CN103321703B - 可变气门正时机构的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可变气门正时机构的控制装置及控制方法,所述可变气门正时机构利用电动执行机构改变凸轮相位,所述可变气门正时机构的控制装置基于发动机运转状态来判定对可变气门正时机构的动作的影响。并且,控制装置基于该判定结果,使凸轮轴的旋转角度的规定范围、电动执行机构的操作量减少。
Description
技术领域
本发明涉及通过使凸轮轴相对于曲轴的旋转相位变化而使进气阀及排气阀中的至少一方的气门正时(开闭正时)改变的可变气门正时机构(VTC)的控制装置及其控制方法。
背景技术
为了能够任意地改变气门正时,如日本特开2008-57371号公报记载的那样,已知有利用电动机使凸轮轴相对于曲轴的旋转相位发生变化的电动式VTC。
伴随着凸轮轴的旋转,安装在凸轮轴的端部上的VTC受到由气门弹簧的反力以及因可动部的质量而产生的惯性力组成的交变扭矩(凸轮扭矩)。例如,在凸轮扭矩的交变频率变为VTC的驱动频率以下的发动机低转速区域中,与能够将凸轮扭矩确定为一定值的发动机高转速区域不同,有可能产生改变气门正时所需的扭矩变得比电动机的最大扭矩大的状态。在该情况下,变为电动机的旋转停止的“锁定状态”,除了不产生反电动势以外,VTC角度也达不到目标角度,因此,为了接近目标角度,会产生过大的电流(锁定电流)。若电动机变为锁定状态,则电动机扭矩就不能在气门正时的改变中有效地应用,所以会由于锁定电流而导致消耗电力增加等。
发明内容
本发明提供一种可变气门正时机构(VTC)的控制装置,所述可变气门正时机构利用电动执行机构改变凸轮相位,所述可变气门正时机构的控制装置基于发动机运转状态来判定对可变气门正时机构的动作的影响。并且,控制装置基于该判定结果,使凸轮轴的旋转角度的规定范围、电动执行机构的操作量减少。
优选地,在所述可变气门正时机构的动作量小于规定值的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在从所述凸轮轴作用于所述可变气门正时机构的凸轮扭矩比规定值大的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在所述电动执行机构的驱动电流比规定值大的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在发动机转速处于规定值以下且所述可变气门正时机构在规定时间内没有改变所述凸轮相位的情况下,学习所述电动执行机构的操作量的平均值,并使操作量减少到该学习值。
优选地,所述学习值是按照发动机的水温而学习到的。
优选地,所述电动执行机构的操作量减少到与发动机的水温对应的值。
优选地,所述凸轮轴的旋转角度由连续地输出旋转角度的传感器检测。
优选地,使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用所述第二传感器检测凸轮轴的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
优选地,使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用由所述第一传感器检测到的旋转角度校正由所述第二传感器检测到的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
另外,本发明提供一种可变气门正时机构的控制方法,所述可变气门正时机构利用电动执行机构改变凸轮相位,控制该可变气门正时机构的电子控制装置基于发动机运转状态来判定对所述可变气门正时机构的动作的影响,并基于该判定结果,使凸轮轴的旋转角度的规定范围、所述电动执行机构的操作量减少。
优选地,在所述可变气门正时机构的动作量小于规定值的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在从所述凸轮轴作用于所述可变气门正时机构的凸轮扭矩比规定值大的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在所述电动执行机构的驱动电流比规定值大的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
