專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，通過凸輪軸相對于內(nèi)燃機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化，該氣門正時(shí)控制裝置改變發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門和/或排氣門的氣門正時(shí)(開閉正時(shí))。
背景技術(shù)：
對于用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，已經(jīng)有在日本未審查專利公開No.2000-303865中所述的裝置。在用于內(nèi)燃機(jī)的這種普通氣門正時(shí)控制裝置中，設(shè)置有在曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置處輸出曲柄角信號的曲柄角傳感器以及在凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置處輸出凸輪信號的凸輪傳感器，并根據(jù)在參考轉(zhuǎn)動位置之間的偏差角度來檢測凸輪軸相對于曲軸的轉(zhuǎn)動相位。
在上述普通結(jié)構(gòu)中，對于各恒定曲柄角(凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期)檢測轉(zhuǎn)動相位。不過，通常在各微單位時(shí)間中進(jìn)行基于這種轉(zhuǎn)動相位的檢測結(jié)果的反饋控制(氣門正時(shí)控制)。
因此，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)動相位的檢測周期比氣門正時(shí)控制的執(zhí)行周期更長，且就可控制性方面而言不能以足夠的頻率來檢測轉(zhuǎn)動相位。在這種情況下有這樣的問題，即與目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位的偏差是根據(jù)與實(shí)際轉(zhuǎn)動相位不同的轉(zhuǎn)動相位來計(jì)算的，且反饋操縱變量是根據(jù)不正確的偏差來計(jì)算的，從而可控制性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到這些問題而作出，本發(fā)明的目的是通過以對控制而言足夠的頻率來檢測轉(zhuǎn)動相位，從而抑制在實(shí)際轉(zhuǎn)動相位和用于控制的轉(zhuǎn)動相位之間的誤差，并且即使在低速轉(zhuǎn)動時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)高響應(yīng)/高精度的氣門正時(shí)控制。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)第一發(fā)明，在具有一可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于曲軸的轉(zhuǎn)動相位的變化，改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)，轉(zhuǎn)動相位在任意正時(shí)被檢測，而與凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)，且根據(jù)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
而且，根據(jù)第二發(fā)明，在具有一可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于曲軸的轉(zhuǎn)動相位的變化，改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)，轉(zhuǎn)動相位根據(jù)曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置和凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置而在曲軸的各轉(zhuǎn)動周期中被檢測，進(jìn)而，轉(zhuǎn)動相位可以在任意正時(shí)被檢測，而與凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)。然后，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，根據(jù)在任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，且當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，根據(jù)在凸輪軸的各轉(zhuǎn)動周期檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
在上述第一和第二發(fā)明中，就在任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位而言，其包括根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動位置(角度)和凸輪軸的轉(zhuǎn)動位置(角度)檢測(計(jì)算)的轉(zhuǎn)動相位，和直接檢測轉(zhuǎn)動相位本身而不檢測那些轉(zhuǎn)動位置(角度)的轉(zhuǎn)動相位。
而且，為了使得在實(shí)際轉(zhuǎn)動相位和用于控制的轉(zhuǎn)動相位之間的偏差減至最小，優(yōu)選地將在任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位的檢測正時(shí)調(diào)節(jié)至可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制周期。
通過下面參考附圖的說明，將理解本發(fā)明的其它目的和特征。


圖1是與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)圖。
圖2是表示與該實(shí)施例相關(guān)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(VTC)的剖視圖。
圖3是表示VTC在最大延遲狀態(tài)下的視圖。
圖4是表示VTC在最大提前狀態(tài)下的視圖。
圖5是表示VTC在中間提前狀態(tài)下的視圖。
圖6是表示螺旋彈簧安裝在VTC中的狀態(tài)的視圖。
圖7是表示磁滯材料的磁通密度中的變化特征的曲線圖。
圖8是表示VTC中的磁滯制動器的視圖，對應(yīng)于沿圖2中B-B剖取的剖面。
圖9是圖8的元件放大圖，表示了在磁滯制動器中的磁場方向。
圖10(A)和10(B)是當(dāng)圖9展開成線性形狀時(shí)的示意圖，圖10(A)表示了在初始狀態(tài)下的磁通流，而圖10(B)表示了當(dāng)磁滯環(huán)轉(zhuǎn)動時(shí)的磁通流。
圖11是表示在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和VTC的制動轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示VTC的相對位移檢測裝置的分解透視圖。
圖13是圖12的元件放大圖。
圖14是表示VTC的相對位移檢測裝置的示意圖。
圖15是表示與第一實(shí)施例相關(guān)的氣門正時(shí)控制的流程圖。
圖16A、16B、16C是用于解釋與第一實(shí)施例相關(guān)的氣門正時(shí)控制的結(jié)果的曲線圖。
圖17A、17B、17C是用于解釋普通氣門正時(shí)控制的結(jié)果的曲線圖。
圖18A、18B、18C是用于解釋相同方式的普通氣門正時(shí)控制的結(jié)果的曲線圖。
圖19A、19B、19C是表示反饋控制增益的設(shè)置實(shí)例的曲線圖。
圖20是表示與第二實(shí)施例相關(guān)的氣門正時(shí)控制的流程圖。
圖21是表示對于各參考曲柄角信號REF重置計(jì)數(shù)值CPOS的處理的流程圖。
圖22是表示對于各單位角信號POS統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)值CPOS的處理的流程圖。
圖23是表示對于各凸輪信號CAM檢測提前值θdet1的處理的流程圖。
圖24是表示轉(zhuǎn)子和間隙傳感器的視圖，它們是用于檢測凸輪軸的轉(zhuǎn)動位置的結(jié)構(gòu)。
圖25是表示在間隙和間隙傳感器的輸出之間的關(guān)系的曲線圖。
圖26是表示在間隙傳感器的輸出和凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖27是表示燃料噴射和點(diǎn)火正時(shí)控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是在實(shí)施例中的車輛內(nèi)燃機(jī)的視圖。在圖1中，電子控制節(jié)氣門104設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)101的進(jìn)氣管102上。電子控制節(jié)氣門104是通過節(jié)氣門馬達(dá)103a來控制打開和關(guān)閉節(jié)氣門103b的裝置。然后，空氣通過電子控制節(jié)氣門104和進(jìn)氣門105而吸入到發(fā)動機(jī)101的燃燒室106中。
火花塞133布置在發(fā)動機(jī)的各燃燒室處，并因此進(jìn)行點(diǎn)火，從而使空氣-燃料混合物點(diǎn)火和燃燒。排氣通過排氣門107而從燃燒室106排出，然后，排氣通過前催化轉(zhuǎn)換器108和后催化轉(zhuǎn)換器109被凈化，從而凈化后的氣體被排入到大氣中。
進(jìn)氣門105和排氣門107分別由凸輪而控制而打開和關(guān)閉，所述凸輪布置在進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134和排氣側(cè)凸輪軸110上。
可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(VTC)113布置在進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134上。
VTC 113是通過改變進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位而改變進(jìn)氣門105的開閉正時(shí)(氣門正時(shí))的機(jī)構(gòu)，下面將詳細(xì)介紹。
應(yīng)當(dāng)知道，本實(shí)施例構(gòu)成為這樣，即只在進(jìn)氣門105側(cè)設(shè)置有VTC113。不過，也可以構(gòu)成為這樣，即在排氣門107側(cè)設(shè)置有VTC 113，而進(jìn)氣門105側(cè)沒有，或者另外在進(jìn)氣門105側(cè)也設(shè)置有VTC 113。
