CN101466920A - 可变气门正时设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

在发出发动机停止指令(在S100为“是”)之后且规定值(CA#)被设定为目标相位(S110)的气门正时控制中，ECU在进气门相位(IV(q))尚未达到目标值(CA#)(在S120为“否”)的情况下在规定时间段内延迟允许发动机停止处(S130)，使得在怠速状态下继续发动机运转的同时继续气门正时控制工作(S150)。然而，在从发动机停止指令发出起经过规定时间段之后(在S140为“是”)，不管进气门相位是否已经达到目标值(CA#)，ECU都允许发动机停止处理(S130)。结果，能增大在发动机停止运转中能由气门正时控制改变的气门正时量，且不会给驾驶员带来不舒适的感觉。

Description

可变气门正时设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及可变气门正时设备及其控制方法。具体而言，本发明涉及具有以根据致动器操作量的改变量来改变气门的开启/关闭正时的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，VVT设备根据运行状况来改变进气门或排气门开启/关闭(时)的相位(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作为致动器来使凸轮轴旋转。
这种可变气门正时在车辆被驱动的同时工作的，并且它有时甚至在通过点火钥匙的关操作而发出发动机停止指令之后工作，以改变气门正时(凸轮轴相位)。具体地，当在指示发动机停止时的时间点的气门正时与适合于下次起动发动机的气门相位不同时，由可变气门正时设备的气门正时改变气门正时，以为发动机运转的下次起动做准备。
例如，专利文献1(日本专利早期公开No.2004-156508)公开了一种气门正时控制器，其在点火钥匙关断之后，通过向作为电磁致动器的迟滞制动器施加电流达规定时间段，来改变气门正时以获得适合于下次起动发动机运转的角位置。专利文献2(日本专利早期公开No.2005-291200)公开了一种结构，其中在起动发动机时开启/关闭进气门或排气门的正时被设定为提前角一侧的起动正时，而不是与最大延迟角对应的正时，并且控制可变气门正时，使得发动机停止时的开启/关闭正时被设定成与起动正时相对应。
此外，专利文献3和4(日本专利早期公开No.2005-264864和2000-080939)公开的控制器通过根据实际气门正时校正发动机起动时的燃料喷射量(供应量)，使得即使当实际气门正时与适合的起动正时相偏离时也能确保良好的起动特性。
然而，在专利文献1所公开的可变气门正时控制中，控制气门正时，使得响应于点火开关的关断，立即执行停止发动机的处理，并且通过从关断时起向迟滞制动器施加电力达规定时间段，气门正时达到起动正时。因而，在难以在发动机停止之后改变气门正时的可变气门正时设备中，在发动机停止操作中气门正时的可能改变量受到限制。
类似地，在专利文献2所公开的气门正时控制器中，揭示了这样的控制结构：当发动机停止操作完成时，以起动正时作为目标值来控制气门正时。然而，此文献没有提及任何确保气门正时的足够改变量的结构。专利文献3和4也是如此。
发明内容
本发明的目的是：在发动机停止之后难以改变气门正时的可变气门正时设备中，通过在发动机停止运转中的气门正时控制来增大气门正时的可能改变量，而不会对驾驶员造成任何不舒适的感觉。
根据一方面，本发明提供了一种可变气门正时设备，其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，所述可变气门正时设备包括致动器、改变机构、目标值设定部分、判定部分、停止处理延迟部分和强制停止部分。改变机构被构造成在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时要被改变的气门。目标值设定部分在发动机停止指令发出之后，将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值。判定部分在所述发动机停止指令发出之后，判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值。停止允许部分当由所述判定部分判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，允许停止所述发动机的处理。停止处理延迟部分当从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内由所述判定部分判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值时，延迟允许所述发动机的停止处理。强制停机部分在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制由所述停止允许装置允许所述发动机的停止处理。
可选地，本发明提供了一种可变气门正时设备，其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。所述可变气门正时设备包括致动器、改变机构和控制器。改变机构被构造成在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时要被改变的气门。所述控制器在发动机停止指令发出之后将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值，并在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值。此外，当判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，所述控制器允许停止所述发动机的处理，并且当判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值并处于从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内，所述控制器延迟允许所述发动机的停止处理。此外，所述控制器在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制允许所述发动机的停止处理。