优选地,在发动机转速处于规定值以下且所述可变气门正时机构在规定时间内没有改变所述凸轮相位的情况下,所述电子控制装置学习所述电动执行机构的操作量的平均值,并使操作量减少到该学习值。
优选地,所述电子控制装置按照发动机的水温来学习所述学习值。
优选地,所述电子控制装置使所述电动执行机构的操作量减少到与发动机的水温对应的值。
优选地,所述凸轮轴的旋转角度由连续地输出旋转角度的传感器检测。
优选地,使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用所述第二传感器检测凸轮轴的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
优选地,使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用由所述第一传感器检测到的旋转角度校正由所述第二传感器检测到的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
本发明的其它目的和各个方面将通过对与附图关联的实施方式的以下说明来明确。
附图说明
图1是车辆用发动机系统的结构图。
图2是表示VTC的详细情况的立体图。
图3是表示控制程序的第一实施例的流程图。
图4是检测曲轴及凸轮轴的旋转角度的传感器的示意图。
图5是使电动机操作量减少的方法的示意图。
图6是使电动机操作量恢复的方法的示意图。
图7是现有技术中的VTC角度的改变所涉及到的各种状态的示意图。
图8是本申请技术中的VTC角度的改变所涉及到的各种状态的示意图。
图9是表示控制程序的第二实施例的流程图。
图10是表示控制程序的第三实施例的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明用于实施本发明的实施方式。
图1表示应用了本实施方式的VTC控制装置的车辆用发动机的系统结构。
发动机10是例如直列四缸汽油发动机,在用于向各气缸导入进气(进入空气)的进气管12上,安装有检测作为发动机10的负荷的一例的进气流量Q的进气流量传感器14。作为进气流量传感器14,可以使用例如空气流量计等红外线式流量计。需要说明的是,作为发动机10的负荷,并不局限于进气流量Q,可以采用例如进气负压、增压压力、节气门开度、油门开度等与扭矩紧密关联的状态量。
在向各气缸的燃烧室16导入进气的进气口18上,设有开闭该进气口18的开口的进气阀20。在位于进气阀20的进气上游的进气管12上,安装有向进气口18喷射燃料的燃料喷射阀22。燃料喷射阀22是在向电磁线圈通电而产生磁吸引力时,使借助弹簧向闭阀方向施力的阀芯升起而开阀并喷射燃料的电磁式喷射阀。调节至规定压力的燃料被供给到燃料喷射阀22,以喷射与该燃料喷射阀22的开阀时间成比例的燃料。
从燃料喷射阀22喷射的燃料经由进气口18和进气阀20之间的间隙与进气一起被导入燃烧室16,通过火花塞24的火花点火而着火燃烧,其燃烧产生的压力将活塞26朝向曲轴(省略图示)压下,由此驱动曲轴旋转。
另外,在从燃烧室16导出排气的排气口28上,配置有开闭该排气口28的开口的排气阀30,通过排气阀30开阀而经由排气口28和排气阀30之间的间隙向排气管32排出排气。在排气管32上设有催化转换器34,排气中的有害物质被催化转换器34净化成无害成分之后,从排气管32的终端开口排放到大气中。在此,作为催化转换器34,可以使用例如同时净化排气中的CO(一氧化碳)、HC(碳化氢)及NOx(氮氧化物)的三元催化剂。
在驱动进气阀20开闭的进气凸轮轴36的端部,安装有通过使进气凸轮轴36相对于曲轴的旋转相位变化而使进气阀20的气门正时改变的VTC38。如图2所示,VTC38通过利用电动机38B(电动执行机构)使进气凸轮轴36相对于凸轮链轮38A进行相对旋转,而使气门正时提前或者延迟,电动机38B与卷绕有用于传递曲轴的旋转驱动力的凸轮链的凸轮链轮38A形成一体且内置有减速器。在此,图2中用附图标记38C表示的是用于连接向电动机38B供给电力的线束的连接器。
此外,作为VTC38,并不局限于图2所示的结构,只要能够利用电动机等电动执行机构改变气门正时,形成任何结构都可以。另外,VTC38只要配置在进气阀20及排气阀30的至少一方上即可,并不局限于进气阀20。
