CN102588123A - 气门正时控制装置的控制器及内燃机的气门正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气门正时控制装置的控制器及内燃机的气门正时控制装置，能够谋求内燃机起动时的由电动机进行的相位角变换控制的响应性的提高以及控制的稳定化。在关闭IGS后，在步骤2将目标相位角Q1设定在相对于冷机起动的要求相位角Q向前进角侧错开规定角度的角度，在步骤3由电动机将凸轮轴的相位角控制在前进角侧。接着，在开启IGS的情况下，在步骤6如果内燃机起动时的水温在规定温度以下，则在步骤7判断当前的凸轮轴是否达到目标相位角Q1，在步骤8通过随着由起动电动机进行的曲轴的旋转开始而在凸轮轴上产生的交替扭矩自动地变换到滞后角侧，在检测实际相位角后，向通常的反馈控制转移，向低温起动时的要求相位角Q收敛。

Description

气门正时控制装置的控制器及内燃机的气门正时控制装置

技术领域

本发明涉及使用电动机可变控制内燃机的气门即进气门及排气门的开闭正时的气门正时控制装置的控制器及内燃机的气门正时控制装置。

背景技术

近来，提供有一种内燃机气门正时控制装置，其经由减速机构向凸轮轴传递电动机旋转力，由此提高控制曲轴和凸轮轴的相对旋转相位的响应性及控制性。

例如，本申请人先申请的如下专利文献1所记载的气门正时控制装置，其使用多个电刷和集电环对电动机供电，由此，经由减速机构变更凸轮轴和曲轴的相对旋转相位，控制进气门的气门正时。

专利文献1：(日本)特开2010-138735号公报

但是，在上述现有的气门正时控制装置中，在内燃机机起动时开始所述两者的相对旋转相位的控制的情况下，由于所述电动机从停止的状态驱动，因此，静摩擦作用而可能导致直至实际旋转驱动产生时间的损失，而且抖动(ハンチング)变大，刚驱动后不久的控制状态不稳定。

发明内容

本发明是鉴于所述现有技术的课题而开发的，其目的在于提供一种气门正时控制装置的控制器及内燃机气门正时控制装置，能够在内燃机起动时使用电动机谋求提高相位角变换控制的响应性和控制的稳定化。

本发明第一方面提供的一种气门正时控制装置的控制器，在内燃机起动时，控制所述曲轴和所述凸轮轴的相对旋转相位角使其接近要求相位角，所述控制器的特征在于，在所述内燃机停止时，将所述相对旋转相位角控制为与所述要求相位角不同的目标相位角，从内燃机再起动时由起动电动机进行的曲轴的旋转开始时点到能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的期间，使所述相对旋转相位角向接近所述要求相位角的方向变更，在能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的时点，开始反馈控制以便通过所述相位变更机构使所述相对旋转相位角与所述要求相位角吻合。

即，本发明的特征在于，在内燃机停止时，在相对于下一次起动时的要求相位角勉强地向前进角侧或者滞后角侧的不同的相位角变换的状态下停止内燃机，在下一次内燃机起动之后，例如利用凸轮扭矩输入等向滞后角方向变换的动力，从静摩擦状态向动摩擦状态转移，或者，预先向电动机输出克服凸轮扭矩的驱动力向前进角方向逐渐地变换，由此，自内燃机起动时开始，从静摩擦状态向动摩擦状态转移。

本发明第九方面提供的一种气门正时控制装置的控制器，在内燃机起动时，控制所述曲轴和所述凸轮轴的相对旋转相位角使其接近要求相位角，所述控制器的特征在于，在所述内燃机起动时，在将驱动所述电动机的状态保持不变的连续的状态下，基于所述检测装置的检测结果开始控制以使所述相对旋转相位角与所述要求相位角吻合。

根据该发明，不仅能够谋求提高内燃机起动时的相位角变换的控制响应性，并且能够进行稳定的控制。

附图说明

图1是表示本发明的气门正时控制装置的一实施方式的纵剖面图；

图2是表示本实施方式的主要构成部件的分解立体图；

图3是图1的A-A线剖面图；

图4是图1的B-B线剖面图；

图5是图1的C-C线剖面图；

图6是图1的D向视图；

图7是气门正时控制装置的侧面图；

图8是本实施方式的从内燃机停止到冷机起动时的时间图；

图9是从所述内燃机停止到冷机起动时的控制器的控制流程图；

图10是本实施方式的热机结束中的从内燃机停止到内燃机起动时的时间图；

图11是所述热机结束中的从内燃机停止开始起动时的控制器的控制流程图。

附图标记说明：

1  正时链轮(驱动旋转体)

2  凸轮轴(从动旋转体)

3  罩部件

4  相位变更机构

8  减速机构

12  电动机

13  电动机轴(输出轴)

25a，25b  第一电刷

30a，30b  第二电刷

40  控制器单元(控制器)

Q  要求相位角

Q1，Q2  目标相位角

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明所涉及的内燃机的气门正时控制装置及其控制器的实施方式。需要说明的是，本实施方式适用于内燃机的进气侧的气门装置，但是，同样能够适用在排气侧的气门装置。

如图1～图3所示，该气门正时控制装置包括：通过内燃机的曲轴旋转驱动的驱动旋转体即正时链轮1、经由未图示的轴承旋转自如地支承于气缸盖上且利用从所述正时链轮1传递的旋转力旋转的凸轮轴2、固定于在所述正时链轮1的前方位置配置的未图示的链条罩上的罩部件3、配置于所述正时链轮1和凸轮轴2之间根据内燃机运转状态变更正时链轮1和凸轮轴2的相对旋转相位的相位变更机构4。

