CN101305176B - 用于内燃机的阀正时控制设备和控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种阀正时控制设备，其允许减小驱动阀正时可变机构的电动机的尺寸。在准备发动机起动时，当作出阀正时改变要求时电子控制装置(41)在通过电动发电机(52)使曲轴(17)朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下驱动VVT驱动电动机(71)。

Description

用于内燃机的阀正时控制设备和控制方法 

技术领域

本发明涉及通过调节曲轴和与曲轴以驱动方式连接的凸轮轴的相对旋转相位来控制阀正时的阀正时控制设备。 

背景技术

例如在专利文献1(日本专利早期公开No.2004-270488)中公开的技术对应于这样一种传统的阀正时控制设备。 

该设备包括电动机作为使曲轴和凸轮轴的相对旋转相位可变的可变机构的驱动源。当要提前阀正时时，通过驱动电动机以增大凸轮轴的旋转速度，将凸轮轴的旋转相位相对于曲轴朝向正向(前进方向)进行修改。相反，当要延迟阀正时时，通过驱动电动机以降低凸轮轴的旋转速度，将凸轮轴的旋转相位相对于曲轴朝着相反方向进行修改。 

还公知一种阀正时控制设备，其在要驱动内燃机时控制阀正时以获得用于起动的适合的正时(例如，参照专利文献2(日本专利早期公开No.11-159311)。 

当在准备起动发动机中要执行阀正时控制时，对于如上述的专利文献1中所公开的通过电动机允许阀正时控制的设备，可以根据阀正时修改要求增大或者减小电动机的旋转速度将该设备的阀正时提前或者延迟。 

凸轮转矩和凸轮轴的旋转一起周期性地增大和减小，并作用在凸轮轴的驱动源上。此凸轮转矩是由于作用在凸轮上的阀弹簧的弹性产生的。在凸轮转矩作为旋转阻力作用的同时，必须逆着用作阻力的此凸轮转矩(阻力凸轮转矩)驱动凸轮轴。 

在如上所述电动机用作可变机构的驱动源的模式下，在准备起动发动机中进行阀正时控制的情况下，可变机构将在内燃机的运转停止的状态下被电动机驱动。这意味着，当要将阀正时朝着凸轮转矩相对于驱动源用作 阻力的一侧进行修改时，电动机必须输出能够逆着阻力凸轮转矩驱动可变机构的转矩水平。 

例如，假定作出旋转凸轮轴直到阻力凸轮转矩达到峰值这样的阀正时修改要求。在此情况下，可以通过采用这样的电动机来进行与前述要求对应的阀正时修改，该电动机能够输出的转矩水平能够逆着达到峰值水平的阻力凸轮转矩驱动可变机构。通过采用这样的电动机，无论阻力凸轮转矩在可变范围内取怎样的水平都能够修改阀正时。 

然而，来自电动机的高输出的要求将妨碍电动机的尺寸减小，这又妨碍内燃机的尺寸减小。对允许逆着达到峰值水平的阻力凸轮转矩驱动可变机构这样的追求提高了对变得更加显著的前述问题的关心。 

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种允许减小驱动可变阀正时机构的电动机的尺寸的阀正时控制设备。 

以下将描述实现以上目的和其优点的构造。 

根据本发明的一方面，用于内燃机的阀正时控制设备包括：可变机构，其通过改变曲轴和以驱动的方式连接到曲轴的凸轮轴的相对旋转相位来使阀正时可变；VVT(可变阀正时)驱动电动机，其驱动可变机构；保持机构，其能将阀正时保持在所期望的正时；以及控制单元，其在准备发动机起动时通过可变机构控制阀正时达到所期望的正时。在准备发动机起动时，当作出阀正时改变要求时，控制单元执行发动机起动阀正时控制，使得在通过与VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使曲轴朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下，驱动VVT驱动电动机。 

通过以上所述的构造，即使作出朝着增大凸轮转矩(增大凸轮轴的驱动阻力)的方向驱动VVT驱动电动机的阀正时修改要求，曲轴驱动电动机使曲轴朝着减小作为阻力的凸轮转矩(以下称为阻力凸轮转矩)的方向旋转。因而，可以相应地减小VVT驱动电动机的输出转矩。因而，允许减小VVT驱动电动机的尺寸。 

假定控制模式“在通过与VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来 使曲轴朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下驱动VVT驱动电动机”包括在曲轴被曲轴驱动电动机旋转和停止之后VVT驱动电动机开始驱动模式和在VVT驱动电动机和曲轴驱动电动机的驱动时段重叠的模式(对于驱动开始时段，两个电动机的驱动任一者可以是首先被驱动的一者，或者两者可以同时开始)。 

根据本发明的一方面，用于内燃机的阀正时控制设备包括：可变机构，其通过改变曲轴和以驱动的方式连接到曲轴的凸轮轴的相对旋转相位来使阀正时可变；VVT驱动电动机，其驱动可变机构；保持机构，其能将阀正时保持在所期望的正时；以及控制单元，其在准备发动机起动时通过可变机构控制阀正时达到所期望的正时。在发动机准备起动时，当作出阀正时改变要求时，控制单元执行发动机起动阀正时控制，使得在通过与VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使曲轴旋转以使作为阻力的凸轮转矩达到峰值的情况下，驱动VVT驱动电动机。 

通过以上所述的构造，即使作出驱动VVT驱动电动机使得阻力凸轮转矩变成最大(峰值)，即凸轮轴的驱动阻力达到或者超过峰值，可以通过曲轴驱动电动机旋转驱动曲轴来将阻力凸轮转矩提高到峰值。 

