在該情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩成為抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩的總合。在 由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生該抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩的情況下，電動(dòng)機(jī)的消耗電力變大， 需要大的電動(dòng)機(jī)額定功率。
根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1，通過設(shè)置轉(zhuǎn)矩減小機(jī)構(gòu)，彈簧轉(zhuǎn)矩(彈簧 反力)減小。但是，追加該轉(zhuǎn)矩減小機(jī)構(gòu)引起成本的上升。并且，因 為設(shè)置轉(zhuǎn)矩減小機(jī)構(gòu)而增大了摩擦轉(zhuǎn)矩。
因此，在本實(shí)施方式l中，如以下所詳述那樣，到氣門升程開始 為止提高凸輪軸18的旋轉(zhuǎn)慣性力(以下稱為"凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力")。
18而且，通過該凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力抵消(消除)氣門彈簧12的彈簧反力。
圖8A至圖8C是表示在本實(shí)施方式1中作用在凸輪軸上的彈簧反 力對凸輪速度施加的影響的圖。圖9是表示本實(shí)施方式1中的凸輪軸 旋轉(zhuǎn)慣性力的變化的圖。
首先，如圖9所示，在升程開始前，使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī) 定值(例如2Nm)以上。該規(guī)定值是即使在氣門升程中沒有由電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩也能夠執(zhí)行氣門升程的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。
而且，在氣門升程時(shí)(升程開始 最大升程)，如圖8A所示，與 凸輪旋轉(zhuǎn)方向相反的彈簧反力作用在凸輪軸18上，此時(shí)，不將抗彈簧 反力轉(zhuǎn)矩負(fù)栽在電動(dòng)機(jī)上。即，不通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。 這樣，通過該彈簧反力，凸輪旋轉(zhuǎn)速度減小。即，彈簧反力作為凸輪 軸旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩而起作用。其結(jié)果是，如圖9所示，凸輪軸 旋轉(zhuǎn)慣性力從上述規(guī)定值漸漸減少。
之后，在氣門下降時(shí)(最大升程 升程結(jié)束)，如圖8B所示，與 凸輪旋轉(zhuǎn)方向相同的彈簧反力作用在凸輪軸18上。此時(shí)，與上述氣門 升程時(shí)一樣，沒有將抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上。這樣，通過該 彈簧反力，凸輪旋轉(zhuǎn)速度增加。即，彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力 的加速轉(zhuǎn)矩而起作用。其結(jié)果是，如圖9所示，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力逐 漸增大，在升程結(jié)束時(shí)再次達(dá)到上述規(guī)定值。
之后，在凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)，如圖8C所示，為了使凸輪旋轉(zhuǎn)相位 與曲軸3的旋轉(zhuǎn)同步，凸輪旋轉(zhuǎn)速度被控制為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NExl/2+修 正項(xiàng)a。并且，在凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)，因?yàn)橥馆?4不與氣門挺桿13相 接觸，所以彈簧反力不作用在凸輪軸18上。因此，此時(shí)，抗彈簧反力 轉(zhuǎn)矩也不負(fù)栽在電動(dòng)機(jī)上。其結(jié)果是，如圖9所示，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力維持一定。
這樣，在本實(shí)施方式l中，彈簧反力通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力被抵 消。因此，從升程開始到升程結(jié)束的期間內(nèi)，如圖9所示，通過電動(dòng) 機(jī)僅產(chǎn)生抗摩擦轉(zhuǎn)矩即可。據(jù)此，能夠減小電動(dòng)機(jī)消耗電力以及額定 功率。圖IOA至圖IOE是表示本實(shí)施方式1中的各發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的氣門升 程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的圖。具體來說，圖10A是表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速NE為1000rpm的情況下的氣門升程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的 圖，圖IOB是表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為2000rpm的情況下的氣門升程特 性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的圖，圖IOC是表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為3000rpm 的情況下的氣門升程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的圖，圖IOD是表示發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為4000rpm的情況下的氣門升程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變 化的圖，圖10E是表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為5000rpm的情況下的氣門升 程特性和凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化的圖。另外，在圖IOA至圖IOE中，以將 凸輪旋轉(zhuǎn)速度控制為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的2分之1的情況作為"以往例" 且一并表示出來。
如圖IOA上萃殳所示，在發(fā)動(dòng)才幾轉(zhuǎn)速NE為1000rpm的情況下(即， 低旋轉(zhuǎn)時(shí))，凸輪旋轉(zhuǎn)速度和凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度比高旋轉(zhuǎn)時(shí)慢。因此，與 高旋轉(zhuǎn)時(shí)相比，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力也變小，基于彈簧反力的凸輪旋轉(zhuǎn) 速度的變化量變大。其結(jié)果是，與以往相比，作用角變大，并且升程 曲線的形狀歪斜。
在本實(shí)施方式l中，為了得到該升程曲線而進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的位置控 制。具體為，對應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE預(yù)先做成圖IOA至圖IOE的上段所 示的升程曲線圖。而且以氣門升程量隨著與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE相對應(yīng)的 升程曲線圖而變化的方式進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的位置控制。該升程曲線是電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩最小時(shí)的升程曲線，即彈簧反力被凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力完全抵消 時(shí)的升程曲線。
當(dāng)以得到如圖IOA上段所示的升程曲線的方式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，如 圖10A下段所示，凸輪旋轉(zhuǎn)速度變化。氣門升程開始前的凸輪基圓滑 動(dòng)時(shí)的凸輪旋轉(zhuǎn)速度大約為900rpm。因此，圖8C所示的修正項(xiàng)a為 900rpm-500rpm=400rpm 。并且，最大升程時(shí)的凸輪旋轉(zhuǎn)速度為 100rpm。
并且，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的上升，以往例和本發(fā)明的升程曲線 的差變小，并且凸輪旋轉(zhuǎn)速度的修正項(xiàng)a也變小。如上述說明，根據(jù)本實(shí)施方式1,因?yàn)閺椈煞戳νㄟ^凸輪軸旋轉(zhuǎn) 慣性力而被抵消，所以能夠減小從升程開始到升程結(jié)束期間的彈簧反 力。據(jù)此，在氣門升程期間，能夠僅將抗摩擦轉(zhuǎn)矩作為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 因此，能夠減小電動(dòng)機(jī)的消耗電力和額定功率。進(jìn)而，能夠不使用混 合動(dòng)力系統(tǒng)的電源基礎(chǔ)構(gòu)造，而僅使用通常的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電源來驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式l，能夠不設(shè)置上述專利文獻(xiàn)1那樣的轉(zhuǎn) 矩減小機(jī)構(gòu)，并且能夠減小電動(dòng)機(jī)的消耗電力以及額定功率。因此， 能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化，并防止摩擦轉(zhuǎn)矩的增大。 (變形例)