所述正时链轮1的整体由铁类金属一体地形成，所述正时链轮1由内周面为台阶径状的圆环状的链轮主体1a和齿轮部1b构成，其中，齿轮部1b一体地设置在该链轮主体1a的外周，经由卷绕的未图示的正时链条接受来自曲轴的旋转力。另外，正时链轮1通过中径球轴承43旋转自如地支承在凸轮轴2上，该中径球轴承43安装在形成于所述链轮主体1a的内周侧的圆形槽1c和在所述凸轮轴2的前端部一体地具有的厚壁的凸缘部2a的外周之间。

在所述链轮主体1a的前端部外周缘一体地形成有环状突起1d。如图1及图2所示，在该链轮主体1a的前端部配置有在所述环状突起1d的前端侧同轴地定位且在内周形成有波形状的内齿19a的环状部件19，并且，在该环状部件19的前端侧配置有与后述的电动机12的壳体5一体的圆环状的阴螺纹形成部6。

在所述链轮主体1a和环状部件19的外周部，在圆周方向的大致等间隔位置贯通而形成有六个螺栓插通孔1e、19b，并且，在所述阴螺纹形成部6，在与各螺栓插通孔1e、19b对应的位置形成有六个阴螺纹孔6a，通过插通在这些螺栓插通孔1e、19b和阴螺纹孔6a的螺栓7，将正时链轮1、环状部件19及阴螺纹形成部6(壳体5)共同拧紧而进行固定。

需要说明的是，所述链轮主体1a及环状部件19构成后述的减速机构8的外壳。

另外，所述链轮主体1a的环状突起1d、环状部件19及阴螺纹形成部6的各自的外径大致相同。

并且，如图4所示，在所述链轮主体1a的局部内周面上，沿着圆周方向在规定的长度范围内形成有扇状的卡合部即停止凸部1f。

所述罩部件3由铝合金材料一体地形成为杯状，形成于前端部的突出部3a以覆盖所述壳体5的前端部的方式设置，并且，在所述突出部3a的外周部侧，沿轴向一体地形成有圆筒壁3b。也如图1及图8所示，该圆筒壁3b在其内部形成有保持用孔3c，该保持用孔3c的内周面构成后述的电刷保持体28的导向面。

另外，如图2所示，在罩部件3的外周形成的凸缘部3d上贯通而形成有六个螺栓插通孔3e，罩部件3通过插通于该各螺栓插通孔3e的未图示的螺栓固定在所述链条罩上。

也如图1所示，在所述突出部3a的外周侧的台阶部内周面和所述壳体5的外周面之间，安装有密封部件即大径的油封50。该大径油封50的横截面为大致コ形状，在合成橡胶的基体材料的内部埋设有芯棒，并且，大径油封50的外周侧的圆环状基部嵌合并固定在设置于所述罩部件3的内周面的台阶圆环部3h上。

所述壳体5具有：将铁类金属材料通过冲压成型而形成为有底筒状的筒状部即壳主体5a、密封该壳主体5a的前端开口的密封板11。

所述壳主体5a在后端侧具有圆板状的底部5b，在该底部5b的大致中央形成有插通后述的偏心轴部39的大径的轴部插通孔5c，并且，在该轴部插通孔5c的孔缘上一体地设有向凸轮轴2的轴向突出的圆筒状的延伸部5d。另外，在所述底部5b的前端面外周侧一体地设有所述阴螺纹形成部6。

所述凸轮轴2在外周每一气缸具有两个驱动凸轮，该气缸使未图示的进气门进行开动作，并且，在前端部通过凸轮螺栓10从轴向结合有从动部件9。另外，如图4所示，在凸轮轴2的所述凸缘部2a上，沿着圆周方向形成有使所述链轮主体1a的停止凸部1f卡入的卡止部即停止凹槽2b。该停止凹槽2b沿着圆周方向形成规定长度的圆弧状，在该长度范围内转动的停止凸部1f的两端缘分别与圆周方向的相对缘2c、2d抵接，由此，限制凸轮轴2相对于正时链轮1的最大前进角侧或最大滞后角侧的相对旋转位置。由该停止凸部1f和停止凹槽2b构成停止机构。

如图1所示，所述凸轮螺栓10在头部10a的轴部10b侧的端面配置有圆环状的垫圈部10c，并且，在轴部10b的外周形成有阳螺纹部10d，该阳螺纹部10d螺纹接合在从所述凸轮轴2的端部向内部轴向形成的阴螺纹部上。

所述从动部件9由铁类金属材料一体地形成，如图1所示，由形成于前端侧的圆板部9a和一体地形成于后端侧的圆筒部9b构成。

所述圆板部9a在后端面的径向大致中央位置一体地设有环状台阶突起9c，该台阶突起9c的外周面和所述凸缘部2a的外周面对置，同时插通并配置在所述中径球轴承43的内轮43a的内周。由此，在组装时凸轮轴2和从动部件9的定心作业变得容易。需要说明的是，所述中径球轴承43的外轮43b被压入并固定在所述链轮主体1a的圆形槽1c的内周面上。

另外，如图1～图3所示，在所述圆板部9a的外周部一体地设有保持多个滚子48的保持器41。该保持器41形成为从所述圆板部9a的外周部向与所述圆筒部9b同方向突出的圆筒状，在该圆周方向的大致等间隔的位置形成有滚动自如地保持多个所述滚子48的大致长方形状的滚子保持孔41a。

另外，该保持器41的前端部经由形成于所述阴螺纹形成部6和所述延伸部5d之间的圆环状的凹部即空间部44向壳体5的底部5b方向延伸。

如图1所示，所述圆筒部9b在中央贯通而形成有插通所述凸轮螺栓10的轴部10b的插通孔9d，并且，在外周侧设有滚针轴承38。

所述相位变更机构4由配置于所述凸轮轴2的大致同轴上前端侧的促动器即所述电动机12、使该电动机12的旋转速度减速并向凸轮轴2传递的所述减速机构8构成。

如图1及图2所示，所述电动机12为带电刷的DC电动机，其具有：与所述正时链轮1一体地旋转的磁轭即所述壳体5、旋转自如地设于该壳体5的内部的输出轴即电动机轴13、固定于壳体5的内周面的半圆弧状的一对永久磁铁14、15、固定于所述密封板11的定子16。

