[go: up one dir, main page]

CN101410608B - 可变气门正时设备 - Google Patents

可变气门正时设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101410608B
CN101410608B CN2007800114481A CN200780011448A CN101410608B CN 101410608 B CN101410608 B CN 101410608B CN 2007800114481 A CN2007800114481 A CN 2007800114481A CN 200780011448 A CN200780011448 A CN 200780011448A CN 101410608 B CN101410608 B CN 101410608B
Authority
CN
China
Prior art keywords
timing
reference position
phase
learning
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800114481A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101410608A (zh
Inventor
井上靖通
益城善一郎
野村光宏
漆畑晴行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN101410608A publication Critical patent/CN101410608A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101410608B publication Critical patent/CN101410608B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2438—Active learning methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

在多个气缸列的每个中具有VVT机构的可变气门正时设备中，不允许气门正时控制的开始(S190)，直到在相应气缸列和在其它气缸列中气门正时的基准位置学习完成(S170、S180)。因而，在气门正时控制时，多个气缸列的气门正时相符，由此能抑制引入到气缸的空气量的变动，并能维持令人满意的燃烧特性。

Description

可变气门正时设备
技术领域
本发明涉及可变气门正时设备，具体而言，本发明涉及具有改变多个气缸组(多个气缸列)中的每个气缸组的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭相位的改变机构的可变气门正时设备。
背景技术
传统上已知VVT(可变气门正时)设备根据运转状况来改变进气门或排气门开启/关闭的正时，即，开启/关闭相位(曲轴转角)。通常，在可变气门正时设备中，通过使凸轮轴相对于链轮等旋转来改变相位，所述凸轮轴使进气门或排气门开启/关闭。由例如液压机构或电动机之类的致动器来使凸轮轴旋转。
在具有多个气缸组(列)的构造的发动机中，VVT机构设置在每个气缸列中。因而，当在这种发动机构造中引入到气缸的空气量随着气缸列的不同而不同时，趋于产生发动机旋转的变动(在曲轴旋转一周时转速变动)，这会导致较大的发动机振动。因而，需要调节气缸组(列)中气门正时的设定。
在此方面，日本专利早期公开No.2003-172160(专利文献1)公开了一种内燃机的可变气门正时控制装置，即使由于附件类型的差异使得多个气缸之间凸轮轴负荷转矩不平衡，其也能使多个气缸之间气门正时控制的响应性相匹配。具体地，专利文献1针对其中诸如燃料泵(尤其是向缸内直接喷射器供应燃料的高压泵)和真空泵之类的附件仅由一侧的气缸组(一侧的气缸列)上凸轮轴驱动的设计。具体地，考虑到由于附件负荷引起的特定气缸组的气门正时控制的延迟，对用于特定气缸组和/或其它气缸组的气门正时调节部分的控制量进行校正，使得对特定气缸组的气门正时控制的响应性与对其它气缸组的气门正时控制的响应性相匹配。
为了使用可变气门正时设备来精确地控制气门开启/关闭相位(气门正时)，需要防止检测气门开启/关闭的实际相位的误差。为了减小检测误差，已经有通用的实践方法来将气门开启/关闭相位设定在以机械的方式受到限制的预定基准位置处，并将此时的气门开启/关闭相位的检测值的误差学习为偏移量(例如，参见日本专利早期公开No.2004-156461)。
在专利文献2(日本专利早期公开No.2004-156461)所公开的可变气门正时设备中，在预定学习条件下(例如，每次发动机运转开始时)学习气门正时的基准位置，以确保实际气门正时的检测精度。此外，根据该公开，当学位未完成时，判定检测精度较低，并限制气门正时的改变率。因此，可以防止由可动部分撞击止挡件等引起的对设备的损伤。
如上所述，在具有多个气缸组(列)构造的发动机中，在如在专利文献2中所描述的这种基准位置学习过程中也需要考虑在气门正时控制时使气缸组(列)之间的气门正时设定相匹配。然而，专利文献2并未提及如何执行用于设置在这种构造的发动机中的可变气门正时设定设备的基准位置学习。
发明内容
本发明的目的是在具有设置在多个气缸组(列)的每个中的VVT机构的可变气门正时设备中，执行合适的气门正时的基准位置学习，使得在气门正时控制时抑制引入到气缸的空气量在气缸组(列)之间的变动，以维持良好的燃烧特性。
本发明提供一种可变气门正时设备，其设置在具有多个气缸组的发动机中，所述可变气门正时设备包括改变机构、基准位置学习部分、学习完成确认部分和控制开始限制部分。改变机构与所述多个气缸组的每个气缸组相对应地设置，每个所述改变机构被配置为用于改变在相对应的气缸组中的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭正时。基准位置学习部分与每个所述改变机构相对应地设置，并被构造为当指示基准位置学习时，向相对应的所述改变机构的致动器产生用于将所述开启/关闭正时被改变到预定正时的操作指令，并且响应于所述开启/关闭正时达到所述预定正时而学习所述开启/关闭正时的基准。学习完成确认部分确认是否在所有所述改变机构中均已经完成由所述基准位置学习部分进行的所述基准位置学习。控制开始限制部分在每个所述改变机构中禁止用于跟随依次设定的目标值来改变所述开启/关闭正时的开启/关闭正时控制的开始，直到由所述学习完成确认部分确认在所有所述改变机构中均已经完成所述基准位置学习。
可选地，本发明提供一种可变气门正时设备，其设置在具有多个气缸组的发动机中，所述可变气门正时设备包括改变机构和用于控制改变机构的操作的控制单元。改变机构与所述多个气缸组的每个气缸组相对应地设置，每个所述改变机构被配置为改变在相对应的气缸组中的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭正时。所述控制单元被构造为在每个所述改变机构中独立地执行基准位置学习，并还被构造为在指示基准位置学习时，向相对应的所述改变机构的致动器产生用于将所述开启/关闭正时改变到预定正时的操作指令，并且响应于所述开启/关闭正时达到所述预定正时而学习所述开启/关闭正时的基准。所述控制单元还被构造为确认是否在所有所述改变机构中已经完成由所述基准位置学习装置进行的所述基准位置学习，并在每个所述改变机构中禁止用于跟随依次设定的目标值来改变所述开启/关闭正时的开启/关闭正时控制的开始，直到确认在所有所述改变机构中已经完成所述基准位置学习。