因而，与凸轮轴仅仅由VVT驱动电动机旋转直到阻力凸轮转矩升高到峰值的情况相比，可以减小VVT驱动电动机的输出转矩。因而，允许减小电动机的尺寸。 

假定控制模式“在通过与VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使曲轴旋转以使作为阻力的凸轮转矩达到峰值的情况下，驱动VVT驱动电动机”包括在曲轴被曲轴驱动电动机旋转和停止之后VVT驱动电动机的开始驱动模式和VVT驱动电动机和曲轴驱动电动机的驱动时段之间重叠的模式(对于驱动开始时段，两个电动机的驱动任一者可以是首先被驱动的一者，或者两者可以同时开始)。 

优选地，将使用了摆线机构的减速齿轮用作保持机构。减速齿轮由齿圈和与齿圈啮合的小齿轮构成，输入轴以驱动的方式连接到VVT驱动电动机的转轴，输入轴使述齿圈和小齿轮中的一者绕轨道公转。齿圈和小齿轮中的另一者固定到与曲轴一起运动的旋转元件。输出轴以驱动的方式连 接到凸轮轴，输出轴通过齿圈和小齿轮中所述一者的公转来传递齿圈和小齿轮中一者或另一者绕其轴线的旋转。 

通过基于输入轴的旋转而使齿圈和小齿轮中的一者或者另一者绕轨道公转而传递构成使用了摆线机构的减速齿轮的齿圈和小齿轮中一者或者另一者绕其轴线的旋转运动，使用了摆线机构的减速齿轮用来使输出轴产生低于输入轴的旋转速度的旋转速度。 

减速齿轮用来即使旋转驱动力施加到输出轴也保持输出轴和输入轴之间的相对旋转相位不变，而不用增大输入轴的速度。此外，减速齿轮还用来即使旋转驱动力施加到输出轴也将齿轮中没有通过输入轴的旋转绕轨道公转的一者(即，其它齿轮)和输出轴之间的相对旋转相位不变。 

因而，即使凸轮转矩从凸轮轴传递到输出轴，也将凸轮轴和VVT驱动电动机的旋转轴的相对旋转相位并且还有凸轮轴和曲轴的相对旋转相位保持不变。此相对旋转相位保持能力不管相对旋转相位取什么值都有效。此功能允许将阀正时保持在所期望的值。 

此外，减速齿轮用来将齿轮中没有通过输出轴的旋转而绕轨道公转的一者(即，其它齿轮(旋转元件))和输入轴之间的相对旋转相位以及其它齿轮和输出轴之间的相对旋转相位不变。 

因而，通过曲轴的旋转，经由与曲轴连动的旋转元件使凸轮轴同步旋转。此外，当没有驱动VVT驱动电动机时，基于曲轴的旋转，VVT驱动电动机的旋转轴可以与旋转元件从而与凸轮轴一起地旋转(拖带)。因而，当不要求修改阀正时时，由于电力不必馈送到VVT驱动电动机，可以节省电力，并改善作为电源的电池(二次电池)的耐久性。 

本发明的优点在于通过使用摆线机构的减速齿轮的减速能力相应地减小VVT驱动电动机的输出转矩。这允许减小电动机的尺寸。 

通过采用使用摆线机构的减速齿轮用作保持机构，除了阀正时保持功能，当要求修改阀正时，在凸轮轴与曲轴连动的同时修改阀正时。这又提供了诸如允许减小VVT驱动电动机的尺寸的优点。 

还优选地，控制单元驱动曲轴驱动电动机，以使凸轮轴旋转，直到凸轮转矩在发动机起动阀正时控制中起着辅助改变阀正时的作用。 

凸轮转矩具有变动的属性：随着凸轮轴的旋转，以周期的方式交替显示对旋转的阻力(阻力凸轮转矩)和辅助旋转。由于在本发明中驱动曲轴驱动电动机直到凸轮转矩起着辅助凸轮轴旋转的作用，可以显著地减少在阀正时修改模式中VVT驱动电动机的输出转矩。 

控制单元进行的控制模式可以包括驱动曲轴驱动电动机直到将阻力凸轮转矩减小到允许凸轮轴仅仅被VVT驱动电动机旋转的转矩值的水平，并在曲轴驱动电动机停止之后驱动VVT驱动电动机以进行阀正时修改。 

在此情况下，由于在阻力凸轮转矩如上所述减小到某预定的转矩值的情况下要停止曲轴驱动电动机，必须精确地控制电动机的驱动量。 

为此，在本发明中，控制单元采用了在发动机起动阀正时控制中在驱动曲轴驱动电动机的同时驱动VVT驱动电动机的控制模式。因而，曲轴驱动电动机的驱动量是任意的，只要其足以用于修改阀正时即可。例如，可以将驱动量(例如，与阻力凸轮转矩的变动周期的若干周期对应的驱动量)设定成恒定。因而，可以使控制单元进行的控制模式简单。 

由于在曲轴驱动电动机旋转驱动凸轮轴的同时通过VVT驱动电动机修改曲轴和凸轮轴的相对旋转相位，即修改阀正时，可以缩短从阀正时修改要求到修改完成的时间。 

还优选地，在发动机起动阀正时控制中，控制单元驱动曲轴驱动电动机，以使曲轴沿着相反的方向旋转。 

根据这种构造，留在燃烧室中的未燃气体可以返回到进气歧管，因为曲轴沿着相反方向(与驱动发动机时的旋转方向不同的方向)旋转。这防止未燃气体经由排气歧管排出到外部。 

还优选地，述控制单元响应于发动机停止要求而执行发动机起动阀正时控制。 

由于在准备起动发动机中，当作出发动机起动要求时已经完成阀正时控制，与响应于发动机起动要求执行发动机起动阀正时控制的情况相比，可以缩短从发动机起动要求到完成发动机起动的时间。 