所述电动机轴13形成为筒状并作为电枢发挥功能，在轴向的大致中央位置的外周固定有具有多个极的铁心转子17，并且，在该铁心转子17的外周卷绕有电磁线圈18。另外，在电动机轴13的前端小径部的外周压入并固定有整流子20，在该整流子20上，在以与所述铁心转子17a的极数相同数量分割的各扇形块上电连接有所述电磁线圈18。

如图5所示，所述定子16的主要构成要素有：在所述密封板11的内周侧一体地设置的圆板状的树脂板22、设置于该树脂板22内侧的一对树脂支架23a、23b、在该各树脂支架23a、23b的内部沿径向滑动自如地收容配置且各前端面通过螺旋弹簧24a、24b的弹簧力从径向与所述整流子20的外周面弹性接触的第一电刷25a、25b、以使各外端面露出的状态埋设并固定于所述树脂支架23a、23b的前端面的内外双重圆环状的集电环26a、26b、将各所述第一电刷25a、25b和各所述集电环26a、26b电连接的软辫线线束(ピグテ一ルハ一ネス)27a、27b。

所述密封板11经由卡环55定位并固定在形成于所述壳体5的前端部内周的凹状台阶部上，并且，在所述密封板11的中央位置贯通而形成有插通电动机轴13的一端部等的轴插通孔11a。

然后，在所述突出部3a上固定有使用合成树脂材料一体地模制的电刷保持体28。

也如图1～图2、图7所示，从侧面看时该电刷保持体28形成为大致L形状，该电刷保持体28的主要构成要素有：插入所述保持用孔3c的大致圆筒状的电刷保持部28a、在该电刷保持部28a的上端部具有的连接器部28b、在所述电刷保持部28a的两侧一体地突出而设置并固定在所述突出部3a上的一对托架部28c、28c、大部分埋设在所述电刷保持体28的内部的一对端子片31、31。

所述一对端子片31、31沿上下方向平行且形成为曲柄状，被配置成一侧(下端侧)的各端子31a、31a处于在所述电刷保持部28a的底部侧露出的状态，另一方面，另一侧(上端侧)的各端子31b、31b突出而设置于所述连接器部28b的阴型嵌合槽28d内。另外，所述另一侧端子31a、31b经由未图示的阳端子与蓄电池电源电连接。

所述电刷保持部28a大致水平状(轴向)地延伸，在形成于内部的上下位置的圆柱状的贯通孔内固定有套筒状的滑动部29a、29b，并且，在该各滑动部29a、29b的内部，向轴向滑动自如地保持有各前端面从轴向分别抵接于所述各集电环26a、26b的第二电刷30a、30b。

该各第二电刷30a、30b形成为大致长方体状，该各第二电刷30a、30b通过弹性地安装在面临各贯通孔的底部侧的所述一侧端子31a、31a之间的施力部件即第二螺旋弹簧32a、32b的弹簧力，分别受到沿所述各集电环26a、26b方向的力。另外，在所述第二电刷30a、30b的后端部和所述一侧端子31a、31a之间，通过焊接固定有具有挠性的一对软辫线线束33a、33b，将所述两者电连接。该软辫线线束33a、33b的长度被设定在以所述第二电刷30a、30b通过所述各螺旋弹簧32a、32b最大地进出时不从所述各滑动部29a、29b脱落的方式限制其最大滑动位置的长度。

另外，在形成于所述电刷保持部28a的基部侧外周的圆环状的嵌合槽内嵌合并保持有环状密封部件34，当所述电刷保持部28a插通在所述保持用孔3c时，所述密封部件34与所述圆筒壁3b的前端面弹性接触并密封电刷保持部28a的内部。

另外，在所述第二电刷30a、30b为自由的状态下，从通过各螺旋弹簧32a、32b的弹簧力最大地突出的电刷保持部28a的开口端到第二电刷30a、30b的前端面30c、30d的长度L被设定为，该长度L短于在向保持用孔3c内插通电刷保持部28a以使所述第二电刷30a、30b的各前端面30c、30d与各集电环26a、26b抵接的状态下从该各前端面30c、30d到圆筒壁3b的前端面的长度L1。

在所述连接器部28b中，与插入未图示的阳端子的前述嵌合槽28d面临的所述另一侧端子31b、31b在上端部经由所述阳端子与电子控制器(ECU)即控制器单元40电连接。

所述托架部28c、28c形成为大致三角形状，在两侧部贯通而形成有螺栓插通孔28e、28e，在该各螺栓插通孔28e、28e插通与形成于所述突出部3a的一对阴螺纹3f、3f螺纹接合的各螺栓36、36，将所述电刷保持体28经由各托架部28c、28c固定于突出部3a。

所述电动机轴13通过小径球轴承37和配置于该小径球轴承37的轴向侧部的所述滚针轴承38，旋转自如地支承于所述凸轮螺栓10的头部10a侧的轴部10b的外周面上。另外，在所述电动机轴13的凸轮轴2侧的后端部，一体地设有构成减速机构8的一部分的圆筒状的偏心轴部39。

所述滚针轴承38由压入偏心轴部39的内周面的圆筒状的护圈38a、旋转自如地保持于该护圈38a的内部的多个滚动体即针形滚子38b构成。该针形滚子38b在所述从动部件9的圆筒部9b的外周面滚动。

所述小径球轴承37的内轮以夹持状态固定在所述从动部件9的圆筒部9b的前端缘和凸轮螺栓10的垫圈10c之间，另一方面，外轮在形成于电动机轴13的内周的台阶部和防脱环即卡环45之间被轴向定位并支承。

