CN102235194B - 内燃机的配气正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的配气正时控制装置，在减少内燃机的消耗能量的同时能够高精度地检测相对旋转相位变换角并提高控制的稳定化和敏感度。相位变更机构(4)具备：与壳体(5)结合的环状部件(19)；经由第一、第二电刷(23a～24b)和滑环(48a、48b)、换向器(20)被通电的电动机(12)；把电动机的正向反向旋转力减速并传递至凸轮轴(2)的减速机构(8)。把磁性辊子(52)设置在位于所述各电刷内侧的电动机输出轴(13)的前端侧，并且，在罩部件(3)的第一塞体(29)的外周侧，埋设有经由磁性辊子的六个目标突出部来检测电动机输出轴的旋转位置的两个检测器(53、54)。

Description

内燃机的配气正时控制装置

技术领域

本发明涉及使用利用电动机的相位变更机构来把内燃机的进气阀或排气阀的例如开闭正时进行可变控制的内燃机的配气正时控制装置。

背景技术

近来，对于内燃机的配气正时控制装置而言，提供有通过驱动电动机来提高控制敏感度和可控性的配气正时控制装置，作为其一例，已知有以下的专利文献1所记载的配气正时控制装置。

该配气正时控制装置使用行星齿轮类型的减速器将作为电动机的无电刷DC电动机的转子的旋转向凸轮轴传递，且通过检测该凸轮轴在单位时间内的转速大的所述转子的旋转位置，能够高精度地检测所述凸轮轴的旋转位置。特别是在内燃机起动时等内燃机低转速区域，也能够精细地检测凸轮轴的旋转位置，所以能够提高例如具备怠速停止功能的车辆或混合动力型车辆的内燃机起动性。

专利文献1：日本特开2008-118779号公报

但在上述专利文献1记载的配气正时控制装置中，作为电动机而使用无电刷DC电动机，一方面把定子固定于内燃机，另一方面使所述转子经由减速器与从曲轴被传递旋转力的链轮一起旋转。因此，在内燃机的驱动中转子一直旋转，从而存在内燃机的消耗能量变大的问题。

发明内容

本发明提供一种内燃机的配气正时控制装置，其能够提高所述凸轮轴的旋转位置的检测精度，而且能够减少内燃机的消耗能量。

第一方面发明的内燃机的配气正时控制装置具有：驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；从动旋转体，其被固定于凸轮轴；电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置在所述定子和转子的至少一个上且通过进行通电而使所述转子相对所述定子旋转的线圈、被固定于所述转子的电动机输出轴；减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；滑环，其被设置于所述驱动旋转体或与该驱动旋转体相对的固定部件之中的任一个并向所述线圈给电；给电用电刷，其被设置于所述驱动旋转体或固定部件之中的另一个并与所述滑环抵接；被检测部，其被设置于所述电动机输出轴的前端侧或固定部件之中的任一侧，并被配置在所述滑环与给电用电刷抵接的部位的内周侧；检测部，其被设置于所述电动机输出轴的前端侧或固定部件之中的另一侧，检测所述被检测部的位置以检测所述电动机输出轴的旋转位置。

第二方面发明的内燃机的配气正时控制装置具有：驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；从动旋转体，其被固定于凸轮轴；电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置成与该转子一体旋转且通过进行通电而沿周向形成不同磁极的多个线圈、切换向该线圈通电的状态的换向器、被设置于所述驱动旋转体并与所述换向器抵接的通电切换用电刷、被固定于所述转子的电动机输出轴，经由所述通电切换用电刷和换向器向所述线圈通电而使所述电动机输出轴旋转；减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；被检测部，其被设置于所述电动机输出轴的前端侧或固定部件之中的任一侧，并被配置在所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的内周侧；检测部，其被设置于所述电动机输出轴的前端侧或固定部件之中的另一侧，检测所述被检测部的位置以检测所述电动机输出轴的旋转位置。

第三方面发明的内燃机的配气正时控制装置具有：驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；从动旋转体，其被固定于凸轮轴；电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置成与该转子一体旋转并通过进行通电而沿周向形成不同磁极的多个线圈、切换向该线圈通电的状态的换向器、被设置于所述驱动旋转体并与所述换向器抵接的通电切换用电刷、被固定于所述转子的电动机输出轴，经由所述通电切换用电刷和换向器向所述线圈通电而使所述电动机输出轴旋转；减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；滑环，其被设置于所述驱动旋转体或与该驱动旋转体相对的固定部件之中的任一个并向所述通电切换用电刷给电；以及给电用电刷，其被设置在所述驱动旋转体或固定部件之中的另一个并与所述滑环抵接，在所述滑环与给电用电刷抵接的部位的内周侧以及所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的内周侧，检测所述电动机输出轴的旋转位置。

根据本发明，能够提高凸轮轴的旋转位置检测精度，而且能够减少内燃机的消耗能量。

附图说明

图1是本发明的配气正时控制装置一实施例的纵剖视图；

图2是图1的A-A线剖视图；

图3是图1的B-B线剖视图；

图4是本实施例所使用的罩部件和第一油封的分解立体图；

图5是图1的C-C线剖视图；

图6是本实施例所使用的电动机输出轴和旋转检测机构的各检测器的立体图；

图7是第一、第二检测器的检测脉冲波形图；

图8表示各脉冲信号的相对关系，(A)是第一、第二检测器各自的检测脉冲波形图，(B)是在相对旋转相位的保持控制过程中的第一、第二检测器的合成脉冲波形，(C)是在相对旋转相位的变换控制过程中的第一、第二检测器的合成脉冲波形，(D)是凸轮脉冲波形，(E)是曲轴脉冲波形；