本发明提供了一种控制可变气门正时设备的方法，所述可变气门正时设备具有针对每个气缸组的改变机构，所述改变机构用于改变设置在发动机中的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭正时，所述方法包括基准位置学习步骤、学习完成确认步骤和控制开始限制步骤。在为每个所述改变机构执行的基准位置学习步骤，当指示基准位置学习时，向相应的所述改变机构的致动器产生用于将所述开启/关闭正时改变到预定正时的操作指令，并且响应于所述开启/关闭正时达到所述预定正时而学习所述开启/关闭正时的基准。在学习完成确认步骤，确认是否在所有所述改变机构中均已经完成所述基准位置学习步骤的所述基准位置学习。在控制开始限制步骤，在每个所述改变机构中禁止用于跟随依次设定的目标值来改变所述开启/关闭正时的开启/关闭正时控制的开始，直到确认在所有所述改变机构中均已经完成所述基准位置学习。
根据可变气门正时设备或其控制方法，在确认在所有气缸组(列)的改变机构中均已经完成基准位置学习之前，在每个气缸列中禁止跟随目标值的气门正时控制的开始。因而，在气门正时控制时能抑制引入到气缸中的空气量在各气缸列之间的变动，由此能维持令人满意的燃烧特性。
优选地，在根据本发明的可变气门正时设备中，每个改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变根据所述致动器的操作量的改变量，并还被构造为使得至少在所述基准位置学习期间，在所述预定正时以机械的方式限制所述开启/关闭正时的改变。当指示所述基准位置学习时，所述基准位置学习部分产生每个所述改变机构中的所述致动器的操作指令，使得所述开启/关闭正时达到所述预定正时的正时根据不同的所述改变机构而各不相同。可选地，当指示所述基准位置学习时，所述控制单元产生每个所述改变机构中的致动器操作指令，使得所述开启/关闭正时达到所述预定正时的正时根据不同的所述改变机构而各不相同。
优选地，在根据本发明的控制可变气门正时设备的方法中，每个所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变根据所述致动器的操作量的改变量，并还被构造为使得至少在所述基准位置学习期间，在所述预定正时以机械的方式限制所述开启/关闭正时的改变。在所述基准位置学习步骤，当指示所述基准位置学习时，产生每个所述改变机构中的致动器操作指令，使得所述开启/关闭正时达到所述预定正时的正时根据不同的所述改变机构而各不相同。
根据以上所述的可变气门正时设备或者其控制方法，在其中在基准位置学习结束时以机械的方式限制开启/关闭正时(气门正时)的改变并且致动器的电力消耗增大的构造中，执行基准位置学习的正时在各气缸组(列)之间切换，使得能避免由于电力消耗的集中而引起的电力负荷的增大。因而，基准位置学习的完成的正时也随着气缸列的不同而不同。因而，禁止气门正时控制的开始，直到确认在所有气缸列中已经完成基准位置学习，由此在控制气门正时的同时能抑制引入到气缸的空气量在各气缸列之间的变动。
优选地，根据本发明的可变气门正时设备还包括增大部分。当在所述发动机处于怠速运转的情况下执行所述基准位置学习时，增大部分将引入到所述发动机的空气量增大为比在相同的状况下不执行所述基准位置学习时更大。可选地，所述控制单元还被构造为当在所述发动机处于怠速运转的情况下执行所述基准位置学习时，产生用于将引入到所述发动机的空气量增大为比在相同的状况下不执行所述基准位置学习时更大的控制指令。
优选地，在根据本发明的控制可变气门正时设备的方法中，还包括增大步骤。在增大步骤，当在所述发动机处于怠速运转的情况下执行所述基准位置学习时，将引入到所述发动机的空气量增大为比在相同的状况下不执行所述基准位置学习时更大。
根据以上所述的可变气门正时设备或其控制方法，当在发动机处于怠速运转的情况下执行基准位置学习时，能相对地增大引入到发动机的空气量。因而，无需考虑燃烧特性就可以将开启/关闭正时(气门正时)设定为用于基准位置学习的预定正时，因而，能防止由于恶化的燃烧特性而引起的发动机停机(engine stall)。
此外，在根据本发明的可变气门正时设备或其控制方法中，在每个改变机构中，将预定正时设置为开启/关闭正时的可变范围的机械方式的限制位置。
根据以上所述的可变气门正时设备或其控制方法，不用增加任何特定的机构，通过使用开启/关闭正时(气门正时)的可变范围的限制位置(诸如，最大延迟角的相位)就可以执行基准位置学习。
可选地，或更优选地，在根据本发明的可变气门正时设备或其控制方法中，所述致动器由电动机实现，并且所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变与所述电动机的转速相对于凸轮轴的转速的差相对应的改变量，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时被改变的所述气门。
根据以上所述的可变气门正时设备或其控制方法，在其中电动机用作致动器并且致动器的操作量是电动机的转速相对于凸轮轴(凸轮轴的旋转随着发动机停止而停止)的转速的差的构造中，在气门正时控制时能抑制引入到气缸的空气量在各气缸组(列)之间的变动，并能维持令人满意的燃烧特性。
因而，本发明的主要优点在于，在具有设置在多个气缸组(列)的每个中的VVT机构的构造中，能适当地执行基准位置学习以抑制在气门正时控制时引入到气缸的空气量在各气缸组(列)之间的变动，并维持令人满意的燃烧特性。
附图说明
图1的示意图示出了根据本发明实施例的可变气门正时设备安装于其上的车辆的发动机的构造。
图2示出了对进气门的相位进行界定的对照图。
图3是示出进气VVT机构的横截面。
图4是沿图3中的A-A的横截面。
图5是沿图3中的B-B的(第一)横截面。
图6是沿图3中的B-B的(第二)横截面。
图7是沿图3中的C-C的横截面。
图8是沿图3中的D-D的横截面。
图9示出了进气VVT机构整体的减速比。
图10示出了引导板相对于链轮的相位与进气凸轮轴的相位之间的关系。
图11的示意性框图图示了由根据本发明实施例的可变气门正时设备执行的进气门相位的控制结构。
图12的框图图示了作为根据本实施例的可变气门正时设备的致动器的电动机的转速控制。
图13图示了电动机的转速控制。
图14的流程图表示根据本发明实施例的可变气门正时设备中的基准位置学习。
图15是在图14所示的基准位置学习时的波形图。
图16的流程图表示在根据本发明实施例的可变气门正时设备中对可变气门正时控制是否可以开始的判定。
图17是表示执行与发动机起动对应的基准位置学习的正时的波形图。
图18的流程图表示在怠速运转期间执行基准位置学习时的方式。
具体实施方式
参考附图，以下将对本发明的实施例进行说明。在以下说明中，相似的部件由相似的标记表示。其名称和功能也相同。因此将不再重复其详细说明。
参考图1，给出对车辆的发动机的说明，在该车辆上安装有根据本发明的实施例的可变气门正时设备。
发动机1000是V型8缸发动机，其具有第一气缸列1010和第二气缸列1012，每个气缸列包括一组四个气缸。这里，本发明的应用不限于任何发动机类型，将在下文描述的可变气门正时设备也可以应用至与V型8缸发动机不同类型的发动机。
空气从空气滤清器1020吸入发动机1000中。所吸入的空气量由节气门1030调节。节气门1030是由电动机驱动的电子节气门。
空气经过进气歧管1032供应到气缸1040中。空气与燃料在气缸1040(燃烧室)中混合。燃料从喷射器1050直接喷射到气缸1040中。换言之，喷射器1050的喷射孔设置在气缸1040内。
在进气冲程中喷射燃料。燃料喷射正时不限于进气冲程。此外，在本实施例中，将发动机1000描述为直喷式发动机，其所具有的喷射器1050的喷射孔设置在气缸1040内。但是，除了直喷(缸内)喷射器1050外，还可以设置进气口喷射器。而且，可以只设置进气口喷射器。
气缸1040中的空气燃料混合物由火花塞1060点燃，并因而燃烧。燃烧之后的空气燃料混合物(即排气)由三元催化剂1070净化，随后被排放到车辆外部。空气燃料混合物燃烧以对活塞1080下压，从而使曲轴1090旋转。