另外，在所述电动机轴13(偏心轴部39)的外周面和所述壳体5的延伸部5d的内周面之间，设有阻止润滑油从减速机构8的内部向电动机12内泄漏的小径的油封46。该油封46通过其内周部与所述电动机轴13的外周面弹性接触，对该电动机轴13的旋转赋予摩擦阻力。

所述控制器单元40基于来自未图示的曲柄角传感器、空气流量计、水温传感器、油门开度传感器等各种传感器类的信息信号，检测当前的内燃机运转状态并进行内燃机控制。

另外，根据所述内燃机运转状态和来自检测所述凸轮轴2的当前旋转位置的检测装置的反馈信号，设定曲轴和凸轮轴的相对旋转相位角的要求相位角，对所述电动机12的电磁线圈18通电，进行电动机轴13的旋转控制，并且通过所述减速机构8使凸轮轴2进行正反旋转，控制该凸轮轴2相对于所述正时链轮1的相对旋转相位角。

所述检测装置由根据脉冲信号检测凸轮轴2的旋转位置的未图示的检测传感器、控制器单元40所具有的运算从所述检测传感器输出的信号并算出旋转位置的运算电路构成。

另外，如后述，所述控制器单元40根据内燃机停止时和内燃机起动时的内燃机温度(例如内燃机水温)旋转控制所述电动机12，由此，在内燃机停止时，将所述凸轮轴2的相对旋转相位角变换为与要求相位角不同的相位角，但是，在相位角的检测困难的内燃机起动时，赋予一定的操作力，或者关闭操作力，在所述控制器单元40检测到相位角的阶段转到反馈控制。

如图1和图2所示，所述减速机构8的主要构成要素有：进行偏心旋转运动的所述偏心轴部39、设置于该偏心轴部39的外周的大径球轴承47、设置于该大径球轴承47的外周的所述滚子48、一边在滚动方向上保持该滚子48一边允许其在径向上移动的所述保持器41、与该保持器41一体的所述从动部件9。

所述偏心轴部39的形成于外周面的凸轮面的轴心Y从电动机轴13的轴心X向径向稍微偏心。需要说明的是，所述大径球轴承47和所述滚子48等构成行星啮合部。

所述大径球轴承47以整体大致重叠的状态配置在所述滚针轴承38的径向位置，内轮47a压入并固定在所述偏心轴部39的外周面上，并且，在外轮47b的外周面总是抵接有所述滚子48。另外，在外轮47b的外周侧形成有圆环状的间隙C，通过该隙间C，大径球轴承47的整体随着所述偏心轴部39的偏心旋转可沿径向移动，即能够进行偏心移动。

随着所述大径球轴承47的偏心移动，各所述滚子48一边沿径向移动，一边嵌入所述环状部件19的内齿19a，并且，通过保持器41的滚子保持孔41a的两侧缘，一边向圆周方向导向，一边沿径向进行摆动运动。

通过润滑油供给装置向所述减速机构8的内部供给润滑油。该润滑油供给装置由油供给通路、油供给孔51、小径油孔52和未图示的三个大经油排出孔构成，其中，油供给通路形成于所述气缸盖的轴承的内部，从未图示的主回油孔供给润滑油；如图1所示，油供给孔51沿着所述凸轮轴2的内部轴向形成，并通过沟槽与所述油供给通路连通；小径油孔52沿着所述从动部件9的内部轴向贯通而形成，一端向该油供给孔51开口，而另一端在所述滚针轴承38和大径球轴承47的附近开口；油排出孔同样在从动部件9上贯通而形成。

通过该润滑油供给装置向所述空间部44供给润滑油并使润滑油滞留，从这里向大径球轴承47及各滚子48等可动部供给充分的润滑油。需要说明的是，通过所述小径油封46阻止滞留于该空间部44内的润滑油向壳体5内泄漏。

需要说明的是，如图1所示，在所述电动机轴13的前端内部压入并固定有闭塞凸轮螺栓10侧的空间部的截面大致コ形状的第一帽53。另外，在形成于所述突出部3a的大致中央的作业用贯通孔3g的孔缘上，压入并固定有闭塞该贯通孔3e的截面大致コ形状的第二帽54。

下面，对本实施方式的可变气门装置的基本动作说明如下。首先，如果内燃机的曲轴旋转驱动，则正时链轮1经由正时链条42旋转，该旋转力经由环状部件19和阴螺纹形成部6使壳体5即电动机12同步旋转。另一方面，所述环状部件19的旋转力从各滚子48经由保持器41及从动部件9向凸轮轴2传递。由此，凸轮轴2的凸轮使进气门进行开闭动作。

接着，在内燃机起动后进行规定的内燃机运转时，从所述控制器单元40经由各端子片31、31、各软辫线线束32a、32b、第二电刷30a、30b、各集电环26a、26b等向电动机12的电磁线圈17通电。由此，电动机轴13旋转驱动，该旋转力经由减速机构8减速后向凸轮轴2传递。

即，如果偏心轴部39随着所述电动机轴13的旋转进行偏心旋转，则电动机轴13每旋转一圈，各滚子48通过保持器41的各滚子保持孔41a沿径向被导向，并越过所述环状部件19的一内齿19a向邻接的另一内齿19a一边滚动一边移动，各滚子48依次重复这些动作并向圆周方向移动。通过该各滚子48的移动，所述电动机轴13的旋转被减速，并向所述从动部件9传递旋转力。这时的减速比根据所述滚子48的个数等可任意地设定。