当结合附图时，从以下对本发明的详细描述，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得明显。 

附图说明

图1示意性示出了根据实施例的用于内燃机的阀正时控制设备。 

图2是阀正时可变机构和VVT电动机的剖视图。 

图3的图描述了由阀正时可变机构进行的进气阀的阀正时修改模式。 

图4的图表示当进气阀旋转时的凸轮转矩可变模式。 

图5是发动机起动阀正时控制的流程图。 

图6表示MG输出转矩的过渡。 

具体实施方式

基于用于结合在混合动力车辆中的四循环多缸(在本发明中，为直列四缸或者V8缸)内燃机的阀正时控制设备的实施例根据图1-6描述本发明。该混合动力车辆包括内燃机和电动发电机两者作为行驶驱动源。 

参照图1，内燃机11的每个燃烧室12(在图中仅仅示出一个)通过进气歧管13吸入空气，并从燃料喷射阀14喷射燃料。在进气歧管13中设置改变通道面积以改变空气流量的节气门(未示出)， 

当火花塞15对空气和燃料的空气和燃料混合物进行点火时，空气燃料混合物燃烧使活塞16往复运动，由此曲轴17作为发动机输出轴旋转。然后，空气燃料混合物在燃烧之后作为排气从每个燃烧室12输出到排气歧管18。 

在内燃机11中，燃烧室12和进气歧管13之间的连通被进气阀21的打开/关闭操作打开/关闭。燃烧室12和排气歧管18之间的连通被排气阀22的打开/关闭操作打开/关闭。进气阀21和排气阀22根据进气凸轮轴23和排气凸轮轴24的旋转打开/关闭，其中曲轴17的旋转传递到进气凸轮轴23和排气凸轮轴24。 

曲轴17以从动的方式经由离合器机构51连接到电动发电机(以下称为MG)52。MG52如同内燃机11那样用作行驶驱动源，并用作用于起动发动机11的起动电动机。换言之，MG52用作权利要求书中所限定的“曲轴驱动电动机”。 

在本实施例中，通过构成控制系统一部分的电子控制装置41来进行燃料喷射阀14的燃料喷射控制、火花塞15的点火正时控制等，其中控制系统进行内燃机11和MG52的操作控制。电子控制装置41包括执行与每个控制有关的各种操作的中央处理单元(CPU)、记录程序和用于控制的数据的只读存储器(ROM)、存储CPU的操作结果、从传感器输入的数据等的随机存储器和与外部来源之间接收和传输信号的输入和输出端口等。 

与内燃机11的起动要求有关信号和/或者与停止要求有关的信号经由车辆的驾驶员操作的点火开关(以下称为IG开关)42施加到电子控制装置41。与驾驶员操作的加速器踏板44的步进量(加速器步进量)对应的信号从加速器位置传感器43施加到电子控制装置41。 

电子控制装置41根据车辆的行驶状态执行与行驶驱动源的切换有关的控制(行驶驱动源切换控制)。电子控制装置41在离合器机构51的连接和断开之间切换，并控制MG52和内燃机11的驱动状态以在这两者之间切换行驶驱动源。 

例如，在内燃机11起动时，当离合器机构51被连接时(允许在曲轴17和MG52之间进行动力传递的状态)，电力供应到MG52以驱动MG52，由此起动内燃机11。 

在发动机运转模式下MG52必须用作发电机的情况下，将离合器机构51设定成连结状态以将内燃机11的输出转矩传递到MG以使其被驱动旋转。相反，在MG52不必用作发电机的情况下，将离合器机构51断开(在曲轴17和MG52之间动力传递的状态被切断)。 

在仅仅MG52用作行驶驱动源的情况下，当离合器机构51处于断开状态下时，将电力供应到MG52以驱动MG52。 

与MG52的旋转速度有关的信号(MG速度信号)从MG52施加到电子控制装置41。电子控制装置41基于此MG速度信号进行MG52的反馈控制。 

阀正时可变机构31设置在内燃机11的进气阀21的阀系统处。将阀正时可变机构31构造成连续地改变进气阀21的操作角度中心(驱动进气阀 21的凸轮的动作角度的中心)φ。通过修改曲轴17和进气凸轮轴23的相对旋转相位改变操作角度中心φ的机构用作可变机构31。 

参照图2，阀正时可变机构31设置在支撑进气凸轮轴23的缸盖19的外侧。 

在进气凸轮轴23从缸盖19向外突起的一端处，大致中空和圆柱形的转子61构成阀正时可变机构31，并以相对旋转的方式被支撑着。在转子61的外周处，以突起的方式设置链轮61a，曲轴17的旋转经由未示出的链条传递到链轮61a。换言之，与曲轴17连动的本实施例的转子61在权利要求书中用作“旋转元件”。 

转子61用紧固到缸盖19的链条罩81罩着。VVT驱动电动机(以下称为VVT电动机)71的壳体72紧固到链条罩81，VVT电动机是阀正时可变机构31的驱动源。 

在转子61中，设置减速齿轮机构61，其降低VVT电动机71的旋转轴73的旋转速度并将降低后的速度传递到进气凸轮轴23。 

本实施例的减速齿轮机构62由所谓的使用摆线机构的减速齿轮形成。具体地，偏心轴63作为减速齿轮机构62的输入轴以可相对旋转的方式经由轴承64支撑在转子61面向VVT电动机71的壁处。偏心轴63以驱动的方式经由滑块联轴器82连接到VVT电动机71的旋转轴73。偏心轴63随着旋转轴73的旋转而绕与进气凸轮轴23相同的中心轴线旋转。 

偏心轴63包括中心轴线与偏心轴63的中心轴线平行的圆柱形偏心部分63a。小齿轮66以可相对旋转的方式经由轴承65被支撑在偏心部分63a的外周侧。内齿与小齿轮66的外齿啮合的齿圈67紧固到转子61的壳体。小齿轮66的外齿的齿数设定成略低于齿圈67的内齿齿数。 