可选地，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，其中所述可变气门正时设备包括致动器和改变机构。改变机构被构造成在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其开启/关闭正时要被改变的气门。所述控制方法包括以下步骤：在发动机停止指令发出之后，将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值；在所述发动机停止指令发出之后，判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值；当在所述判定步骤判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，允许停止所述发动机的处理；当在所述判定步骤从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值时，延迟允许所述发动机的停止处理；以及在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制允许所述发动机的停止处理。
通过以上所述的布置，在其中在发动机停止之后难以改变气门正时(开启/关闭正时)的可变气门正时设备中，当发出发动机停止指令时，可以延迟发动机停止处理，以规定值(诸如适合于下次发动机起动的起动正时)用作目标值来控制气门正时，并在从发出停止指令起经过规定的时间段之后可靠地执行发动机停止处理。因而，可以在不会对驾驶员造成不舒适感觉的范围内延迟发动机停止处理，并增大发动机停止时(即，在发动机停止运转中)的气门正时的可改变量。
优选地，可变气门正时设备还包括存储部分和用于设定运转起动时的燃料喷射量的部分。存储部分至少当由所述强制停机部分允许所述发动机的停止处理时存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时。用于设定运转起动时的燃料喷射量的部分当下次起动所述发动机时基于在所述存储部分中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。可选地，所述控制器至少当强制允许所述发动机的停止处理时还存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时，并当下次起动所述发动机时基于所存储的在发动机停止时的所述开启/关闭正时来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
优选地，控制可变气门正时设备的方法还包括以下步骤：至少当在所述允许步骤允许所述发动机的停止处理时存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时；以及当下次起动所述发动机时基于在所述存储步骤中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
因为这种布置，即使在发动机停止的时间点气门正时尚未达到目标值，也能在下次发动机运转起动时以反映气门正时的偏差的方式来适当地设定运转起动时的燃料喷射量。因而，确保发动机良好的起动特性。
优选地，所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时。所述第一区域被设置成包括所述规定值(该规定值是在发动机停止指令发出之后开启/关闭正时的目标值)。
因为这种布置，变得可以将发动机停止时的气门正时的目标值设定为相对于致动器操作量的气门正时的改变量较小的区域(第一区域)。因而，不必在发动机停止时精确地控制致动器的操作就能维持发动机停止的时间点的气门正时。
可选地，所述的可变气门正时设备还包括第一和第二收敛判定部分和操作量设定部分。第一收敛判定部分在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零。第二收敛判定部分在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零。操作量设定部分当所述致动器的操作量未由所述第一或者第二收敛判定装置设定为大约零时，根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。可选地，在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，所述控制器将所述致动器的操作量设定为大约零，并且在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，所述控制器将所述致动器的操作量设定为大约零。此外，当所述致动器的操作量未被设定为大约零时，所述控制器根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。
优选地，所述控制可变气门正时设备的方法，还包括以下步骤：在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；以及当所述致动器的操作量未被设定为大约零时，根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。
通过这样的布置，变得可以在发动机停止时不要求过高的气门正时控制精度，在发动机停止时快速终止气门正时控制，并降低功耗。
优选地，在所述的可变气门正时设备，所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时。规定值被设定在第一相位区域中(规定值是发出发动机停止指令之后的开启/关闭正时的目标值)。
可选地，所述控制器将规定值设定在第一相位区域中，在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的所述当前开启/关闭正时是否在所述第一区域中，并还当判定为所述当前开启/关闭正时在所述第一区域中时，判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值。
优选地，在用于控制可变气门正时设备的方法中，所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时。规定值被设定在第一相位区域中(规定值是在发动机停止指令发出之后开启/关闭正时的目标值)。在控制方法的判定步骤，还在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的所述当前开启/关闭正时是否在所述第一区域中，并还当判定为所述当前开启/关闭正时在所述第一区域中时判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值。
根据以上所述的可变气门正时设备，在其中在发动机停止之后难以改变气门正时的可变气门正时设备中，当发出发动机停止指令时，气门正时被控制成在发动机停止时不必精确地控制致动器操作就能使气门正时达到能够维持气门正时的区域(第一区域)，并且发动机停止处理可以被延迟，使得此时的气门正时的可变化量增大。此外，在从发动机停止指令发出起经过规定的时间段之后能可靠地执行发动机停止处理，因而，驾驶员不会感觉很不舒适。