由此，凸轮轴2相对于正时链轮1进行正反相对旋转，由此变换相对旋转相位角，将进气门的开闭正时变换控制到前进角侧或滞后角侧。

凸轮轴2相对于所述正时链轮1的正反相对旋转的最大位置限制(角度位置限制)通过所述停止凸部1f的各侧面与所述停止凹槽2b的各相对面2c、2d中的任一方抵接来进行。

即，所述从动部件9随着所述偏心轴部39的偏心转动向与正时链轮1的旋转方向同一方向旋转，由此，停止凸部1f的一侧面与停止凹槽2b的一侧的相对面2c抵接，限制进一步的同方向的旋转。由此，凸轮轴2相对于正时链轮1的相对旋转相位角向前进角侧变更为最大。

另一方面，通过从动部件9向与正时链轮1的旋转方向相反方向旋转，停止凸部1f的另一侧面与停止凹槽2b的另一侧的相对面2d抵接，限制进一步的同方向的旋转。由此，凸轮轴2相对于正时链轮1的相对旋转相位角向滞后角侧变更为最大。

其结果是，进气门的开闭正时向前进角侧或者滞后角侧变换为最大，从而谋求降低内燃机的燃油消耗并提高输出。

接着，在本实施方式中，在内燃机停止时，在通过所述控制器单元40将下一次再起动时的要求相位角勉强地向前进角侧或者滞后角侧的不同的相位角变换控制的状态下使内燃机停止。

〔冷机(低温)起动时的控制〕

下面，首先通过图8的时间图和图9的控制流程图，说明在开启点火开关(IGS)使内燃机再起动时内燃机温度处于规定温度以下的低温状态(冷机起动状态)下的控制。

如图8所示，在内燃机停止时，如果关闭IGS，则内燃机曲轴的旋转(图中，N线)逐渐降低，同时，所述控制器单元40将该时点的目标相位角(Q1线)勉强地设定在前进角侧。

接着，控制器单元40进行以下控制(图中，A区域)：向所述相位变更机构4的电动机12输出控制电流，赋予所述凸轮轴2旋转操作力以接近所述目标相位角(Q1线)，使该凸轮轴2相对于曲轴的相对旋转相位角(控制器单元40的检测相位角，图中的R线)向目标相位角的前进角侧(Q1)错开。之后，曲轴的旋转完全停止，内燃机处于停止状态。

其次，在长时间停止内燃机之后，如果开启IGS进行冷机再起动，则控制器单元40虽然被设定在与冷机起动相适应的滞后角侧的相对旋转相位角(要求相位角Q)，但是直至由起动电动机进行的曲轴的旋转开始的期间，经确认凸轮轴2和曲轴的实际相位角(图中P线)的结果，在该时点仍处于前进角侧。

之后，如果由起动电动机进行的曲轴的旋转开始，则在所述凸轮轴2上因气门弹簧的弹簧力等而产生的交替扭矩，通过该交替扭矩，该凸轮轴2的旋转相位角从前进角侧自动地向滞后角侧变换(图中P的B区域)。

在该阶段，基于来自所述检测装置的检测信号，开始由所述控制器单元40进行的相位角检测，基于该检测到的相位角，开始由电动机12进行的反馈控制。

这样，在反馈控制开始前，使凸轮轴2的相位角从前进角侧向滞后角侧变换，由此，从静摩擦状态向动摩擦状态转移，因此，由相位变更机构4进行的相位角变换的动作响应性大幅提高。

下面，基于图9的流程图，说明所述控制器单元40的具体控制。

在步骤1，判断驾驶者是否关闭了IGS，如果进行了关闭操作，则进入步骤2，如果没有进行关闭操作，则IGS已经开启，从而内燃机处于驱动中，因此，向后述的图11所示的控制流程图的步骤21转移。

在步骤2，将目标相位角Q1设定在相对下一次再起动时的冷机起动的要求相位角Q向前进角侧错开任意角度的角度。

在步骤3，针对所述目标相位角Q1，从内燃机转速降低中直至内燃机停止之前，通过反馈控制向所述电动机12输出控制电流，将凸轮轴2相对于曲轴的相对相位角控制在前进角侧。

在步骤4，曲轴的旋转停止，内燃机处于完全停止的状态。

接着，在步骤5，判断驾驶者是否为了再起动内燃机而开启了IGS。在此，如果判断为没有开启，则返回到步骤4，如果判断为开启了IGS，则在以下的步骤6判断内燃机起动时的水温是不是规定温度以下的低温。

在此，如果判断为规定温度以下的低温，则在步骤7判断在前述的内燃机直至停止期间通过所述电动机12控制当前的凸轮轴2是否达到目标相位角Q1。

在步骤8，下一次起动时，直至经由所述检测装置并通过控制器单元40检测到曲轴和凸轮轴2的相对的相位角，通过向所述凸轮轴2输入的交替扭矩，自动地向滞后角侧变换，因此，对所述电动机12不输出控制信号，不输入操作力。于是，在该时点由起动电动机进行的曲轴的旋转开始。

在步骤9，在检测到所述实际相位角后，向通常的反馈控制转移，向低温起动时的要求相位角Q收敛。

之后，在步骤10起动内燃机，在步骤11所述相位变更机构4通过反馈控制控制在通常的要求相位角。

另外，在所述步骤6，如果判断为内燃机水温不是低温，则向步骤12转移，在此，直至在下一次内燃机起动时由检测装置检测实际的相位角，通过在该凸轮轴2产生的交替扭矩向滞后角侧变换。因此，对电动机12不输出控制信号，不输入操作力。

之后，向步骤13转移，在检测到凸轮轴2和曲轴的实际相位角后，向通常的反馈控制转移，向检测到的内燃机水温下的最适合的起动相位角收敛，之后，向步骤10转移并起动内燃机。