應(yīng)當(dāng)知道，電磁燃料噴射閥131布置在各氣缸的進(jìn)氣口130處，燃料噴射閥131通過來自發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)114的噴射脈沖信號而被控制打開，并朝著進(jìn)氣門105噴射已被調(diào)節(jié)具有預(yù)定壓力的燃料。
來自各傳感器的輸出信號被輸入至內(nèi)置有微型計(jì)算機(jī)的ECU 114，并通過根據(jù)這些信號進(jìn)行的計(jì)算處理來控制電子控制節(jié)氣門104、VTC113、火花塞133和燃料噴射閥131。
對于所述各傳感器，設(shè)置有油門踏板傳感器APS 116，它檢測油門的開度；空氣流量計(jì)115，它檢測發(fā)動機(jī)101的進(jìn)氣量Qa；曲柄角傳感器117，它在每180度曲柄角的參考轉(zhuǎn)動位置處獲取參考曲柄角信號REF，并從曲軸120獲取在各單位曲柄角處的單位角度信號POS；節(jié)氣門傳感器118，它檢測節(jié)氣門103b的開度TVO；水溫傳感器119，它檢測發(fā)動機(jī)101中的冷卻水溫度Tw；凸輪傳感器132，用來從進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134獲取在每90度凸輪角度(180度曲柄角)的參考轉(zhuǎn)動位置處獲取凸輪信號CAM；壓力傳感器135，它檢測燃燒室106中的燃燒壓力；電壓傳感器136，它檢測電池電壓Vb；等等。應(yīng)當(dāng)知道，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是根據(jù)參考曲柄角信號REF的周期或單位時(shí)間產(chǎn)生的單位角度信號POS的數(shù)目來計(jì)算的。
下面將參考圖2至14介紹VTC機(jī)構(gòu)113的結(jié)構(gòu)。
如圖2所述，VTC機(jī)構(gòu)113有正時(shí)鏈輪502，該正時(shí)鏈輪502裝配在凸輪軸134的前端部分內(nèi)，以便可相對轉(zhuǎn)動，且該正時(shí)鏈輪502通過正時(shí)鏈條(未示出)而與曲軸120連接；裝配角度操作機(jī)構(gòu)504，該裝配角度操作機(jī)構(gòu)504布置在正時(shí)鏈輪502的內(nèi)周側(cè)，并操作在正時(shí)鏈輪502和凸輪軸134之間的裝配角度；操作力提供裝置505，該操作力提供裝置505布置在后側(cè)，并比裝配角度操作機(jī)構(gòu)504更靠近凸輪軸134，且該操作力提供裝置505驅(qū)動裝配角度操作機(jī)構(gòu)504；相對位移檢測裝置506，該相對位移檢測裝置506檢測凸輪軸134相對于正時(shí)鏈輪502的相對轉(zhuǎn)動位移角度(轉(zhuǎn)動相位)；以及VTC蓋532，該VTC蓋532安裝在氣缸蓋的氣缸罩蓋上，且該VTC蓋532覆蓋裝配角度操作機(jī)構(gòu)504和相對位移檢測裝置506的前表面。
在VTC 113中，從動軸部件507通過凸輪螺栓510而固定在凸輪軸134的端部。
凸緣507a布置成與從動軸部件507成一體。
正時(shí)鏈輪502由大直徑圓柱形部分502a、小直徑圓柱形部分502b和盤部分502c構(gòu)成，與正時(shí)鏈條嚙合的齒輪部分503形成于該大直徑圓柱形部分502a上，而盤部分502c連接于圓柱形部分502a和圓柱形部分502b之間。
圓柱形部分502b裝配成可通過滾珠軸承530而相對于從動軸部件507的凸緣507a轉(zhuǎn)動。
如圖3至圖5(對應(yīng)于沿圖2的A-A剖取的剖面)所示，三個(gè)槽508呈放射圖案沿正時(shí)鏈輪502的徑向方向形成在位于盤部分502c的圓柱形部分502b側(cè)的表面上。
另外，沿徑向方向呈放射圖案伸出的三個(gè)凸出部分509這樣形成，從而與從動軸部件507的凸緣部507a的凸輪軸134側(cè)端表面成一體。
三個(gè)連桿511的底端分別與相應(yīng)凸出部分509連接，以便可通過銷512而轉(zhuǎn)動。
與各槽508接合從而可自由擺動的圓柱形突出部513形成為與各連桿511的頂端成一體。
因?yàn)楦鬟B桿511在各突出部513與相應(yīng)槽508接合的狀態(tài)下通過銷512與從動軸部件507連接，因此，當(dāng)連桿511的頂端側(cè)由于受到外力作用而沿槽508移動時(shí)，正時(shí)鏈輪502和從動軸部件507通過各連桿511的作用而相對轉(zhuǎn)動。
而且，朝著凸輪軸134側(cè)開口的容納孔514形成于各連桿511的突出部513處。
與螺旋狹槽515(后面將介紹)接合的接合銷516、將接合銷516推向螺旋狹槽515側(cè)的螺旋彈簧517容納于該容納孔514中。
另一方面，盤式中間轉(zhuǎn)子518通過軸承529被可自由樞轉(zhuǎn)地支撐在從動軸部件507上，該中間轉(zhuǎn)子518比凸出部分509更靠近凸輪軸134側(cè)。
螺旋狹槽515形成于中間轉(zhuǎn)子518的端表面(凸出部分509側(cè))上，且在各連桿511頂端的接合銷516與螺旋狹槽515接合。
螺旋狹槽515形成為直徑沿正時(shí)鏈輪502的轉(zhuǎn)動方向逐漸減小。
因此，當(dāng)中間轉(zhuǎn)子518在各接合銷516與螺旋狹槽515接合的狀態(tài)下相對于正時(shí)鏈輪502而沿延遲方向相對移動時(shí)，各連桿511的頂端部分通過螺旋狹槽515的引導(dǎo)而沿徑向方向向內(nèi)運(yùn)動，同時(shí)由槽508引導(dǎo)。
相反，當(dāng)中間轉(zhuǎn)子518相對于正時(shí)鏈輪502沿提前方向相對移動時(shí)，各連桿511的頂端部分沿著徑向外側(cè)運(yùn)動。
裝配角度操作裝置504由正時(shí)鏈輪502的槽508、連桿511、突出部513、接合銷516、中間轉(zhuǎn)子518、螺旋狹槽515等構(gòu)成。
當(dāng)用于轉(zhuǎn)動的操作力從操作力提供裝置505輸入給中間轉(zhuǎn)子518時(shí)，連桿511的頂端沿徑向移動，且該位移通過連桿511轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動力，改變在正時(shí)鏈輪502和從動軸部件507之間的相對位移角度。
操作力提供裝置505具有動力螺旋(power spiral)519，它沿正時(shí)鏈輪502的轉(zhuǎn)動方向推壓中間轉(zhuǎn)子518；以及磁滯制動器520，它產(chǎn)生制動力，該制動力使得中間轉(zhuǎn)子518沿與正時(shí)鏈輪502的轉(zhuǎn)動方向相反的方向轉(zhuǎn)動。
這里，ECU 114根據(jù)內(nèi)燃機(jī)101的工作狀態(tài)而控制磁滯制動器520的制動力，且據(jù)此，中間轉(zhuǎn)子518能夠相對于正時(shí)鏈輪502相對轉(zhuǎn)動至使得螺旋彈簧519的推壓力和磁滯制動器520的制動力平衡的位置。
如圖6所示，螺旋彈簧519設(shè)置在正時(shí)鏈輪502的圓柱形部分502a中，且外周端部519a與圓柱形部分502a的內(nèi)周接合，而內(nèi)周端部519b與中間轉(zhuǎn)子518的基部518a的接合狹槽518b接合。
磁滯制動器520具有磁滯環(huán)523；電磁線圈524，該電磁線圈524用作磁場控制裝置；以及線圈磁軛525，該線圈磁軛525感應(yīng)電磁線圈524的磁性。
磁滯環(huán)523通過固定板522和凸起522a而安裝在中間轉(zhuǎn)子518的后端部分上，該凸起522a布置成與固定板522的后端表面成一體。
根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)而由ECU 114來控制向電磁線圈524的供電(勵(lì)磁電流)。
磁滯環(huán)523由圓柱形部分523a和盤式圓柱形部分523b構(gòu)成，圓柱形部分523a通過螺釘523c與盤式圓柱形部分523b連接。
基部523a設(shè)置成由于各凸起522a壓配在沿周向以均勻間隔布置的襯套521中而與固定板522連接。
而且，磁滯環(huán)523由具有這樣特征的材料形成，即磁通發(fā)生變化，以便相對于外部磁場的變化具有相位延遲(參考圖7)，且圓柱形部分523b受到線圈磁軛525的制動影響。
線圈磁軛525形成為包圍電磁線圈524，且該線圈磁軛的外周表面固定在氣缸蓋(圖中未示出)上。
而且，線圈磁軛525的內(nèi)周側(cè)通過滾針軸承528而可自由轉(zhuǎn)動地支承凸輪軸134，且磁滯環(huán)523的基部523a側(cè)通過滾珠軸承531而被可自由轉(zhuǎn)動地支承。
然后，通過環(huán)形間隙彼此相對的一對相對表面526和527形成于線圈磁軛525的中間轉(zhuǎn)子518側(cè)。
在該對相對表面526和527中，沿周向方向順序形成多個(gè)不規(guī)則部分，如圖8所示(對應(yīng)于沿圖2的B-B剖取的剖視圖)，且在這些不規(guī)則部分中的凸形部分526a和527a構(gòu)成磁極(磁場產(chǎn)生單元)。
然后，在一個(gè)相對表面526上的凸形部分526a和在另一相對表面527上的凸形部分527a沿周向方向交替布置，且相對表面526和527的相鄰?fù)剐尾糠?26a和527a沿周向方向完全偏移。
因此，在相對表面526和527的彼此相鄰?fù)剐尾糠?26a和527a之間通過電磁線圈524的勵(lì)磁而產(chǎn)生沿周向方向偏移的磁場(參考圖9)。應(yīng)當(dāng)知道，磁滯環(huán)523的圓柱形部分523a以非接觸狀態(tài)設(shè)置在兩個(gè)相對表面526和527之間的間隙中。
下面將利用圖10(A)和10(B)介紹磁滯制動器520的工作原理。圖10(A)表示了其中最初使磁滯環(huán)523(磁滯材料)磁化的狀態(tài)，而圖10(B)表示了其中磁滯環(huán)523移動(轉(zhuǎn)動)離開圖10(A)的狀態(tài)的狀態(tài)。
在圖10(A)的狀態(tài)中，在磁滯環(huán)523中產(chǎn)生磁通流，以便在線圈磁軛525的兩個(gè)相對表面526和527之間沿磁場方向(從相對表面527的凸形部分527a至相對表面526的凸形部分526a的磁場方向)前進(jìn)。
當(dāng)磁滯環(huán)523由于受到外力F1作用而從該狀態(tài)轉(zhuǎn)變成圖10(B)中所示狀態(tài)時(shí)，磁滯環(huán)523在外部磁場中移動。因此，磁滯環(huán)523內(nèi)的磁通在這時(shí)具有相位延遲，且磁滯環(huán)523內(nèi)的磁通的方向相對于在相對表面526和527之間的磁場方向偏移(傾斜)。