更优选地，所述可变气门正时设备还包括存储部分和用于设定运转起动时的燃料喷射量的部分。存储部分存储发动机停止的时间点的开启/关闭正时。用于设定运转起动时的燃料喷射量的部分当下次起动所述发动机时基于在所述存储部分中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。可选地，所述控制器还存储发动机停止的时间点的开启/关闭正时，并当下次起动所述发动机时基于所述存储部分中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
更优选地，控制可变气门正时设备的方法还包括以下步骤：存储在发动机停止的时间点的开启/关闭正时；以及当下次起动所述发动机时基于在所述存储步骤中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
由于这种布置，即使当发动机停止时气门正时尚未达到目标值(例如，适合于下次发动机运转起动的起动正时)，能在下次发动机运转起动时通过反映气门正时的偏差来适合地设定运转起动时的燃料喷射量。因而，确保良好的发动机起动特性。
优选地，所述致动器由电动机来实现，并且所述致动器的操作量是所述电动机的转速相对于所述凸轮轴的转速的差。
通过这种布置，在电动机是致动器且致动器的操作量是电动机相对于凸轮轴(凸轮轴的旋转随着发动机停止而停止)的转速差的结构中，发动机停止处理可以延迟到不会给驾驶员带来不舒适感觉的有限程度，并且可以在发动机停止运转中确保气门正时的可改变量。
附图说明
图1是示意图，示出了其上安装根据本发明第一实施例的可变气门正时设备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机构的截面。
图4是沿图3中的A-A的截面。
图5是沿图3中的B-B的(第一)截面。
图6是沿图3中的B-B的(第二)截面。
图7是沿图3中的C-C的截面。
图8是沿图3中的D-D的截面。
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是示意性框图，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是框图，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是表示电动机的转速控制的示意图。
图14是表示在根据本发明实施例的可变气门正时设备中当发动机停止时进气门相位的控制的流程图。
图15是表示与图14相对应的设定发动机运转起动时的燃料喷射量的方法的流程图。
图16示意性地示出了发动机运转起动时燃料喷射量的示例性设定。
图17是表示根据本发明实施例的进气门相位控制的收敛判定的流程图。
图18是表示在根据本发明实施例的可变气门正时设备中、当发动机停止时进气门相位控制的修改方案的流程图。
图19是表示与图18相对应的设定发动机运转起动时的燃料喷射量的方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图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号表示。它们的名称和功能也相同。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，除了直喷式(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。燃烧空气燃料混合物以对活塞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(通常为每分钟转数：rpm)表示。
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。
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ECU 4000。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ECU 4000。
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ECU 4000。
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，ECU 4000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以所期望的运行状态运行。
在本实施例中，ECU 4000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所取的截面，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和减速器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。
从以上所述的结构能理解到，一旦发动机停止(即，当链轮2010的旋转停止时)，难以通过仅仅由电动机2060使内齿轮2054旋转来改变进气门1010的相位。确定地说，此处描述在进气VVT机构2000中，难以在发动机停止之后改变气门正时。
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规定角度时就产生脉冲信号。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)的相位区域2500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)至最大提前角的相位区域2510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)的相位区域2520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。
在本实施例中，减速比R(θ)较大的区域(具体地，相对于CA(1)位于延迟角一侧的第一相位区域2500)被设置成包括当发动机停止时进气门1100的目标相位CA#。目标相位CA#表示适于下次发动机运转起动的进气门1100的相位，并在通常状况下与在怠速运转期间进气门1100的目标相位大致相同。
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)的相位提前时，使电动机2060操作，以使引导板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，而使进气门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，而使进气门1100的相位提前。