接着，如果在所述步骤7判断为直至内燃机停止未达到目标相位角Q1，则向步骤14转移。

在该步骤14，判断内燃机停止之前的相位角相对于低温起动相位角Q是否在前进角侧。如果在前进角侧，则进入步骤8，但是，如果判断为不在前进角侧，则向步骤15转移。

在该步骤15，直至下一次起动时检测到凸轮轴2和曲轴的相对相位角，向电动机12输出控制信号，通过该操作力，使所述凸轮轴2向前进角侧变换。之后，向步骤9转移。

这样，在内燃机停止时，经由电动机12预先将凸轮轴2向内燃机的低温起动的要求相位角Q(滞后角侧)的相反的前进角侧的目标相位角Q1变换，从下一次内燃机起动时的由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到由控制器单元40检测到凸轮轴2和曲轴的相对的相位角以使反馈控制开始的期间，凸轮轴2从前进角侧的相位角Q1向滞后角侧的相位角Q方向变换，因此，能够从静摩擦状态预先转移到动摩擦状态。

由此，不仅能够提高从所述反馈控制开始之后所述相位变更机构4进行的凸轮轴2相对于曲轴的相对相位角变换的动作响应性，并且能够实现控制的稳定化。

而且，对于向所述滞后角侧的变换动作，不是利用所述电动机12的操作力，而是利用由起动电动机进行的曲轴的旋转开始时在凸轮轴2上产生的交替扭矩来进行，因此，能够降低耗电量。

另外，一边使所述起动时的相位角从前进角侧朝向要求相位角Q的滞后角方向，一边开始起动，由此该起动性良好。

〔热机结束后(高温)起动时的控制〕

下面，根据图10的时间图和图11的控制流程图，说明在内燃机温度处于规定温度以上的高温状态下再起动内燃机等的、例如在通过怠速停止等使内燃机停止后短时间内自动地再起动内燃机的情况下的控制。

即，如图10所示，例如如果内燃机因怠速停止而自动停止，则内燃机的曲轴的旋转(图中的N线)逐渐降低，同时，所述控制器单元40勉强地将该时点的目标相位角(Q2线)设定在滞后角侧。

接着，所述控制器单元40进行以下控制(图中，C区域)：向相位变更机构4的电动机12输出控制电流，赋予所述凸轮轴2旋转操作力以接近所述目标相位角(Q2线)，使由控制器单元40检测到的该凸轮轴2相对于曲轴的相位角(图中R线)向前进角侧(Q2线)错开。之后，曲轴的旋转完全停止，内燃机处于停止状态。

接着，在短时间停止内燃机后以高温状态再起动时，控制器单元40被设定在由起动电动机进行的曲轴的旋转开始之前与高温起动相适应的前进角侧的相对旋转相位角(要求相位角Q)。

之后，从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始的时点到由控制器单元40检测到所述凸轮轴2和曲轴的相位角的期间，向所述电动机12输出一定的控制信号以赋予操作力，将所述凸轮轴2的相位角从滞后角侧向前进角侧变换(图中P的D区域)。

在该阶段，基于来自所述检测装置的检测信号，通过所述控制器单元40开始相位角的检测，基于该相位角开始电动机12的反馈控制。

这样，从反馈控制开始前起，通过从滞后角侧向前进角侧变换，从静摩擦状态向动摩擦状态转移，因此，所述相位角变换的动作响应性大幅提高。

下面，基于图11的流程图，说明所述控制器单元40的具体控制。

在步骤21，判断从所述控制器单元40是否输出内燃机停止的信号，如果没有输出，则由于内燃机在驱动中，因此向步骤31转移，并基于通常的要求相位角进行控制。如果判断为从控制器单元40输出内燃机停止的信号而内燃机停止，则向步骤22转移。

在步骤22，将目标相位角Q2设定在相对于下一次起动时的热机后(高温状态)起动的要求相位角Q向滞后角侧错开任意角度的角度。

在步骤23，针对所述目标相位角Q2，从内燃机转速降低中直至内燃机停止之前，通过反馈控制向所述电动机12输出控制电流，控制凸轮轴2相对于所述曲轴的相位角使其成为滞后角侧的目标相位角Q2。之后，在步骤24使内燃机处于完全停止的状态。

接着，在步骤25，判断电源是否伴随制动踏板的踏入解除而开启以使内燃机再起动。在此，如果判断为再起动未开始，则返回步骤24，但是，如果判断为再起动开始，则向步骤26转移。

在该步骤26，判断再起动时的内燃机水温是否在规定温度以上，如果判断为在规定温度以上，则向步骤27转移。

在该步骤27，判断通过先前的控制相位变更机构4当前是否使凸轮轴2达到目标相位角Q2，如果判断为达到滞后角侧的目标相位角Q2，则向步骤28转移。

在此，直至下一次起动时检测到凸轮轴2的相位角的期间，向电动机12输出一定的控制信号以赋予操作力，并将凸轮轴2向前进角侧进行变换控制以达到高温时要求相位角Q。

接着，在步骤29，在通过所述检测装置检测到凸轮轴2的实际相位角后，向通常的反馈控制转移，并向热机起动时的要求相位角Q收敛，在步骤30起动内燃机。

在步骤31，通过反馈控制，将相位变更机构4控制在与通常的内燃机运转状态相对应的要求相位角。

接着，在所述步骤26，如果内燃机水温是规定温度以下的低温，则向步骤32转移，在此，直至下一次起动时检测到凸轮轴2的相位角，自由起动电动机进行的曲轴的旋转开始，通过在凸轮轴2产生的交替扭矩，使相位角向滞后角侧自动地变换。这时，向电动机12不输出控制信号，不赋予操作力。

在步骤33，在检测到当前的凸轮轴2的相位角后，向通常的反馈控制转移，向检测水温下的最适合的起动相位角收敛。

在所述步骤27，如果判断为当前的凸轮轴2的相位角未达到滞后角侧的目标相位角Q2，在向步骤34转移，在此，判断内燃机停止之前的凸轮轴2的相位角相对于热机起动时的要求相位角Q是否位于滞后角侧，如果判断为位于滞后角侧，在向所述步骤28转移，但是，如果判断为不在滞后角侧，则向步骤35转移。