因此，從相對表面527的凸形部分527a進(jìn)入磁滯環(huán)523的磁通流(磁力線)以及從磁滯環(huán)523朝向另一相對表面526的凸形部分526a的磁通流(磁力線)將產(chǎn)生扭曲，且這時(shí)，一用于校正磁通扭曲的逆向力施加在相對表面526和527以及磁滯環(huán)523之間，且該逆向力用作制動磁滯環(huán)523的拉力F2。
即，如上所述，當(dāng)磁滯環(huán)523在相對表面526和527之間的磁場中移動時(shí)，由于在磁通方向和磁滯環(huán)523內(nèi)的磁場方向之間的發(fā)散而產(chǎn)生相對于磁滯制動器520的制動力，且制動力為恒定值，它基本與磁場強(qiáng)度(即電磁線圈524的勵(lì)磁電流的大小)成正比，而與磁滯環(huán)523的轉(zhuǎn)速(在相對表面526和527以及磁滯環(huán)523之間的相對速度)無關(guān)。
應(yīng)當(dāng)知道，圖11是測試結(jié)果，其中，分析了當(dāng)勵(lì)磁電流從a至d(a＜b＜c＜d)變化時(shí)在轉(zhuǎn)速和磁滯環(huán)520中的制動轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。如測試結(jié)果所示，根據(jù)磁滯制動器520，可以獲得總是與勵(lì)磁電流相對應(yīng)的制動力，而不受轉(zhuǎn)速的影響。
如圖2、圖12和圖13所示，相對位移檢測裝置506由磁場產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和傳感器機(jī)構(gòu)構(gòu)成，該磁場產(chǎn)生機(jī)構(gòu)布置在從動軸部件507側(cè)，而該傳感器機(jī)構(gòu)布置在VTC蓋532側(cè)(固定單元側(cè))，且該傳感器機(jī)構(gòu)檢測磁場產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的磁場變化。
磁場產(chǎn)生機(jī)構(gòu)具有磁體基座533，該磁體基座533由固定在從動軸部件507的凸緣507a的前端側(cè)的非磁性材料形成；永磁體534，該永磁體534容納于在磁體基座533的頂端部分上形成的槽533a中，且該永磁體534通過銷533c來固定；傳感器基座535，該傳感器基座535固定在正時(shí)鏈輪502的圓柱形部分502b的頂端邊緣上；以及第一和第二磁軛部件537和538，它們通過圓柱形磁軛保持器536而固定在傳感器基座535的前端表面上。防止灰塵等進(jìn)入傳感器機(jī)構(gòu)內(nèi)的密封部件551設(shè)置在磁體基座533的外周表面和傳感器基座535的內(nèi)周表面之間。
如圖12中所示，磁體基座533具有一組凸出壁533b和533b，該組凸出壁533b和533b形成槽533a，該槽533a的頂部和底部開口，且永磁體534容納于兩個(gè)凸出壁533b和533b之間。
永磁體534形成為橢圓形，以便與槽533a的形狀相對應(yīng)，且頂端部分的中心和底端部分的中心分別設(shè)置為北極和南極的中心。
如圖12和13所示，第一磁軛部件537由板形基座部分537a、扇形磁軛部分537b和圓柱形中心磁軛部分537c而構(gòu)成，該板形基座部分537a固定在傳感器基座535上，該扇形磁軛部分537b布置成與基座部分537a的內(nèi)周邊緣形成一體，而該中心磁軛部分537c布置成與扇形磁軛部分537b的主體部分形成一體。中心磁軛部分537c的后端表面布置在永磁體534的前表面上。
第二磁軛部件538由板形基座部分538a、板形圓弧磁軛部分538b和環(huán)形磁軛部分538c而構(gòu)成，該板形基座部分538a固定在傳感器基座535上，該板形圓弧磁軛部分538b布置成與基座部分538a的上端邊緣形成一體，而環(huán)形磁軛部分538c以相同曲率布置成與圓弧磁軛部分538b的后端部分成一體。環(huán)形磁軛部分538c布置成環(huán)繞第四磁軛部件542(后面將介紹)的外周側(cè)。
傳感器機(jī)構(gòu)具有環(huán)形元件保持器540、作為整流磁軛的第三磁軛部件541、作為整流磁軛的瓶狀圓柱形第四磁軛部件542、合成樹脂保護(hù)帽543、保護(hù)部件544和霍爾元件545。
元件保持器540布置在VTC蓋532的內(nèi)側(cè)，并通過滾珠軸承539而可自由轉(zhuǎn)動地支承磁軛保持器536的前端部分，該滾珠軸承539通過狀配等方式固定。而且，如圖12所示，三個(gè)凸出部分540a沿周向方向以均勻間隔成一體地布置，且銷546的端部分別壓配到固定孔內(nèi)而被固定，通過對各凸出部分540a進(jìn)行鉆孔而形成所述固定孔。
而且，由于設(shè)置在VTC蓋532的內(nèi)表面和第四磁軛部件542之間的螺旋彈簧549的彈簧力而沿凸輪軸134方向推壓滾珠軸承539的外環(huán)，因此進(jìn)行沿軸向方向的定位，并防止產(chǎn)生松動。
而且，三個(gè)孔532a沿周向方向均勻間隔地形成于VTC蓋532的內(nèi)側(cè)，且橡膠襯套547分別固定在孔532a的內(nèi)部。銷546的另一端部插入在相應(yīng)橡膠襯套547的中心鉆出的孔內(nèi)，因此，元件保持器540支承在VTC蓋532上。應(yīng)當(dāng)知道，堵塞在各保持孔506a外側(cè)處的開口的閉塞體548螺紋連接在VTC蓋532上。
第三磁軛部件541形成為基本盤形，并布置成通過預(yù)定量的氣隙G(大約1mm)而面對著第一磁軛部件537的中心磁軛部分537c。
氣隙G1形成于第二磁軛部件538的環(huán)形磁軛部分538c的內(nèi)周表面和第四磁軛部件542的圓柱形部分542b的外周表面之間。
第四磁軛部件542通過螺栓等而固定在元件保持器540的內(nèi)周上，并具有盤形基座部分542a，該盤形基座部分542a固定在元件保持器540上；小直徑圓柱形部分542b，該小直徑圓柱形部分542b布置成與基座部分542a的霍爾元件545的側(cè)端表面成一體；以及凸起542c，該凸起542c布置在由圓柱形部分542b包圍的底壁上。凸起542c布置成與永磁體534、第一磁軛部件537的中心磁軛部件537c以及第三磁軛部件541同軸。
保護(hù)帽543固定在第四磁軛部件542的圓柱形部分542b的內(nèi)周表面上，并支承第三磁軛部件541。
保護(hù)部件544裝配成安裝在圓柱形凸起542c的外周上，該圓柱形凸起542c布置成與第四磁軛部件542的底壁中心成一體。
霍爾元件545保持在第三磁軛部件541和第四磁軛部件542的凸起542c之間，且其導(dǎo)線545a與ECU 114連接。
VTC 113的結(jié)構(gòu)如上所述，且在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)(例如在停機(jī)之前的怠速驅(qū)動過程中)，由于磁滯制動器520的電磁線圈524的勵(lì)磁被斷開，因此中間轉(zhuǎn)子518通過動力彈簧519的力而沿發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動方向相對于正時(shí)鏈輪502轉(zhuǎn)動最大(參考圖3)。
因此，凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位保持在最大延遲側(cè)，其中，進(jìn)氣門105的氣門正時(shí)延遲最大(最大延遲正時(shí))。
當(dāng)由ECU 114發(fā)出使得轉(zhuǎn)動相位從該狀態(tài)向最大延遲側(cè)變化的指令時(shí)，磁滯制動器520的電磁線圈524的勵(lì)磁接通，從而向中間轉(zhuǎn)子518施加抵抗螺旋彈簧519力的制動力。因此，中間轉(zhuǎn)子518相對于正時(shí)鏈輪502轉(zhuǎn)動，且因此在連桿511頂端的接合銷516被導(dǎo)向螺旋狹槽515，且連桿511的頂端部分在徑向方向上沿槽508移動，如圖5中所示，由于連桿511的作用，在正時(shí)鏈輪502和從動軸部件307之間的裝配角度變化成處于最大提前側(cè)。因此，轉(zhuǎn)動相位處于最大提前側(cè)，其中，進(jìn)氣門105的氣門正時(shí)提前最大(最大提前正時(shí))。
而且，當(dāng)由ECU 114發(fā)出使得轉(zhuǎn)動相位從該狀態(tài)(最大提前側(cè))向最大延遲側(cè)變化的指令時(shí)，磁滯制動器520的電磁線圈524的勵(lì)磁被斷開，且中間轉(zhuǎn)子518再次通過螺旋彈簧519力而沿返回方向轉(zhuǎn)動。然后，連桿511由于螺旋狹槽515引導(dǎo)接合銷316而沿與上述方向相反的方向擺動，且如圖3所示，由于連桿511的作用，在正時(shí)鏈輪302和從動軸部件507之間的裝配角度變化成處于最大提前側(cè)。
通過VTC 113而變化的轉(zhuǎn)動相位(凸輪軸134相對于曲軸的轉(zhuǎn)動相位)不僅可以變化成在上述最大延遲側(cè)和最大提前側(cè)的兩種相位，而且可以通過控制磁滯制動器520的制動力的控制而變化成任意相位，例如圖4中所示的中間提前狀態(tài)，且該相位可以通過使動力彈簧519的力和磁滯制動器520的制動力平衡來保持。
而且，相對位移檢測裝置506以如下方式檢測相對位移角度(轉(zhuǎn)動相位)。應(yīng)當(dāng)知道，圖14示意表示了相對位移檢測裝置506。
如圖14中所示，在凸輪軸134和正時(shí)鏈輪502之間的相對轉(zhuǎn)動相位變化，且當(dāng)相對位移檢測裝置506的永磁體534轉(zhuǎn)動例如角度θ時(shí)，由北極的中心P輸出的磁場Z傳遞至第一磁軛部件537的扇形磁軛部分537b，并傳遞到中心磁軛部件537c，而且，磁場Z通過第三磁軛部件541經(jīng)過氣隙G而傳遞至霍爾元件545。
已經(jīng)傳遞至霍爾元件545的磁場Z通過第四磁軛部件542的凸起542c而從霍爾元件545傳遞至第四磁軛部件542的圓柱形部分542b，并通過氣隙G1而進(jìn)一步傳遞至第二磁軛部件538的環(huán)形磁軛部分538c，且通過圓弧磁軛部分538b而返回永磁體534的南極。
因?yàn)榇艌鯶的磁通密度由于永磁體534的轉(zhuǎn)動角度θ的順序變化而順序變化，因此，磁通密度的順序變化由霍爾元件545檢測，且它的電壓變化輸出給ECU 114。
因此，在ECU 114，凸輪軸134相對于曲軸120的相對轉(zhuǎn)動位移角度(轉(zhuǎn)動相位的提前值)可以在任意正時(shí)通過根據(jù)由霍爾元件545經(jīng)導(dǎo)線545a輸出的順序檢測信號(電壓變化)進(jìn)行計(jì)算而順序獲得。
在這種情況下，并不需要檢測曲軸120的轉(zhuǎn)動位置(角度)和凸輪軸134的轉(zhuǎn)動位置(角度)，凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動位置被“直接”檢測。