在要使进气门1100的相位延迟时，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，而使该相位延迟。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，而使该相位延迟。
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，可以避免实际相位从根据控制确定的相位发生改变。此外，在停止向作为致动器的电动机2060供应电力时，可以防止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地增大或减小。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，可以改善相位的可控性。
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旋转方向相同，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，用于在每个规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，用于在每个规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，用于在每个规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ECU 4000。
此外，基于检测发动机1000的状态的传感器的输出并基于运行状况(驾驶员的踏板操作、当前车速等)，ECU 4000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，ECU 4000基于如图2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，ECU 4000产生作为进气VVT机构2000的致动器的电动机2060的转速命令值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命令值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ECU 4000的转速命令值Nmref来控制电动机2060的转速。
当发动机停止时(即，在发动机停止运转中)，具体地，当产生停止发动机1000的指令时，气门相位的目标值(目标相位)被设定为适于起动发动机运转的气门相位，来为下次发动机运转的起动作准备。因而，在发动机停止的时间点，如果进气门相位与适于起动发动机运转的目标相位不同(尚未达到目标相位)，则需要在发动机停止之后通过可变气门正时设备改变进气门相位(即，进气凸轮轴1120的相位)。
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、转速命令值产生部分6050。通过在每个规定控制周期执行根据预先存储在ECU 4000中的规定程序的控制处理，来实现致动器操作量设定部分6000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))。
基于曲轴转角信号Pca和基于凸轮转角信号Piv，在产生凸轮转角信号Piv时，气门相位检测部分6010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，从而气门相位差检测部分6010计算进气凸轮轴1120的当前相位，即，实际进气门相位IV(θ)(第一相位计算方法)。
或者，在根据本实施例的进气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，计算实际相对转速ΔNm，并基于计算得到的实际相对转速ΔNm根据表达式(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)积分，气门相位检测部分6010可以连续计算进气凸轮轴1120的当前相位，即，进气门相位)(第二相位计算方法)。
气门相位检测部分6010可以在考虑发动机速度、运算负荷等的稳定性的情况下通过适当地使用第一和第二相位计算方法来检测进气门相位IV(θ)。例如，在发动机速度不稳定的区域，即，在转速相对低的区域(例如，100rpm或者更低的转速)，由以上所述的第二相位检测方法来确保相位检测精度，并在发动机速度稳定并且凸轮信号产生的间隔变更短的高发动机速度区域中，根据第一相位计算方法进行相位检测，由此能防止ECU4000上运算负荷的增大。
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计算实际进气门相位IV(θ)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的需求改变量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可以是规定固定值，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。可选地，凸轮轴相位改变量计算部分6020可以执行对于进气门相位IV(θ)是否已经到达目标相位IV(θ)r的收敛判定，并且当相位已经收敛时，其设定相位改变量Δθ＝0，这将在下文详细描述。
相对转速设定部分6030计算电动机2060的输出轴相对于链轮2010(进气凸轮轴1120)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(Δθ＝0)时被设定为大约零(ΔNm＝0)。
这里，与控制周期相对应的每单位时间ΔT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。
转速命令值产生部分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和由相对转速设定部分6030设定的相对转速ΔNm相加以产生电动机2060的转速命令值Nmref。由转速命令值产生部分6050产生的转速命令值Nmref被传输到电动机EDU4100。
电动机EDU 4100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(on/off)。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，即使在发动机停止之后通过使用计时器(未示出)持续保持中继电路4250接通，也可以使作为致动器的电动机2060操作达规定的时间段并改变气门相位(即，凸轮轴相位)。
电动机EDU 4100控制电动机2060，使得电动机2060的转速与转速命令值Nmref相符。例如，电动机EDU 4100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Nm与转速命令值Nmref的转速偏差(Nref—Nm)来控制向电动机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。