接下來，參照圖11對本實(shí)施方式1的第1變形例進(jìn)行說明。 在實(shí)施方式l中，在凸輪基圓滑動(dòng)過程中，因?yàn)橥馆喰D(zhuǎn)速度一
定(參照圖10A至圖10E),所以凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力也一定。但是， 在凸輪基圓滑動(dòng)過程中也可以使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增大。
圖11是用于說明本實(shí)施方式1的第1變形例的圖。具體來說，圖 11是表示在凸輪基圓滑動(dòng)過程中、使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增大的情況的 圖。如圖ll所示，在升程開始時(shí)，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力為規(guī)定值，而在 升程結(jié)束時(shí)，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力沒有達(dá)到規(guī)定值。
在本第1變形例中，為了使電動(dòng)機(jī)的消耗電力和額定功率進(jìn)一步 變小，在升程結(jié)束后的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，產(chǎn)生使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力達(dá)到規(guī)定值的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。在凸輪基圓滑動(dòng)過程中，因?yàn)閺椈煞戳?不作用在凸輪軸上，所以通過小的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩能夠使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力提高到規(guī)定值。因此，能夠減小電動(dòng)機(jī)額定功率。
另外，為了在升程結(jié)束時(shí)使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值，在升 程期間，也要考慮在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載轉(zhuǎn)矩。這樣，與以往一樣，在升程 期間，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，與以往相比，能夠減小 負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上的抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，與以往相比，能夠減小電 動(dòng)機(jī)的消耗電力和額定功率。
圖12是用于說明本實(shí)施方式1的第2變形例的圖。在實(shí)施方式l中，彈簧反力和凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力完全抵消。
本第2變形例中，氣門升程開始前的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的值(規(guī) 定值)被設(shè)定得比圖9所示的情況低。因此，通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力 不能完全抵消彈簧反力，而是凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的一部分被抵消。而 且，與沒有被抵消的彈簧反力相對的抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩負(fù)載在電動(dòng)機(jī)上。 因此，如圖12所示，第2變形例的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是該抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩與 摩擦轉(zhuǎn)矩的總合。根據(jù)本第2變形例，如圖12所示，與以往的電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩相比能夠減小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此，與以往相比，能夠減小電動(dòng)機(jī) 的消耗電力和額定功率。
另外，在本實(shí)施方式1和變形例中，發(fā)動(dòng)機(jī)l相當(dāng)于第l發(fā)明中 的"內(nèi)燃機(jī)"，可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)IO相當(dāng)于第l發(fā)明的"可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)"， ECU30相當(dāng)于第1~第5、第9 第12發(fā)明中的"控制機(jī)構(gòu)"。并且，在 本實(shí)施方式l以及變形例中，氣門彈簧12相當(dāng)于第l發(fā)明的"氣門彈 簧"，氣門11相當(dāng)于第1發(fā)明的"氣門"，凸輪14 17相當(dāng)于第l發(fā)明 的"凸輪"，凸輪軸18、 19相當(dāng)于第1發(fā)明的"凸輪軸"，電動(dòng)機(jī)22、 26相當(dāng)于第l發(fā)明的"電動(dòng)機(jī)"。
實(shí)施方式2
接下來，參照圖13~圖16對本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。 作為本實(shí)施方式2的系統(tǒng)，可以使用圖l至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式2的特征
在上述實(shí)施方式1中，對正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪14~17的模式的情況進(jìn)行 了說明。對此，在本實(shí)施方式2中，對擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸輪14-17的模式的 情況進(jìn)行說明。如參照圖2所說明的那樣，可以使用上述系統(tǒng)并執(zhí)行 擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。
圖13A至圖13C是表示在本實(shí)施方式2中作用在凸輪軸上的彈簧 反力對凸輪速度所施加的影響的圖。圖14是表示確定凸輪基圓滑動(dòng)時(shí) 的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值的圖表的圖。圖15是表示本實(shí)施方式2的凸 輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化的圖。圖16是表示本實(shí)施方式2的凸輪旋轉(zhuǎn)速 度的變化的圖。在如圖13A所示的凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)，即，在到凸輪14與氣門挺 桿13相接觸為止，使凸輪旋轉(zhuǎn)速度提高到目標(biāo)值。參照圖14所示的 圖表，該目標(biāo)值根據(jù)作用角和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE而決定。這樣，如圖15 所示，與上述實(shí)施方式l相同，在升程開始前使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá) 到規(guī)定值以上。
之后，如圖13B所示，在氣門升程時(shí)(升程開始 最大升程)，與 凸輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向的彈簧反力作用在凸輪軸18上。此時(shí)，不通 過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。這樣，如圖16所示，通過該彈簧反力， 凸輪旋轉(zhuǎn)速度減小。即，彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩 而起作用。其結(jié)果是，如圖15所示，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力從上述規(guī)定值 漸漸減少。
之后，如圖13所示，在氣門下降時(shí)(最大升程 升程結(jié)束)， 與凸輪旋轉(zhuǎn)方向相同的彈簧反力作用在凸輪軸18上。在本實(shí)施方式2 中，因?yàn)橥馆?4被擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)，因此此時(shí)的凸輪旋轉(zhuǎn)方向與圖13B所 示的凸輪旋轉(zhuǎn)方向相反。此時(shí)，與上述氣門升程時(shí)一樣，不通過電動(dòng) 機(jī)產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。這樣，通過該彈簧反力，如圖16所示，凸輪 旋轉(zhuǎn)速度增加。圖16表示與凸輪旋轉(zhuǎn)方向相對的凸輪旋轉(zhuǎn)速度。因?yàn)?彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的加速轉(zhuǎn)矩而起作用，所以凸輪軸旋 轉(zhuǎn)慣性力逐漸增大。
這樣，在本實(shí)施方式2中，彈簧反力被凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力抵消。 因此，在升程開始到升程結(jié)束的期間，如圖15所示，通過電動(dòng)機(jī)僅產(chǎn) 生抗摩擦轉(zhuǎn)矩即可。據(jù)此，能夠減小電動(dòng)機(jī)消耗電力以及額定功率。
如上述說明，根據(jù)本實(shí)施方式2，在擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式中，由于彈簧 反力被凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力抵消，所以能夠減小從升程開始到升程結(jié)束 期間的彈簧反力。因此，能夠得到與上述實(shí)施方式1同樣的效果。
實(shí)施方式3