燃料喷射阀22、火花塞24及VTC38被内置有微型电子计算机(处理器)的电子控制装置40控制。电子控制装置40输入来自各种传感器的信号,根据预先存储的控制程序,来决定并输出燃料喷射阀22、火花塞24及VTC38的各操作量。在利用燃料喷射阀22进行的燃料喷射控制中,例如,实施根据各气缸的进气行程来进行独立的燃料喷射的所谓的“时序喷射控制”。此外,对VTC38的控制也可以通过与电子控制装置40不同的分体的电子控制装置进行。
除了进气流量传感器14的信号以外,还向电子控制装置40中输入检测发动机10的冷却水温度(水温)Tw的水温传感器42、检测发动机10的转速Ne的转速传感器44、检测曲轴的旋转角度(从基准位置起的角度)θCRK的曲柄角度传感器46、检测进气凸轮轴36的旋转角度θCAM的凸轮角度传感器48的各信号。
电子控制装置40除了进行后述的VTC38的控制以外,还如下所述地控制燃料喷射阀22及火花塞24。即,电子控制装置40分别从进气流量传感器14及转速传感器44读取进气流量Q及转速Ne,并基于它们算出与发动机运转状态对应的基本燃料喷射量。另外,电子控制装置40从水温传感器42读取水温Tw,并算出用水温Tw等对基本燃料喷射量进行修正而得出的燃料喷射量。然后,电子控制装置40以与发动机运转状态对应的正时从燃料喷射阀22喷射与燃料喷射量对应的燃料,使火花塞24适当地工作而使燃料与进气的混合气着火燃烧。此时,电子控制装置40从省略图示的空燃比传感器读取空燃比,反馈控制燃料喷射阀22以使排气中的空燃比接近理论空燃比。
图3表示以发动机10的起动为契机,电子控制装置40反复执行的控制程序的第一实施例。
在步骤1(在图中简记为“S1”。以下相同。)中,电子控制装置40算出与发动机运转状态对应的VTC38的目标角度。即,电子控制装置40分别从进气流量传感器14、水温传感器42及转速传感器44读取进气流量Q、水温Tw及转速Ne。然后,电子控制装置40例如参照按水温设定与转速及进气流量对应的目标角度的表格,求出与水温Tw、转速Ne及进气流量Q对应的目标角度。
在步骤2中,电子控制装置40算出VTC38的实际角度(从基准位置起的实际的角度)。即,电子控制装置40分别从曲柄角度传感器46及凸轮角度传感器48读取曲轴的旋转角度θCRK及进气凸轮轴36的旋转角度θCAM。然后,电子控制装置40例如通过从进气凸轮轴36的旋转角度θCAM减去曲轴的旋转角度θCRK,来求出以提前角侧为正值的VTC38的实际角度。
在此,作为曲柄角度传感器46及凸轮角度传感器48,可以利用如下所述的传感器系统中的任一个。
第一传感器系统使用在各个离散的规定角度检测旋转角度的传感器(以下称为“传感器A”)。该情况下,通过移用其它控制中所利用的传感器信号能够降低成本,但尤其是在发动机低转速区域中,存在单位时间内的角度检测频度降低的缺点。
第二传感器系统使用每单位角度检测一次旋转角度的传感器,从本质上来说,就是连续地输出旋转角度的传感器(以下称为“传感器B”)。该情况下,存在传感器单价上升的缺点,但具有即使在发动机低转速区域中,也能够提高单位时间内的角度检测频度的优点。
第三传感器系统使用传感器A及传感器B这两者,如图4所示,在能够满足VTC38要求的角度检测频度的发动机转速区域中使用传感器A,另一方面,在不能满足该角度检测频度的发动机转速区域中使用传感器B。从本质上来说,在发动机转速处于规定速度以下的低转速区域中,利用传感器B检测旋转角度,在发动机转速比规定速度大的高转速区域中,利用传感器A检测旋转角度。该情况下,在发动机10的整个转速区域中,都能够获得足够的角度检测频度。
第四传感器系统使用传感器A及传感器B这两者,如图4所示,在能够满足VTC38要求的角度检测频度的发动机转速区域中使用传感器A,另一方面,在不能满足该角度检测频度的发动机转速区域中使用传感器B,并利用传感器A随时对其进行校正。从本质上来说,在发动机转速处于规定速度以下的低转速区域中,利用由传感器A检测到的旋转角度校正由传感器B检测到的旋转角度,另一方面,在发动机转速比规定速度大的高转速区域中,利用传感器A检测旋转角度。该情况下,在发动机10的整个转速区域中,都能够得到足够的角度检测频度及角度检测精度。
在步骤3中,电子控制装置40基于VTC38的目标角度与实际角度的偏差,算出电动机38B的操作量(例如,占空比等)。