小齿轮66在与齿圈67啮合的同时绕轨道公转，并还随着偏心轴63的旋转而绕其轴线自转。在此阶段，通过将绕其轴线自转的小齿轮66的速度设定成低于偏心轴63的旋转速度(即，VVT电动机71的旋转轴73的旋转速度)来进行减速。 

在转子61内小齿轮66和进气凸轮轴23之间，设置旋转构件68，其将小齿轮66绕其轴线的自转运动传递到进气凸轮轴23。旋转构件68以可 一体地旋转的方式附于进气凸轮轴63。旋转构件68面向小齿轮66的表面形成多个凹部68a。凹部68a具有横截面为圆形的内周面。从小齿轮66突起的圆柱销69插入到每个凹部68a中。每个销子69的外周面形成于凹部68a的内周面接触。 

通过销子69沿着凹部68a的外周面的公转，防止与偏心轴63的旋转对应的小齿轮66绕轨道的公转传递到旋转构件68，并且仅仅小齿轮66绕其轴线的自转传递到旋转构件68。通过此动作，VVT电动机71的旋转轴73的旋转被减速并传递到进气凸轮轴23。在减速齿轮机构62处将小齿轮66绕其轴线的自转传递到进气凸轮轴的旋转构件68用作权利要求书中的“输出轴”。 

由使用摆线机构的减速齿轮形成的减速齿轮机构62具有这样的作用：即使旋转驱动力从进气凸轮轴23施加到旋转构件68，也不用增大偏心轴63的速度(即，VVT电动机71的旋转速度)就将进气凸轮轴23和旋转轴73的相对旋转相位保持恒定。 

减速齿轮机构62还具有以下作用：即使旋转驱动力从曲轴17的一部分施加到转子61(即，齿圈67)，也将齿圈67和偏心轴63的相对旋转相位和齿圈67和旋转构件68的相对旋转相位保持恒定。换言之，即使旋转驱动力从一部分曲轴17作用在转子61上，也可以将转子61和进气凸轮轴23的相对旋转相位(即，进气阀21的阀正时)保持恒定。 

因而，基于曲轴17的旋转，进气凸轮轴23可与经由与曲轴17连动的转子61而同步旋转。此外，当VVT电动机71未被驱动时(当没有馈送电力时)，旋转轴73可以基于曲轴17的旋转而与进气轴23一体地旋转(拖带dragged)。 

本实施例的将进气阀21的阀正时保持在所期望的正时的减速齿轮机构62用作权利要求书中的“保持机构”。 

由于在本实施例中，将电力馈送到绕在定子74(其附于VVT电动机71的壳体)上的线圈的模式在电子控制装置41的控制下，可以调节VVT电动机71的驱动模式，诸如电动机转子75(即，附于电动机转子75的旋转轴73)的旋转速度和旋转量。 

例如，通过在要起动发动机时驱动VVT电动机71以增大进气凸轮轴23的旋转速度，将进气阀21的操作角度中心φ修改到提前一侧，即，阀正时被提前。 

相反，通过驱动VVT电动机71以减小进气凸轮轴23的旋转速度，可以将进气阀21的操作角度中心φ修改到延迟一侧，即阀正时被延迟。 

借助于本实施例的VVT电动机71的驱动控制，如图3所示，可以连续地提前或者延迟进气阀21的阀正时。 

例如，如下所述进行电子控制装置41的阀正时控制。 

电子控制装置41基于来自曲轴角度传感器45(曲轴角度信号)检测发动机旋转速度等，还基于来自未示出的、设置在VVT电动机71处的旋转速度传感器的信号(电动机旋转速度信号)检测旋转轴73的旋转速度等(参照图1)。 

电子控制装置41基于诸如前述发动机旋转速度、通过加速器位置传感器43检测到的加速器步进量、通过未示出的冷却剂传感器检测到的发动机冷却剂温度等的信息计算适合于当前发动机驱动状态的进气阀21的操作角度中心φ的目标值。对阀正时可变机构31进行反馈控制，使得进气阀21的操作角度中心φ的实际值与前述基于电动机旋转速度信号、凸轮角度信号和曲轴角度信号的目标值一致。因而，获得与当前发动机运转状态相对应的进气阀21的最佳阀正时。 

在本实施例中，由电子控制装置41控制进气阀21的阀正时，以在基于IG开关42的操作或者以上所述行驶驱动源切换控制准备起动发动机中获得适合于发动机起动的所期望的正时(电子控制装置41构成权利要求书中的“控制装置”)。基于以上所述的诸如发动机冷却剂温度的信息计算所期望的阀正时(目标值)。由于当发动机冷却剂温度较低时燃烧室12中的燃料燃烧状态易于变得不稳定，在以上所述发动机准备中的目标阀正时设定成与延迟一侧相对应的值以提高燃烧的稳定性。 

当要通过曲轴17或者VVT电动机71旋转进气凸轮轴23时，如图4所示，随着轴23的旋转周期性地增大和减小的凸轮转矩作用在减速齿轮机构62的一部分上。例如，在要修改阀正时使得凸轮转矩作为阻力(阻 力凸轮转矩)作用的情况下，必须通过与此转矩相抗地旋转驱动进气凸轮轴23来对进气凸轮轴23和曲轴17的相对旋转相位进行修改。 

在图4中，转矩“0”的上侧对应于其前述阻力凸轮转矩，而“0”的下侧对应于辅助凸轮转矩(作用以辅助进气凸轮轴23的旋转的凸轮转矩)。无论进气凸轮轴23正向旋转(沿着与发动机运转方向相同的方向旋转)或者反向旋转，阻力凸轮转矩都作用以阻碍进气凸轮轴23的旋转。相反，无论进气凸轮轴23正向或者反向旋转，辅助凸轮转矩都作用以辅助进气凸轮轴23的旋转。 