接下來，參照圖17和圖18，對本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。 作為本實(shí)施方式3的系統(tǒng)，可以使用圖l至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式3的特征例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為2000rpm以下的低旋轉(zhuǎn)域，凸輪軸旋 轉(zhuǎn)慣性力比高旋轉(zhuǎn)域小。因此，如本發(fā)明那樣，在彈簧反力被凸輪軸 旋轉(zhuǎn)慣性力抵消的情況下，基于彈簧反力的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化 量變大。這樣，如圖10A至10E以及圖17所示，在低旋轉(zhuǎn)域，與高 旋轉(zhuǎn)域相比實(shí)際作用角擴(kuò)大。圖17是表示本實(shí)施方式3中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速NE和實(shí)際作用角的關(guān)系的圖。在圖17所示的例子中使用這樣的凸 輪，在以 一定速度驅(qū)動(dòng)該凸輪旋轉(zhuǎn)的情況下，該凸輪具有作用角為210。 的基圓。在圖17所示的例子中，在發(fā)動(dòng)才幾轉(zhuǎn)速NE為1000rpm時(shí)， 實(shí)際作用角擴(kuò)大到280。。
圖17中的實(shí)線表示在圖4所示的混合動(dòng)力車的發(fā)動(dòng)機(jī)1上搭載可 變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的情況下的實(shí)際作用角的變化。另一方面，圖17中
動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的情況下的實(shí)際作用角的變化。如圖17所示，在普通 發(fā)動(dòng)機(jī)上搭載可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10的情況下，使空轉(zhuǎn)時(shí)(200rpm)能 夠使混合氣體點(diǎn)火的最大實(shí)際作用角不超過270。。
另外，當(dāng)實(shí)際作用角變大時(shí)，因?yàn)樾纬砂⑻亟鹕h(huán)，所以在提 高燃費(fèi)比的同時(shí)轉(zhuǎn)矩降低。這樣，在該低旋轉(zhuǎn)域中要求高驅(qū)動(dòng)力的情 況下，有可能不能實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)力要求相對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。
因此，在本實(shí)施方式3中，在低旋轉(zhuǎn)域，并且在驅(qū)動(dòng)力要求為規(guī) 定值以上的情況下，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)。圖18是用于 說明將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)的情況下的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51的 分配變更動(dòng)作的共線圖。如圖18所示，通過增加向發(fā)電機(jī)52的通電 量，可提高太陽齒輪61的轉(zhuǎn)速。據(jù)此，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到 高旋轉(zhuǎn)側(cè)。
通過使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)，能夠使實(shí)際作用角比低 旋轉(zhuǎn)域小。因此，能夠提高實(shí)際壓縮比，能夠提高轉(zhuǎn)矩。因此，即使 在驅(qū)動(dòng)力要求高的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)與驅(qū)動(dòng)力要求相對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。 (變形例)
在本實(shí)施方式3中，通過動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)，但是也可以通過控制減速器44的減速比使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 NE變換到高旋轉(zhuǎn)側(cè)。通過基于ECU30的減速比控制，也能夠提高實(shí) 際壓縮比，因此能夠獲得與上述實(shí)施方式3相同的效果。
另外，在本實(shí)施方式3以及變形例中，動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)51以及變速 器44相當(dāng)于第6發(fā)明的"發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變更機(jī)構(gòu)"。
實(shí)施方式4
接下來，參照圖19對本發(fā)明的實(shí)施方式4進(jìn)行說明。 圖19是表示本實(shí)施方式4中的設(shè)置在凸輪驅(qū)動(dòng)系中的慣性力增大 部的圖。如圖18所示，凸輪驅(qū)動(dòng)系包括凸輪軸18、齒輪23、 24、 25、 以及電動(dòng)機(jī)26。在本實(shí)施方式4中，如圖18所示，在凸輪軸18的端 部上設(shè)置有錘27。
實(shí)施方式4的特征
如上述實(shí)施方式3中說明的那樣，如本發(fā)明所述，在彈簧反力被 凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力抵消的情況下，低旋轉(zhuǎn)域中的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的 變化量變大。其結(jié)果是，低旋轉(zhuǎn)域中的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度比高旋 轉(zhuǎn)域大。
這里，在低旋轉(zhuǎn)域重視燃費(fèi)比效果的發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)阿特金 森循環(huán)，即使實(shí)際作用角的擴(kuò)大副度大也不會(huì)特別地引起問題。與此 相對，在低旋轉(zhuǎn)域重視轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了確保實(shí)際壓縮比，優(yōu)選 盡可能小地抑制實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度。
另外，如果能夠使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力變大，則氣門升程中的基于 彈簧反力的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化量變小。其結(jié)果是，能夠?qū)?shí)際 作用角的擴(kuò)大幅度抑制得較小。
在本實(shí)施方式4中，在凸輪軸18的端部設(shè)置有錘27。通過設(shè)置 該錘27，與沒有錘27的情況相比能夠增大凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。因此， 與沒有錘27的情況相比，能夠?qū)⒌托D(zhuǎn)域的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度抑 制得較小。因此，即使在低旋轉(zhuǎn)域也能確保實(shí)際壓縮比，并能夠確保 轉(zhuǎn)矩。
并且，錘27越重，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化量越小，低旋轉(zhuǎn)域的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度越小。因此，通過調(diào)整錘27的重量，能夠在低 旋轉(zhuǎn)域中確保所期望的(符合設(shè)計(jì)值的)轉(zhuǎn)矩。 (變形例)
在本實(shí)施方式4中，在凸輪軸18的端部設(shè)置有錘27,但是也可 以如圖20所示將錘27設(shè)置在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸26A的端部。圖20是表 示本實(shí)施方式4的變形例中的、設(shè)置在凸輪驅(qū)動(dòng)系中的慣性力增大部 的圖。并且，也可以在齒輪23、 24、 25上設(shè)置錘27。在這些情況下， 由于能夠抑制氣門升程中的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的變化量，所以能夠得 到與上述實(shí)施方式4相同的效果。
并且，存在氣門彈簧12的彈性系數(shù)比設(shè)計(jì)值大的情況。在該情況 下，即使以能夠得到圖IOA至圖10E的上段那樣的上升曲線的方式進(jìn) 行電動(dòng)機(jī)控制，也存在不能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩變得最小的可能性。即， 由于實(shí)際的彈簧反力比基于設(shè)計(jì)值而算出的彈簧反力大，所以存在不 能通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力完全抵消的可能性。這樣，在氣門升程中， 需要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，在彈性系數(shù)比設(shè)計(jì)值大的 情況下，通過安裝錘27可增大凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力，由此能夠使電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩變得最小。
另外，在本實(shí)施方式4及其變形例中，凸輪軸18、齒輪23、 24、 25以及電動(dòng)機(jī)26相當(dāng)于第7發(fā)明中的"凸輪驅(qū)動(dòng)系"，錘27相當(dāng)于第 7發(fā)明的"慣性力增大部"。
實(shí)施方式5
接下來，參照圖21對本發(fā)明的實(shí)施方式5進(jìn)行說明。 圖21是表示本實(shí)施方式5的慣性力可變機(jī)構(gòu)的圖。如圖21所示， 在凸輪軸18的外周上設(shè)置有慣性力可變機(jī)構(gòu)28。慣性力可變機(jī)構(gòu)28 具有與凸輪軸18內(nèi)的油路18A連通的油路28A。在該油路28A內(nèi)設(shè) 置有錘28。另外，在該油路28A內(nèi)設(shè)置有將錘28B向凸輪軸18內(nèi)側(cè) (中心方向)彈壓的彈簧28C。