在步骤4中,电子控制装置40通过上次算出的VTC38的实际角度与这次算出的VTC38的实际角度的偏差(实际角度偏差)的绝对值是否小于第一规定角度,来判定电动机38B是否处于锁定状态。即,在VTC38的实际角度偏差变化不大的情况下,电子控制装置40判定产生了改变气门正时所需的扭矩变得比电动机38B的最大扭矩大的“锁定状态”。电子控制装置40若判定实际角度偏差的绝对值小于第一规定角度(锁定状态产生),则使处理进入到步骤5(是),另一方面,若判定实际角度偏差的绝对值处于第一规定角度以上,则使处理进入到步骤10(否)。
在此,例如为了抑制由噪声叠加引起的误操作,也可以在实际角度偏差的绝对值小于第一规定角度的状态连续出现了规定次数的情况下,判定电动机38B处于锁定状态。另外,第一规定角度越大,或者规定次数越少,越能够尽早地判定为产生了锁定状态。
在步骤5中,电子控制装置40使步骤3中算出的电动机操作量减少到能够抵抗凸轮扭矩而维持VTC38的当前角度的操作量。作为最终减少的电动机操作量的确定方法,如以下说明那样,可以采用(1)使用学习值的方法或者(2)使用表格的方法。另外,如图5所示,电动机操作量(A)瞬间减少、(B)弓形地减少、(C)逐渐(阶段性地)减少或者(D)抛物线状地减少即可。
在使电动机操作量以同一正时减少的情况下,电动机操作量的减少所引起的消耗电力的抑制效果具有(A)瞬间减少>(B)弓形地减少>(C)逐渐减少>(D)抛物线状地减少这样的大小关系。另外,其控制负荷从VTC38的整个控制来看差异小,但从局部来看,具有(A)瞬间减少<(C)逐渐减少<(B)弓形地减少≈(D)抛物线状地减少这样的大小关系。而且,在减少到比能够保持VTC38的当前角度的电动机操作量还少的情况下,VTC38无法抵挡凸轮扭矩而向目标方向的反方向被推回。该情况下,VTC38的推回所导致的角度改变的延迟具有(A)瞬间减少>(B)弓形地减少>(C)逐渐减少>(D)抛物线状地减少这样的大小关系。
因此,考虑这些特性(大小关系),适当选择电动机操作量的减少方法即可。
[使用学习值的方法]
在VTC38的角度没有正在改变的情况下,即,VTC38的角度大致一定的情况下,电子控制装置40将此时的电动机操作量作为学习值而存储。具体来说,在发动机10的转速Ne处于规定速度以下的状态下,实际角度偏差的绝对值小于第一规定值的状态连续出现了规定次数(即,持续了规定时间)的情况下,电子控制装置40将此时的电动机操作量的平均值作为学习值而存储于闪速ROM(Read Only Memory(只读存储器))等非易失性存储器。从本质上来说,在发动机10的转速Ne处于规定速度以下且VTC38在规定时间内没有改变凸轮相位的情况下,电子控制装置40学习电动机38B的操作量的平均值。并且,电子控制装置40参照存储于非易失性存储器的学习值,使电动机操作量减少到该学习值。若如此,则能够考虑实际的偏差等,求出能够维持VTC38的当前角度的操作量。
该情况下,也可以按发动机10的水温Tw来存储学习值,使学习值与电动机操作量随水温变化而发生的变化对应。即,作为电动机38B的特性,电动机扭矩与电流值成比例,并且在施加电压一定的情况下,温度越低则线圈电阻越小。因此,若与电动机38B的温度相关的水温Tw变低,则向电动机38B流动的电流值就变大,电动机扭矩就变大,所以能够减少的电动机操作量就变大。于是,通过根据发动机10的水温Tw来切换学习值,能够进行考虑了与温度对应地变化的电动机38B扭矩的控制,能够进一步抑制消耗电力。
此外,在使电动机操作量减少的情况下,若使电动机操作量减少到使学习值具有规定余量的值,则能够抑制由误操作引起的VTC38的角度变动。
[使用表格的方法]
在产生了锁定状态的情况下,准备按水温设定能够维持VTC38的角度的电动机操作量的表格。电子控制装置40参照表格求出与水温Tw对应的电动机操作量,并使电动机操作量减少到该值。该情况下,能够进行考虑了与温度对应地变化的电动机38B扭矩的控制,能够进一步抑制消耗电力。
在步骤6中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。在此,电动机操作量向电动机38B的输出在与VTC38的驱动频率对应的各个规定时间进行(以下相同)。
在步骤7中,电子控制装置40通过与步骤2相同的方法算出VTC38的实际角度。
在步骤8中,电子控制装置40通过实际角度偏差的绝对值是否处于第二规定角度以上,来判定是否解除了电动机38B的锁定状态。即,在电动机操作量减少后,VTC38的实际角度偏差发生变化的情况下,电子控制装置40判定为改变气门正时所需的扭矩变得比电动机38B的最大扭矩小且锁定状态已经解除。电子控制装置40若判定实际角度偏差的绝对值处于第二规定角度以上(锁定状态解除),则使处理进入到步骤9(是),另一方面,若判定实际角度偏差的绝对值小于第二规定角度(锁定状态持续),则使处理返回到步骤6(否)。