在该步骤35，直至下一次起动时由控制器单元40检测凸轮轴2的相位角的期间，自由起动电动机进行的曲轴的旋转开始，通过在凸轮轴2上产生的交替扭矩，相位角向滞后角侧变换，之后，向步骤29转移。这时，向电动机12不输出控制信号，不赋予操作力。

如上所述，像怠速停止车辆等那样，如果内燃机再起动时内燃机温度高，则在内燃机停止时，经由电动机12预先使凸轮轴2向内燃机低温起动的要求相位角Q(前进角侧)的相反的滞后角侧的目标相位角Q2变换，从下一次的内燃机起动时的由起动电动机进行的曲轴的旋转开始直至通过控制器单元40检测凸轮轴2的相位角并开始反馈控制的期间，凸轮轴2从滞后角侧的目标相位角Q2向前进角侧的要求相位角Q方向变换，因此，能够从静摩擦状态预先向动摩擦状态转移。

由此，能够提高从所述反馈控制开始之后所述相位变更机构4进行的凸轮轴2相对于曲轴的相位角变换的动作响应性，并且，能够谋求控制的稳定化。

另外，该情况下，也使所述起动时的相位角一边从前进角侧朝向起动要求相位角的滞后角方向，一边开始起动，由此该起动性良好。

就所述内燃机再起动时内燃机水温高的情况而言，不限于怠速停止车辆，也包括前述的从关闭IGS到再起动时的开启的短时间情况，该情况下也可以进行前述的高温起动的特异的控制。

另外，在内燃机起动前经由电动机12进行的从前进角侧或滞后角侧向各要求相位角Q的控制中，所述控制器单元40以不超调(オ一バ一シユ一ト)的方式进行控制。即，如果在向要求相位角Q的控制中超调了该要求相位角Q，则必须再返回要求相位角Q，因此，相位变更的动作响应性低下。因此，以不超调的所述方式进行控制。

并且，在本实施方式中，随着内燃机的温度降低，所述内燃机停止时的所述旋转相位角Q1、Q2和要求相位角Q的相位差减小。这样，随着温度的降低而减小所述相位差，由此能够缩短起动时达到要求相位角Q的时间。

另外，在基于所述检测装置的检测结果开始与所述要求相位角Q吻合的控制的前后，将所述电动机12设定为向同一旋转方向驱动。因此，能够抑制使所述电动机12逆旋转时产生时间损耗，并且抑制产生过旋转引起的控制的超调。

并且，在本实施方式中，所述各集电环26a、26b设置于树脂板22的前端面，能够使第二电刷30a、30b经由电刷保持部28a从轴向与该各集电环26a、26b抵接，因此，其抵接作业变得容易。

即，如图1所示，在电刷保持体28的电刷保持部28a内，预先安置所述第二电刷30a、30b及螺旋弹簧32a、32b等各构成部件。之后，将该电刷保持部28a经由导向面从轴向插入所述突出部3a的保持用孔3c内，所述第二电刷30a、30b的前端面30c、30d与各集电环26a、26b抵接后，各螺旋弹簧32a、32b发生压缩变形，并且克服该弹簧力进一步挤压而插入。之后，如图1及图7所示，如果将所述各托架部28c、28c的各螺栓插通孔28e、28e与阴螺纹孔3f、3f对准而定位，并将各螺栓36、36进一步插入而螺纹拧紧，则电刷保持部28a可靠地固定于突出部3a。

同时，所述密封部件34在圆筒壁3b的前端面发生压缩变形，从而充分地密封电刷保持部28a的外周面和圆筒壁3b之间。

这样，能够使第二电刷30a、30b从轴向自动地与各集电环26a、26b弹性接触，因此不需要如目前那样进行停止器的安装和拆卸作业，因此，各电刷30a、30b的组装作业变得容易。

需要说明的是，在向保持用孔3c内插入所述电刷保持部28a的初期阶段，第二电刷30a、30b处于与各集电环26a、26b非接触的状态。

而且，由于所述长度L和L1的关系为L＜L1，因此，在组装后能够使第二电刷30a、30b与各集电环26a、26b可靠地弹性接触。其结果，可获得持续良好的通电性。

下面，说明从所述实施方式掌握的除要求保护的范围以外的发明的技术思想。

〔发明a〕其特征在于，在第一方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

所述相位变更机构由所述电动机和减速装置构成，该减速装置将该电动机的输出轴的旋转减速后传递给所述凸轮轴。

〔发明b〕其特征在于，在发明a所记载的气门正时控制装置的控制器中，

所述检测装置具有：检测所述电动机的输出轴的旋转位置的传感器和基于由该传感器检测到的检测值进行计算的运算回路。

根据该发明，能够谋求提高检测装置对凸轮轴进行的旋转位置检测精度。

〔发明c〕其特征在于，在第一方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

所述要求相位角位于最大前进角位置和最大滞后角位置之间。

〔发明d〕其特征在于，在发明c所记载的气门正时控制装置的控制器中，

以基于所述反馈控制进行的相位变更机构的动作不超调所述要求相位角的方式进行控制。

如果超调所述要求相位角，则由于必须再返回要求相位角，因此相位变更的动作响应性降低。

〔发明e〕其特征在于，在发明c所记载的气门正时控制装置的控制器中，

内燃机停止时的所述旋转相位角被控制为相对于所述要求相位角靠近前进角侧，所述相位变更机构通过来自凸轮轴的输入扭矩使所述凸轮轴相对于所述驱动旋转体进行相对旋转。

在内燃机起动前，由于所述相位角靠近前进角侧，因此，例如如果开启点火开关使由起动电动机进行的曲轴的旋转开始，则通过在凸轮轴上产生的交替扭矩(负载扭矩)，自我恢复力向滞后角侧作用，并且该自我恢复力成为到达要求相位角的动作的助力，因此，之后的反馈控制时的动作响应性提高。