在經(jīng)由油路18A而施加在油路28A上的油壓比彈簧28C的彈壓 力小的情況下，錘28B ^皮向凸輪軸18內(nèi)側(cè)彈壓。另一方面，在施加在油路28A上的油壓大于彈簧28C的彈壓力的情況下，錘28B向外 側(cè)移動(dòng)。
實(shí)施方式5的特征
如上所述，由凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力抵消彈簧反力，由此能夠減小電 動(dòng)機(jī)的消耗電力和額定功率。
另外，由于能夠與曲軸3無關(guān)地控制凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度，所以圖1 所示的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)10能夠變更作用角。
但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定功率變小時(shí)，就沒有了多余的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩， 存在特別是在低旋轉(zhuǎn)域無法變更作用角的可能性。并且，如果想要確 保多余的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，則與以往一樣、電動(dòng)機(jī)額定功率將變大。
因此，在本實(shí)施方式5中，在想要在低旋轉(zhuǎn)域使作用角變小的情 況下，通過向油路28A施加發(fā)動(dòng)機(jī)油壓，使錘28B向外側(cè)移動(dòng)。據(jù)此， 由于能夠使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力變大，所以能夠?qū)⑸鲜鰧?shí)際作用角的擴(kuò) 大幅度抑制得較小，并且能夠變更為小作用角。
另 一方面，在低旋轉(zhuǎn)域中要使作用角變大的情況下，不向油路28A 施加發(fā)動(dòng)機(jī)油壓，使錘28B向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。據(jù)此，由于能夠使凸輪軸旋 轉(zhuǎn)慣性力變小，所以能夠使上述實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度變大，并且能 夠變更為大作用角。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式5，即使在電動(dòng)機(jī)額定功率小的情況下，
通過變更錘28B的位置，也能夠變更凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力，并且能夠變 更其結(jié)果作用角。
另夕卜，在本實(shí)施方式5中，慣性力可變機(jī)構(gòu)28相當(dāng)于第8發(fā)明的 "慣性力可變機(jī)構(gòu)"。 實(shí)施方式6
接下來，參照圖22對本發(fā)明的實(shí)施方式6進(jìn)行說明。 作為本實(shí)施方式6的系統(tǒng)，可以使用圖1至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式6的特征
在上述實(shí)施方式1、 2中，對從凸輪和凸輪軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)開始的電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行了說明。在本實(shí)施方式6中，對從凸輪和凸輪軸停止的狀態(tài)開始的電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行說明。圖22是表示本實(shí)施方式6中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的變 化和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的圖。
如圖22所示，在起動(dòng)開始以前，凸輪停止在基圓上。因此，凸輪 旋轉(zhuǎn)速度(以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度)為零，并且凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力也為 零。
之后，在從起動(dòng)開始到升程開始前的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，凸輪 旋轉(zhuǎn)速度加速到目標(biāo)值。據(jù)此，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值。此時(shí)， 因?yàn)閺椈煞戳]有作用在凸輪軸上，所以與氣門升程中加速的情況相 比，能夠通過小的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩而加速。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩有富余的情況下， 在升程開始時(shí)，為了使凸輪旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到目標(biāo)值而緩慢地加速。與急 加速的情況相比，能夠抑制馬達(dá)消耗電力。
之后，從升程開始到最大升程為止，只在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載抗摩擦轉(zhuǎn) 矩，而不在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，通過彈簧反力而減 小凸輪旋轉(zhuǎn)速度，由此凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力逐漸地減小。
而且，從最大升程到氣門升程結(jié)束為止也只在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載抗摩 擦轉(zhuǎn)矩，而不在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，凸輪旋轉(zhuǎn)速度 通過彈簧反力而加快，由此凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力逐漸增大。在氣門升程 結(jié)束時(shí)，因?yàn)橥馆喰D(zhuǎn)速度再次達(dá)到上述目標(biāo)值，因此凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣 性力再次達(dá)到規(guī)定值。
這樣，在本實(shí)施方式6中，在升程開始之前使凸輪旋轉(zhuǎn)速度加快 并使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值以上，由此使彈簧反力通過凸輪軸 旋轉(zhuǎn)慣性力而抵消。因此，在氣門升程中，如圖22所示，通過電動(dòng)機(jī) 只產(chǎn)生抗摩擦轉(zhuǎn)矩即可。并且，在到升程開始為止的凸輪基圓滑動(dòng)中， 通過比較小的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩就能夠使凸輪旋轉(zhuǎn)速度加快。即，凸輪旋轉(zhuǎn) 速度加快時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩比抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩小。因此，能夠減小電動(dòng) 機(jī)消耗電力和額定功率。
另外，在本實(shí)施方式6中，ECU30相當(dāng)于第9發(fā)明中的"控制機(jī)
構(gòu)，，。實(shí)施方式7
接下來，參照圖23對本發(fā)明的實(shí)施方式7進(jìn)行說明。 作為本實(shí)施方式7的系統(tǒng)，可以使用圖1至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式7的特征
在上述實(shí)施方式6中，升程開始前的凸輪旋轉(zhuǎn)速度加速時(shí)的電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩比氣門升程中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大。這樣，通過凸輪驅(qū)動(dòng)開始時(shí)的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩決定電動(dòng)機(jī)消耗電力和額定功率。
因此，對在本實(shí)施方式7中減小凸輪驅(qū)動(dòng)開始時(shí)(即，升程開始 前的凸輪旋轉(zhuǎn)速度加速時(shí))的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法進(jìn)行說明。圖23是表 示本實(shí)施方式7的凸輪旋轉(zhuǎn)速度的變化和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的圖。
如圖23所示，在從起動(dòng)開始到升程開始前為止的凸輪基圓滑動(dòng)過 程中，凸輪旋轉(zhuǎn)速度加速到初始目標(biāo)值。該初始目標(biāo)值是比上述實(shí)施 方式6的目標(biāo)值低的值。因此，加速到第2目標(biāo)值所需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩比加速到上述目標(biāo)值所需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小。
之后，從升程開始到最大升程為止，在電動(dòng)機(jī)上僅負(fù)載抗摩擦轉(zhuǎn) 矩，而不在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載抗彈簧反力轉(zhuǎn)矩。因此，凸輪旋轉(zhuǎn)速度通過 彈簧反力轉(zhuǎn)矩而減小，由此凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力逐漸減小。