在此,第二规定角度越小,越能够尽早地判定为解除了锁定状态。另外,作为第二规定角度,也可以取与第一规定角度相同的值。但是,通过使第一规定角度与第二规定角度不同,能够使控制产生延迟,能够抑制频繁地重复锁定状态的产生及解除的判定。
在步骤9中,电子控制装置40使在步骤5中减少了的电动机操作量恢复,即,返回到减少前的电动机操作量。此外,电动机操作量也可以恢复到与VTC38的目标角度和实际角度之间的偏差对应的值。另外,如图6所示,电动机操作量(A)瞬间恢复、(B)弓形地恢复、(C)逐渐(阶段性地)恢复或者(D)抛物线状地恢复即可。
在使电动机操作量以同一正时恢复的情况下,电动机操作量的恢复所引起的消耗电力的抑制效果具有(B)弓形地恢复>(C)逐渐恢复>(D)抛物线状地恢复>(A)瞬间恢复这样的大小关系。另外,其控制负荷从VTC38的整个控制来看差异小,但从局部来看,具有(A)瞬间恢复<(C)逐渐恢复<(B)弓形地恢复≈(D)抛物线状地恢复这样的大小关系。
因此,考虑这些特性(大小关系),适当选择电动机操作量的恢复方法即可。
在步骤10中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。
在步骤11中,电子控制装置40判定VTC38的实际角度是否达到了目标角度。电子控制装置40若判定为实际角度达到了目标角度,则使处理结束(是),另一方面,若判定为实际角度没有达到目标角度,则使处理返回到步骤2(否)。
根据所述电子控制装置40,在使VTC38的角度改变到目标角度的情况下,若VTC38的实际角度偏差小于第一规定角度,则判定为产生了改变气门正时所需的扭矩变得比电动机38B的最大扭矩大的“锁定状态”。并且,若产生锁定状态,则与VTC38的目标角度和实际角度之间的偏差对应的电动机操作量减少到能够抵抗凸轮扭矩而维持VTC38的角度的水平。从本质上来说,电子控制装置40基于发动机运转状态判定对VTC38的动作的影响,并基于该判定结果,使进气凸轮轴36的旋转角度的规定范围、电动机38B的操作量减少。
之后,若VTC38的实际角度偏差变为第二规定角度以上,则判定为改变气门正时所需的扭矩变得比电动机38B的最大扭矩小且锁定状态已经解除。并且,若锁定状态已经解除,则使在锁定状态下减少了的电动机操作量恢复。
因此,在现有技术中,如图7所示,在产生了不进行VTC38的角度改变的锁定状态的情况下,电动机电流中产生锁定电流而白白消耗电力,而在本申请技术中,如图8所示,若产生锁定状态,则电动机电流减少,能够在相应程度上抑制消耗电力。另外,由于电动机38B中难以产生锁定电流,所以还能够抑制电动机驱动电路发热。
此外,在产生了锁定状态的情况下,改变气门正时所需的扭矩变得比电动机38B的最大扭矩大,所以改变VTC38的角度是不可能的,在能够保持VTC38的当前角度的范围内,即便使电动机操作量减少,对VTC38动作也没有影响。
图9表示以发动机10的起动为契机,电子控制装置40反复执行的控制程序的第二实施例。需要说明的是,对于与前面的第一实施例共通的控制内容,从避免重复说明的观点出发,简化其说明(以下相同)。
在步骤21中,电子控制装置40算出与发动机运转状态对应的VTC38的目标角度。
在步骤22中,电子控制装置40算出VTC38的实际角度。
在步骤23中,电子控制装置40基于VTC38的目标角度与实际角度的偏差,算出电动机38B的操作量。
在步骤24中,电子控制装置40算出作用于VTC38的凸轮扭矩。即,电子控制装置40例如参照表示凸轮轴的旋转状态的、设定了与曲轴的旋转角度及VTC38的角度对应的凸轮扭矩的表格,求出与曲轴的旋转角度θCRK及VTC38的实际角度对应的凸轮扭矩。然后,电子控制装置40通过将凸轮扭矩与电动机38B的减速比相乘,求出作用于VTC38的凸轮扭矩。此外,例如也可以从凸轮轴的应变等求出凸轮扭矩。
在步骤25中,电子控制装置40通过作用于VTC38的凸轮扭矩是否比第一规定扭矩大,来判定电动机38B是否处于锁定状态。作为第一规定扭矩,例如可以取电动机38B的最大扭矩或者比其稍低的值。电子控制装置40若判定为作用于VTC38的凸轮扭矩比第一规定扭矩大(锁定状态产生),则使处理进入到步骤26(是),另一方面,若判定为作用于VTC38的凸轮扭矩处于第一规定扭矩以下,则使处理进入到步骤31(否)。