图9(A)表示在相对旋转相位的保持控制过程中的第一、第二检测器的合成脉冲波形与凸轮脉冲波形和曲轴脉冲波形之间的关系，图9(B)是按照与内燃机转速之间的关系来表示所述合成脉冲频率与曲轴脉冲频率的相关关系的曲线；

图10(A)表示在相对旋转相位的变换控制过程中的第一、第二检测器的合成脉冲波形与凸轮脉冲波形和曲轴脉冲波形之间的关系，图10(B)是按照时间关系来表示将合成脉冲频率相对所述曲轴脉冲频率的变化量换算成VTC的相位变换角的状态的曲线；

图11是基于来自曲轴转角传感器和凸轮角传感器以及第一、第二检测器各自的检测信号来检测相位变换角的控制单元的流程图。

附图标记说明

1正时链轮(驱动旋转体)   2凸轮轴  3罩部件

3a罩本体 4相位变更机构  5壳体    6板    8减速机构

9从动部件(从动旋转体)   10凸轮螺栓   12电动机

13电动机输出轴   17铁心转子   18电磁线圈  19环状部件

19a内齿   23a、23b第一电刷(给电用电刷)

24a、24b第二电刷(通电切换用电刷)  28滚针轴承

30偏心轴部  32第二油封  33第一球轴承  34滚珠

35第三球轴承  43第二球轴承  48a、48b滑环

51旋转检测机构  52磁性辊子(被检测部)

52a～52f目标突出部(脉冲产生齿)  53、54第一、第二检测器(检测部)

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的内燃机配气正时控制装置(VTC)的实施例。本实施例适用于内燃机进气侧的气门装置，但对于排气侧的气门装置同样也能够适用。

如图1～图5所示，该配气正时控制装置具备：由内燃机的曲轴驱动而旋转的驱动旋转体即正时链轮1、经由轴承44被自由旋转地支承在未图示的缸盖上且利用从所述正时链轮1传递来的旋转力旋转的凸轮轴2、配置在该正时链轮1的前方位置且利用螺栓安装固定在链条罩40的固定部件即罩部件3、配置在所述正时链轮1和凸轮轴2之间并根据内燃机运转状态来变更正时链轮1和凸轮轴2的相对旋转相位的相位变更机构4。所述链条罩40利用螺栓安装固定在缸盖上。

所述正时链轮1整体由铁系金属一体形成，其构成为包括：内周面为台阶孔径状的圆环状链轮本体1a、一体设置于该链轮本体1a的外周且经由被卷绕的正时链条42承接来自曲轴的旋转力的齿轮部1b。正时链轮1通过安装在形成于所述链轮本体1a内周侧的圆形槽1c与一体设置在所述凸轮轴2前端部的厚壁的凸缘部2a外周之间的第三轴承即第二球轴承43，自由旋转地被凸轮轴2所支承。

在所述链轮本体1a的前端部外周边缘一体形成有环状突起1b。将与所述环状突起1b同轴地定位于该环状突起1b的内周侧且在内周形成有波状啮合部即内齿19a的环状部件19和大径圆环状的板6利用螺栓7从轴向一起拧紧固定在该链轮本体1a的前端部。如图3所示，在所述链轮本体1a的内周面的局部，圆弧状的卡合部即挡块突部1d沿周向形成至规定长度范围。

在所述板6的前端侧外周，利用螺栓11固定有所述相位变更机构4的构成后述电动机12一部分的圆筒状壳体5。

所述壳体5由铁系金属形成为横截面为大致コ形(杯状)并作为磁轭起作用，该壳体5以如下形态被配置，即在前端侧一体具有圆环板状的保持部5a，且包含该保持部5a的外周侧整体被所述罩部件3隔着规定间隙地覆盖。

所述凸轮轴2在外周具有使未图示的进气阀进行打开动作的对应每一个气缸的两个驱动凸轮，且在前端部通过凸轮螺栓10从轴向结合有从动旋转体即从动部件9。

如图3所示，在凸轮轴2的所述凸缘部2a，沿圆周方向形成有挡块凹槽2b，所述链轮本体1a的挡块突部1d卡入该挡块凹槽2b。该挡块凹槽2b沿圆周方向形成为规定长度的圆弧状，凸轮轴2在该长度范围内转动并通过使周向的相对边缘2c、2d分别与挡块突部1d的两端边缘抵接而限制凸轮轴2相对正时链轮1的最大提前角侧或最大滞后角侧的相对旋转位置。由该挡块突部1d和挡块凹槽2b来构成挡块机构。

所述凸轮螺栓10在头部10a的轴部10b侧的端缘一体形成有凸缘状的支承面部10c，而且在轴部10b的外周形成有外螺纹部，该外螺纹部与从所述凸轮轴2的前端边缘向内部轴向形成的内螺纹部旋合。

如图1所示，所述从动部件9由铁系金属材料一体形成，包括在前端侧形成的圆板部9a和在后端侧一体形成的圆筒状圆筒部9b。

所述圆板部9a在后端面的径向大致中央位置一体设置有与所述凸轮轴2的凸缘部2a大致相同外径的环状台阶突起9c，所述圆板部9a被配置成使该台阶突起9c的外周面与所述凸缘部2a的外周面对置且插入到所述第二球轴承43的内圈43a内周。由此，在组装时使凸轮轴2与从动部件9的轴心对准作业变得容易。