這里，因?yàn)樯涕_始前僅加速到初始目標(biāo)值，所以在該狀態(tài)下凸 輪旋轉(zhuǎn)速度在升程結(jié)束時(shí)不能達(dá)到目標(biāo)值。因此，從最大升程到氣門 升程結(jié)束期間，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載使凸輪旋轉(zhuǎn)速度加快的轉(zhuǎn)矩。此時(shí)的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與升程開始前的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相等或比其小。通過產(chǎn)生該電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，能夠在升程結(jié)束時(shí)使凸輪旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到目標(biāo)值。
這樣，在本實(shí)施方式7中，使凸輪旋轉(zhuǎn)速度在升程開始之前加速 到比目標(biāo)值低的初始目標(biāo)值，并且通過在凸輪上升過程中產(chǎn)生電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩而在升程結(jié)束時(shí)達(dá)到目標(biāo)值。因此，與上述實(shí)施方式6相比，因 為能夠使凸輪驅(qū)動(dòng)開始時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變小，所以能夠減小電動(dòng)機(jī)消 耗電力和額定功率。
另外，在本實(shí)施方式7中，ECU30相當(dāng)于第IO發(fā)明的"控制機(jī)構(gòu)"。
實(shí)施方式8接下來，參照圖24A以及圖24B,對本發(fā)明的實(shí)施方式8進(jìn)行說明。
作為本實(shí)施方式8的系統(tǒng)，可以使用圖1至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式8的特征
在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，沒有凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。如果凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力達(dá)不到圖7所示的最大轉(zhuǎn)矩Tp以上，則不能夠越過凸輪凸部，并 且不能夠驅(qū)動(dòng)凸輪正轉(zhuǎn)。
在上述實(shí)施方式7中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始后、在氣門升程開始前 的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，由此使凸輪旋 轉(zhuǎn)速度加速到初始目標(biāo)值。之后，通過在從最大升程到氣門升程結(jié)束 期間施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使凸輪旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最終目標(biāo)值。通過這樣地 以兩個(gè)階段施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，能夠減小電動(dòng)機(jī)額定功率，并能使凸輪 軸旋轉(zhuǎn)慣性力增加到最大轉(zhuǎn)矩Tp以上。
在本實(shí)施方式8中，對與上述實(shí)施方式7相比能夠進(jìn)一步減小電 動(dòng)機(jī)額定功率的方式進(jìn)行說明。圖24A以及圖24B是表示本實(shí)施方式 8的凸輪相位的變化和氣門升程的圖。詳細(xì)來說，圖24A是表示凸輪 相位的變化的圖，圖24B是表示第1和第4氣缸#1、 #4的氣門升程的 圖。
在圖24A和圖24 B所示的時(shí)刻t0，發(fā)動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)起 動(dòng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的情況。在從時(shí)刻t0到第1氣缸#1的氣門升程 開始時(shí)刻tl之間，即，在從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始到氣門升程開始前的凸輪 基圓滑動(dòng)過程中，在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，凸輪旋轉(zhuǎn)速度 加快，凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增加。從該時(shí)刻t0到時(shí)刻tl之間所施加的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩可以比實(shí)施方式7中在升程開始之前所施加的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 小。因此，能夠減小電動(dòng)機(jī)額定功率。
接下來，在從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2的氣門升程中，在凸輪軸上不施 加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。而且，在從第1氣缸#1的氣門升程結(jié)束時(shí)刻t2到第4 氣缸#4的氣門升程開始時(shí)刻t3之間，在凸輪軸上施加與時(shí)刻t0 tl方 向相反的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，時(shí)刻t3的凸輪旋轉(zhuǎn)速度比時(shí)刻tl的凸輪旋轉(zhuǎn)速度快。其結(jié)果是，時(shí)刻t3的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力比時(shí)刻tl的 凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力大。這樣，凸輪的相位增加，并且凸輪的擺動(dòng)幅度 增力口。
之后，在從第4氣缸#4的氣門升程結(jié)束時(shí)刻t4到第1氣缸#1的 氣門開始時(shí)刻t5之間，在凸輪軸上施加與時(shí)刻t2 t3方向相反的電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，時(shí)刻t5的凸輪旋轉(zhuǎn)速度比時(shí)刻t3的凸輪旋轉(zhuǎn)速度快。 其結(jié)果是，時(shí)刻t5的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力比時(shí)刻t3的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力大。這樣，凸輪的相位進(jìn)一步增加，并且凸輪的擺動(dòng)幅度進(jìn)一步增 加。
之后，通過與上述相同的方法，在凸輪基圓滑動(dòng)過程中、即在時(shí) 刻t6 t7、時(shí)刻t8 t9、時(shí)刻U0 tll之間，分別在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩。這樣，當(dāng)經(jīng)過時(shí)刻t7、 t9、 tll時(shí)，凸輪旋轉(zhuǎn)速度加快，并且凸 輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力逐漸增大。其結(jié)果是，凸輪相位逐漸增加，并且凸輪 的擺動(dòng)幅度逐漸增加，另外，氣門升程量逐漸增加。
而且，當(dāng)在時(shí)刻tll達(dá)到驅(qū)動(dòng)凸輪正轉(zhuǎn)所必需的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性 力時(shí)，從時(shí)刻t12開始切換為正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪。即，在時(shí)刻t12以后， 使凸輪的正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。
這樣，在本實(shí)施方式8中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始后，通過在凸輪基 圓滑動(dòng)過程中在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩并驅(qū)動(dòng)凸輪擺動(dòng)，可使凸輪 旋轉(zhuǎn)速度逐漸加快。其結(jié)果是，凸輪相位逐漸增加，并且凸輪軸旋轉(zhuǎn) 慣性力逐漸增大。而且，當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所必需的 規(guī)定值時(shí)，凸輪的正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。這樣，通過在驅(qū)動(dòng)凸 輪擺動(dòng)的同時(shí)逐漸蓄積凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力，即使用小額定功率的電動(dòng) 機(jī)也能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所必需的規(guī)定值(最大轉(zhuǎn)矩)。因此，與上述實(shí) 施方式7相比，能夠進(jìn)一步減低電動(dòng)機(jī)阻力。
實(shí)施方式9
接下來，參照圖25 圖27對本發(fā)明的實(shí)施方式9進(jìn)行說明。 作為本實(shí)施方式9的系統(tǒng)，可以使用圖1至圖5所示的硬件。 實(shí)施方式9的特征在上述實(shí)施方式8中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)逐漸增加凸輪的擺動(dòng)幅度 (相位)并增加凸輪旋轉(zhuǎn)速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力，然后，從驅(qū)動(dòng) 凸輪軸擺動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。但是，在上述實(shí)施方式8中，在氣門升 程中不在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這是為了減小氣門升程中的電動(dòng) 機(jī)消耗電力。