进气门1100和排气门1110设置在气缸1040的顶部。进气门1100由进气凸轮轴1120驱动。排气门1110由排气凸轮轴1130驱动。进气凸轮轴1120和排气凸轮轴1130通过例如链条和齿轮之类的零件连接，从而以相同的转速(曲轴1090转速的一半)旋转。诸如轴之类的旋转体的转速通常由每单位时间的转数表示(通常为每分钟转数：rpm)
进气门1100的相位(开启/关闭正时)由设置于进气凸轮轴1120的进气VVT机构2000控制。排气门1110的相位(开启/关闭正时)由设置于排气凸轮轴1130的排气VVT机构3000控制。
在本实施例中，由VVT机构使进气凸轮轴1120和排气凸轮轴1130旋转，以控制进气门1100和排气门1110各自的相位。这里，相位控制方法不限于前述的这一种方法。如图所示，为各气缸列设置VVT机构。
进气VVT机构2000由电动机2060(图3中示出)操作。电动机2060由电子控制单元(ECU)4000控制。电动机2060的电流和电压由安培表(未示出)和伏特表(未示出)检测，测量结果被输入到ECU4000。
排气VVT机构3000以液压方式操作。这里，进气VVT机构2000也可以以液压方式操作，而排气VVT机构3000可以由电动机操作。
表示曲轴1090的转速和曲轴转角的信号从曲轴转角传感器5000输入到ECU4000。此外，表示进气凸轮轴1120和排气凸轮轴1130各自的相位(相位：在旋转方向上的凸轮轴位置)的信号从凸轮位置传感器5010输入到ECU4000。
此外，来自冷却剂温度传感器5020的表示发动机1000的水温(冷却剂温度)的信号以及来自气流计5030的表示发动机1000的进气量(吸入或取入发动机1000的空气的量)的信号输入到ECU4000。
根据从传感器输入的这些信号以及储存在存储器(未示出)中的对照图和程序，ECU4000控制例如节气门开度、点火正时、燃料喷射正时、喷射燃料量、进气门1100的相位和排气门1110的相位，从而使发动机1000以所期望的运转状态运行。
在本实施例中，ECU4000根据图2所示的对照图来确定进气门1100的相位，该对照图使用发动机速度NE和进气量KL作为参数。储存了针对各个冷却剂温度的多个对照图来确定进气门1100的相位。
以下，将给出进气VVT机构2000的进一步说明。这里，排气VVT机构3000可以具有与如下所述的进气VVT机构2000相同的构造，即，进气VVT机构2000和排气VVT机构3000每个都可以具有与如下所述的进气VVT机构2000相同的构造。
如图3所示，进气VVT机构2000包括链轮2010、凸轮板2020、连杆机构2030、引导板2040、减速齿轮2050和电动机2060。
链轮2010经过链条等连接到曲轴1090。如同进气凸轮轴1120和排气凸轮轴1130的情况，链轮2010的转速是曲轴1090的转速的一半。进气凸轮轴1120设置成与链轮2010的旋转轴线同心，并可相对于链轮2010旋转。
凸轮板2020用销(1)2070连接到进气凸轮轴1120。凸轮板2020在链轮2010内与进气凸轮轴1120一起旋转。这里，凸轮板2020和进气凸轮轴1120可以集成为一个单元。
连杆机构2030由臂(1)2031和臂(2)2032构成。图4是沿图3中的A-A的横截面，如图4所示，一对臂(1)2031设置在链轮2010内，使得这些臂关于进气凸轮轴1120的旋转轴线彼此点对称。每个臂(1)2031连接到链轮2010，使得该臂能够绕销(2)2072摆动。
图5是沿图3中的B-B的横截面，图6示出了进气门1100的相位相对于图5中的状态提前的状态，如图5和图6所示，臂(1)2031和凸轮板2020通过臂(2)2032连接。
臂(2)2032被支撑为使得该臂能够绕销(3)2074相对于臂(1)2031摆动。此外，臂(2)2032还被支撑为使得该臂能够绕销(4)2076相对于凸轮板2020摆动。
一对连杆机构2030使进气凸轮轴1120相对于链轮2010旋转，并从而改变进气门1100的相位。因此，即使这对连杆机构2030中的一个连杆机构损坏或断裂，也可以用另一个连杆机构来改变进气门1100的相位。
再参考图3，控制销2034设置在每个连杆机构2030(臂(2)2032)的表面处，所述表面是面向引导板2040的表面。控制销2034被设置为与销(3)2074同心。每个控制销2034在设置于引导板2040中的引导槽2042中滑动。
每个控制销2034在引导板2040的引导槽2042中滑动以沿径向偏移。每个控制销2034的径向偏移使进气凸轮轴1120相对于链轮2010旋转。
图7是沿图3中的C-C的横截面，如图7所示，引导槽2042被形成为螺旋形状，由此引导板2040的旋转使每个控制销2034沿径向偏移。这里，引导槽2042的形状不限于此。
控制销2034从引导板2040的轴心沿径向偏移越大，进气门1100的相位就被延迟到更大的程度。换言之，相位的改变量具有与由控制销2034的径向偏移所产生的连杆机构2030的操作量相对应的值。或者，也可以是控制销2034从引导板2040的轴心沿径向偏移越大，进气门1100的相位就被提前到更大的程度。
如图7所示，在控制销2034抵靠引导槽2042的端部时，连杆机构2030的操作受到限制。因此，控制销2034抵靠引导槽2042的端部时的相位是最大延迟角或最大提前角的相位。
再参考图3，在引导板2040中，在其面向减速齿轮2050的表面中设有多个凹入部分2044，用于使引导板2040和减速齿轮2050彼此连接。
减速齿轮2050由外齿轮2052和内齿轮2054组成。外齿轮2052相对于链轮2010固定，使得该齿轮与链轮2010一起旋转。
内齿轮2054在其上具有多个突起部分2056，这些突起部分被接纳在引导板2040的凹入部分2044中。内齿轮2054被支撑为可绕联轴器2062的偏心轴线2066旋转，所述联轴器2062被形成为相对于电动机2060的输出轴的轴心2064偏心。
图8示出了沿图3中的D-D的横截面。内齿轮2054被设置为使其齿的一部分与外齿轮2052啮合。在电动机2060的输出轴的转速与链轮2010的转速相同时，联轴器2062和内齿轮2054以与外齿轮2052(链轮2010)相同的转速旋转。在此情况下，引导板2040以与链轮2010相同的转速旋转，因而进气门1100的相位得以保持。
在电动机2060使联轴器2062绕轴心2064相对于外齿轮2052旋转时，在内齿轮2054绕偏心轴线2066旋转的同时内齿轮2054作为整体相应地绕轴心2064公转。内齿轮2054的旋转运动使引导板2040相对于链轮2010旋转，从而改变进气门1100的相位。
通过减速齿轮2050、引导板2040和连杆机构2030使电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速(电动机2060的操作量)减小，来改变进气门1100的相位。这里，也可以增大电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速来改变进气门1100的相位。在电动机2060的输出轴上设置了电动机转角传感器5050，其输出表示该输出轴的转角(输出轴在旋转方向上的位置)的信号。电动机转角传感器5050通常被构造为每次电动机的输出轴转过预定角时就产生脉冲信号。基于电动机转角传感器5050的输出，可以检测电动机2060的输出轴的转速(此后也简称为电动机2060的转速)。
如图9所示，进气VVT机构2000整体的减速比R(θ)，即电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速对于相位改变量的比率，可以具有基于进气门1100的相位的值。在本实施例中，减速比R(θ)越高，相位改变量相对于电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速就越小。
在进气门1100的相位处于从最大延迟角至CA(1)的第一区域中时，进气VVT机构2000整体的减速比为R(1)。在进气门1100的相位处于从CA(2)(CA(2)相比CA(1)提前)至最大提前角的第二区域中时，进气VVT机构2000整体的减速比为R(2)(R(1)>R(2))。