另外，因为利用所述自我恢复力，因此控制变得容易。

〔发明f〕其特征在于，在发明e所记载的气门正时控制装置的控制器中，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测凸轮轴的旋转位置的期间，不对所述电动机通电，而通过凸轮轴的负载扭矩，向与所述要求相位角相近的方向移动。

与发明e相同，内燃机起动时控制变得容易。

〔发明g〕其特征在于，在发明e所记载的气门正时控制装置的控制器中，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测凸轮轴的旋转位置的期间，向所述电动机通电。

〔发明h〕其特征在于，在发明c所记载的气门正时控制装置的控制器中，

内燃机停止时的所述旋转相位角被控制为相对于所述要求相位角靠近滞后角侧，对内燃机温度在规定温度以上的状态下的内燃机可起动的相位角度范围而言，相对于所述要求相位角，滞后角侧大于前进角侧。

〔发明i〕其特征在于，在发明c所记载的气门正时控制装置的控制器中，

内燃机停止时的所述旋转相位角相对于所述要求相位角位于滞后角侧，所述相位变更机构通过来自所述凸轮轴的输入扭矩相对于所述驱动旋转体使凸轮轴相对旋转。

〔发明j〕其特征在于，在第一方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测凸轮轴的旋转位置的期间，向与所述要求相位角接近的方向驱动所述电动机。

〔发明k〕其特征在于，在发明j所记载的气门正时控制装置的控制器中，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测凸轮轴的旋转位置的期间，向接近所述要求相位角的方向控制所述电动机的通电量使其随着内燃机温度降低而增多。

〔发明l〕其特征在于，在第一方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

根据所述内燃机的温度，变更所述内燃机停止时保持的所述旋转相位角。

〔发明m〕其特征在于，在第一方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

使内燃机停止时的所述旋转相位角和要求相位角的相位差，随着内燃机的温度降低而减小。

根据该发明，通过使所述相位差随着温度降低而减小，能够缩短达到起动时的要求相位角的时间。

〔发明n〕其特征在于，在第二方面发明所记载的气门正时控制装置的控制器中，

在基于所述检测装置的检测结果开始与所述要求相位角相吻合的控制的前后，所述电动机向同一旋转方向驱动。

在该发明中，能够抑制电动机的过旋转引起的控制的超调。

Claims (10)

1.一种气门正时控制装置的控制器，具备：

驱动旋转体，从曲轴向该驱动旋转体传递旋转力；

电动机，该电动机与该驱动旋转体一体地旋转，经由电刷向该电动机供电；

相位变更机构，通过该电动机的输出轴相对所述驱动旋转体进行相对旋转，该相位变更机构变更凸轮轴相对于所述曲轴的相对旋转相位角；

检测装置，其检测所述凸轮轴的旋转位置；

在内燃机起动时，该控制器控制所述曲轴和所述凸轮轴的相对旋转相位角使其接近适于起动的要求相位角；

所述控制器的特征在于，

在所述内燃机停止时，将所述相对旋转相位角控制为与所述要求相位角不同的目标相位角；

从内燃机再起动时由起动电动机进行的曲轴的旋转开始的时点到能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的期间，使所述相对旋转相位角从所述目标相位角向接近所述要求相位角的方向变更；

在能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的时点，开始反馈控制以便通过所述相位变更机构使所述相对旋转相位角与所述要求相位角吻合。

2.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

所述要求相位角在最大前进角位置和最大滞后角位置之间。

3.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

控制内燃机停止时的所述相对旋转相位角使其相对于所述要求相位角靠近前进角侧，

所述相位变更机构通过来自所述凸轮轴的输入扭矩使所述凸轮轴相对所述驱动旋转体进行相对旋转。

4.如权利要求3所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的期间，不对所述电动机进行通电，而通过所述凸轮轴的负载扭矩，使所述相对旋转相位角向接近所述要求相位角的方向移动。

5.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

控制内燃机停止时的所述相对旋转相位角使其相对于所述要求相位角靠近滞后角侧，

对于在内燃机的温度处于规定温度以上的状态下内燃机可起动的所述相对旋转相位角范围而言，相对于所述要求相位角，所述滞后角侧大于所述前进角侧。

6.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的期间，按照所述相对旋转相位角接近所述要求相位角的方式驱动所述电动机。

7.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

从由起动电动机进行的曲轴的旋转开始到能够由所述检测装置检测所述凸轮轴的旋转位置的期间，按照所述相对旋转相位角接近所述要求相位角的方式进行控制以使所述电动机的通电量随着内燃机的温度降低而增多。

8.如权利要求1所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

根据所述内燃机的温度变更所述内燃机停止时保持的所述相对旋转相位角。

9.一种气门正时控制装置的控制器，具备：

驱动旋转体，从曲轴向该驱动旋转体传递旋转力；

电动机，该电动机与该驱动旋转体一体地旋转，经由电刷向该电动机供电；

相位变更机构，通过该电动机的输出轴相对所述驱动旋转体进行相对旋转，该相位变更机构变更凸轮轴相对于所述曲轴的相对旋转相位角；

检测装置，其检测所述凸轮轴的旋转位置；

在内燃机起动时，该控制器控制所述曲轴和所述凸轮轴的相对旋转相位角使其接近要求相位角；

所述控制器的特征在于，

在所述内燃机起动时，在将驱动所述电动机的状态保持不变的连续的状态下，基于所述检测装置的检测结果开始控制以使所述相对旋转相位角与所述要求相位角吻合。

10.如权利要求9所述的气门正时控制装置的控制器，其特征在于，

在基于所述检测装置的检测结果开始进行使所述相对旋转相位角与所述要求相位角相吻合的控制的前后，向同一旋转方向驱动所述电动机。

Images