另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求中，除了基于車輛駕駛者的加速操作而 產(chǎn)生的加速要求的起動(dòng)要求之外，還有基于催化劑床溫度降低時(shí)的催 化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求。這里，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間在催化劑 床溫度為規(guī)定值以下時(shí)，ECU30判定為具有基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā) 動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求。催化劑床溫度可以通過圖3所示的催化劑床溫度傳感 器45檢測。并且，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間踩踏油門踏板時(shí)，ECU30判定 為具有基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求。油門踏板的踩踏可以通過圖 3所示的油門踏板開度傳感器36檢測。
在存在基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況下，需要在短時(shí)間 內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。為了在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，最好在短時(shí)間內(nèi)從驅(qū)動(dòng) 凸輪擺動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪。這是因?yàn)檎D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪的情況與擺動(dòng) 驅(qū)動(dòng)的情況相比，時(shí)間面積大并且能夠得到高吸氣性能。
另一方面，在存在基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況 下，與存在基于上述加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況不同，不需要 在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
并且，即使存在基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求，在油門踏板開 度很小的情況下，也沒有必要一定要在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
因此，在本實(shí)施方式9中，與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的加速要求度相對 應(yīng)地決定在氣門升程中是否在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。即，使電動(dòng) 機(jī)的助力方式能夠?qū)?yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求而變化。
詳細(xì)地說，在存在基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況 下，加速要求度低。因此，在該情況下，如圖25A至25C所示，在氣 門升程中不在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。圖25A至圖25C是表示在本 實(shí)施方式9中、在存在基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況下施加的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的一個(gè)例子的圖。詳細(xì)來說，圖25A、 25B、 25C 分別是表示氣門升程、電動(dòng)機(jī)角速度、以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(控制指示值) 的圖。電動(dòng)機(jī)角速度與凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)(正比關(guān)系)。
當(dāng)取得基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求時(shí)，在圖25A至圖 25C的時(shí)刻t20發(fā)動(dòng)4幾開始起動(dòng)。在時(shí)刻t20,如圖25B所示，電動(dòng);f幾 角速度為零。在從時(shí)刻t20到第1氣缸#1的氣門升程開始時(shí)刻t21之 間的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這樣，電動(dòng) 機(jī)角速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度增加。之后，在從時(shí)刻t21到時(shí)刻t23 的氣門升程中，在凸輪軸上不施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此，在達(dá)到最大升 程的時(shí)刻t22之前，電動(dòng)機(jī)角速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度通過與凸輪軸 旋轉(zhuǎn)方向方向相反的彈簧反力而減少。另外，在時(shí)刻t22之后凸輪軸 旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)角速度與凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度、通過與反轉(zhuǎn)后的凸 輪軸旋轉(zhuǎn)方向相同方向的彈簧反力而上升。
之后，從氣門升程結(jié)束時(shí)刻t23到第4氣缸#4的氣門升程開始時(shí) 刻t24之間的凸輪基圓滑動(dòng)過程中，施加與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向相同方向 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是，與時(shí)刻t21的電動(dòng)機(jī)角速度(絕對值)相 比，時(shí)刻t24的電動(dòng)機(jī)角速度(絕對值)變得更大。
之后，與時(shí)刻t21 時(shí)刻t23相同，從時(shí)刻t24到時(shí)刻t26的氣門 升程中，在凸輪軸上不施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此，在達(dá)到最大升程的時(shí) 刻t25之前，電動(dòng)機(jī)角速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度通過與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方 向相反方向的彈簧反力而減小。另外，在時(shí)刻t25之后，凸輪軸旋轉(zhuǎn) 方向反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)角速度與凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度通過與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向相 同方向的彈簧反力而上升。
之后，在氣門升程結(jié)束時(shí)刻t26以后的凸輪軸基圓滑動(dòng)過程中， 施加與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向相同方向的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是，在時(shí)刻t27， 因?yàn)檫_(dá)到能夠正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)角速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度，所以電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩僅變更為摩擦轉(zhuǎn)矩。在該時(shí)刻t27之后，變化到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)， 同時(shí)，實(shí)施與曲軸的同步控制。其結(jié)果是，從時(shí)刻t28到時(shí)刻t30,通 過對凸輪軸進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行第1氣缸#1的氣門升程。因此，能夠?qū)Φ?氣缸#1進(jìn)行點(diǎn)火。
另一方面，當(dāng)取得基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求時(shí)，如圖26A 至圖26C所示，在氣門升程中在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。圖26A至 26C是表示本實(shí)施方式9中、在存在基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求 的情況下所施加的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的一個(gè)例子的圖。詳細(xì)來說，圖26A、 26B、 26C分別是表示氣門升程、電動(dòng)機(jī)角速度、以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(控 制指示值)的圖。
當(dāng)取得基于加速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求時(shí)，在圖26A至圖26C的 時(shí)刻t40發(fā)動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。在時(shí)刻t40，如圖26B所示，電動(dòng)機(jī)角速 度為零。在從時(shí)刻t40到第4氣缸#4的氣門升程開始時(shí)刻t41之間的 凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這樣，電動(dòng)機(jī)角 速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度增加。