在此,例如为了抑制由噪声叠加引起的误操作,也可以在作用于VTC38的凸轮扭矩比第一规定扭矩大的状态连续出现了规定次数的情况下,判定电动机38B处于锁定状态。另外,第一规定扭矩越小,越能够尽早地判定为产生了锁定状态。而且,在第一规定扭矩比电动机38B的最大扭矩小的情况下,能够在电动机38B的旋转实际停止之前判定为产生了锁定状态。另外,为了提高锁定状态的判定精度,也可以考虑电动机38B的输出特性,根据电动执行机构38B的操作量来改变第一规定扭矩。
在步骤26中,电子控制装置40使步骤23中算出的电动机操作量减少到能够抵抗凸轮扭矩而维持VTC38的当前角度的操作量。
在步骤27中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。
在步骤28中,电子控制装置40通过与步骤24相同的方法算出作用于VTC38的凸轮扭矩。
在步骤29中,电子控制装置40通过作用于VTC38的凸轮扭矩是否处于第二规定扭矩以下,来判定是否解除了电动机38B的锁定状态。电子控制装置40若判定为作用于VTC38的凸轮扭矩处于第二规定扭矩以下(锁定状态解除),则使处理进入到步骤30(是),另一方面,若判定为作用于VTC38的凸轮扭矩比第二规定扭矩大(锁定状态持续),则使处理返回到步骤27(否)。
在此,第二规定扭矩越大,越能够尽早地判定为解除了锁定状态。另外,作为第二规定扭矩,也可以取与第一规定扭矩相同的值。但是,通过使第一规定扭矩与第二规定扭矩不同,能够使控制产生延迟,能够抑制频繁地重复锁定状态的产生及解除的判定。
在步骤30中,电子控制装置40使在步骤26中减少了的电动机操作量恢复,即,返回到减少前的电动机操作量。
在步骤31中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。
在步骤32中,电子控制装置40判定VTC38的实际角度是否达到了目标角度。电子控制装置40若判定为实际角度达到了目标角度,则使处理结束(是),另一方面,若判定为实际角度没有达到目标角度,则使处理返回到步骤22(否)。
根据所述电子控制装置40,能够根据作用于VTC38的凸轮扭矩,判定电动机38B是否产生了锁定状态或者是否解除了该锁定状态,以此来代替根据前面的第一实施例中的实际角度偏差进行判定。此时,作用于VTC38的凸轮扭矩通过从曲轴的角度θCRK及VTC38的实际角度求出的凸轮扭矩和电动机38B的减速比而被求出。因此,作用于VTC38的凸轮扭矩变为考虑进气凸轮轴36驱动进气阀20开闭这一状态而得出的值,能够提高其推定精度。此外,关于其它的作用及效果,由于与前面的第一实施例相同,所以省略其说明。
另外,在第二实施例中,通过对作用于VTC38的凸轮扭矩与第一规定扭矩或者第二规定扭矩进行比较,判定锁定状态的产生及解除,但也可以如下所述地推定电动机38B所输出的扭矩,并将其与作用于VTC38的凸轮扭矩进行比较,由此判定锁定状态的产生及解除。即,电动机38B所输出的扭矩[Nm]具有与电动机操作量(电压)成比例而与电动机线圈的电阻成反比的特性。因此,若设作为转换系数的扭矩常数为k,则能够通过电动机操作量[V]/电阻[Ω]×扭矩常数k求出扭矩[Nm]。若如此,则能够通过对实际的电动机扭矩与凸轮扭矩进行比较,来判定锁定状态的产生及解除,所以能够提高其判定精度。
图10表示以发动机10的起动为契机,电子控制装置40反复执行的控制程序的第三实施例。
在步骤41中,电子控制装置40算出与发动机运转状态对应的VTC38的目标角度。
在步骤42中,电子控制装置40算出VTC38的实际角度。
在步骤43中,电子控制装置40基于VTC38的目标角度与实际角度的偏差,算出电动机38B的操作量。
在步骤44中,电子控制装置40通过电动机38B的驱动电流是否比第一规定电流大,来判定电动机38B是否处于锁定状态。作为电动机38B的驱动电流,例如可以采用电流检测电路所检测的值、从电动机38B的转速推定的值等。另外,作为第一规定电流,例如可以设定为锁定电流或者比其稍低的电流值。电子控制装置40若判定为电动机38B的驱动电流比第一规定电流大(锁定状态产生),则使处理进入到步骤45(是),另一方面,若判定为电动机38B的驱动电流处于第一规定电流以下,则使处理进入到步骤49(否)。