具体而言，为了提高电动机可控性，电动机EDU 4100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并具有规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的转速命令值和所设定的相对转速ΔNm来设定的预设项。
参考图13，与在相对转速ΔNm＝0时(即，在电动机2060要针对转速命令值Nmref以与链轮2060相同的转速旋转(ΔNm＝0)时)需求的、与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对电动机2060的电力供应的这种转速控制，与简单地通过等式(2)的项DTY(FB)进行的转速控制相比，电动机EDU 4100使得电动机2060的转速迅速地跟随转速命令值Nmref的任何改变。
(根据本发明实施例的当发动机停止时进气门相位控制)
图14是表示在根据本发明实施例的可变气门正时设备中、当发动机停止时进气门相位的控制的流程图。根据图14的流程图，通过由ECU4000执行规定的程序来实现当发动机停止时(在发动机停止运转中)的进气门相位控制。在此实施例中，发动机停止运转的处理响应于发动机停止指令的发出而开始，并在发动机完全停止时结束。
在步骤S100，ECU 4000判定发动机停止指令是否已经发出。发动机停止指令代表性地是以点火开关的关操作作为驾驶员的发动机停止指令。
当发动机停止指令未发出时(在步骤S100判定为“否”)时，ECU4000不执行以下步骤就结束处理。
当产生发动机停止指令时(在步骤S100判定为“是”)时，ECU4000在步骤S110将进气门1100的目标相位IV(θ)r设定为发动机停止时的规定值CA#(图9)。如已经描述的，目标值CA#被设定至VVT机构2000整体的减速比相对较大的区域中。
此外，在步骤S120，ECU 4000判定进气门相位IV(θ)是否已经到达发动机停止运转时的目标值CA#。如果进气门相位IV(θ)已经到达目标值CA#(在步骤S120中判定为“是”)，则在步骤S130，ECU 4000允许发动机停止处理。
当在步骤S130允许发动机停止处理时，由ECU 4000停止在发动机处的燃料喷射和点火操作。结果，发动机速度逐渐降低并最终发动机速度达到0，由此发动机完全停止。在发动机完全停止之后，当规定时间经过或者规定条件得到满足时，停止对每个ECU的电力供应，并还停止VVT机构2000的工作。
如果进气门相位IV(θ)尚未达到目标值CA#(在步骤S210中判定为“否”)，则在步骤S140，ECU 4000判定从发动机停止指令发出时起规定时间段是否已经经过。在规定的时间段经过之后的判定满足以前(在步骤S140判定为“否”)，则ECU 4000在步骤S150以怠速状态继续发动机运转，并继续维持通过VVT机构2000进行的气门正时控制操作，使得进气门相位IV(θ)改变为目标值CA#。具体地，如果进气门相位IV(θ)尚未达到CA#，则在步骤S140确定的规定时间段内延迟发动机停止处理的执行，并执行步骤S150。
当进气门相位IV(θ)已经达到CA#时，ECU 4000响应于在步骤S120处的“是”的判定，通过执行步骤S130来执行发动机停止处理。
当在步骤S140确定的规定时间段已经经过时(在步骤S140判定为“是”)，不管进气门相位IV(θ)是否已经达到CA#，ECU 4000都执行步骤S130。在步骤S160，ECU 40000将未达到标记设定为开(ON)，其表示认定进气门相位IV(θ)尚未达到发动机运转停止时的目标值CA#。此外，在步骤S160的处理之后，ECU 4000执行步骤S130，以允许发动机停止处理，并在步骤S135，将在发动机运转停止时(即，发动机停止的时间点)由气门相位检测部分6010(图12)检测到的最终检测值作为最终进气门相位存储在存储区域中，该存储区域所存储的内容即使在ECU 4000的电力被关断时也能保留。结果，即使在响应于在步骤S140的“是”的判定、进气门相IV(θ)尚未达到CA#的情况下而应该结束进气门相位控制时，也能掌握发动机停止时(即，在下次发动机运转起动时)的实际进气门相位。
此处步骤S140的判定所用的规定时间段对应于从发动机停止指令发出起到用于控制进气门相位的发动机停止处理的最大可能延迟的时段。因而，规定的时间段被设定为合适值(例如，约1至2秒)，使得运转停止处理的延迟不会对驾驶员造成很多不舒适感觉。
图15示出了图示设定发动机运转起动时的燃料喷射量Qint的过程的流程图。由ECU 4000执行根据图15的流程图的控制处理。
参照图15，在步骤S200，ECU 4000判定是否是发动机起动时机。如果不是发动机起动时机(在步骤S200判定为“否”)，则不执行后续的处理。
当是发动机起动时机时(在步骤S200判定为“是”)，ECU 4000在步骤S210判定参照图14的步骤S160描述的未达到标记是否为开(ON)。
如果未达到标记为关(在步骤S210判定为“否”)，作为运转起动时的进气门相位的起动时IV(θ)被识别为目标值CA#，并且如果未达到标记为开(在步骤S210判定为“是”)，则根据图4所示的步骤S135的存储值(其在前次发动机停止时给定)识别起动时IV(θ)。
然后，在步骤S240，ECU 4000根据在步骤S220或S230识别的起动时IV(θ)来可变地设定运转起动时的燃料喷射量Qint。
如图16所示，基于起动时IV(θ)来可变地设定运转起动时的燃料喷射量Qint。例如，如果在图14的步骤S140判定为“是”，并在进气门相位尚未达到目标值CA#的情况下发动机已经停止，则根据在前次发动机运转停止时给定的进气门相位IV(θ)(存储值)来设定运转起动时的燃料喷射量Qint。
例如，假定当进气门相位IV(θ)为目标值CA#时基准燃料喷射量为Q0，则校正燃料喷射量，使得该量随着进气门相位向提前角一侧偏移而减小，并该量随着进气门相位向延迟角一侧偏移而增大。
还可以获得以下控制结构来设定运转起动时的燃料喷射量Qint，其中如果未达到标记为关(在步骤S200判定为“否”)，则将运转起动时的燃料喷射量设定为Qint＝Q0，并且如果未达到标记为开(在步骤S200判定为“是”)，则基于存储值来计算校正量ΔQ，并将运转起动时的燃料喷射量设定为Qint＝Q0+ΔQ。
如上所述，根据本发明的实施例，在其中难以在发动机停止之后改变气门正时的VVT机构200中，当发出发动机停止指令时可以延迟发动机停止处理，使得能以适于下次发动机运转起动的起动正时(CA#)作为目标值来控制气门正时。此外，在从发动机停止指令发出起经过规定时间之后，能可靠地执行发动机停止处理。因而，在发动机停止操作中能确保足够的气门正时的可能改变量，且不会对驾驶员带来任何不舒适的感觉。