在进气门1100的相位处于从CA(1)至CA(2)的第三区域中时，进气VVT机构2000整体的减速比以预定改变率((R(2)-R(1))/(CA(2)-CA(1)))改变。
基于上述构造，以下将说明本实施的可变气门正时设备的进气VVT机构2000的功能。
在要使进气门1100(进气凸轮轴1120)的相位提前的情况下，操作电动机2060使引导板2040相对于链轮2010旋转，从而如图10所示使进气门1100的相位提前。
在进气门1100的相位处于最大延迟角与CA(1)之间的第一区域中时，以减速比R(1)降低电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速，以使进气门1100的相位提前。
在进气门1100的相位处于CA(2)与最大提前角之间的第二区域中的情况下，以减速比R(2)降低电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速，以使进气门1100的相位提前。
在要使进气门1100的相位延迟的情况下，使电动机2060的输出轴相对于链轮2010沿与要使其相位提前的情况下的方向相反的方向旋转。与要使相位提前的情况类似，在要使该相位延迟并且进气门1100的相位处于最大延迟角与CA(1)之间的第一区域中时，以减速比R(1)降低电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速，以使该相位延迟。此外，在进气门1100的相位处于CA(2)与最大提前角之间的第二区域中时，以减速比R(2)降低电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速，以使该相位延迟。
因此，只要电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的方向相同，则对于最大延迟角与CA(1)之间的第一区域以及CA(2)与最大提前角之间的第二区域两者都可以使进气门1100的相位提前或延迟。这里，对于CA(2)与最大提前角之间的第二区域，可以使该相位提前更多或延迟更多。这样，可以在较宽的范围内改变相位。
此外，由于对于最大延迟角与CA(1)之间的第一区域的减速比较高，所以为了由随着发动机1000的运转而作用在进气凸轮轴1120上的转矩使电动机2060的输出轴旋转，需要较大的转矩。因此，即使在例如电动机2060停机的情况下电动机2060不产生转矩，也可以防止由作用在进气凸轮轴1120上的转矩引起的电动机2060的输出轴的旋转。因此，可以抑制实际相位从根据控制确定的相位发生改变。
如上所述，在进气VVT机构2000中，由于存在减速比R(θ)，所以在停止向作为致动器的电动机2060供应电力时，不容易产生不期望的相位改变。
在进气门1100的相位处于CA(1)与CA(2)之间的第三区域中时，电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速以根据预定改变率改变的减速比进行减速，这可以造成进气门1100的相位提前或延迟。
因此，在该相位从第一区域改变到第二区域或从第二区域改变到第一区域的情况下，相位改变量相对于电动机2060的输出轴与链轮2010之间的相对旋转的转速可以逐渐增大或减小。以此方式，可以对相位改变量的突然阶跃式的改变进行抑制，从而抑制相位的突然改变。因此，可以改善控制相位的能力。
如上所述，在用于本实施例的可变气门正时设备的进气VVT机构中，在进气门的相位处于从最大延迟角至CA(1)的区域中时，VVT机构2000整体的减速比是R(1)。在进气门的相位处于从CA(2)至最大提前角的区域中时，VVT机构2000整体的减速比是小于R(1)的R(2)。因此，只要电动机的输出轴的转速相同，就可以对于这两个区域(即，最大延迟角和CA(1)之间的第一区域以及CA(2)和最大提前角之间的第二区域)提前或延迟进气门的相位。这里，对于CA(2)和最大提前角之间的第二区域，可以将相位提前或延迟到更大程度。因此，可以在较宽范围内改变相位。此外，对于最大延迟角和CA(1)之间的第一区域，减速比较高，因此可以防止由随着发动机的运转而作用在进气凸轮轴上的转矩引起的电动机的输出轴的旋转。因此，可以抑制实际相位从根据控制确定的相位发生改变。因此，可以在较宽范围内改变相位，并可以精确地控制相位。
接着，将详细说明用于控制进气门1100的相位(此后也简称为进气门相位)的结构。
参考图11，如已经参考图1所述，发动机1000被构造为使得来自曲轴1090的动力借助于正时链条1200(或正时带)分别通过链轮2010和2012传递到进气凸轮轴1120和排气凸轮轴1130。此外，凸轮位置传感器5010安装在进气凸轮轴1120的外周侧上，用于在每个预定凸轮转角时输出凸轮转角信号Piv。曲轴转角传感器5000安装在曲轴1090的外周侧上，用于在每个预定曲轴转角时输出曲轴转角信号Pca。此外，电动机转角传感器5050安装在电动机2060的转子(未示出)上，用于在每个预定转角时输出电动机转角信号Pmt。凸轮转角信号Piv、曲轴转角信号Pca和电动机转角信号Pmt被输入到ECU4000。
此外，基于检测发动机1000的状态的传感器的输出并基于运转状况(驾驶员的踏板操作、当前车速等)，ECU4000控制发动机1000的运转，使得能够获得发动机1000的要求输出。作为发动机控制的一部分，ECU4000基于如图基层ECU2所示的对照图来设定进气门1100和排气门1110的相位目标值。
此外，ECU4000产生作为进气VVT机构2000的致动器的电动机2060的转速指令值Nmref，使得进气门1100的相位达到目标相位。如下文将说明的，与电动机2060的输出轴相对于链轮2010(进气凸轮轴1120)的转速相对应地确定转速指令值Nmref。电动机2060相对于进气凸轮轴1120的转速差对应于致动器的操作量。电动机EDU(电子驱动单元)4100根据来自ECU4000的转速指令值Nmref来控制电动机2060的转速。
图12是图示作为根据本实施例的进气VVT机构2000的致动器的电动机2060的转速控制的框图。
参考图12，致动器操作量设定部分6000包括气门相位检测部分6010、凸轮轴相位改变量计算部分6020、相对转速设定部分6030、凸轮轴转速检测部分6040、转速指令值产生部分6050和切换部分6150。致动器操作量产生部分6000执行气门正时控制，通过该控制进气门1100的相位被改变以跟随根据图2的对照图依次设定的目标值IV(θ)。
此外，设置学习控制部分6100，用于学习进气门相位的基准位置。通过在每个预定控制周期根据预先存储在ECU4000中的预定程序执行控制处理，来实现致动器操作量设定部分6000和学习控制部分6100的操作。
气门相位检测部分6010基于来自曲轴转角传感器5000的曲轴转角信号Pca、来自凸轮位置传感器5010的凸轮转角信号Piv和来自电动机2060的电动机转角传感器5050的电动机转角信号Pmt，来计算进气门相位IV(θ)(此后也表示为相位检测值IV(θ))。
气门相位检测部分6010可以基于曲轴转角信号Pca和凸轮转角信号Piv来计算相位检测值IV(θ)。例如，在产生凸轮转角信号Piv时，将凸轮转角信号Piv与产生曲轴转角信号Pca的时间差转换为曲轴1090和进气凸轮轴1120之间的相位差，从而可以计算进气凸轮轴1120的当前相位检测值IV(θ)(第一相位计算方法)。
或者，在根据本发明的实施例的进气VVT机构2000中，可以基于作为致动器的电动机2060的操作量(相对转速ΔNm)来精确地追踪进气门的相位改变量。具体而言，基于各种传感器的输出，计算实际的相对转速ΔNm，并基于计算得到的实际相对转速ΔNm根据后述表达式(1)的运算，可以计算每单位时间(控制周期)进气门相位的改变量dIV(θ)。因此，通过对相位改变量dIV(θ)进行累计，气门相位检测部分6010可以依次计算进气凸轮轴1120的当前相位检测值IV(θ)(第二相位计算方法)。气门相位检测部分6010可以考虑运算负荷或发动机速度的稳定性通过适当地使用第一和第二相位计算方法来计算相位检测值IV(θ)。