在准备起动发动机中要驱动阀正时可变机构31的情况下，即，如上所述在诸如当将阀正时修改成适合于发动机起动的正时时的发动机停止状态下通过VVT电动机71驱动可变机构31，要求电动机转矩具有能够与阻力相抗地驱动可变机构31的水平。 

假定在发动机起动中作出旋转进气凸轮轴23直到阻力凸轮转矩到达峰值的阀正时修改要求。在此情况下，通过采用能够输出其水平相当于在峰值时与峰值阻力凸轮转矩相抗地驱动阀正时可变机构31的电动机用于VVT电动机71，可以根据该要求修改阀正时。通过采用这种电动机用于VVT电动机17，无论阻力凸轮转矩在可变范围内取怎样的水平，都能够修改阀正时。 

然而，来自VVT电动机71的高输出的要求妨碍了VVT电动机71的尺寸减小，这又妨碍了内燃机11的尺寸减小。对允许与达到峰值水平的阻力凸轮转矩相抗地驱动可变机构31这样的高输出的追求提高了对变得更加显著的前述问题的关心。 

在本实施例中，在准备发动机起动中执行以上所述的阀正时控制以减小VVT电动机71的输出转矩。 

以下将参照图5的流程图描述由电子控制装置41执行的控制程序。在此流程图中的控制例程以中断的方式每个预定的时间执行。 

在控制例程中，当内燃机11处于停止状态时，识别是否存在基于经由IG开关42的信号的、驾驶员的发动机起动要求或者根据车辆行驶驱动源的切换的发动机起动要求(步骤S110)。当判定没有发动机起动要求 时，处理结束(步骤S110：否)。 

当在步骤S110处判定结果为是，即，当判定存在以上所述的发动机起动要求时，控制进行到步骤S120。 

在步骤S120，判定是否存在用于进气阀12的阀正时修改要求。此修改要求在基于以上所述的诸如发动机冷却剂温度等的信息计算的阀正时目标值与当前实际值不同时作出。换言之，基于电子控制装置41自身作出的判定发出此修改要求。 

当判定结果为否，即当作出没有阀正时修改要求的判定时，不用修改阀正时在离合器机构51处于连接状态下的情况下沿着正向(启动)驱动MG52，以起动内燃机11(步骤S150)。 

当步骤S120的判定结果为是时，即当作出存在阀正时修改要求的判定时，控制进行到步骤S130。 

在步骤S130，同时驱动MG52和VVT电动机71。在此阶段，通过基于来自曲轴角度传感器45的曲轴角度信号和/或者前述MG旋转速度信号的反馈控制，驱动MG52以使曲轴17沿着相反方向旋转达720°CA(CA表示“曲轴角度”)，即，使转子61沿着相反方向旋转一周。 

在此驱动MG52过程中，驱动VVT电动机17，使得进气阀21的阀正时的实际值达到目标值。例如，当将阀正时修改到提前一侧时，驱动VVT电动机17，使得进气凸轮轴23相对于转子61沿着正向相对旋转。相反，当将阀正时修改到延迟一侧时，驱动VVT电动机71，使得进气凸轮轴23相对于转子61沿着相反方向相对旋转。 

即使当驱动进气凸轮轴23旋转所需的转矩在最大水平时，即即使当阻力凸轮转矩达到其峰值时，在驱动VVT电动机71过程中MG52可旋转地驱动转子61造成MG52驱动进气凸轮轴23旋转。换言之，从MG52获得驱动进气凸轮轴23以超过阻力凸轮转矩的峰值水平所需的转矩。因而，与进气凸轮轴23仅仅被VVT电动机71驱动以超过阻力凸轮转矩的峰值的情况相比，可以将VVT电动机71的最大输出转矩设定成更小。因而，允许VVT电动机71的尺寸减小。 

由于MG51驱动曲轴71旋转仅仅720°CA，在驱动时段不可避免地存 在产生辅助凸轮转矩的时段(参照图4)。因而，在辅助凸轮转矩作用的时段期间VVT电动机71可以驱动阀正时可变机构31。因而，与此驱动相应地减小来自VVT电动机71的所需输出转矩。 

由于如上所述MG52沿着相反方向旋转曲轴17，留在燃烧室12中的未燃气体将朝着进气歧管13返回。这防止了未燃气体经由排气歧管18排出到外部。 

在步骤140，作出步骤S130的阀正时修改是否完成的判定，即阀正时的实际值是否达到目标值的判定。当判定结果为否时，即当作出阀正时的实际值尚未满足目标值时的判定时，控制返回到步骤S130以再执行。当步骤S140的判定结果为是时，即当作出阀正时的实际值满足目标值的判定时，控制返回到步骤S130，并通过MG52进行启动。 

步骤S120和S130的处理对应于权利要求书中的“发动机起动阀正时控制”。 

图6示出了当执行如上所述的系列步骤时MG52的输出转矩过渡的示例。参照图6，发动机起动要求和阀正时修改要求使MG52被驱动，使得曲轴17沿着相反方向旋转达720°CA(期间T1)。在期间T1，通过驱动VVT电动机71修改进气凸轮轴23的阀正时。当阀正时达到所期望的正时时，沿着正向驱动MG52，并进行启动(期间T2)。 

在期间T1通过MG52驱动进气凸轮轴23旋转，使得减小阀正时修改所需的VVT电动机71的输出转矩。 

本实施例提供以下所述的优点。 

(1)在发动机起动阀正时控制中电子控制装置41在驱动MG52的同时驱动VVT电动机71。因而，在MG52使曲轴17朝着减小阻力凸轮转矩的方向旋转的情况下来驱动VVT电动机71，或者在MG52使曲轴17旋转使得阻力凸轮转矩达到峰值的情况下驱动VVT电动机71。 