此外，即使在进气门相位尚未达到目标相位(CA#)的情况下应该停止发动机时，也能适当地设定运转起动时的燃料喷射量，使其在下次发动机运转起动时反映进气门相位的偏差。因而，确保发动机良好的起动特性。
接着，将描述根据本发明实施例的进气门相位控制的收敛判定。
发动机停止时的气门正时控制对行驶性能没有直接影响，并且它是为了使得下次发动机运转起动平滑。因而，所需相位控制精度不是很高。
因而，可以采用这样的控制结构：如图17所示，使发动机停止操作中的进气门相位控制的收敛判定与在通常运转时(在发动机停止指令发出之前)不同。
图17是表示根据本发明实施例的进气门相位控制的收敛判定的流程图。由ECU 4000执行根据图17的流程图的收敛判定，作为进气VVT机构2000进行的气门正时控制的一部分。
参照图17，在步骤S300，类似于步骤S100(图14)，ECU 4000判定是否为发动机停止指令发出之后(即在发动机停止操作中)的进气门相位控制。
在发动机停止指令发出之前的时段中(在步骤S300判定为“否”的情况下)，ECU 4000在步骤S310执行进气门相位的收敛判定。在步骤S310，判定进气门相位IV(θ)对目标相位的相位偏差ΔIV(θ)的绝对值|ΔIV(θ)|是否高于判定值θ0。
在发动机停止指令发出之后(步骤S300中判定为“是”)，ECU4000在步骤S320执行进气门相位的收敛判定。在步骤S320，判定进气门相位IV(θ)对目标相位的相位偏差ΔIV(θ)的绝对值|ΔIV(θ)|是否高于判定值θ1。将发动机停止操作中的收敛判定值θ1设定成大于用于通常模式的收敛判定值θ0。结果，用于发动机停止操作中的进气门控制的所需相位精度变得没有通常运转中(在发出发动机停止指令之前)那么严格。
对于步骤S210的判定(图14)，优选地，使用共同的判定值θ1、在条件|IV(θ)—CA#|≤θ1得到满足时，判定为进气门相位IV(θ)已经到达目标值CA#。
如果在步骤S310或S320的收敛判定结果为“是”，则ECU 4000在步骤S330判定进气门相位IV(θ)已经达到目标相位(即，进气门相位控制已经收敛)，并使需求相位量计算部分6025(图12)将相位改变量Δθ设定为Δθ＝0。结果，将与致动器的操作量对应的电动机2060的相对转数ΔMn设定为ΔMn＝0。
相反，如果在步骤S310或S320的收敛判定为“否”，则ECU 4000在步骤S340判定进气门相位IV(θ)尚未达到目标相位(即，进气门相位控制尚未收敛)，并使需求相位量计算部分6025(图12)根据相位偏差ΔIV(θ)设定相位改变量Δθ。电动机2060根据以此方式设定的相位改变量Δθ操作，因而，进气门相位进一步改变到目标相位。
结果，在发动机停止操作时的进气门相位控制中，在进气门相位IV(θ)达到目标相位CA#之后，作为致动器的电动机2060停止，由此能防止产生的电力消耗的浪费。因而，考虑到当发动机停止时和当发动机在运转时要求精度的不同，能在发动机停止运转时放松用于判定进气门相位控制的收敛的条件，因而能进一步降低电力消耗。
(发动机停止运转时的进气门相位控制的修改方案)
图18是表示在根据本发明实施例的可变气门正时设备中当发动机停止时的进气门相位控制的修改方案的流程图。
参照图18，在根据该修改方案的进气门相位控制中，代替图14所示的流程图的步骤S120，执行步骤S120#。此外，当在步骤S140和在步骤S120#判定为“是”时，执行用于允许发动机停止处理的步骤S130。此外，可以省略未达到标记的使用，因而，可以省略图14的步骤S160的处理。
在步骤S120#，ECU 4000判定进气门相位IV(θ)是否在图9的具有较大减速比的相位区域2500中(即，IV(θ)≤CA(1)：图9)。参照图9所述，目标相位CA#在相位区域2500中。在相位区域2500中，为了通过作用在进气凸轮轴1120上的转矩来使电动机2060的输出轴旋转，要求较大的转矩，因而，如果发动机停止的时间点的进气门相位被设定在相位区域2500内，则可以防止由于随着作用在进气凸轮轴1120上的转矩变化而进气门相位发生波动所引起的相位检测的误差。因而，在其中减速比随着不同相位区域而不同的VVT机构2000中，优选地，将发动机停止时的进气门相位设定在相位区域2500内。
在进气门相位IV(θ)尚未达到具有较大减速比的相位区域2500的情况下(在步骤S120#判定为“否”)，如在图14的流程图中那样，通过步骤S140和S150的处理，在从发动机停止指令发出起到规定时间段经过的有限时间段内，ECU 4000延迟发动机停止处理，并继续通过VVT机构2000进行进气门相位控制。
当进气门相位IV(θ)在相位区域2500中时(在步骤S120#判定为“是”)或者即使进气门相位IV(θ)尚未达到相位区域2500也从发动机停止指令发出起经过规定的时间段时(步骤S140#的“是”)，ECU 4000在步骤S130允许执行发动机停止处理。
在步骤S135，ECU 4000在存储的内容即使当ECU的电力被关断时也不会被擦除的存储区域中存储在发动机运转停止时由气门相位检测部分6010(图12)检测到的最终值作为最终进气门相位。
图19示出了图示设定发动机运转起动时的燃料喷射量Qint的过程的流程图，该过程与图18的处理以集成的方式执行。类似于图15的处理，由ECU 4000执行根据图18的流程图的控制处理。
参照图19，在发动机运转起动时(在步骤S200判定为“是”)，ECU 4000在步骤S230#将前次发动机停止时在步骤S135(图18)存储的进气门相位IV(θ)设定为起动时IV(θ)。
此外，在步骤S240，该步骤与参照图15所述的步骤相同，ECU 4000根据起动时IV(θ)来可变地设定运转起动时的燃料喷射量Qint。结果，即使进气门相位IV(θ)与目标值CA#不相符，也能在下次起动发动机运转时适当地设定运转起动时的燃料喷射量Qint，因而确保良好的发动机起动特性。
如上所述，根据本发明的实施例，在其中在发动机停止之后难以改变气门正时的VVT机构2000中，当发动机停止指令发出时可以延迟发动机停止处理，使得进气门正时控制变得可以将进气门相位设定在具有较大减速比的相位区域2500中。此外，可以在从发动机停止指令发出起经过规定时间段之后，可靠地执行发动机停止处理。因而，在发动机停止运转中能确保足够的气门正时的可能改变量，且不会对驾驶员带来不舒适的感觉。
在图18所示的进气门相位控制中，如果进气门相位在当发动机停止时相位检测误差不太可能发生的、具有较大减速比的相位区域2500中，则即使尚未达到目标相位CA#，也可以结束进气门相位控制，并开始发动机停止处理。因而，与图14所示的进气门相位控制相比，能更早地结束发动机停止运转时的进气门相位控制以允许发动机停止处理。
此外，即使在进气门相位尚未达到目标相位(CA#)的情况下应该停止发动机，也能通过在下次起动发动机运转时适当地设定反映了进气门相位的偏差的、运转起动时的燃料喷射量。因而，确保了良好的发动机起动特性。