即，在本實(shí)施例中的ECU 114(1)能夠根據(jù)曲柄角傳感器117和凸輪傳感器檢測132(第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置)的輸出信號而在進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134的每一轉(zhuǎn)動周期檢測進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位(進(jìn)氣門105的氣門正時(shí))，并且(2)能夠根據(jù)霍爾元件545(第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置)的輸出信號而在任意正時(shí)直接檢測該順序轉(zhuǎn)動相位。
具體地說，第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置通過統(tǒng)計(jì)從產(chǎn)生參考曲柄角信號REF的時(shí)間至產(chǎn)生凸輪信號CAM的時(shí)間的單位角度信號POS(測量時(shí)間)來檢測(計(jì)算)轉(zhuǎn)動相位(參考圖21至圖23)。
另一方面，第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置根據(jù)由霍爾元件545檢測的磁場Z的磁通密度的順序變化來檢測(計(jì)算)轉(zhuǎn)動相位。
這里，在本實(shí)施例中將介紹通過ECU 114進(jìn)行的氣門正時(shí)(轉(zhuǎn)動相位)控制。應(yīng)當(dāng)知道，在下面的說明中，由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位稱為第一轉(zhuǎn)動相位θdet1，而由第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位稱為第二轉(zhuǎn)動相位θdet2。
圖15是本發(fā)明的氣門正時(shí)(轉(zhuǎn)動相位)控制的流程圖(第一實(shí)施例)，當(dāng)鍵開關(guān)打開時(shí)開始控制，并在預(yù)定時(shí)間(例如10ms)執(zhí)行控制。
在S11，讀出發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、進(jìn)氣量Qa、冷卻水溫度Tw等。
在S12，根據(jù)讀出的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來設(shè)置進(jìn)氣門105的目標(biāo)氣門正時(shí)(目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位)θtg。該設(shè)置根據(jù)例如發(fā)動機(jī)負(fù)載和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne來進(jìn)行，通過根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)載和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne參考預(yù)先設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位圖來計(jì)算基本目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg(基礎(chǔ))，并根據(jù)冷卻水溫度Tw來校正該基本目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg(基礎(chǔ))。
在S13，檢測進(jìn)氣門105的氣門正時(shí)(轉(zhuǎn)動相位)。根據(jù)霍爾元件545的輸出信號，即通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置來進(jìn)行該檢測。
在S14，根據(jù)在設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg和檢測轉(zhuǎn)動相位(即第二轉(zhuǎn)動相位θdet2)之間的偏差Er，以如下公式來計(jì)算VTC 113(電磁制動器324)的反饋操縱變量U。
U＝Up+Ui+UdUp＝Gp*ErUi＝Gi*Er*Ts+UizUd＝Gd*(Er-Erz)/Ts其中，Up比例操縱變量(比例項(xiàng))，Ui積分操縱變量(積分項(xiàng))，Ud微分操縱變量(微分項(xiàng))，Gp比例增益，Gi積分增益，Gd微分增益，Ts控制周期，Uiz積分操縱變量的前一個(gè)值，Erz偏差的前一個(gè)值。應(yīng)當(dāng)知道，前述比例增益Gp設(shè)置為根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne可變，它的詳細(xì)情況將在后面詳細(xì)介紹(參考圖17C)。
在S15，計(jì)算的反饋操縱變量U輸出給VTC 113，且該流程結(jié)束。
這樣，在本實(shí)施例中，根據(jù)由第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的第二轉(zhuǎn)動相位θdet2(和目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg之間的偏差Er)進(jìn)行氣門正時(shí)控制，該第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置能夠在任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位，而不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動的影響(因此，在本實(shí)施例中，對于氣門正時(shí)控制，并不需要提供第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置)。
下面將比較上述第一實(shí)施例的氣門正時(shí)控制和普通氣門正時(shí)控制，該普通氣門正時(shí)控制即根據(jù)由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的第一轉(zhuǎn)動相位θdet1(和目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg之間的偏差)來進(jìn)行的氣門正時(shí)控制(稱為普通氣門正時(shí)控制)。
圖16A、16B、16C示出了第一實(shí)施例的氣門正時(shí)控制的結(jié)果。
在本實(shí)施例中，因?yàn)檗D(zhuǎn)動相位可以在任意正時(shí)通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置來檢測，因此，氣門正時(shí)控制周期(在圖中由“A”表示)和轉(zhuǎn)動相位檢測周期(在圖中由“B”表示)可以設(shè)置成彼此一致(參考圖16A)。
因此，在進(jìn)行氣門正時(shí)控制時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)動相位(實(shí)際轉(zhuǎn)動相位)α和ECU 114識別的轉(zhuǎn)動相位(即檢測轉(zhuǎn)動相位θdet，在圖中表示為β，以下相同)彼此相同，在它們之間的誤差(偏差)減至最小(或消除)。因此，總是可以進(jìn)行高響應(yīng)/高精度的氣門正時(shí)控制，而不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等的影響，而且，可以抑制無用的耗電(參考圖16B和16C)。
圖17A、17B、17C表示了當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期(即凸輪信號CAM的輸出周期)B比氣門正時(shí)控制周期A更長時(shí)(換句話說，在普通氣門正時(shí)控制中的低速轉(zhuǎn)動時(shí))的氣門正時(shí)控制結(jié)果。
在這種情況下，在進(jìn)行氣門正時(shí)控制時(shí)，在實(shí)際轉(zhuǎn)動相位(實(shí)際轉(zhuǎn)動相位)α和識別轉(zhuǎn)動相位β之間產(chǎn)生誤差(下文中稱為“識別誤差”ERR)(參考圖17A)。
因?yàn)樵撟R別誤差ERR并不總是恒定，而是可變的，且相對于控制系統(tǒng)的響應(yīng)或快或慢。即，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)改變操縱變量以便進(jìn)行所需響應(yīng)，因此，由于識別誤差EER變化而使得操縱變量快速增加/降低，并使響應(yīng)性變差(參考圖17B)。而且，由于操縱變量的振蕩(增加/減小)，耗電量也比本發(fā)明更大，這對燃料消耗等具有不利影響(參考圖17C)。
圖18A、18B、18C表示了當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期(即凸輪信號CAM的輸出周期)B比氣門正時(shí)控制周期A更短時(shí)(換句話說，在普通氣門正時(shí)控制中的高速轉(zhuǎn)動時(shí))的氣門正時(shí)控制結(jié)果。
在這種情況下，與圖17A、17B、17C中所示的低速轉(zhuǎn)動時(shí)相同，在進(jìn)行氣門正時(shí)控制時(shí)，在實(shí)際轉(zhuǎn)動相位α和識別轉(zhuǎn)動相位β之間產(chǎn)生誤差(識別誤差)ERR(參考圖18A)。這時(shí)，由于與低速轉(zhuǎn)動時(shí)相同的原因，響應(yīng)性變差，耗電量增加(參考圖18B和圖18C)。
由上述結(jié)果可知，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)橥馆嗇S134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位能夠在任意正時(shí)通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置來檢測，而與凸輪軸134的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)，因此第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的檢測周期可以根據(jù)氣門正時(shí)控制周期來設(shè)置，且在實(shí)際轉(zhuǎn)動相位和用于控制的轉(zhuǎn)動相位(識別轉(zhuǎn)動相位)之間幾乎不會產(chǎn)生誤差(識別誤差)。因此，與普通裝置比較，可以提高氣門正時(shí)控制的可控制性，進(jìn)而，這有利于它的燃料消耗。