在此,例如为了抑制由噪声叠加引起的误操作,也可以在电动机38B的驱动电流比第一规定电流大的状态持续了规定时间的情况下,判定电动机38B处于锁定状态。另外,第一规定电流越小,或者规定时间越短,越能够尽早地判定为产生了锁定状态。
在步骤45中,电子控制装置40使步骤43中算出的电动机操作量减少到能够抵抗凸轮扭矩而维持VTC38的当前角度的操作量。
在步骤46中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。
在步骤47中,电子控制装置40通过电动机38B的驱动电流是否处于第二规定电流以下,来判定是否解除了电动机38B的锁定状态。电子控制装置40若判定为电动机38B的驱动电流处于第二规定电流以下(锁定状态解除),则使处理进入到步骤48(是),另一方面,若判定为电动机38B的驱动电流比第二规定电流大(锁定状态持续),则使处理返回到步骤46(否)。
在此,第二规定电流越大,越能够尽早地判定为解除了锁定状态。另外,作为第二规定电流,也可以取与第一规定电流相同的值。但是,通过使第一规定电流与第二规定电流不同,能够使控制产生延迟,能够抑制频繁地重复锁定状态的产生及解除的判定。
在步骤48中,电子控制装置40使在步骤45中减少了的电动机操作量恢复,即,返回到减少前的电动机操作量。
在步骤49中,电子控制装置40将电动机操作量输出到电动机38B。
在步骤50中,电子控制装置40判定VTC38的实际角度是否达到了目标角度。电子控制装置40若判定为实际角度达到了目标角度,则使处理结束(是),另一方面,若判定为实际角度没有达到目标角度,则使处理返回到步骤42(否)。
根据所述电子控制装置40,能够根据电动机38B的驱动电流,判定电动机38B是否产生了锁定状态或者是否解除了该锁定状态,以此来代替根据前面的第一实施例中的实际角度偏差进行判定。因此,不需要算出实际角度,能够降低控制负荷。此外,关于其它的作用及效果,由于与前面的第一实施例相同,所以省略其说明。
也可以将第一至第三实施例中说明的判定条件中的多个组合起来,判定电动机38B是否产生了锁定状态或者是否解除了该锁定状态。若如此,即使例如由于噪声叠加等而使一个条件成立,如果其它条件不成立,也不能判定为发生或者解除了锁定状态,所以能够抑制误操作。
另外,在本实施方式中,第一至第三实施例不是单独的,也可以适当地替换、组合各实施例中说明的处理内容。
于3月21日提出的日本专利申请第2012-063832号的全部内容已经通过引用整合于此。
虽然仅选择了特定的实施例来说明本发明,但对于本领域技术人员来说,在不脱离所附权利要求书所界定的本发明的范围的情况下,能够根据本公开文本做出各种变更和变型,这是显而易见的。
而且,对本发明的实施例进行的所述描述仅用于说明,而不用于限制由所附权利要求书及其等效物所界定的本发明。
Claims (20)
1.一种可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,所述可变气门正时机构利用电动执行机构改变凸轮相位,
所述可变气门正时机构的控制装置基于所述可变气门正时机构的状态来判定所述电动执行机构是否处于锁定状态,在处于锁定状态时,使凸轮轴的旋转角度的规定范围、所述电动执行机构的操作量减少。
2.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
在所述可变气门正时机构的动作量小于规定值的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
3.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
在从所述凸轮轴作用于所述可变气门正时机构的凸轮扭矩比规定值大的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
4.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
在所述电动执行机构的驱动电流比规定值大的情况下,判定为所述可变气门正时机构处于锁定状态。
5.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
在发动机转速处于规定值以下且所述可变气门正时机构在规定时间内没有改变所述凸轮相位的情况下,学习所述电动执行机构的操作量的平均值作为学习值,并使操作量减少到该学习值。