结果，变得可以更早地结束发动机停止运转时的进气门相位控制，以减小电力消耗，并使得在下次发动机运转起动时的燃烧平滑。
在以上所述的实施例中，VVT机构2000(图3—9)对应于本发明的“改变机构”，步骤S110(图14、18)对应于本发明的“目标值设定装置”，步骤S120(图14)和步骤S120#(图18)对应于本发明的“判定装置”。此外，步骤S130(图14、18)对应于本发明的“停止允许装置”，步骤S150(图14、18)对应于“停止处理延迟装置”，步骤S140(图14、18)对应于本发明的“强制停机装置”。
此外，步骤S135(图14、18)对应于本发明的“存储装置”，步骤S240(图14、18)对应于本发明的“用于设定运转起动时的燃料喷射量的装置”。此外，在图17中，步骤S310和S320分别对应于“第一收敛判定装置”和“第二收敛判定装置”，并且步骤S340对应于本发明的“操作量设定装置”。
此外，在本实施例中，作为在步骤S100(图14、18)判定其是否存在的发动机停止指令，已经描述了驾驶员作出的发动机停止指令(由点火开关的关操作表示)。然而，在进行自动发动机停止控制的车辆(诸如混合动力车辆或者具有所谓的经济线系统的车辆)中，可以包括这种自动发动机停止指令作为步骤S100的判定对象。
当响应于以上所述由驾驶员作出的发动机停止指令以及自动控制的发动机停止指令、执行根据本实施例的发动机停止运转时的进气门控制时，可以取决于发动机停止指令的类型来可变地设定在步骤S140判定的规定时间段的长度。例如，响应于自动控制的发动机停止指令的规定时间段可以设定成相对比驾驶员作出的发动机停止指令长，使得能更显著地实现以下效果：确保在发动机停止运转时的可变气门控制中足够的气门正时改变量且不会给驾驶员带来很多不舒适的感觉。
类似地，对于进气门相位控制的收敛判定，作为在步骤S300(图17)判定其存在的发动机停止指令，可以包括以上所述的发动机的自动停止控制的发动机停止指令作为步骤S100判定的对象。
尽管已经详细地描述并图示了本发明，但是可以清楚地理解到它是图示性和示例性的，不是限制性的，本发明的精神和范围仅由各项权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种可变气门正时设备，其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，所述可变气门正时设备包括：
致动器；
改变机构，其被构造成在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其所具有的所述开启/关闭正时要被改变的气门；
目标值设定装置，其用于在发动机停止指令发出之后，将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值；
判定装置，其用于在所述发动机停止指令发出之后，判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值；
停止允许装置，其用于当由所述判定装置判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，允许停止所述发动机的处理；
停止处理延迟装置，其用于当从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内由所述判定装置判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值时，延迟允许所述发动机的停止处理；以及
强制停机装置，其用于在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制由所述停止允许装置允许所述发动机的停止处理。
2.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，还包括：
存储装置，其用于至少当由所述强制停机装置允许所述发动机的停止处理时存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时；以及
用于设定运转起动时的燃料喷射量的装置，其用于当下次起动所述发动机时基于在所述存储装置中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
3.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；并且
所述第一区域被设置成包括所述规定值。
4.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，还包括：
第一收敛判定装置，其用于在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；
第二收敛判定装置，其用于在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；以及
操作量设定装置，其用于当所述致动器的操作量未由所述第一或者第二收敛判定装置设定为大约零时，根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。
5.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；
所述第一区域被设置成包括所述规定值；并且
所述判定装置还在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的所述当前开启/关闭正时是否在所述第一区域中，并且还当判定为所述当前开启/关闭正时在所述第一区域中时，判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值。
6.根据权利要求5所述的可变气门正时设备，还包括：
存储装置，其用于存储发动机停止的时间点的开启/关闭正时；以及
用于设定运转起动时的燃料喷射量的装置，其用于当下次起动所述发动机时基于在所述存储装置中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
7.一种可变气门正时设备，其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，所述可变气门正时设备包括：
致动器；
改变机构，其被构造成在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其所具有的所述开启/关闭正时要被改变的气门；以及
控制器；其中
所述控制器在发动机停止指令发出之后将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值，并在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值；
当判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，所述控制器允许停止所述发动机的处理，并且当判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值并处于从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内，所述控制器延迟允许所述发动机的停止处理；并且
所述控制器在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制允许所述发动机的停止处理。
8.根据权利要求7所述的可变气门正时设备，其中
所述控制器至少当强制允许所述发动机的停止处理时存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时，并当下次起动所述发动机时基于所存储的在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
9.根据权利要求7所述的可变气门正时设备，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；并且
所述控制器将所述规定值设置在所述第一区域中。
10.根据权利要求7所述的可变气门正时设备，其中
在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，所述控制器将所述致动器的操作量设定为大约零，并且在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，所述控制器将所述致动器的操作量设定为大约零；并且
当所述致动器的操作量未被设定为大约零时，所述控制器根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。
11.根据权利要求7所述的可变气门正时设备，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；
所述控制器将所述规定值设置在所述第一区域中；并且
所述控制器还在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的所述当前开启/关闭正时是否在所述第一区域中，并还当判定为所述当前开启/关闭正时在所述第一区域中时，判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值。
12.根据权利要求11所述的可变气门正时设备，其中
所述控制器还存储发动机停止的时间点的开启/关闭正时，并当下次起动所述发动机时基于存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
13.根据权利要求1至12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来实现，并且所述致动器的操作量是所述电动机的转速相对于所述凸轮轴的转速的差。
14.一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，其中
所述可变气门正时设备包括
致动器；以及
改变机构，其用于在所述发动机处于运转中时，通过以与所述致动器的操作量对应的改变量改变凸轮轴的旋转相位与曲轴的旋转相位的差，来改变所述开启/关闭正时，所述凸轮轴驱动其所具有的所述开启/关闭正时要被改变的气门，
所述控制方法包括以下步骤：
在发动机停止指令发出之后，将由所述改变机构改变的所述开启/关闭正时的目标值设定为规定值；
在所述发动机停止指令发出之后，判定所述气门的当前开启/关闭正时是否已经达到所述规定值；
当在所述判定步骤判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值时，允许停止所述发动机的处理；
当在所述判定步骤从所述发动机停止指令发出起的规定时间段内判定为所述当前开启/关闭正时尚未达到所述规定值时，延迟允许所述发动机的停止处理；以及
在从所述发动机停止指令发出起经过所述规定时间段之后，无论所述当前开启/关闭正时如何都强制允许所述发动机的停止处理。
15.根据权利要求14所述的控制可变气门正时设备的方法，还包括以下步骤：
至少当在所述强制允许步骤允许所述发动机的停止处理时存储在发动机停止时间点的所述开启/关闭正时；以及
当下次起动所述发动机时基于在所述存储步骤中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
16.根据权利要求14所述的控制可变气门正时设备的方法，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；并且
所述第一区域被设置成包括所述规定值。
17.根据权利要求14所述的控制可变气门正时设备的方法，还包括以下步骤：
在所述发动机停止指令发出之前，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于第一判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；
在所述发动机停止指令发出之后，当所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差不大于比所述第一判定值大的第二判定值时，将所述致动器的操作量设定为大约零；以及
当所述致动器的操作量未被设定为大约零时，根据所述当前开启/关闭正时与所述目标值之间的偏差设定所述致动器的操作量。
18.根据权利要求14所述的控制可变气门正时设备的方法，其中
所述改变机构被构造为当所述开启/关闭正时处于第一区域中时相对于所述致动器的操作量以第一改变量改变所述开启/关闭正时，并且当所述开启/关闭正时处于与所述第一区域不同的第二区域中时相对于所述致动器的操作量以大于所述第一改变量的第二改变量改变所述开启/关闭正时；
所述规定值被设定在所述第一区域中；并且
在所述判定步骤，还在所述发动机停止指令发出之后判定所述气门的所述当前开启/关闭正时是否在所述第一区域中，并还当判定为所述当前开启/关闭正时在所述第一区域中时判定为所述当前开启/关闭正时已经达到所述规定值。
19.根据权利要求18所述的控制可变气门正时设备的方法，还包括以下步骤：
存储在发动机停止的时间点的所述开启/关闭正时；以及
当下次起动所述发动机时基于在所述存储步骤中存储的内容来可变地设定所述发动机的燃料喷射量。
20.根据权利要求14至19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来实现，并且所述致动器的操作量是所述电动机的转速相对于所述凸轮轴的转速的差。
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