在普通裝置中，因?yàn)樵诘退俎D(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)動相位檢測周期B比氣門正時(shí)控制周期A更長，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動相位更新時(shí)，反饋控制通過使用相同轉(zhuǎn)動相位(該轉(zhuǎn)動相位與實(shí)際轉(zhuǎn)動相位不同)來重復(fù)進(jìn)行，并可能發(fā)生過度調(diào)節(jié)。因此，例如在圖19A和圖19B中所示，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)通過將反饋控制增益(比例增益Gp)設(shè)置為較小值來進(jìn)行處理。
通常，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，因?yàn)轫憫?yīng)性比在高速轉(zhuǎn)動時(shí)更差(由于VTC113中的(轉(zhuǎn)動)搖擺阻力較高)，而且，反饋控制增益必須設(shè)置為較小值，因此，就控制響應(yīng)性方面而言它處于非常不利的狀態(tài)中。
相反，在本發(fā)明中，因?yàn)橥ㄟ^使氣門正時(shí)控制周期A和轉(zhuǎn)動相位檢測周期B一致而使得實(shí)際轉(zhuǎn)動相位和識別轉(zhuǎn)動相位一致(參考圖16A、16B、16C)，因此，即使在低速轉(zhuǎn)動時(shí)也不會發(fā)生上述過度調(diào)節(jié)。
然后，在本實(shí)施例中，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，構(gòu)成為這樣，即發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越低，反饋控制增益(比例增益Gp)的值設(shè)置得越大。
具體地說，如圖19C所示，假定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne≥預(yù)定轉(zhuǎn)速Ns1，則使得比例增益Gp＝k(恒定值)，另一方面，假定Ne＜Ns1時(shí)，Ne越小，比例增益Gp的值設(shè)置得越大。預(yù)定轉(zhuǎn)速Ns1是從響應(yīng)性方面考慮幾乎不受VTC 113中的搖擺阻力影響的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，并通過試驗(yàn)等預(yù)先確定。
這樣，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越低，反饋增益(比例增益Gp)的值設(shè)置得越大，因此，反饋控制增益設(shè)置為補(bǔ)償響應(yīng)性隨搖擺阻力增加而減小的量，且在低速轉(zhuǎn)動時(shí)的可控制性(響應(yīng)性)進(jìn)一步提高。
這里，如上述圖17A、17B、17C和圖18A、18B、18C中所示，因?yàn)樵诘退俎D(zhuǎn)動時(shí)的識別誤差ERR大于在高速轉(zhuǎn)動時(shí)的識別誤差，因此，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)動相位只通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置來檢測，而在中等/高速轉(zhuǎn)動時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，可以通過第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置來檢測轉(zhuǎn)動相位。這樣，關(guān)于第二實(shí)施例(后面將介紹)的氣門正時(shí)控制將轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動相位的檢測，即根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來進(jìn)行氣門正時(shí)控制。
在本實(shí)施例中，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期比氣門正時(shí)控制周期更長，氣門正時(shí)控制根據(jù)由第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位來進(jìn)行，而在中等/高速轉(zhuǎn)動時(shí)，沒有上述麻煩，氣門正時(shí)控制根據(jù)由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位來進(jìn)行。
圖20表示了關(guān)于第二實(shí)施例的氣門正時(shí)(轉(zhuǎn)動相位)控制的流程圖，與第一實(shí)施例相同，當(dāng)鍵開關(guān)打開時(shí)開始控制，并在預(yù)定時(shí)間(例如10ms)執(zhí)行控制。
在S21，讀出發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、進(jìn)氣量Qa、冷卻水溫度Tw等。
在S22，根據(jù)讀出的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位(目標(biāo)氣門正時(shí))θtg。
在S23，判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否小于或等于預(yù)先設(shè)置的預(yù)定轉(zhuǎn)速Ns2。當(dāng)Ne≤Ns2時(shí)，程序前進(jìn)至S24，且當(dāng)為Ne＞Ns2時(shí)，程序前進(jìn)至S25。應(yīng)當(dāng)知道，預(yù)定轉(zhuǎn)速Ns2設(shè)置為使第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期(即凸輪軸134的轉(zhuǎn)動周期)比氣門正時(shí)控制周期更長的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值(或接近的值)。
在S24，根據(jù)霍爾元件545的輸出信號(即通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置)確定第二轉(zhuǎn)動相位θdet2。
在S25，讀出由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的第一轉(zhuǎn)動相位θdet1(參考圖21至圖23)。
在S26，根據(jù)在目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位θtg和第一轉(zhuǎn)動相位θdet1或第二轉(zhuǎn)動相位θdet2之間的偏差E而計(jì)算VTC 113(電磁制動器324)的反饋操縱變量U。應(yīng)當(dāng)知道，該計(jì)算方法與圖15中的S14相同。
在S27，計(jì)算的操縱變量U輸出給VTC 113，該流程結(jié)束。
圖21至圖23是用于根據(jù)曲柄角傳感器和凸輪傳感器的輸出信號(即通過第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置)來檢測轉(zhuǎn)動相位θdet1的流程。
圖21是執(zhí)行用于重新設(shè)置單位角度信號POS的計(jì)數(shù)值CPOS的處理的流程圖，當(dāng)由曲柄角傳感器117輸出參考曲柄角信號REF時(shí)執(zhí)行該處理。在S11，來自曲柄角傳感器117的單位角度信號POS的計(jì)數(shù)值CPOS設(shè)置為0。
圖22是執(zhí)行對單位角度信號POS的計(jì)數(shù)值CPOS進(jìn)行計(jì)數(shù)處理的流程圖，當(dāng)單位角度信號POS由曲柄角傳感器117輸出時(shí)執(zhí)行該處理。在S41，計(jì)數(shù)值CPOS加1。
根據(jù)圖21和圖22的上述流程，當(dāng)產(chǎn)生參考曲柄角信號REF時(shí)，計(jì)數(shù)值CPOS重新設(shè)置為0，并成為計(jì)數(shù)以后產(chǎn)生的單位角度信號POS數(shù)目的值。
圖23是用于檢測第一轉(zhuǎn)動相位θdet1的流程圖，且當(dāng)由凸輪傳感器132輸出凸輪信號CAM時(shí)執(zhí)行該檢測。
在S51，讀出從當(dāng)產(chǎn)生參考曲柄角信號REF時(shí)的時(shí)刻至當(dāng)產(chǎn)生凸輪信號CAM時(shí)的時(shí)刻的計(jì)數(shù)值CPOS。
在S52，根據(jù)讀出的計(jì)數(shù)值CPOS來檢測第一轉(zhuǎn)動相位θdet1。即，在第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置處，在每次輸出凸輪信號CAM時(shí)(每180度曲柄角)檢測凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位(第一轉(zhuǎn)動相位)θdet1。
這樣，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)，第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期比氣門正時(shí)控制周期更長，由于氣門正時(shí)控制根據(jù)由第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的第二轉(zhuǎn)動相位θdet2來進(jìn)行，因此避免了轉(zhuǎn)動相位檢測周期比氣門正時(shí)控制周期更長的麻煩(即由于識別誤差ERR而使得可控制性變差)，并能夠?qū)崿F(xiàn)高響應(yīng)性/高精度的氣門正時(shí)控制。另一方面，在中等/高速轉(zhuǎn)動時(shí)，沒有上述麻煩，由于氣門正時(shí)控制根據(jù)由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的第一轉(zhuǎn)動相位θdet1來進(jìn)行，因此可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的氣門正時(shí)控制。
應(yīng)當(dāng)知道，在上述說明中，通過比較發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和預(yù)定轉(zhuǎn)速Ns2(S23)來判斷低速轉(zhuǎn)動的時(shí)間，從而轉(zhuǎn)換氣門正時(shí)控制。不過，低速轉(zhuǎn)動的時(shí)間可以通過任意其它方法來判斷，在第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的轉(zhuǎn)動相位檢測周期比氣門正時(shí)控制周期更長的狀態(tài)下，該方法能夠檢測到識別誤差ERR較大時(shí)的狀態(tài)。