所述第二球轴承43的外圈43b被压入固定于所述链轮本体1a的圆形槽1c内周面。

如图1、图2所示，在所述圆板部9a的外周部一体设置有保持后述多个滚珠34的保持器41。该保持器41从所述圆板部9a的外周部向与所述圆筒部9b相同的方向突出形成，由朝向圆周方向在大致等间隔的位置具有规定间隙的多个细长突起部41a形成。

如图1所示，所述圆筒部9b在中央贯通形成有使所述凸轮螺栓10的轴部10b穿透的穿透孔9d，且在外周侧设置有后述的滚针轴承28。

如图1和图5所示，所述罩部件3由壁厚较厚的合成树脂材料(非磁性材料)一体形成，包括成杯状鼓出的罩本体3a和在该罩本体3a的后端部外周一体具有的托座3b。

所述罩本体3a被配置成把所述相位变更机构4的前端侧覆盖，即从所述壳体5前端侧的保持部5a把后端部侧的大致整体隔着规定间隙地覆盖，且在前端壁的大致中央位置贯通形成有作业用孔3c。该作业用孔3c是在经由凸轮螺栓10而把各构成部件向凸轮轴2组装时用于穿过所述凸轮螺栓10的孔，在组装完成后，在该作业用孔3c中嵌入固定横截面是大致コ形的第一塞体29，从而把内部封闭。另一方面，所述托座3b在形成为大致圆环状的六个突出部分别贯通形成有螺栓穿透孔。

如图1所示，所述罩部件3利用穿过所述托座3b的螺栓穿透孔3f的多个螺栓47被固定在所述链条罩40上，而且在所述罩本体3a的前端部内周面，以使各内端面露出的状态一体埋设固定有内外双重的滑环48a、48b。并且在罩部件3的上端部设置有连接部49，在该连接部49的内部固定有经由导电部件与所述滑环48a、48b连接的连接端子49a。经由控制单元21从未图示的蓄电池电源对该连接端子49a进行通电或把通电切断。

如图1和图4所示，在所述罩本体3a的后端部侧内周面与所述壳体5的外周面之间安装有密封部件即大径的第一油封50。该第一油封50形成为横截面为大致コ形，在合成橡胶的基体材料内部埋设有金属芯，且外周侧的圆环状基部50a嵌装固定在形成于所述罩部件3a后端部的内周面的圆形槽3d内。在圆环状基部50a的内周侧一体形成有与所述壳体5的外周面抵接的密封面50b。

所述相位变更机构4包括：在所述凸轮轴2的大致同轴的前端侧配置的驱动器即电动机12、把该电动机12的旋转速度减速并向凸轮轴2传递的所述减速机构8。

如图1所示，所述电动机12是带有电刷的DC电动机，具备有：与所述正时链轮1一体旋转的磁轭即所述壳体5、自由旋转地设置在该壳体5内部的电动机输出轴13、固定在壳体5内周面的半圆弧状的一对永久磁铁14、15、设置在壳体保持部5a内底面侧的固定子即定子16。

所述电动机输出轴13形成为筒状且作为电枢起作用，在轴向的大致中央位置外周固定有具有多个极的铁心转子17，且在该铁心转子17的外周卷绕有电磁线圈18。在电动机输出轴17的前端部外周压入固定有换向器20，该换向器20的分割成与所述铁心转子17的极数相同数量的各扇形片通过电线束与所述电磁线圈18连接。并且在所述电动机输出轴13的内部，压入固定有在把所述凸轮螺栓10拧紧后把内部封闭的横截面是大致コ形的第二塞体31。

如图5所示，所述定子16主要包括有：通过四根小螺钉22a固定在所述保持部5a内底壁的圆环板状的树脂保持架22、从轴向贯通该树脂保持架22和保持部5a而配置且各前端面与所述一对滑环48a、48b滑动接触来进行给电的周向内外两个给电用电刷即第一电刷23a、23b、能够向内侧自由进退地保持在树脂保持架22的内周侧且圆弧状的前端部与所述换向器20的外周面滑动接触的通电切换用电刷即第二电刷24a、24b。

所述第一电刷23a、23b和第二电刷24a、24b被猪尾形(ピツグテ一ル)电线束25a、25b连接，且分别利用弹性接触的扭簧26a、27a的弹力而各自向所述滑环48a、48b方向和换向器20方向被施力。

如图1所示，所述电动机输出轴13经由设置在所述从动部件9的圆筒部9b外周侧的滚针轴承28和设置在凸轮螺栓10的支承面部10c侧的轴部10b外周侧的第三球轴承35而被自由旋转地支承。在所述电动机输出轴13的凸轮轴2侧的后端部一体设置有构成减速机构8一部分的圆筒状偏心轴部30。

如图2所示，所述滚针轴承28由被压入所述偏心轴部30内周面的圆筒状护圈28a和自由旋转地被保持在该护圈28a内部的多个滚动体即滚针28b构成。该滚针28b在所述从动部件9的圆筒部9b的外周面滚动。

所述第三球轴承35以使内圈35a被夹持在所述从动部件9的圆筒部9b前端边缘与凸轮螺栓10的支承面部10c之间的状态被固定，并且以使外圈35b从轴向被夹持在形成于电动机输出轴13内周的台阶部与防脱落环即弹性卡环36之间的状态被定位并被支承。