凸轮轴相位改变量计算部分6020具有计算部分6022和需求相位改变量计算部分6025。计算部分6022计算相位与目标相位IV(θ)r的偏差ΔIV(θ)(ΔIV(θ)＝IV(θ)—IV(θ)r)。需求相位改变量计算部分6025根据由计算部分6022计算的偏差ΔIV(θ)，来计算此控制周期的进气凸轮轴1120的需要改变量Δθ。
例如，预先设定在单个控制周期中相位改变量Δθ的最大值Δθmax，并且需求相位改变量计算部分6025在上至最大值Δθmax的范围内根据相位偏差ΔIV(θ)来确定相位改变量Δθ。这里，最大值Δθmax可以是预定固定值，或者可以由需求相位改变量计算部分6025根据发动机1000的运转状态(转速、进气量等)或相位偏差ΔIV(θ)的大小来可变地设定。
相对转速设定部分6030计算为了产生由需求相位改变量计算部分6025计算的需求相位改变量Δθ所需要的、电动机2060相对于链轮2010的转速的相对转速ΔNm。例如，相对转速ΔNm在要使进气门相位提前时被设定为正值(ΔNm>0)，在要使进气门相位延迟时被设定为负值(ΔNm<0)，而在要保持进气门相位时被设定为大约零(Δθ＝0)。
这里，与控制周期相对应的每单位时间的相位改变量Δθ与相对转速ΔNm之间的关系由以下表达式(1)表示。在表达式(1)中，R(θ)表示根据进气门相位改变的减速比，如图9所示。
Δθ∝ΔNm·360°·(1/R(θ))·ΔT         ...(1)
因此，相对转速设定部分6030可以根据表达式(1)的运算来计算电动机2060的相对转速ΔNm，以用于产生在控制周期ΔT所需的凸轮轴相位改变量Δθ。
凸轮轴转速检测部分6040将链轮2010的转速(即，进气凸轮轴1120的实际转速IVN)计算为曲轴1090的转速的一半。凸轮轴转速检测部分6040可以被构造为基于来自凸轮位置传感器5010的凸轮转角信号Piv来计算进气凸轮轴1120的实际转速IVN。但是，通常进气凸轮轴1120的每一圈旋转输出的凸轮转角信号的次数小于曲轴1090的每一圈旋转输出的曲轴转角信号的次数。因此，通过基于曲轴1090的转速来检测凸轮轴转速IVN，可以提高检测精度。
切换部分6150布置在转速指令值产生部分6050与相对转速设定部分6030和学习控制部分6100之间。除了在正由学习控制部分6100执行基准位置学习时之外，切换部分6150将由相对转速设定部分6030设定的相对转速ΔNm输入到转速指令值产生部分6050。下文将详细说明根据本实施例的基准位置学习。
转速指令值产生部分6050将由凸轮轴转速检测部分6040检测到的进气凸轮轴1120的实际转速IVN和从切换部分6150输入的相对转速ΔNm相加以产生电动机2060的转速指令值Nmref。因此，除了在基准位置学习时之外，在包括正常操作在内的操作期间，基于由相对转速设定部分6030设定的相对转速ΔNm来产生电动机2060的转速指令值Nmref。在基准位置学习时，基于由学习控制部分6100设定的相对转速ΔNm0来产生电动机2060的转速指令值Nmref。由转速指令值产生部分6050产生的转速指令值Nmref被传输到电动机EDU4100。
电动机EDU4100通过中继电路4250连接到电源4200。由控制信号SRL来控制中继电路4250的接通/关断。通常，由能够在发动机运转时充电的二次电池来形成电源4200。因此，通过使中继电路关断，可以停止对电动机2060的电力供应。
电动机EDU4100执行转速控制，使得电动机2060的转速与转速指令值Nmref相符。例如，电动机EDU4100控制功率半导体器件(例如晶体管)的开关，使得根据电动机2060的实际转速与转速指令值Nmref的转速偏差(Nref-Nm)来控制从电源4200向电动机2060供应的电力(由电动机电流Imt表示)。具体而言，控制这种功率半导体器件的开关操作的占空比。
尤其是，为了提高电动机可控性，电动机EDU4100根据以下等式(2)来控制作为转速控制中的调节量的占空比DTY。
DTY＝DTY(ST)+DTY(FB)             ...(2)
在等式(2)中，DTY(FB)是基于上述转速偏差和具有预定控制增益的控制操作(例如，通用P控制、PI控制等)的反馈项。
在等式(2)中，DTY(ST)是基于电动机2060的转速指令值和所设定的相对转速ΔNm设定的预设项。
参考图13，与在相对转速ΔNm＝0时(即，在电动机2060要针对转速指令值Nmref以与电动机2060相同的转速(ΔNm＝0)旋转时)需要的电动机电流值相对应的占空比特性6060被预先设定为表。然后，通过将与相对转速ΔNm相对应的电流值加上根据占空比特性6060的基准值/从根据占空比特性6060的基准值减去与相对转速ΔNm相对应的电流值，来设定等式(2)中的DTY(ST)。通过由预设项和反馈项的组合来控制向电动机2060的电力供应的这种转速控制，与简单的反馈控制(即，简单地通过等式(2)的项DTY(FB)进行的转速控制)相比，电动机EDU4100使得电动机2060的转速迅速地跟随转速指令值Nmref的任何改变。
(根据本发明实施例的基准位置学习)
为了提高检测进气凸轮轴1120的相位时的精度，进气VVT机构2000在满足指示学习的预定条件时使用学习控制部分6100执行进气门相位的基准位置学习。在本发明的实施例中，在减速比R(θ)较大的区域中进行基准位置学习。具体地，通过使进气门相位达到最大延迟角来进行基准位置学习。
参考图12，响应于当满足指令学习的预定条件时接通的学习指示信号，学习控制部分6100将电动机2060的相对转速ΔNm0设定为用于执行基准位置学习的致动器操作量。在基准位置学习时，开关部分6150将学习控制部分6100的输出向转速指令值产生部分6050输入，因而基于由学习控制部分6100设定的相对转速ΔNm0，产生电动机2060的转速指令值Nmref。
在其中电动机2060根据相对转速△Nm0运转的基准位置学习期间，学习控制部分6100基于由气门相位检测部分6100检测到的相位检测值IV(θ)判定进气门相位是否已经达到作为基准相位的最大延迟角(例如，0°)。
当检测到进气门相位已经达到基准相位时，学习控制部分6100结束基准位置学习，并将此时的相位检测值IV(θ)设定为相位学习值θ1n。
以此方式计算的相位学习值θ1n反映在此后的气门正时控制中对气门相位的检测上。例如，将由气门相位检测部分6010获得的相位检测值IV(θ)和以上所述的相位学习值之间的相对差视为实际进气门相位和基准位置学习时的基准相位(即，0°)之间的差来控制气门正时。具体地，相位学习值θ1n反映在计算部分6022处对相位偏差ΔIV(θ)的计算上。
图14示出了根据本发明实施例的基准位置学习的流程图，图15示出了在基准位置学习时的操作波形。由ECU4000以预定周期执行根据图14的流程图的基准位置学习例程。
参照图14，在步骤S100，ECU4000判定是否满足预定的学习执行条件。如参照图9所述的那样，在根据本实施例的进气VVT机构2000中，由于减速比R(θ)，当向作为致动器的电动机2060的电力供应停止时，不期望的相位变化的可能性较低。因而，通过将在ECU4000中相继检测到的相位检测值IV(θ)存储在即使当点火开关关断时(当运转停止时)仍保留所存储内容的存储区域(诸如SRAM：静态随机存取存储器)中，可以不需要在每次发动机起动时执行基准位置学习。当采用这种配置时，可以在存储在存储器中的内容被清除时(例如，在电池更换等时)，满足用于执行步骤S100的学习的条件。
可选地，为了提高检测进气门相位的精度，可以在每次发动机起动时满足用于执行步骤S100的学习的条件。