之后，與圖25A至圖25C所示的例子不同，在從時(shí)刻t41到時(shí)刻 t43的氣門升程中，在凸輪軸上施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。詳細(xì)來說，在從氣 門升程開始時(shí)刻t41到達(dá)到最大升程的時(shí)刻t42之間，施加與時(shí)刻t41 以前相同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。而且，在從時(shí)刻t42到升程結(jié)束時(shí)刻t43之 間，施加相反方向的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，氣門升程結(jié)束時(shí)刻t43的電 動(dòng)機(jī)角速度(絕對值)，比氣門升程開始時(shí)刻41的電動(dòng)機(jī)角速度(絕 對值)變得更大。
之后，在氣門升程結(jié)束時(shí)刻t43之后的凸輪基圓滑動(dòng)過程中施加 與時(shí)刻t42 時(shí)刻t43相同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是，在時(shí)刻t44，由于 達(dá)到能夠正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)角速度以及凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度，所以電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩僅變更為摩擦轉(zhuǎn)矩。這里，從時(shí)刻t40到時(shí)刻t44的時(shí)間，比圖 25A至圖25C所示的例子中的從時(shí)刻t20到時(shí)刻t27的時(shí)間短。即， 在圖26A至圖26C所示的例子中，與圖25A至25C所示的例子相比 能夠以更短的時(shí)間轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
在該時(shí)刻t44之后，轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，實(shí)施與曲軸的同步 控制。其結(jié)果是，從時(shí)刻t45到時(shí)刻t47，進(jìn)行第1氣缸#1的氣門升 程。因此，能夠?qū)Φ?氣缸#1點(diǎn)火。實(shí)施方式9的具體處理
圖27是表示本實(shí)施方式9中的ECU30執(zhí)行的程序的流程圖。本 程序在如EV行駛中那樣的發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，每隔規(guī)定的間隔而起動(dòng)。
根據(jù)圖27所示的程序，首先，判別是否有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求(步驟 100)。在該步驟100中，在催化劑床溫度為規(guī)定值以下的情況下，判 定為存在基于催化劑預(yù)熱要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求。并且，在車輛駕駛 者進(jìn)行加速操作(踩踏油門踏板操作)的情況下，判定為具有基于加 速要求的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求。在上述步驟100中判定為沒有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng) 要求的情況下，結(jié)束本程序。
在上述步驟100中判定為有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的情況下，取得發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)要求(步驟102)。接下來，判定上述步驟102中所取得的發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)要求的加速要求度是否為規(guī)定值以上(步驟104)。在該步驟104 中，判定是否要求在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。具體來說，判定油門踏板 開度是否為規(guī)定值以上。
在上述步驟104中判定加速要求度未達(dá)到規(guī)定值的情況下，例如， 在油門踏板僅僅被踏入一點(diǎn)的情況下，或者在如催化劑預(yù)熱要求時(shí)那 樣、幾乎不踩踏油門踏板的情況下，判定為沒有短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) 的要求。在該情況下，只在凸輪基圓滑動(dòng)過程中在凸輪軸上施加電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩(步驟106)。在該步驟106中，執(zhí)行例如圖25A至圖25B所 示的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制。
另一方面，在上述步驟104中判定為加速要求度為規(guī)定值以上的 情況下，例如，在大幅度踩踏油門踏板的情況下，判斷為要求短時(shí)間 內(nèi)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。即，判斷為需要在短時(shí)間內(nèi)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪。在該情況 下，不僅在凸輪基圓滑動(dòng)過程中，在氣門升程中也在凸輪軸上施加電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(步驟108)。在該步驟108中，執(zhí)行例如圖26A至圖26C 所示的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。
在上述步驟106或108之后，判定凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力是否為規(guī)定 值以上(步驟IIO)。該規(guī)定值(即，最大轉(zhuǎn)矩)是凸輪正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所必 需的凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力，是判別是否能夠從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的基準(zhǔn)值。在該步驟110中判定凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力未達(dá)到規(guī)定值的情 況下，再次返回到步驟110處理。另一方面，在上述步驟110中判定
凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力為規(guī)定值以上的情況下，過渡到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并且執(zhí)
行與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步的控制(步驟112)。之后，結(jié)束本程序。
如以上說明，在本實(shí)施方式9中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的加速要求 度高的情況下，不僅在凸輪基圓滑動(dòng)過程中，而且在氣門升程中也施 加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，能夠在短時(shí)間內(nèi)使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增加，因 此能夠在短時(shí)間內(nèi)從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高加 速要求度。并且，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求的加速要求低的情況下，僅在凸 輪基圓滑動(dòng)過程中施加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，雖然以比較長的時(shí)間從擺 動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，但能夠減小電動(dòng)機(jī)消耗電力。因此，根據(jù)本 實(shí)施方式9，能夠減小電動(dòng)機(jī)額定功率，并且能夠在與加速要求度對 應(yīng)的最合適的時(shí)刻從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移到正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
另外，在本實(shí)施方式9中，ECU30通過執(zhí)行步驟108、 110、 112 的處理實(shí)現(xiàn)第13發(fā)明的"控制機(jī)構(gòu)"，通過執(zhí)行步驟102的處理實(shí)現(xiàn)第 14發(fā)明的"起動(dòng)要求取得機(jī)構(gòu)"，通過執(zhí)行步驟104、 106、 108的處理 實(shí)現(xiàn)第14發(fā)明的"控制機(jī)構(gòu)"，通過執(zhí)行步驟104的處理實(shí)現(xiàn)第15發(fā) 明的"判定機(jī)構(gòu)"，通過執(zhí)行步驟106、 108的處理實(shí)現(xiàn)第15發(fā)明的"控 制才幾構(gòu)"。
權(quán)利要求
1.一種可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，該可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中，其特征在于，具有設(shè)置有凸輪的凸輪軸，該凸輪驅(qū)動(dòng)由氣門彈簧彈壓的氣門，驅(qū)動(dòng)上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，以及執(zhí)行上述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的控制機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)以上述氣門彈簧的彈簧反力由上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)慣性力抵消的方式，在上述氣門升程開始時(shí)將上述旋轉(zhuǎn)慣性力控制在規(guī)定值以上。
2. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 上述控制機(jī)構(gòu)以下述方式控制上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，即，通過從氣 門升程開始時(shí)到最大升程位置期間的上述彈簧反力使上述凸輪軸的旋 轉(zhuǎn)速度減小，并且，通過從該最大升程位置到氣門升程結(jié)束時(shí)的期間 的上述彈簧反力使上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度加速。
3. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 上述控制機(jī)構(gòu)將從上述氣門升程開始時(shí)到最大升程位置的期間的上述 彈簧反力作為上述旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩而使用，并且將從上述最大 升程位置到氣門升程結(jié)束時(shí)的期間的上述彈簧反力作為上述旋轉(zhuǎn)慣性 力的加速轉(zhuǎn)矩而使用。
4. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 上述控制機(jī)構(gòu)在上述氣門升程結(jié)束時(shí)的上述旋轉(zhuǎn)慣性力未達(dá)到上述規(guī) 定值的情況下，將使上述旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)矩在凸輪基 圓滑動(dòng)中負(fù)載在上述電動(dòng)機(jī)上。
5. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 上述控制機(jī)構(gòu)在氣門升程期間，禁止將抵抗上述彈簧反力的轉(zhuǎn)矩負(fù)載 在上述電動(dòng)機(jī)上，并且僅將與上述凸輪和上述氣門的摩擦相抵抗的轉(zhuǎn) 矩負(fù)栽在上述電動(dòng)機(jī)上。
6. 如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于還具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變更機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為規(guī)定值以下的低旋轉(zhuǎn)域、且發(fā)動(dòng)機(jī)輸出要求值為規(guī)定值 以上的情況下，使該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到規(guī)定值以上。
7. 如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的可變動(dòng)氣門機(jī) 構(gòu)的控制裝置，其特征在于還具有慣性力增大部件，該慣性力增大 部件設(shè)置在具有上述凸輪軸與上述電動(dòng)機(jī)的凸輪驅(qū)動(dòng)系中，并使上述 凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力增大，上述慣性力增大部件，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為規(guī)定值以下的低旋轉(zhuǎn)域 中的實(shí)際作用角的擴(kuò)大幅度。
8. 如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的可變動(dòng)氣門機(jī) 構(gòu)的控制裝置，其特征在于還具有慣性力可變機(jī)構(gòu)，該慣性力可變 機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為規(guī)定值以下的低旋轉(zhuǎn)域、且變更上述氣門的作用 角時(shí)，能夠變更上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力。
9. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 在從停止上述凸輪的狀態(tài)開始驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)在到氣門 升程開始時(shí)為止的凸輪基圓滑動(dòng)中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載使上述旋轉(zhuǎn)慣性 力達(dá)到規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)矩。
10. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 在從停止上述凸輪的狀態(tài)開始進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)在到 氣門升程開始時(shí)為止的凸輪基圓滑動(dòng)中，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載使上述旋轉(zhuǎn) 慣性力達(dá)到初期規(guī)定值的轉(zhuǎn)矩，然后，在電動(dòng)機(jī)上負(fù)載如下的轉(zhuǎn)矩， 該轉(zhuǎn)矩使上述旋轉(zhuǎn)慣性力在氣門升程結(jié)束時(shí)達(dá)到比該初期規(guī)定值更大 的規(guī)定值。
11. 如權(quán)利要求l所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 在上述凸輪進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的情況下，上述控制機(jī)構(gòu)以使上述凸輪軸的 旋轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式，使凸輪基圓滑動(dòng)時(shí)的上述凸輪軸的旋 轉(zhuǎn)速度能夠?qū)?yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。
12. —種可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，該可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)設(shè)置在 內(nèi)燃機(jī)中，其特征在于，具有凸輪軸，該凸輪軸設(shè)置有驅(qū)動(dòng)通過氣 門彈簧而被彈壓的氣門的凸輪；驅(qū)動(dòng)上述凸輪軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)； 以及執(zhí)行上述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的控制機(jī)構(gòu)， 上述控制機(jī)構(gòu)以以下方式控制上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，即，氣門 升程中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度小于等于凸輪基圓滑動(dòng)中的凸輪旋轉(zhuǎn)速度。
13. 如權(quán)利要求1所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在于 上述控制機(jī)構(gòu)通過在凸輪基圓滑動(dòng)中施加上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩并驅(qū)動(dòng)上 述凸輪擺動(dòng)，從而使上述旋轉(zhuǎn)慣性力增加到上述規(guī)定值以上，然后， 使上述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)與曲軸的旋轉(zhuǎn)同步。
14. 如權(quán)利要求13所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在 于具有取得上述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)要求的起動(dòng)要求取得機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)對應(yīng)于上述起動(dòng)要求取得機(jī)構(gòu)所取得的起動(dòng)要求， 對驅(qū)動(dòng)上述凸輪擺動(dòng)而使上述旋轉(zhuǎn)慣性力增加的期間進(jìn)行變更。
15. 如權(quán)利要求14所述的可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，其特征在 于上述控制機(jī)構(gòu)具有判定上述起動(dòng)要求的加速要求度的判定機(jī)構(gòu)， 在該加速要求度小于規(guī)定值的情況下，僅在凸輪基圓滑動(dòng)中施加上述 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在該加速要求度為規(guī)定值以上的情況下，在氣門升程 中也施加上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變動(dòng)氣門機(jī)構(gòu)的控制裝置，該控制裝置通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性轉(zhuǎn)矩減小氣門升程中的彈簧反力，由此能夠減小電動(dòng)機(jī)的消耗電力以及額定功率。在氣門升程開始前，使凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力為規(guī)定值以上。從升程開始到最大升程為止，使用氣門彈簧的彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的減速轉(zhuǎn)矩。從最大升程到升程結(jié)束為止，使用彈簧反力作為凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力的加速轉(zhuǎn)矩。彈簧反力通過凸輪軸旋轉(zhuǎn)慣性力被抵消，氣門升程中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩僅為抗摩擦轉(zhuǎn)矩。
文檔編號F01L13/00GK101542079SQ20088000035
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者木戶岡昭夫, 江崎修一 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社