在所述电动机输出轴13(偏心轴部30)的外周面与所述板6的内周面之间，设置有阻止润滑油从减速机构8的内部向电动机12内泄漏的第二油封32。该第二油封32除具有密封功能之外，通过使内周部与所述电动机输出轴13的外周面弹性接触而对该电动机输出轴13的旋转提供摩擦阻力。

所述控制单元21根据来自检测所述曲轴旋转位置的未图示的曲轴角传感器、检测吸入空气量的空气流量计、水温传感器、油门开度传感器等各种传感器的信息信号，检测当前内燃机的运转状态，以控制点火时间和燃料喷射量等。

所述控制单元21在内燃机处于低转速以上的通常运转时，按照从所述曲轴转角传感器和检测所述凸轮轴2旋转位置的未图示的凸轮角传感器输出的检测信号来检测所述曲轴与凸轮轴2的相对旋转角度相位，根据这些检测信号向所述电动机12的电磁线圈18通电，进行电动机输出轴13的正向反向旋转控制，并经由减速机构8来控制凸轮轴2相对正时链轮1的相对旋转相位。

并且如图1所示，所述控制单元21另外通过检测凸轮轴2旋转位置的旋转检测机构51输入内燃机停止时和从起动时开始处于低转速区域的凸轮轴2的旋转角度的检测信号，并经由所述电动机12进行凸轮轴2相对正时链轮1的更高精度的相对旋转相位控制。关于所述旋转检测机构51的具体结构和检测方法，在后面论述。

如图1、图2所示，所述减速机构8主要包括：进行偏心旋转运动的所述偏心轴部30、设置在该偏心轴部30外周的第二轴承即第一球轴承33、设置在该第一球轴承33外周的所述滚珠34、在沿滚动方向保持该滚珠34的同时允许其沿径向移动的所述保持器41、与该保持器41构成一体的所述从动部件9。

所述偏心轴部30使在外周面形成的凸轮面的轴心Y从电动机输出轴13的轴心X向径向稍微偏心。所述第一球轴承33和滚珠34等作为行星啮合部而构成。

所述第一球轴承33形成大径状，在所述滚针轴承28的径向位置被配置成整体大致重叠的状态，内圈33a被压入固定在所述偏心轴部30的外周面，且使所述滚珠34一直与外圈33b的外周面抵接。而且，也如图2所示那样，在外圈33b的外周侧形成有圆环状的间隙C，经由该间隙C，第一球轴承33整体能够随着所述偏心轴部30的偏心旋转而向径向移动，即能够进行偏心运动。

所述各滚珠34随着所述第一球轴承33的偏心运动而向径向移动的同时嵌入所述环状部件19的内齿19a，且利用保持器41的突起部41a沿周向被引导的同时沿径向摇动运动。

在所述减速机构8的内部，利用润滑油供给机构而被供给润滑油。如图1所示，该润滑油供给机构包括有：油供给通路45，其形成在被所述缸盖的轴承44支承的凸轮轴2的轴颈外周并从未图示的主油路被供给润滑油；油供给孔46，其形成在所述凸轮轴2的内部轴向并与所述油供给通路45连通；所述小径的油供给孔46a，其沿所述从动部件9的内部轴向贯通形成，一端向该油供给孔46开口，另一端在所述滚针轴承28和第一球轴承33的附近开口；所述大径的三个未图示的油排出孔，其同样地贯通从动部件9而形成。

以下，说明本实施例的基本作用，首先，当内燃机的曲轴被驱动而旋转时，经由正时链条42而使正时链轮1旋转，该旋转力经由环状部件19和板6而向电动机12的壳体5传递，从而使永久磁铁14、15和定子16同步旋转。另一方面，所述环状部件19的旋转力从滚珠34经由保持器41和从动部件9而向凸轮轴2传递。由此，在凸轮轴2以曲轴的一半转速旋转的同时，外周侧的凸轮使进气阀抵抗阀簧的弹力而进行打开动作。

在内燃机起动后的通常运转时，根据所述控制单元21的控制信号，从蓄电池电源经由滑环48a、48b等向电动机12的电磁线圈17通电。由此，进行电动机输出轴13的正向反向旋转控制，该旋转力经由减速机构8向凸轮轴2传递，从而控制凸轮轴相对所述正时链轮1的相对旋转相位。

即，当随着所述电动机输出轴13的旋转而使偏心轴部30偏心旋转时，电动机输出轴13每转一圈则各滚珠34一边被保持器41的突起部41a沿径向引导一边越过所述环状部件19的一个内齿19a而向邻接的其他内齿19a滚动移动，各滚珠34在依次反复进行上述移动的同时沿圆周方向滚动。利用各滚珠34的滚动，一边使所述电动机输出轴13的旋转减速一边向所述从动部件9传递旋转力。这时的减速比能够根据所述滚珠34的个数等而任意设定。

由此，凸轮轴2能够相对正时链轮1正向反向相对旋转而变换相对旋转相位，从而能够把进气阀的开闭正时向提前角侧或滞后角侧变换控制。

凸轮轴2相对所述正时链轮1的正向反向相对旋转的最大位置限制(角度位置限制)如下进行，即通过使所述挡块突部1d的各侧面与所述挡块凹槽2b的各相对面2c、2d的任一个抵接来进行限制。

即所述从动部件9随着所述偏心轴部30的偏心旋转而向正时链轮1旋转方向相同的方向旋转，因此挡块突部1d的一个侧面与挡块凹槽2b的一侧的相对面2c抵接，从而限制该方向的过度旋转。由此，凸轮轴2相对正时链轮1的相对旋转相位向提前角侧变换到最大。