当不满足用于执行学习的条件(步骤S100中的“否”)，由于不指示基准位置学习，所以ECU4000结束处理。
相反，当满足用于执行学习的条件(在步骤S100中的“是”)时，ECU4000将输入到学习控制部分6100(图12)的学习指示信号转为“接通”，并通过步骤S110以后的处理执行基准位置学习。
在步骤S110，ECU4000将电动机2060的相对转速ΔNm0设定为用于执行基准位置学习的致动器操作量。相对转速ΔNm0被设定为用于将进气门相位改变为作为基准相位的最大延迟角(0°)的值。具体地，在本实施例中，相对转速ΔNm0被设定为预定负值。这与响应于图12的学习指示信号转为“接通”而进行的学习控制部分6100的操作相对应。
参考图15，当满足用于执行学习的条件并且在时间点t0学习指示信号转为“接通”时，电动机2060根据相对转速命令值ΔNm0(<0)运转，由此以恒定速率来延迟相位检测值IV(θ)。
当实际进气门相位在时间点t1达到最大延迟角(0°)时，连杆机构2030的操作被锁止，并且进气门相位的改变量变得大致为零。此时，电动机2060的相对转速也变成大约为零。
当在相位检测值IV(θ)中存在偏离误差时，实际进气门相位在IV(θ)＝0之前达到最大延迟角，并且电动机2060的相对转速达到零，相位检测值IV(θ)的变化停止。因而，可以根据相位检测值IV(θ)的改变量或者根据基于实际相对转速ΔNm的改变量dIV(θ)(即，值dIV(θ)达到dIV(θ)≈0)来检测实际进气门相位是否已经到达作为基准相位的最大延迟角。
响应于此，基准位置学习完成，并且学习完成标记转为“接通”。此时的相位检测值IV(θ)存储为相位学习值θ1n，并反映于此后的气门正时控制。
再次参照图14，为了实现图15的时间点t0之后的操作，ECU4000执行下述步骤S120至S160。
在步骤S120，ECU4000检测通过电动机2060根据相对转速ΔNm0进行的操作而产生的进气门相位的变化。这对应于由气门相位检测部分6010对相位检测值IV(θ)的计算。
此外，在步骤S130，ECU4000基于在步骤S120对进气门相位的检测来计算相位改变量。如上所述这相当于对相位改变量dIV(θ)的计算。
在步骤S140，ECU4000将在步骤S130计算出的相位改变量与判定值θ0进行比较。判定值θ0被设定为零附近的预定值，以能够对相位改变量几乎到达零进行检测。
当相位改变量≥θ0(步骤S140中的“否”)时，ECU4000判定实际进气门相位尚未达到基准相位(最大延迟角)，并且在步骤S150，继续对电动机2060进行电力供应，由此继续基准位置学习。具体地，在图15的时间点t0和t1之间，执行步骤S150。
当相位改变量<θ0(步骤S140中的“是”)，ECU4000判定实际进气门相位已经达到基准相位(最大延迟角)，并完成基准位置学习，获得相位学习值θ1n。具体地，在图15的时间点t1，执行步骤S160。
此外，在进气门相位的改变量近似为零的基准位置学习的完成时，其处于锁止状态，因而预期电动机电流增大。因而，当在学习结束时各气缸列之间电动机电流增大的正时重叠的情况下，电源负荷瞬间增大。因而，优选地，在基准位置学习完成的正时(图15的时间点t1)在多个气缸列之间不同的情况下执行基准位置学习。例如，通过使开始基准位置学习的正时(图15的时间点t0)在多个气缸列之间不同，能够避免以上所述的电源负荷的增大。
在根据本实施例的可变气门正时设备中，在构造有多个气缸列的发动机中，执行诸如图16所示对是否可以开始气门正时控制的判定，以防止在各气缸列之间气门正时设定的偏差所引起的发动机速度的变动。
参照图16，在基准位置学习结束时，ECU4000通过下述的步骤S170至S195判定在每个气缸列中是否可以开始气门正时控制。
在步骤S170，ECU4000确认在相应的气缸列中学习完成标记是否为“接通”，学习是否已经完成。此外，当在相应的气缸列中学习已经完成时(步骤S170中的“是”)，在步骤S180，ECU4000确认在其它气缸列中的学习完成标记是否为“接通”，学习是否已经完成。
当在相应气缸列和其它气缸列中基准位置学习已经完成时(即，当在所有的气缸列中基准位置学习已经完成时)(在步骤S170和S180中均为“是”)，在步骤S190，ECU4000允许相应气缸列的进气VVT机构2000开始气门正时控制。结果，通过反映了基准位置学习结果的气门正时控制，进气门1100的相位以跟随根据图2的对照图依次设定的目标值IV(θ)r的方式被改变。
当在步骤S170或S180任一者为“否”时(即，当在任一气缸列中基准位置学习完成时)，在步骤S195，ECU4000禁止相应气缸列的VVT机构2000进行的气门正时控制的开始。具体地，在确认在所有气缸列中均完成基准位置学习之前，即使在某一气缸列中基准位置学习已经完成，也限制每个气缸列中气门正时控制的开始。
因为这样的构造，在根据本实施例的可变气门正时设备中，可以使多个气缸列之间气门正时设定相符，以防止引入到气缸的空气量在各气缸列之间变动。因而，能防止发动机速度等的波动，并维持令人满意的发动机燃烧特性。
尤其是在有意使基准位置学习的完成正时(图15的时间点t1)在多个气缸列之间不同的情况下执行基准位置学习时，通过如图16所示判定是否可以开始气门控制，在正时控制时使在多个气缸列中气门正时设定相符，这是有利的。
当每次发动机起动时执行基准位置学习时，优选地，如图17所示，在时间点ta的起动之后通过发动机完全燃烧使得发动机速度已经增大之后一旦发动机速度沉降稳定时的时间点tb之后，尽快开始基准位置学习。
然而，在基准位置学习时，不用考虑发动机的燃烧特性就可以均一地设定进气门相位。因而，当在怠速运转期间执行基准位置学习时，发动机的燃烧特性趋于恶化，在最差的情况下可能导致在发动机停机(enginestall)。
此外，一般地，在怠速运转中，为了将发动机速度维持在预定的怠速速度，执行怠速速度控制(ISC)以调节引入到气缸的空气量。在怠速速度控制中，在发动机较热的稳定运转状态下(在热状况下)维持目标怠速速度所需的基本空气量被校正(增大或者减小)，以反映稳定运转状态和当前状态之间状况的差异(诸如发动机温度和附件的工作状态)。通常，通过控制节气门1030的开度来调节在怠速速度控制下要引入的空气量。
在本实施例中，当在怠速运转期间执行基准位置学习时，通过根据图18的流程图的控制结构来防止燃烧特性的恶化。
参照图18，在步骤S200，ECU4000确认是否正在执行基准位置学习，在步骤S210确认发动机是否处于怠速运转中。
当在怠速运转期间执行基准位置学习时(在步骤S200和S210中均为“是”)，ECU4000在步骤S220增大在怠速速度控制下引入的空气量以防止发动机停机。具体地，假定其它状况相同，当执行基准位置学习时，以比当没有执行基准位置学习时更大的引入空气量来进行怠速控制比增大。
结果，当在发动机怠速运转期间执行基准位置学习时能防止导致发动机停机的燃烧特性的恶化。
在根据本实施例的可变气门正时设备中，当设置诸如锁止销之类的机构用于在基准位置学习时在基准相位以机械的方式限制进气门相位的变化时，基准位置可以不是最大延迟角。然而，如在本实施例中那样通过将基准位置学习中的基准相位设定为与可变气门相位的可变范围的限制位置相对应的相位(最大延迟角/最大提前角)，不用增加诸如锁止销之类的任何特定机构就可以执行基准位置学习。
在以上所述的实施例中，图12的学习控制部分6100或者图14的步骤S110至S160对应于本发明的“基准位置学习装置(步骤)”，图16的步骤S160和S170对应于本发明的“学习完成确认装置(步骤)”，步骤S195对应于本发明的“控制开始限制装置(步骤)”。此外，图18的步骤S220对应于本发明的“增大装置(步骤)”。
应该理解，本文公开的实施例是在每个方面都是图示性而非限制性的。本发明的精神和范围仅仅由各项权利要求限制，而不是以上的描述限制，并意在包括落在与各项权利要求等同的范围和含义内的任何修改。

Claims (10)

1.一种可变气门正时设备，其设置在具有多个气缸组的发动机中，所述可变气门正时设备包括：