例如，在MG52使曲轴17朝着减小阻力凸轮转矩的方向旋转的情况下驱动VVT电动机71的期间，获得以下所述的优点。即使在此阶段作出朝着增大阻力凸轮转矩来驱动VVT电动机71的阀正时修改要求，由于MG52朝着减小阻力凸轮转矩来旋转曲轴17，所以可以减小VVT电动机 71的输出转矩。因而，允许减小VVT电动机71的尺寸。 

在MG52使曲轴17旋转使得阻力凸轮转矩达到峰值的情况下驱动VVT电动机71的期间，获得以下所述的优点。即使在此阶段作出驱动VVT电动机71使得阻力凸轮转矩达到或者超过峰值的阀正时修改要求，通过MG52旋转驱动曲轴17，阻力凸轮转矩也可以达到峰值。 

因而，与进气凸轮轴23仅仅被VVT电动机71旋转直到阻力凸轮转矩达到峰值的情况相比，可以减小VVT电动机71的输出转矩。因而，允许减小VVT电动机71的尺寸。 

在本实施例中如上所述在驱动MG52的同时取动VVT电动机71允许进气凸轮轴23被MG52(经由凸轮轴17和转子61)旋转，直到凸轮转矩作用以辅助修改阀正时。 

凸轮转矩具有变动的属性：伴随进气凸轮轴23的旋转以周期的方式交替显示出对旋转的阻力(阻力凸轮转矩)和辅助旋转。由于在本实施例中驱动MG52，直到进气凸轮轴23的旋转被凸轮转矩辅助，可以显著减小阀正时修改模式中的VVT电动机71的输出转矩。 

MG52和VVT电动机71的控制模式除了包括以上所述控制之外还包括驱动MG52，直到将阻力凸轮转矩减小到允许进气凸轮轴23仅仅被VVT电动机71旋转的转矩值，然后驱动VVT电动机71以修改阀正时。 

在此情况下，必须精确地控制MG52的驱动量，因为MG52必须在将阻力凸轮转矩减小到某预定的转矩的状态下停止。 

通过采用在驱动MG52的同时驱动VVT电动机71的上述控制模式，可以将MG52的驱动量设定为任意量，只要其足以用于阀正时修改即可。例如，MG52的驱动量可以固定为预定的量(在本实施例中，对应于720°CA)。因而，可以使电子控制装置41的控制方式简单。 

此外，在MG52可旋转驱动进气凸轮轴23过程中，由于轴17和23的相对旋转相位可以被VVT电动机71修改，即阀正时可以被修改，可以缩短从被正作出阀正时修改要求到修改完成的时间。 

(2)电子控制装置41在发动机起动阀正时控制中驱动MG52，以使曲轴17沿着相反方向旋转。由于曲轴17旋转的方向与发动机运转的方向 相反，留在燃烧室12中未燃气体可以朝着进气歧管12返回。因而，可以防止未燃气体经由排气歧管18排出到外部。 

由于在本实施例中采用将燃料直接喷入燃烧室12的直喷式燃料喷射阀14，与例如采用将燃料喷入进气歧管13的类型的燃料喷射阀的情况相比，喷射阀14的内部到达的压力特别高。这对应于会易于发生燃料从喷射阀14泄漏到燃烧室12的状态。因而，在包括这种类型的直喷式燃料喷射阀14的内燃机11中使曲轴17沿着相反方向旋转的控制模式在改善排气性能上特别有用。 

(3)在以上所述实施例中，采用由使用摆线机构的减速齿轮的减速齿轮机构62。 

通过基于输入轴的旋转而使齿圈和小齿轮中的一者或者另一者绕轨道公转而传递构成使用了摆线机构的减速齿轮的齿圈和小齿轮中一者或者另一者绕其轴线的旋转运动，使用摆线机构的减速齿轮用来使输出轴产生壁输入轴的旋转速度的旋转速度。例如，通过在本实施例中基于偏心轴63的旋转小齿轮66绕轨道的公转，可以传递小齿轮66绕其轴线的自转运动以使旋转构件68旋转。 

通过以上所述的减速齿轮机构62，即使凸轮转矩从进气凸轮轴23传递到旋转构件68，也可以将进气凸轮轴23和VVT电动机71的旋转轴的相对旋转相位以及进气凸轮轴23和曲轴17的相对旋转相位保持不变。此相对旋转相位保持功能不管相对旋转相位取任何值都有效。换言之，此功能允许将阀正时保持在所期望的正时。 

减速齿轮机构62还用来即使旋转驱动力施加到齿圈67(即，转子61)也将转子61和偏心轴63的相对旋转相位保持不变和将转子61和旋转构件68的相对旋转相位保持不变。 

因而，基于曲轴17的旋转，可以经由与曲轴17连动的转子61而使进气凸轮轴23同步地旋转。此外，当没有驱动VVT电动机71时，基于曲轴17的旋转，使旋转轴71与转子61进而与进气凸轮轴23一体地旋转(拖带)。因而，当不要求修改阀正时时，由于没有电力馈送到VVT电动机71，所以可以节省电力并改善作为电源的电池(二次电池)的耐久 性。 

在本实施例中，通过减速齿轮机构62的减速能力可以相应地减小VVT电动机71的输出转矩。这允许减小VVT电动机71的尺寸。 

通过采用使用摆线机构的减速齿轮机构用作保持机构，除了阀正时保持功能之外，当要求修改阀正时时，在进气凸轮轴23与曲轴17连动的同时允许对阀正时进行修改。这又提供了诸如允许减小VVT电动机71的尺寸的各种优点。 