另一方面，从动部件9向正时链轮1旋转方向的相反方向旋转，因此，挡块突部1d的另一个侧面与挡块凹槽2b的另一侧的相对面2d抵接，从而限制该方向的过度旋转。由此，凸轮轴2相对正时链轮1的相对旋转相位向滞后角侧变换到最大。

其结果是，进气阀的开闭正时向提前角侧或滞后角侧变换到最大，从而能够谋求改善燃料费用、提高输出。

这样，本实施例能够利用由挡块突部1d和挡块凹槽2b构成的挡块机构可靠地限制凸轮轴2的相对旋转位置。

所述旋转检测机构51是电磁感应型旋转传感器，如图1和图6所示，其包括：在所述电动机输出轴13的前端内周一体设置的被检测部即磁性辊子52、在所述罩本体3a的第一塞体29外周侧以埋设状态配置的检测部即第一、第二检测器53、54。

因此，所述旋转检测机构51被配置在比所述一对滑环48a、48b与第一电刷23a、23b的滑动接触位置、以及换向器20与第二电刷24a、24b的滑动接触位置更靠内周侧。

所述磁性辊子52在内周的圆周方向的大致等间隔位置具有向轴心方向突出的六个脉冲产生齿即目标突出部(タ一ゲツト)52a～52f。

另一方面，所述第一、第二检测器53、54在内部具备检测磁轭和磁通变化的检测线圈，检测线圈检测随着所述磁性辊子52的旋转而使各目标突出部52a～52f通过时的磁通变化，并分别输出图7所示的脉冲信号。

为了使在第一、第二检测器53、54产生的脉冲信号P1、P2的Hi、Lo的宽度W分别是同一宽度，所述各目标突出部52a～52f在周向等间隔配置。

如图6所示，所述第一检测器53配置在穿过电动机输出轴13轴心并与所述电动机输出轴13的轴线垂直的垂线Q上，与此相对，第二检测器54配置在相对于所述垂线Q上的电动机输出轴13的轴心将所述垂线Q向圆周方向偏离规定角度θ的位置。如图7所示，通过该特殊的配置，两检测器53、54的第一、第二脉冲信号P1、P2被设定成第二检测器54的第二脉冲信号P2的Hi信号与第一检测器53的第一脉冲信号P1的Hi信号重叠且检测周期成为1/4周期。

即当将图7所示的从第一检测器53的第一脉冲信号P1的最初Hi信号的上升边缘e到下一个Hi信号的上升边缘e’的检测周期作为一个周期时，在该一个周期的范围内，所述第一脉冲信号P1和第二脉冲信号P2以仅错开1/4周期部分的状态配置。

如图8A所示，作为所述控制单元21的检测波形处理方法，按照所述第一、第二检测器53、54的第一、第二脉冲信号(Hi、Lo的组合)来判断a、b、c、d区域，并进行电动机12的正向反向旋转判断。即，例如在检测出b→c的信号的情况下，则判断电动机输出轴13是正向旋转，相反，在检测出b→a的信号的情况下，则判断电动机输出轴13是反向旋转。

如图8B所示，根据所述各a、b、c、d、...信号的输出，即在切换的正时中输出脉冲，能够从所述六个目标突出部52a～52f得到24脉冲的合成脉冲信号。因此，所述电动机输出轴13的旋转角的分辨率增加。该图8B表示的脉冲信号输出状态表示的是凸轮轴2相对正时链轮1的相对旋转相位角以一定角度保持的状态，图8C表示的脉冲信号输出状态表示的是凸轮轴2相对所述正时链轮1的相对旋转相位角处于变换中的状态。在该相对旋转相位的变换过程中，如图示那样，相对所述保持过程中(图8B)的情况而能够进行高频度的脉冲检测。

图8D是自所述凸轮传感器输出的凸轮角基准脉冲(凸轮脉冲)，图8E是自曲轴转角传感器输出的曲轴转角基准脉冲(曲轴脉冲)，以来自所述两个检测器53、54的合成脉冲与所述曲轴脉冲的相关关系来检测所述凸轮轴2相对所述正时链轮1的相对旋转相位。

在把所述正时链轮1与凸轮轴2的相对旋转相位角保持一定的情况下，按照图9、图10具体地说明变换相对旋转相位角的情况。

首先如图9A所示，在把所述相对旋转相位保持一定的情况下，每当检测到从所述两检测器53、54输出的合成脉冲，则把该合成脉冲的频率与从曲轴转角传感器输出的曲轴脉冲频率进行比较。接着把图9B所示的所述两检测器53、54的合成脉冲频率与曲轴脉冲频率的相关值相互对照，若两者的频率相关值一致，则能够检测为所述相对旋转相位角处于被保持一定角度的状态。

图中的箭头Z是曲轴脉冲和凸轮脉冲的检测正时，从通常的内燃机的中转速区域到高转速区域被获取以检测所述凸轮轴2相对所述正时链轮1的相对旋转角(相位变换角)。

接着如图10A所示，在所述相对旋转相位变换中的情况下，曲轴脉冲没有变化而恒定地被输出，但从所述两检测器53、54输出的合成脉冲信号则由于所述电动机输出轴13的旋转速度变大而与所述保持控制的情况相比以高频度细微地被输出。