例如，有以下判斷方法。
(a)測量從由第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測到的轉(zhuǎn)動相位θdet1(即輸出凸輪信號CAM)的時(shí)間開始經(jīng)過的時(shí)間，并在直到過去預(yù)定時(shí)間T1還沒有執(zhí)行氣門正時(shí)控制時(shí)判斷處于低速轉(zhuǎn)動時(shí)間。
(b)判斷從發(fā)動機(jī)啟動開始直到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間T2為處于低速轉(zhuǎn)動時(shí)間。
(c)從發(fā)動機(jī)啟動開始監(jiān)測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，并判斷直到怠速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定(例如與在前面的值之間的差值ΔNe小于或等于預(yù)定量)的時(shí)間是處于低速轉(zhuǎn)動時(shí)間(在這種情況下為啟動時(shí)間)。
在本實(shí)施例中，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)間，VTC 113控制為使得由第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位為預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)動相位，且霍爾元件545用作第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置。不過，實(shí)施例并不局限于此。
例如，如圖24所示，提供有轉(zhuǎn)子401，該轉(zhuǎn)子401與凸輪軸134和電磁式間隙傳感器402一起轉(zhuǎn)動，該間隙傳感器402布置成靠近轉(zhuǎn)子401的外周，且進(jìn)氣門105的實(shí)際氣門正時(shí)可以根據(jù)間隙傳感器402和曲柄角傳感器117的輸出信號而在任意正時(shí)順序檢測。
在這種情況下，轉(zhuǎn)子401直接固定在凸輪軸134上，或者通過其它部件而間接固定在凸輪軸134上，且它的外周形成為這樣，即離凸輪軸134中心的距離沿周向方向逐漸變化。
間隙傳感器402向ECU 114輸出與在凸輪軸134和轉(zhuǎn)子401外周之間的間隙Gp(根據(jù)轉(zhuǎn)動而變化)相對應(yīng)的輸出信號(電壓等)。
這里，將轉(zhuǎn)子401布置成與凸輪軸134一起轉(zhuǎn)動的任何固定方法、固定位置等都可以采用，且其中使得間隙傳感器402能順序輸出與離轉(zhuǎn)子401外周的間隙Gp相對應(yīng)的信號的任何系統(tǒng)都可以采用。
如圖25所示，來自間隙傳感器402的輸出基本與離轉(zhuǎn)子401外周的間隙Gp成正比，且因?yàn)殚g隙Gp和凸輪軸134的轉(zhuǎn)動角度以1∶1的比例相互對應(yīng)，如圖26所示，因此，間隙傳感器402的輸出和凸輪軸134的轉(zhuǎn)動角度基本成正比。
即，ECU 114能夠根據(jù)來自間隙傳感器402的輸出信號來即時(shí)(在任意正時(shí))檢測凸輪軸134的轉(zhuǎn)動角度。
另一方面，因?yàn)橥馆嗇S120的轉(zhuǎn)動角度可以通過從在曲柄角傳感器117上檢測到曲軸120的參考轉(zhuǎn)動位置開始計(jì)數(shù)產(chǎn)生單位角度信號POS的數(shù)目來檢測，因此，凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位可以根據(jù)凸輪軸134的轉(zhuǎn)動角度和曲軸120的轉(zhuǎn)動角度(已經(jīng)檢測)而在任意正時(shí)進(jìn)行檢測。
應(yīng)當(dāng)知道，可以構(gòu)成為這樣，即在曲軸120側(cè)提供有轉(zhuǎn)子和間隙傳感器，在該轉(zhuǎn)子中，離中心的距離沿周向方向逐漸變化，且轉(zhuǎn)動相位根據(jù)來自凸輪軸134側(cè)的間隙傳感器402的輸出信號而進(jìn)行檢測。
在上述結(jié)構(gòu)中，凸輪軸相對于曲軸的轉(zhuǎn)動相位根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動角度和凸輪的轉(zhuǎn)動角度來檢測，且并不象通過霍爾元件545那樣直接檢測轉(zhuǎn)動相位。不過，因?yàn)檗D(zhuǎn)動相位可以通過使用在上述氣門正時(shí)控制中的結(jié)構(gòu)而在任意正時(shí)進(jìn)行檢測(圖15、圖20)，因此，間隙傳感器402(和轉(zhuǎn)子401)能夠起到第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置的作用。
在上述實(shí)施例中，介紹了當(dāng)VTC 113布置在進(jìn)氣門115上時(shí)的裝置。不過，當(dāng)VTC 113布置在排氣門107側(cè)時(shí)的情況也相同。
而且，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)動相位檢測裝置能夠在任意正時(shí)檢測進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位時(shí)，它并不局限于上述第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置，能夠以至少比進(jìn)氣側(cè)凸輪軸134的轉(zhuǎn)動周期更短的周期來檢測轉(zhuǎn)動相位的任何裝置都可以用作第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置。
而且，在上述說明中介紹了電磁VTC，本發(fā)明也可以用于液壓VTC。
而且，通過使用能夠在任意正時(shí)進(jìn)行檢測的第二轉(zhuǎn)動相位θdet2，不僅能夠執(zhí)行氣門正時(shí)控制，而且可以執(zhí)行燃料噴射控制和點(diǎn)火正時(shí)控制。
圖27是表示例如在發(fā)動機(jī)剛啟動后，在低速轉(zhuǎn)動時(shí)執(zhí)行的這種燃料噴射控制和點(diǎn)火正時(shí)控制的流程圖。
在S61，讀出發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、進(jìn)氣量Qa、冷卻水溫度Tw等。
在S62，通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測實(shí)際轉(zhuǎn)動相位(實(shí)際氣門正時(shí))θdet2。
在S63，根據(jù)讀出的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)和檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)動相位θdet2來設(shè)置燃料噴射量和正時(shí)。例如通過根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)參考設(shè)計(jì)的基本燃料噴射量圖和基本燃料噴射正時(shí)圖來計(jì)算基本燃料噴射量和正時(shí)，并通過根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)動相位θdet2來校正它們，從而執(zhí)行該設(shè)置。
在S64，根據(jù)讀出的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)和檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)動相位θdet2來設(shè)置點(diǎn)火正時(shí)。例如通過根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)參考設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)火正時(shí)圖來計(jì)算基本點(diǎn)火正時(shí)，并通過根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)動相位θdet2來校正它，從而執(zhí)行該設(shè)置。
在S65，與計(jì)算的燃料噴射量和燃料噴射正時(shí)相對應(yīng)的驅(qū)動脈沖信號輸出至燃料噴射閥131，且與計(jì)算的點(diǎn)火正時(shí)相對應(yīng)的驅(qū)動信號輸出至火花塞133。
這樣，在本實(shí)施例中，因?yàn)椴还芡馆嗇S134的轉(zhuǎn)動周期如何，都可以通過第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置在任意正時(shí)檢測凸輪軸134相對于曲軸120的轉(zhuǎn)動相位，因此，檢測了在設(shè)置燃料噴射和點(diǎn)火正時(shí)的時(shí)間點(diǎn)的實(shí)際轉(zhuǎn)動相位，且能夠根據(jù)檢測結(jié)果設(shè)置(校正)燃料噴射量和點(diǎn)火正時(shí)，并能夠優(yōu)化燃料噴射控制和點(diǎn)火正時(shí)控制。因此，特別是在發(fā)動機(jī)剛啟動后的低速轉(zhuǎn)動時(shí)，能夠避免排放惡化和不穩(wěn)定燃燒。