(4)在本实施例的以上所述的流程图中的步骤S130的处理中，MG52对曲轴71的旋转驱动角度设定成720°CA。换言之，在发动机起动控制中使曲轴17旋转720°CA单位。由于在结束阀正时控制的时间点的曲轴角度与在阀正时控制开始的时间点的曲轴角度相同，所以根据在完成阀正时控制之后的启动时执行阀正时控制来改变多个气缸中的首先点火气缸的情况不会再发生。这意味着对该对象气缸进行控制以使其点火来适应这种气缸变化不是必要的。 

本发明的实施例不限于以上所述，而是可以以以下方式来进行。 

尽管在以上所述的实施例中在发动机起动控制中使曲轴17旋转720°CA单位，但是对旋转角度的限制不是必须的。例如，可以使曲轴17旋转另一旋转角度单位。当阀正时修改完成时，不管曲轴17的旋转角度怎样，都可以强制MG52的驱动停止。 

在发动机起动阀正时控制中MG52和VVT71的驱动开始时间可以相同或者不同。在驱动开始时间不同的情况下，MG52和VVT电动机71的任一者可以在驱动时首先开始。 

在以上所述实施例中，在发动机起动阀正时控制中，在驱动MG52的同时驱动VVT电动机71。换言之，存在驱动MG52和VVT电动机71两者的时段。可选地，MG52的驱动时段可以与VVT电动机71的驱动时段偏移，使得不存在重叠的时段。例如，可以采用这样的控制模式：驱动MG52，直到将阻力凸轮转矩减小到允许进气凸轮轴23仅仅被VVT电动机71旋转的转矩值，然后在MG52停止之后驱动VVT电动机以修改阀正时。 

此外，当MG52使曲轴52旋转，使得阻力凸轮转矩达到峰值时，曲轴17不必旋转使得阻力凸轮转矩超过峰值。曲轴17可以在阻力凸轮转矩达到峰值之前停止旋转。这样的控制模式还允许VVT电动机71的输出转矩减小，因为仅仅通过VVT电动机71，不再要求进气凸轮轴23旋转直到阻力凸轮转矩达到峰值。因而，允许减小VVT电动机71的尺寸。 

在以上所述的实施例中，在发动机起动正时控制中，通过MG52的驱动力旋转进气凸轮轴23，直到凸轮转矩用来辅助阀正时的修改。此控制不是必要的。例如，可以驱动MG52以将阻力凸轮转矩减小到允许进气凸轮轴23仅仅被VVT电动机71旋转的转矩值的水平。在此情况下，由于阻力凸轮转矩通过MG51的驱动而变小，所以促进了VVT电动机71的尺寸减小。 

在以上所述实施例中，在发动机起动阀正时控制中，驱动VVT电动机71以使曲轴17沿着相反方向旋转。本发明不限于此，可以使曲轴17沿着正向旋转。 

在以上所述实施例中，响应于发动机起动要求进行发动机起动阀正时控制。本发明不限于此，可以响应于发动机停止要求而进行发动机起动阀正时控制。例如，当基于行驶驱动源切换控制或者经由IG开关42的关闭操作作出发动机停止要求并且还作出阀正时修改要求时，进行与步骤S130相对应的处理，即阀正时修改。因而，在作出发动机起动要求的时间点在准备发动机起动中将完成阀正时控制。因而，与响应于发动机起动要求执行发动机起动阀正时控制的模式相比，可以缩短从发动机起动要求到完成发动机起动的时间。 

在以上实施例中，采用使小齿轮66绕轨道公转的类型的使用了摆线机构的减速齿轮作为减速齿轮机构62。本发明不限于此。可以采用这样的使用了摆线机构的减速齿轮，其具有附于转子61的壳体并作为太阳轮的小齿轮、和通过VVT电动机71经由偏心轴绕轨道公转并作为行星齿轮的齿圈。 

尽管在本实施例中采用使用了摆线机构的减速齿轮用作保持机构，本发明不限于此，可以采用另一减速齿轮机构。如果如同以上所述使用了摆 线机构的减速齿轮那样此另一减速齿轮机构本质上用作保持机构，则不必提供具体的保持机构(然而，不禁止提供)。如果此另一减速齿轮机构不是保持机构，则除了减速齿轮机构之外还必须提供适合的保持机构。例如，可以采用响应于来自电子控制装置41的指令机械地连接/断开转子61的部分和进气凸轮轴23的部分的电磁离合器机构用于这种保持机构。 

在以上所述的实施例中，VVT电动机71的定子经由链条罩81等附于缸盖19。本发明不限于此，通过将VVT电动机71本身结合在转子61中，可以将定子71附于转子61。 

在以上所述实施例中，采用MG52作为电动机来驱动曲轴。本发明不限于此，可以采用能够输出足以使曲轴17旋转的转矩的任何电动机，诸如仅仅用作起动电动机的电动机。 

在以上所述实施例中，本发明应用到控制进气阀21的阀正时的设备。本发明还可应用到修改排气阀22的阀正时的设备。 

在以上所述实施例中，采用直列四缸或者V八缸型发动机用于内燃机。本发明不限于此，可以采用每根曲轴多于或者少于四缸的发动机，诸如直列三缸、V六缸、直列五缸、V十缸型发动机等 

应该理解到，此处公开的实施例在每个方向是图示性和非限制性的。本发明的范围由权利要求项限定，而不是以上的描述限定，并意在包括本范围和与权利要求项等同的意义在内的任何修改。 

Claims (18)

1.一种用于内燃机的阀正时控制设备，其包括：可变机构，其通过改变曲轴和以驱动的方式连接到所述曲轴的凸轮轴的相对旋转相位来使阀正时可变；VVT驱动电动机，其驱动所述可变机构；保持机构，其能将所述阀正时保持在所期望的正时；以及控制单元，其在准备发动机起动时通过所述可变机构控制所述阀正时达到所期望的正时，