如图10B所示，把所述合成脉冲频率F2相对曲轴脉冲频率F1而变化的量换算成所述相对旋转相位角，由此能够检测相位变换角D。即在相对曲轴脉冲频率F1而合成脉冲频率F2变高的情况下(三角山形F2A)，能够检测为相位变换角D向提前角侧变化，例如从该状态相对曲轴脉冲频率F1而恒定的情况下(平行F2H)，能够检测为保持该提前角状态。进而从该保持状态在相对曲轴脉冲频率F1而合成脉冲频率F2变低的情况下(倒三角山行F2B)，能够检测为相位变换角D向滞后角侧变化。即通过把合成脉冲频率F2相对曲轴脉冲频率F1而变化的量换算成相位变换角D来检测该相位变换角D。

图11是表示在内燃机运转时和停止时所述控制单元21的相位变换角D的检测方法的流程图。

[内燃机低转速时的检测方法]

在步骤1中判断是否处于内燃机的曲轴转动后(起动后)的运转中，在判断为运转中时，向步骤2转移，在该步骤2中，由所述曲轴转角传感器来检测曲轴脉冲的基准位置。

在步骤3中判断所述凸轮角传感器是否检测到凸轮脉冲，在判断为检测到凸轮脉冲时，向步骤4转移。在该步骤4中，利用按照所述曲轴脉冲和凸轮脉冲的一般检测方法来检测所述相位变换角D，而且将其更新并返回步骤1。该步骤1～4的检测处理在内燃机的中转速区域到高转速区域范围进行。

在所述步骤3中判断为未检测到凸轮脉冲时，设为当前的内燃机运转状态处于曲轴转动时或规定的低转速区域而向步骤5转移。在此，在该检测程序即将开始前把预先按照所述一般检测方法检测出的相位变换角D1作为初期值存储。

在步骤6中根据所述曲轴脉冲信号来检测图10B所示的曲轴脉冲频率F1，在步骤7中检测从所述第一检测器53输出的脉冲信号，进而在步骤8中检测从所述第二检测器54输出的脉冲信号。

在步骤9中，如图8A记载的那样，根据所述第一、第二检测器53、54的两个脉冲信号来判断电动机12的旋转方向。

接着，在步骤10中，按照所述两检测器53、54的两脉冲信号来制作合成脉冲信号，在步骤11中计算图10B所示的合成脉冲频率F2(电动机12的脉冲频率)。

在步骤12中，判断所述曲轴脉冲频率F1与合成脉冲频率F2的相关值是否一致。该“一致”即使不是完全一致而是大致一致时也认为是一致。

在此，在判断为相关值一致时，向步骤13转移，在此，设为相位变换角D处于以一定角度被保持过程中，不更新该相位变换角D而返回步骤1。

在所述步骤12中判断曲轴脉冲频率F1与合成脉冲频率F2的相关值不是一致时则向步骤14转移，在此，将相位变换角D判断为处于变换中，把从与曲轴脉冲频率F1的相关系数偏离的合成脉冲频率F2的变化量作为相位角校正值(插补值)S来计算。

接着，在步骤15中把在所述步骤5存储的初期相位变换角D1与所述相位角校正值S相加来计算当前的相位变换角D，将其更新并输出。

本实施例使用所述合成脉冲信号来求曲轴刚转动后到低转速区域的相位变换角，但也能够把它作为通常的内燃机的中转速区域和高转速区域的检测方法来使用。

[内燃机停止时的检测方法]

接着，在步骤16以下表示内燃机停止时的检测方法。在所述步骤1中判断为内燃机停止中时，向步骤16转移。

在该步骤16中把在内燃机即将停止前检测到的相对旋转相位角D2，即把点火开关切断后而利用惯性旋转的曲轴的根据曲轴转角传感器和所述凸轮角传感器的各信息信号算出的相对旋转相位角D2存储在存储器中。

在步骤17中检测从所述第一检测器53输出的脉冲信号，进而在步骤18中检测从所述第二检测器54输出的脉冲信号。

在步骤19中，如图8A记载的那样，根据所述第一、第二检测器53、54的两个脉冲信号来判断电动机12(电动机输出轴13)的旋转方向。

接着，在步骤20中根据所述两检测器53、54的两脉冲信号来制作合成脉冲信号。

在步骤21中根据所述两检测器53、54的合成脉冲统计数和所述检测出的电动机输出轴13的旋转方向的值，计算提前角侧或滞后角侧的变换方向和相位变换角的变化量(校正值)Dx。在此，通常是根据内燃机温度而为了确保良好的再起动性而设定的相位变换角，在本实施例中，对应于再起动时的内燃机温度比规定温度高的情况。这时，使从最提前角侧与最滞后角侧的中间位置偏向滞后角侧规定角度地来设定相位变换角。

该相位变换角D能够任意设定，例如在预热起动时，为了避免由于减压效果(低压缩效果)而产生自点火现象，也可以把所述相位变换角D设定在最滞后角侧，而且也可以按照内燃机的运转状态而设定为处于最提前角与最滞后角的中间位置。

接着，在步骤22中，把预先在所述步骤16中存储的相对旋转相位角D2与在步骤21中算出的相位变换角的校正值Dx相加而得到的值作为当前的相位变换角D来更新并将其输出后返回步骤1。

如以上所述，本实施例由于使用带有电刷的电动机12，所以仅使所述电动机12的壳体5与正时链轮1一起旋转而转子自身并不一直旋转，因此，与所述现有技术相比能够减少内燃机的消耗能量。

对于正时链轮1与凸轮轴2的相对旋转相位角D，除了使用曲轴转角传感器和凸轮角传感器的一般检测之外，由于还能够使用所述曲轴转角传感器和旋转检测机构51的第一、第二检测器53、54来高频度地检测当前的相位变换角D，所以能够更高精度地进行检测。