基礎(chǔ)日本專利申請No.2004-80514(申請日為2004年3月19日)和日本專利申請No.2004-120994(申請日為2004年4月16日)的整個(gè)內(nèi)容被本文參引，本發(fā)明要求它們的優(yōu)先權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，包括可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)；轉(zhuǎn)動相位檢測單元，該轉(zhuǎn)動相位檢測單元以與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)的方式在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位；以及控制單元，該控制單元根據(jù)由所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元根據(jù)所述控制單元對所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制周期來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元直接檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而不檢測所述曲軸和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括永磁體，該永磁體布置在所述曲軸和所述凸輪軸中的一個(gè)上；以及磁軛部件，該磁軛部件布置在所述曲軸和所述凸輪軸中的另一個(gè)上，且該磁軛部件形成為這樣，即來自所述永磁體的磁極中心的磁場的磁通密度根據(jù)所述曲軸和所述凸輪軸的相對轉(zhuǎn)動而變化；并且根據(jù)所述磁通密度的變化來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括霍爾元件，該霍爾元件檢測所述磁通密度的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括第一轉(zhuǎn)動角度傳感器，該第一轉(zhuǎn)動角度傳感器檢測所述曲軸的轉(zhuǎn)動角度；以及第二轉(zhuǎn)動角度傳感器，該第二轉(zhuǎn)動角度傳感器在任意正時(shí)檢測所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度；并且根據(jù)來自所述第一轉(zhuǎn)動角度傳感器和所述第二轉(zhuǎn)動角度傳感器的輸出信號來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與所述凸輪軸一起轉(zhuǎn)動，其中，從凸輪軸中心至該轉(zhuǎn)子外周的距離沿周向方向變化，其中所述第二轉(zhuǎn)動角度傳感器根據(jù)在它和所述轉(zhuǎn)子的外周之間形成的間隙來檢測所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)動速度傳感器，該轉(zhuǎn)動速度傳感器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，其中所述控制單元包括控制增益設(shè)置部分，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速的低速轉(zhuǎn)動范圍中越低時(shí)，該控制增益設(shè)置部分按比例將控制增益設(shè)置得更大；以及反饋操縱變量計(jì)算部分，它通過使用在所述增益設(shè)置部分設(shè)置的控制增益來計(jì)算所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的反饋操縱變量。
9.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，包括可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)；轉(zhuǎn)動相位檢測裝置，用于與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)地在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位；以及控制裝置，用于根據(jù)由所述轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
10.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，包括可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)；轉(zhuǎn)動速度傳感器，該轉(zhuǎn)速傳感器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；曲柄角傳感器，該曲柄角傳感器檢測所述曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置；凸輪傳感器，該凸輪傳感器檢測所述凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置；第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元，該第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元根據(jù)所述曲柄角傳感器和所述凸輪傳感器的輸出信號來檢測在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期的所述轉(zhuǎn)動相位；第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元，該第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)地在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位；以及控制單元，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，該控制單元根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于所述預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，該控制單元根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元根據(jù)所述控制單元對所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制周期來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元直接檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而不檢測所述曲軸和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括永磁體，該永磁體布置在所述曲軸和所述凸輪軸中的一個(gè)上；以及磁軛部件，該磁軛部件布置在所述曲軸和所述凸輪軸中的另一個(gè)上，且該磁軛部件形成為這樣，即來自所述永磁體的磁極中心的磁場的磁通密度根據(jù)所述曲軸和所述凸輪軸的相對轉(zhuǎn)動而變化；以及根據(jù)所述磁通密度的變化來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括霍爾元件，該霍爾元件檢測所述磁通密度的變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元包括第一轉(zhuǎn)動角度傳感器，該第一轉(zhuǎn)動角度傳感器檢測所述曲軸的轉(zhuǎn)動角度；以及第二轉(zhuǎn)動角度傳感器，該第二轉(zhuǎn)動角度傳感器在任意正時(shí)檢測所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度；以及根據(jù)來自所述第一轉(zhuǎn)動角度傳感器和所述第二轉(zhuǎn)動角度傳感器的輸出信號來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與所述凸輪軸一起轉(zhuǎn)動，其中，從凸輪軸中心至該轉(zhuǎn)子外周的距離沿周向方向變化，其中所述第二轉(zhuǎn)動角度傳感器根據(jù)在它和所述轉(zhuǎn)子的外周之間形成的間隙來檢測所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于，所述控制單元包括控制增益設(shè)置部分，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速的低速轉(zhuǎn)動范圍中越低時(shí)，該控制增益設(shè)置部分將控制增益按比例設(shè)置得更大；以及反饋操縱變量計(jì)算部分，它通過使用在所述增益設(shè)置部分中設(shè)置的控制增益來計(jì)算所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的反饋操縱變量。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于在從信號由所述凸輪傳感器輸出時(shí)開始經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，所述控制單元根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間之前，所述控制單元根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于從發(fā)動機(jī)啟動開始直到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，所述控制單元根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間之后，所述控制單元根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，其特征在于從發(fā)動機(jī)啟動開始直到怠速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時(shí)，所述控制單元根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在所述怠速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定之后，所述控制單元根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)動相位檢測單元檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
21.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制裝置，包括可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)；轉(zhuǎn)動速度傳感器，該轉(zhuǎn)動速度傳感器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；曲柄角傳感器，該曲柄角傳感器檢測所述曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置；凸輪傳感器，該凸輪傳感器檢測所述凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置；第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置，用于根據(jù)所述曲柄角傳感器和所述凸輪傳感器輸出的信號來檢測在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期的所述轉(zhuǎn)動相位；第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置，用于與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)地在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位；以及控制裝置，用于當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于所述預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)動相位檢測裝置檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