其中，在准备发动机起动时，当作出阀正时改变要求时，所述控制单元执行发动机起动阀正时控制，使得在通过与所述VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使所述曲轴朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下，驱动所述VVT驱动电动机。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，将使用了摆线机构的减速齿轮用作所述保持机构，所述减速齿轮由齿圈和与所述齿圈啮合的小齿轮构成，输入轴以驱动的方式连接到所述VVT驱动电动机的转轴，所述输入轴使所述齿圈和所述小齿轮中的一者绕轨道公转，所述齿圈和小齿轮中的另一者固定到与所述曲轴一起运动的旋转元件，输出轴以驱动的方式连接到所述凸轮轴，所述输出轴通过所述齿圈和所述小齿轮中所述一者的公转来传递所述齿圈和所述小齿轮中一者或另一者绕其轴线的旋转。

3.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制单元驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述凸轮轴旋转，直到凸轮转矩在所述发动机起动阀正时控制中起着辅助改变所述阀正时的作用。

4.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，在所述发动机起动阀正时控制中，所述控制单元在驱动所述曲轴驱动电动机的同时，驱动所述VVT驱动电动机。

5.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，在所述发动机起动阀正时控制中，所述控制单元驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述曲轴沿着相反的方向旋转。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制单元响应于发动机停止要求而执行所述发动机起动阀正时控制。

7.一种用于内燃机的阀正时控制设备，其包括：可变机构，其通过改变曲轴和以驱动的方式连接到所述曲轴的凸轮轴的相对旋转相位来使阀正时可变；VVT驱动电动机，其驱动所述可变机构；保持机构，其能将所述阀正时保持在所期望的正时；以及控制装置，其用于在准备发动机起动时通过所述可变机构控制所述阀正时达到所期望的正时，

其中，所述控制装置包括这样的装置，所述装置用于在准备发动机起动时，当作出阀正时改变要求时，执行发动机起动阀正时控制，使得在通过与所述VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使所述曲轴朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下，驱动所述VVT驱动电动机。

8.根据权利要求7所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，将使用了摆线机构的减速齿轮用作所述保持机构，所述减速齿轮由齿圈和与所述齿圈啮合的小齿轮构成，输入轴以驱动的方式连接到所述VVT驱动电动机的转轴，所述输入轴使所述齿圈和所述小齿轮中的一者绕轨道公转，所述齿圈和小齿轮中的另一者固定到与所述曲轴一起运动的旋转元件，输出轴以驱动的方式连接到所述凸轮轴，所述输出轴通过所述齿圈和所述小齿轮中所述一者的公转来传递所述齿圈和所述小齿轮中一者或另一者绕其轴线的旋转。

9.根据权利要求7所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制装置包括这样的装置，所述装置用于驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述凸轮轴旋转，直到凸轮转矩在所述发动机起动阀正时控制中起着辅助改变所述阀正时的作用。

10.根据权利要求7所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制装置包括这样的装置，所述装置用于在所述发动机起动阀正时控制中，在驱动所述曲轴驱动电动机的同时，驱动所述VVT驱动电动机。

11.根据权利要求7所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制装置包括这样的装置，所述装置用于在所述发动机起动阀正时控制中，驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述曲轴沿着相反的方向旋转。

12.根据权利要求7所述的用于内燃机的阀正时控制设备，其中，所述控制装置包括这样的装置，所述装置用于响应于发动机停止要求而执行所述发动机起动阀正时控制。

13.一种用于内燃机的阀正时控制方法，所述内燃机包括：可变机构，其通过改变曲轴和以驱动的方式连接到所述曲轴的凸轮轴的相对旋转相位来使阀正时可变；VVT驱动电动机，其驱动所述可变机构；以及保持机构，其能将所述阀正时保持在所期望的正时，所述方法包括以下步骤：

对发动机起动进行判定，

在准备所述发动机起动时检测阀正时改变要求，以及

进行控制，使得在通过与所述VVT驱动电动机不同的曲轴驱动电动机来使所述曲轴朝向减小作为阻力的凸轮转矩的方向旋转的情况下，驱动所述VVT驱动电动机。

14.根据权利要求13所述的用于内燃机的阀正时控制方法，其中，将使用了摆线机构的减速齿轮用作所述保持机构，所述减速齿轮由齿圈和与所述齿圈啮合的小齿轮构成，输入轴以驱动的方式连接到所述VVT驱动电动机的转轴，所述输入轴使所述齿圈和所述小齿轮中的一者绕轨道公转，所述齿圈和小齿轮中的另一者固定到与所述曲轴一起运动的旋转元件，输出轴以驱动的方式连接到所述凸轮轴，所述输出轴通过所述齿圈和所述小齿轮中所述一者的公转来传递所述齿圈和所述小齿轮中一者或另一者绕其轴线的旋转。

15.根据权利要求13所述的用于内燃机的阀正时控制方法，其中，进行控制以驱动所述VVT驱动电动机的步骤包括以下步骤：驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述凸轮轴旋转，直到凸轮转矩在所述发动机起动阀正时控制中起着辅助改变所述阀正时的作用。

16.根据权利要求13所述的用于内燃机的阀正时控制方法，其中，进行控制以驱动所述VVT驱动电动机的步骤包括以下步骤：在所述发动机起动阀正时控制中，在驱动所述曲轴驱动电动机的同时，驱动所述VVT驱动电动机。

17.根据权利要求13所述的用于内燃机的阀正时控制方法，其中，进行控制以驱动所述VVT驱动电动机的步骤包括以下步骤：在所述发动机起动阀正时控制中，驱动所述曲轴驱动电动机，以使所述曲轴沿着相反的方向旋转。

18.根据权利要求13所述的用于内燃机的阀正时控制方法，其中，进行控制以驱动所述VVT驱动电动机的步骤包括以下步骤：响应于发动机停止要求而执行所述发动机起动阀正时控制。

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