特别是在内燃机的曲轴转动时的极低转速区域和低转速区域，所述一般的检测方法由于检测频度少而检测精度低，但在本实施例中由于在内燃机的曲轴转动时的极低转速区域到低转速区域使用所述旋转检测机构51，所以通过在该旋转区域的高频度检测而能够高精度地检测相位变换角D。其结果是能够谋求提高进气阀的配气正时控制的稳定化和控制敏感度。

并且由于所述旋转检测机构51配置在比所述一对滑环48a、48b和各电刷23a、23b的配置位置更靠内周侧，所以能够避免内燃机运转时由于所述各电刷23a、23b与滑环48a、48b的滑动而产生的各种影响。

即在把所述旋转检测机构51的各检测器53、54配置在各电刷23a、23b或各滑环48a、48b外周侧的情况下，由于各电刷23a、23b与各滑环48a、48b的内周的滑动而产生的磨损粉，有可能利用壳体5的旋转离心力飞散并附着在各检测器53、54上而导致检测精度降低。但在本实施例中，由于把各检测器53、54配置在各电刷23a、23b和各滑环48a、48b的内周侧，因所述磨损粉向各滑环48a、48b的外周方向飞散，所以能够抑制因该磨损粉而导致旋转检测机构51的检测精度降低。

而且，能够抑制所述磨损粉对电动机12产生的磁场的影响和对在所述各电刷23a、23b与滑环48a、48b的滑动部产生的电磁干扰的影响。

由于把所述旋转检测机构51的磁性辊子52与电动机输出轴13形成一体，所以能够谋求结构的简化，组装作业和制造作业变得容易，从而能够谋求降低成本。

并且由于利用非磁性的合成树脂材料来形成所述罩部件3，所以能够把所述第一、第二检测器53、54埋设在罩部件3内，从而能够缩短装置的轴向长度，并且据此也能够谋求降低成本。

由于利用合成树脂材料来形成所述罩部件3，因此能够谋求内燃机整体的轻量化，并且由于能够把所述各滑环48a、48b和连接端子49a等设置成一体，所以它们的制造作业变得容易。

本实施例把所述减速机构8的滚针轴承28和第一球轴承33配置在径向的大致同一位置，特别是把所述环状部件19和滚珠34配置在与滚针轴承28相同的径向位置，所以能够把装置的轴向长度充分缩短。其结果是能够谋求装置的小型化和轻量化。

由于所述减速机构8的结构被简化，所以制造作业和组装作业变得容易，从而能够充分降低它们的成本。

由于把所述滚针轴承28配置在所述环状部件19的内齿19a齿面与滚珠34啮合的位置的径向内周侧，所以能够由所述滚针轴承28来承受从环状部件19侧向径向内侧作用的大的负载。因此，由所述负载产生的弯矩几乎不向所述电动机输出轴13作用。因此，能够使电动机输出轴13总是顺畅旋转。

并且，由于从油供给孔46a把润滑油强制地向所述减速机构8内供给，所以减速机构8内各部分的润滑性提高，并且，把润滑油向内齿19a与滚珠34之间、滚针轴承28、第一球轴承33供给，从而使各滚珠28b、34和各球之间的润滑性也提高，不言而喻可以使减速机构8总是进行顺畅的相位变换，而且由于该润滑油还发挥缓冲功能，所以能够更有效地抑制所述噪音的产生。

特别是在内燃机的驱动中，由于从油泵压送的润滑油经由所述润滑油供给机构被一直供给而成为浸渍状态，所以能够抑制所述各滚动体出现油膜不足。由此，能够充分降低电动机12的初期驱动负载，能够谋求提高配气正时控制的敏感度和减少消耗能量。

从所述减速机构8的内部经由所述各油排出孔而向外部排出的润滑油由于离心力而向所述第二球轴承43附着，并且向正时链轮1的各齿轮部1b附着，因此能够高效率地润滑这些部位。

并且，由于使所述电动机输出轴13和偏心轴部30经由滚针轴承28和第三球轴承35而被凸轮螺栓10支承，所以不需要另外设置支承轴，能够谋求减少零件个数，并且由于从轴向直接与凸轮轴2结合，所以相对凸轮轴2能够抑制径向的歪斜而能够得到高的同轴性。

由于通过壳体5而能够谋求减速机构8与电动机12的一体化，且还能够经由链轮本体1a而谋求与正时链轮1的一体化，所以能够谋求这些构成部件整体的单元化。因此，除了装置的轴向之外，还能够谋求径向的小型化，且使产品管理变得容易。

由于所述第二油封32向所述电动机输出轴13提供摩擦阻力，所以利用阀簧的弹力等吸收产生于所述凸轮轴2的交变扭矩而能够抑制电动机12的负载。

通过把所述电动机输出轴13与偏心轴部30一体化，与分割的情况相比能够谋求减少零件个数，组装和制造作业变得容易，并且据此也能够谋求降低成本。

本发明并不限定于上述实施例的结构，例如也可以把所述磁性辊子52与电动机输出轴13分体形成，而且，也可以将各目标突出部52a～52f的数量进一步增加或减少。

以下说明从所述实施例掌握的本发明的技术思想。

[a]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，将所述被检测部设置在所述电动机输出轴的前端侧，并且将所述检测部设置于所述固定部件。

[b]在上述a所记载的内燃机的配气正时控制装置中，将所述被检测部设置在所述电动机输出轴的前端。

[c]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，所述被检测部由在周向大致等间隔位置突出设置的多个脉冲产生齿构成，并且所述检测部由能够测量磁通的磁传感器构成。