6.如权利要求5所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
所述学习值是按照发动机的水温而学习到的。
7.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
所述电动执行机构的操作量减少到与发动机的水温对应的值。
8.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
所述凸轮轴的旋转角度由连续地输出旋转角度的传感器检测。
9.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用所述第二传感器检测凸轮轴的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
10.如权利要求1所述的可变气门正时机构的控制装置,其特征在于,
使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用由所述第一传感器检测到的旋转角度校正由所述第二传感器检测到的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
11.一种可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
所述可变气门正时机构利用电动执行机构改变凸轮相位,控制该可变气门正时机构的电子控制装置基于所述可变气门正时机构的状态来判定所述电动执行机构是否处于锁定状态,在处于锁定状态时,使凸轮轴的旋转角度的规定范围、所述电动执行机构的操作量减少。
12.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
在所述可变气门正时机构的动作量小于规定值的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
13.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
在从所述凸轮轴作用于所述可变气门正时机构的凸轮扭矩比规定值大的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
14.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
在所述电动执行机构的驱动电流比规定值大的情况下,所述电子控制装置判定所述可变气门正时机构处于锁定状态。
15.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
在发动机转速处于规定值以下且所述可变气门正时机构在规定时间内没有改变所述凸轮相位的情况下,所述电子控制装置学习所述电动执行机构的操作量的平均值作为学习值,并使操作量减少到该学习值。
16.如权利要求15所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
所述电子控制装置按照发动机的水温来学习所述学习值。
17.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
所述电子控制装置使所述电动执行机构的操作量减少到与发动机的水温对应的值。
18.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
所述凸轮轴的旋转角度由连续地输出旋转角度的传感器检测。
19.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用所述第二传感器检测凸轮轴的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
20.如权利要求11所述的可变气门正时机构的控制方法,其特征在于,
使用在各个离散的规定角度检测凸轮轴的旋转角度的第一传感器和连续地检测凸轮轴的旋转角度的第二传感器,在发动机转速处于规定值以下的低转速区域中,利用由所述第一传感器检测到的旋转角度校正由所述第二传感器检测到的旋转角度,另一方面,在发动机转速比所述规定值大的高转速区域中,利用所述第一传感器检测凸轮轴的旋转角度。
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