22.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制方法，該內(nèi)燃機(jī)具有可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)，該控制方法包括以下步驟在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)；以及根據(jù)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將根據(jù)所述控制單元對所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制周期來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將直接檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而不檢測所述曲軸和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將檢測從永磁體的磁極中心朝向磁軛元件的磁場的磁通密度變化，并根據(jù)檢測的磁通密度變化來檢測所述轉(zhuǎn)動相位，該永磁體布置在相對轉(zhuǎn)動的所述曲軸和所述凸輪軸中的一個(gè)上，該磁軛元件布置在所述曲軸和所述凸輪軸的另一個(gè)上。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將檢測所述曲軸的轉(zhuǎn)動角度和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度；以及根據(jù)已經(jīng)檢測的曲軸的轉(zhuǎn)動角度和凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制方法，其特征在于，還包括檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的步驟，其中，控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的步驟當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速的低速轉(zhuǎn)動范圍中越低時(shí)，將控制增益按比例設(shè)置得更大；以及通過使用設(shè)置的控制增益來計(jì)算所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的反饋操縱變量。
28.一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制方法，該內(nèi)燃機(jī)具有可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)通過凸輪軸相對于發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位變化來改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)，該控制方法包括以下步驟檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；檢測所述曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置和所述凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置；根據(jù)已經(jīng)檢測的所述曲軸的參考轉(zhuǎn)動位置和所述凸輪軸的參考轉(zhuǎn)動位置來檢測在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期的所述轉(zhuǎn)動相位；在任意正時(shí)檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而與所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)；以及當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)根據(jù)在所述任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于所述預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)根據(jù)在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期中檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將根據(jù)所述控制單元對所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制周期來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將直接檢測所述轉(zhuǎn)動相位，而不檢測所述曲軸和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟將檢測從永磁體的磁極中心朝向磁軛元件的磁場的磁通密度變化，并根據(jù)檢測的磁通密度變化來檢測所述轉(zhuǎn)動相位，該永磁體布置在相對轉(zhuǎn)動的所述曲軸和所述凸輪軸中的一個(gè)上，該磁軛元件布置在所述曲軸和所述凸輪軸的另一個(gè)上。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于在所述任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位的步驟檢測所述曲軸的轉(zhuǎn)動角度和所述凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度；以及根據(jù)已經(jīng)檢測的曲軸的轉(zhuǎn)動角度和凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度來檢測所述轉(zhuǎn)動相位。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的步驟當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在小于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速的低速轉(zhuǎn)動范圍中越低時(shí)，將控制增益按比例設(shè)置得更大；以及通過使用設(shè)置的控制增益來計(jì)算所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的反饋操縱變量。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的步驟測量從在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期中已經(jīng)檢測到轉(zhuǎn)動相位時(shí)開始經(jīng)過的時(shí)間，以及在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，根據(jù)在所述任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間之前，根據(jù)在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的步驟測量從發(fā)動機(jī)啟動開始經(jīng)過的時(shí)間；以及從發(fā)動機(jī)啟動開始直到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，根據(jù)在所述任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間之后，根據(jù)在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期中檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制方法，其特征在于控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的步驟根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來判斷怠速是否穩(wěn)定；以及從發(fā)動機(jī)啟動開始直到所述怠速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定，根據(jù)在所述任意正時(shí)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，另一方面，在所述怠速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定之后，根據(jù)在所述凸輪軸的每一轉(zhuǎn)動周期檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
在具有可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，通過凸輪軸相對于內(nèi)燃機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動相位的變化，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)改變進(jìn)氣門和/或排氣門的開閉正時(shí)，在任意正時(shí)檢測轉(zhuǎn)動相位，而與凸輪軸的轉(zhuǎn)動周期無關(guān)，且根據(jù)檢測的轉(zhuǎn)動相位來控制該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
文檔編號F01L1/344GK1670350SQ20051005592
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者岡本直樹, 渡邊正彥, 小林喜幸 申請人:株式會社日立制作所