[d]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，从动旋转体相对所述驱动旋转体的相对旋转相位被限制在规定角度范围内，并且在内燃机停止时将从动旋转体相对所述驱动旋转体的相对旋转相位控制在最滞后角侧，在内燃机再起动的曲轴转动时，至少根据内燃机的温度状态来驱动所述电动机以便将从动旋转体相对所述驱动旋转体的相对旋转相位控制在所希望的相对旋转相位。

[e]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，在内燃机停止时将从动旋转体相对所述驱动旋转体的相对旋转角度存储到控制电路的存储器中，

在内燃机再起动的曲轴转动时，驱动所述电动机以成为内燃机能够起动的配气正时。

[f]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，在内燃机的预热起动的曲轴转动时，使所述电动机与所述凸轮轴的旋转方向反向地旋转，从而将驱动旋转体与从动旋转体的相对旋转相位控制在滞后角侧。

[g]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，把所述线圈设置于所述转子，并且利用换向器和与该换向器抵接的通电切换用电刷来切换向所述线圈通电的状态。

[h]在上述g所记载的内燃机的配气正时控制装置中，所述定子由交替形成有不同磁极的永久磁铁构成。

[i]在上述g所记载的内燃机的配气正时控制装置中，将所述被检测部和检测部设置在所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的内周侧。

[j]在第一方面发明记载的内燃机的配气正时控制装置中，所述固定部件由配置成将所述驱动旋转体的至少一部分覆盖的罩部件构成，该罩部件固定于内燃机的缸盖。

[k]在上述j所记载的内燃机的配气正时控制装置中，所述罩部件由非磁性体形成。

[l]在上述j所记载的内燃机的配气正时控制装置中，所述检测部一体地固定在所述罩部件上。

Claims (10)

1.一种内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，具备：

驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；

从动旋转体，其被固定于凸轮轴；

电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置在所述定子和转子的至少一个上且通过进行通电而使所述转子相对所述定子旋转的线圈、被固定于所述转子的电动机输出轴；

减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；

滑环，其被设置于所述驱动旋转体或与该驱动旋转体相对的罩部件之中的任一个并向所述线圈给电；

给电用电刷，其被设置于所述驱动旋转体或罩部件之中的另一个并与所述滑环抵接；

被检测部，其被设置于所述电动机输出轴的轴向的所述滑环侧，并被配置在所述滑环与给电用电刷抵接的部位的径向内侧；

检测部，其被设置于所述罩部件的所述滑环的径向内侧，检测所述被检测部的位置以检测所述电动机输出轴的旋转位置。

2.如权利要求1所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

将所述被检测部设置在所述电动机输出轴的前端侧，并且将所述检测部设置于所述罩部件。

3.如权利要求1所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

将所述被检测部设置在所述电动机输出轴的前端。

4.如权利要求1所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

所述被检测部由在周向大致等间隔位置突出设置的多个脉冲产生齿构成，并且所述检测部由能够测量磁通的磁传感器构成。

5.如权利要求1所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

把所述线圈设置于所述转子，并且利用换向器和与该换向器抵接的通电切换用电刷来切换向所述线圈通电的状态。

6.如权利要求5所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

所述定子由交替形成有不同磁极的永久磁铁构成。

7.如权利要求5所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

将所述被检测部和检测部设置在所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的内周侧。

8.如权利要求1所述的内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，

所述罩部件由配置成将所述驱动旋转体的至少一部分覆盖的罩部件构成，该罩部件固定于内燃机的缸盖。

9.一种内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，具备：

驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；

从动旋转体，其被固定于凸轮轴；

电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置成与该转子一体旋转且通过进行通电而沿周向形成不同磁极的多个线圈、切换向该线圈通电的状态的换向器、被设置于所述驱动旋转体并与所述换向器抵接的通电切换用电刷、被固定于所述转子的电动机输出轴，经由所述通电切换用电刷和换向器向所述线圈通电而使所述电动机输出轴旋转；

减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；

被检测部，其被设置于所述电动机输出轴的轴向的所述换向器侧，并被配置在所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的径向内侧；

检测部，其被设置于与所述驱动旋转体相对的罩部件的所述换向器的径向内侧，检测所述被检测部的位置以检测所述电动机输出轴的旋转位置。

10.一种内燃机的配气正时控制装置，其特征在于，具备：

驱动旋转体，其从曲轴被传递旋转力；

从动旋转体，其被固定于凸轮轴；

电动机，其具有：被固定于所述驱动旋转体的定子、相对该定子相对旋转的转子、被设置成与该转子一体旋转并通过进行通电而沿周向形成不同磁极的多个线圈、切换向该线圈通电的状态的换向器、被设置于所述驱动旋转体并与所述换向器抵接的通电切换用电刷、被固定于所述转子的电动机输出轴，经由所述通电切换用电刷和换向器向所述线圈通电而使所述电动机输出轴旋转；

减速机构，其将所述电动机输出轴的旋转减速并向所述从动旋转体传递；

滑环，其被设置于所述驱动旋转体或与该驱动旋转体相对的罩部件之中的任一个并向所述通电切换用电刷给电；以及

给电用电刷，其被设置于所述驱动旋转体或罩部件之中的另一个并与所述滑环抵接，

在所述滑环与给电用电刷抵接的部位的内周侧以及所述换向器与通电切换用电刷抵接的部位的内周侧，检测所述电动机输出轴的旋转位置。