改变机构，其与所述多个气缸组中的每个气缸组相对应地设置，每个所述改变机构用于改变在相对应的所述气缸组中的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭正时；以及
控制单元，其用于控制所述改变机构的操作，其中
所述控制单元被构造为在每个所述改变机构中独立地执行基准位置学习，以在指示所述基准位置学习时，向相对应的所述改变机构的致动器产生操作指令使得将所述开启/关闭正时改变到预定正时，并且用于响应于所述开启/关闭正时达到所述预定正时而学习所述开启/关闭正时的基准；并且
所述控制单元还被构造为确认是否在所有所述改变机构中已经完成所述基准位置学习，并在每个所述改变机构中禁止用于跟随依次设定的目标值来改变所述开启/关闭正时的开启/关闭正时控制的开始，直到确认在所有所述改变机构中已经完成所述基准位置学习。
2.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中，
每个所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变根据所述致动器的操作量的改变量，并还被构造为使得至少在所述基准位置学习期间，在所述预定正时以机械的方式限制所述开启/关闭正时的改变；并且
当指示所述基准位置学习时，所述控制单元产生每个所述改变机构中的所述致动器的操作指令，使得所述开启/关闭正时达到所述预定正时的正时根据不同的所述改变机构而各不相同。
3.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中，
所述控制单元还产生控制指令，使得当在所述发动机处于怠速运转的情况下执行所述基准位置学习时，将引入到所述发动机的空气量增大为比在相同条件下不执行所述基准位置学习时更大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可变气门正时设备，其中，
在每个所述改变机构中，所述预定正时与所述开启/关闭正时的可变范围的机械方式的限制相对应地设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的可变气门正时设备，其中，
所述致动器由电动机实现，并且所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变与所述电动机的转速相对于凸轮轴的转速的差相对应的改变量，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时被改变的所述气门。
6.一种控制可变气门正时设备的方法，所述可变气门正时设备具有针对每个气缸组的改变机构，所述改变机构用于改变设置在发动机中的进气门和排气门中至少一者的开启/关闭正时，所述方法包括：
为每个所述改变机构执行的基准位置学习步骤，所述基准位置学习步骤如下：当指示基准位置学习时，向相对应的所述改变机构的致动器产生操作指令使得将所述开启/关闭正时改变到预定正时，并且响应于所述开启/关闭正时达到所述预定正时而学习所述开启/关闭正时的基准；
学习完成确认步骤，所述学习完成确认步骤如下：确认是否在所有所述改变机构中均在所述基准位置学习步骤已经完成所述基准位置学习；以及
控制开始限制步骤，所述控制开始限制步骤如下：在每个所述改变机构中禁止用于跟随依次设定的目标值来改变所述开启/关闭正时的开启/关闭正时控制的开始，直到确认在所有所述改变机构中均在所述基准位置学习步骤已经完成所述基准位置学习。
7.根据权利要求6所述的控制可变气门正时设备的方法，其中，
每个所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变根据所述致动器的操作量的改变量，并还被构造为使得至少在所述基准位置学习期间，在所述预定正时以机械的方式限制所述开启/关闭正时的改变；并且
在所述基准位置学习步骤，当指示所述基准位置学习时，产生每个所述改变机构中的所述致动器的操作指令，使得所述开启/关闭正时达到所述预定正时的正时根据不同的所述改变机构而各不相同。
8.根据权利要求6所述的控制可变气门正时设备的方法，还包括
增大步骤，所述增大步骤如下：当在所述发动机处于怠速运转的情况下执行所述基准位置学习时，将引入到所述发动机的空气量增大为比在相同条件下不执行所述基准位置学习时更大。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的控制可变气门正时设备的方法，其中，
在每个所述改变机构中，所述预定正时与所述开启/关闭正时的可变范围的机械方式的限制相对应地设置。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的控制可变气门正时设备的方法，其中，
所述致动器由电动机实现，并且所述改变机构被构造为将所述开启/关闭正时改变与所述电动机的转速相对于凸轮轴的转速的差相对应的改变量，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时被改变的所述气门。
CN2007800114481A 2006-03-30 2007-02-21 可变气门正时设备 Expired - Fee Related CN101410608B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006094881A JP4786390B2 (ja) 2006-03-30 2006-03-30 可変バルブタイミング装置
JP094881/2006 2006-03-30
PCT/JP2007/053712 WO2007113953A1 (en) 2006-03-30 2007-02-21 Variable valve timing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101410608A CN101410608A (zh) 2009-04-15
CN101410608B true CN101410608B (zh) 2011-11-23

Family

ID=38002650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800114481A Expired - Fee Related CN101410608B (zh) 2006-03-30 2007-02-21 可变气门正时设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8042503B2 (zh)
EP (1) EP2004976B1 (zh)
JP (1) JP4786390B2 (zh)
CN (1) CN101410608B (zh)
WO (1) WO2007113953A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4600935B2 (ja) * 2006-08-30 2010-12-22 株式会社デンソー 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP5003444B2 (ja) * 2007-12-04 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 可変動弁機構の制御装置
US20110100312A1 (en) * 2009-11-02 2011-05-05 Denso Corporation Control system for variable valve timing apparatus
JP5201274B2 (ja) * 2010-01-15 2013-06-05 トヨタ自動車株式会社 バルブ作用角可変システム
JP4924733B2 (ja) * 2010-03-12 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の異常診断装置
JP5115592B2 (ja) * 2010-06-10 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の可変動弁装置
US9683468B2 (en) * 2014-06-24 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Camshaft positioning
CN106640386B (zh) * 2015-10-30 2019-11-22 长城汽车股份有限公司 一种cvvl自学习的方法及装置
US10486827B2 (en) * 2016-08-17 2019-11-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Apparatus and methods for aircraft propeller control
JP6941078B2 (ja) * 2018-06-13 2021-09-29 日立Astemo株式会社 可変バルブタイミング機構の制御装置及び制御方法
CN110107410B (zh) * 2019-04-23 2020-07-10 东风汽车集团有限公司 一种vvt初始角度学习控制方法
US11643950B2 (en) * 2021-05-13 2023-05-09 Borgwarner Inc. Method for controlling camshaft orientation for improved engine re-starting of an engine having start-stop capability

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1201886A1 (en) * 2000-10-23 2002-05-02 Nissan Motor Co., Ltd. A reference position learning apparatus and method of a variable valve-timing controlling system
EP1653065A2 (en) * 2004-11-02 2006-05-03 Nissan Motor Co., Ltd. Intake control apparatus and method for internal combustion engine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138864A (ja) 2000-11-02 2002-05-17 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブ特性制御装置
HUP0302628A3 (en) * 2001-01-10 2009-01-28 Rhodia Chimie Sa Method for using a carbamoyl fluoride as fluorinating agent
JP4026361B2 (ja) 2001-12-06 2007-12-26 株式会社デンソー 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP4063026B2 (ja) 2002-09-24 2008-03-19 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2004156461A (ja) 2002-11-05 2004-06-03 Denso Corp 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP3890476B2 (ja) 2003-05-15 2007-03-07 日産自動車株式会社 内燃機関の吸気弁駆動制御装置
JP4268839B2 (ja) * 2003-06-26 2009-05-27 株式会社日立製作所 内燃機関の可変動弁制御装置
JP4075846B2 (ja) 2004-04-26 2008-04-16 日産自動車株式会社 多気筒内燃機関の可変動弁装置
JP4221001B2 (ja) 2006-01-20 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1201886A1 (en) * 2000-10-23 2002-05-02 Nissan Motor Co., Ltd. A reference position learning apparatus and method of a variable valve-timing controlling system
EP1653065A2 (en) * 2004-11-02 2006-05-03 Nissan Motor Co., Ltd. Intake control apparatus and method for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007113953A1 (en) 2007-10-11
JP2007270668A (ja) 2007-10-18
EP2004976A1 (en) 2008-12-24
US8042503B2 (en) 2011-10-25
JP4786390B2 (ja) 2011-10-05
CN101410608A (zh) 2009-04-15
EP2004976B1 (en) 2017-03-22
US20090071425A1 (en) 2009-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101410608B (zh) 可变气门正时设备
CN101466920B (zh) 可变气门正时设备及其控制方法
CN101410607B (zh) 可变气门正时设备及其控制方法
US7743743B2 (en) Variable valve timing apparatus with reduced operation sound and control method thereof
CN101410593A (zh) 可变气门正时设备以及检测其气门相位的方法
CN101415910B (zh) 可变气门正时设备及其控制方法
US7360516B2 (en) Variable valve timing apparatus executing reference position learning and control method thereof
US7406933B2 (en) Variable valve timing apparatus with reduced power consumption and control method thereof
JP4643524B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
CN101389829B (zh) 可变阀正时设备及用于其的控制方法
US7739988B2 (en) Variable valve timing system and method for controlling the same
JP4720642B2 (ja) 可変バルブタイミング装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111123

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee