CN110685809A - 阀正时控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种阀正时控制装置(VT)包括：与内燃机(E)的曲轴(1)同步旋转的驱动侧旋转构件(21)；与内燃机的凸轮轴(7)一体地旋转的从动侧旋转构件(22)；相位调节机构，利用该相位调节机构，驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件围绕旋转轴(X)的相对旋转相位由电动机(M)的驱动力设定；获取相对旋转相位的相位感测部(PS)；和控制电动机以基于相位感测部的获取结果来设定相对旋转相位的相位控制部(53)。相位感测部包括凸轮角感测器(17)、参考确定感测器(16)和模式存储单元(52a)。阀正时控制装置还包括相位获取部(52)。

Description

阀正时控制装置
技术领域
本发明涉及一种阀正时控制装置，其设定用于打开和关闭内燃机的阀的凸轮轴的相对旋转相位。
背景技术
在JP 2004-162706A(参考文献1)中，其作为一种具有上述配置的阀正时控制装置，描述了一种技术，其中阀正时控制装置(参考文献1中的可变阀正时装置)设置在进气侧凸轮轴上，并且基于输出进气侧凸轮轴的凸轮角信号的凸轮角感测器和向曲轴输出曲柄角信号的曲柄角感测器的检测信号来计算实际阀正时。
在参考文献1中，相位可变机构被配置成包括设置在进气侧凸轮轴上的内齿轮，设置有与内齿轮同一轴的外齿轮，与内齿轮和外齿轮啮合的行星齿轮，和用于改变行星齿轮的旋转速度的电动机。相位可变机构可以通过使电动机的旋转速度与进气侧凸轮轴的旋转速度相匹配来维持阀正时，并且可以通过使电动机的旋转速度比进气侧凸轮轴的旋转速度更快或更慢来将阀正时设定为提前角侧(advancing angle side)和滞后(retarding)角侧中的任何一个。
此外，在参考文献1中，从电动机和进气侧凸轮轴之间的旋转速度的差计算阀正时的变化量，并且基于实际阀正时和阀正时之间的变化量计算最终的实际阀正时。
另外，作为具有上述配置的阀正时控制装置，在JP 2017-8729A(参考文献2)中，描述了一种技术，其中设置在进气侧凸轮轴上的阀正时控制装置(参考文献2中的可变阀正时机构)包括：输出曲柄角信号的曲柄角感测器和输出与进气凸轮轴的旋转相对应的凸轮信号脉冲的凸轮感测器，并且在开始曲柄转动(cranking)之后基于首先检测到的凸轮信号脉冲和其后检测到的曲柄信号的第一参考位置来计算进气凸轮轴的实际旋转相位。
在参考文献2中，凸轮感测器被配置为包括与进气凸轮轴一体地旋转的信号板，和检测形成在信号板的外周边的多个突出部分的旋转检测装置。在该配置中，信号板的整个周边(360度的区域)被等分为多个区域，并且对于每个划分区域，在圆周方向上平行地形成不同数量的突出部分。另外，突出部分中的一个设置在划分区域的边界位置处。因此，在进气凸轮轴旋转时，当旋转检测装置首先检测到突出部分时，通过基于凸轮信号脉冲的计算来获取进气凸轮轴的旋转相位。
例如，考虑到在启动包括进气凸轮轴中的阀正时控制装置的内燃机时的控制，通过启动电动机启动曲柄转动，在曲轴的旋转速度上升到能使内燃机启动的值之后燃料被供应到燃烧室，并且点燃空气-燃料混合物，但是在点燃时，进气阀的打开和关闭正时(阀正时)被设定为适合于启动启动电动机的值。
以这种方式，当内燃机被启动时，为了将进气阀的打开和关闭正时设定为适合于启动内燃机的值，需要提早获取进气阀的实际打开和关闭正时(实际阀正时)。
然而，由于通过参考文献1中描述的处理计算出的最终实际阀正时可以在内燃机运行的情况下获取进气阀的实际打开和关闭正时(实际阀正时)，因此该技术不合适在启动内燃机时获取进气阀的打开和关闭正时。
此外，参考文献2中描述的技术可以在内燃机被启动时获取阀的打开和关闭正时，但是由于在获取第一凸轮信号脉冲之后通过获取曲柄角信号的参考位置来确定阀的打开和关闭正时，因此在获取凸轮信号脉冲之后从曲柄角信号获取参考位置需要时间，并且存在改进的空间。
因此，需要一种阀正时控制装置，其在内燃机被启动时可提早获取实际阀打开和关闭正时。
发明内容
根据本公开的一个方面的阀正时控制装置的特征在于，该阀正时控制装置包括：驱动侧旋转构件，所述驱动侧旋转构件与内燃机的曲轴同步地旋转；从动侧旋转构件，所述从动侧旋转构件与用于内燃机的阀打开/关闭的凸轮轴一体旋转；相位调节机构，利用所述相位调节机构，驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件围绕旋转轴的相对旋转相位由电动机的驱动力设定；相位感测部分，所述相位感测部分获取相对旋转相位；和相位控制部分，所述相位控制部分控制电动机以基于相位感测部分的获取结果来设定相对旋转相位，其中相位感测部分包括：凸轮角感测器，所述凸轮角感测器在凸轮轴旋转一次时以不同的间隔获取多个凸轮角信号；参考确定感测器，所述参考确定感测器在曲轴旋转一次时获取指定旋转相位的参考信号；和模式存储单元，所述模式存储单元存储连续获取的凸轮角信号的信号模式；并且其中阀正时控制装置还包括相位获取部分，所述相位获取部分在曲柄转动时连续获取凸轮角信号，指定与存储在模式存储单元中的信号模式中的连续获取的凸轮角信号相匹配的模式，并基于由指定信号模式指示的凸轮相位角和由参考信号指示的参考相位角获取相对旋转相位。
在特征配置中，例如，在内燃机被启动时启动曲柄转动的情况下，当曲轴旋转一次时，以特定的参考相位角获取参考信号。另外，随着凸轮轴旋转，凸轮角感测器连续地获取凸轮角信号，并且在存储在模式存储单元中的信号模式中，指定与获取的凸轮角信号匹配的信号模式。基于由以这种方式指定的信号模式和参考相位角表示的凸轮相位角，相位获取单元可以获取驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件的相对旋转相位。
特别地，在该配置中，例如，由于可以在获取两个凸轮角信号的过程中获取参考信号，因此，例如，还可以在获取两个凸轮角信号之后将参考信号与获取的信号进行比较，并提早进行获取相对旋转相位的正时。因此，配置阀正时控制装置，其能在内燃机被启动时提早获取实际阀打开和关闭正时。
作为另一种配置，相位调节机构可以包括使驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件相对旋转的齿轮减速机构，并且可以被配置成使得电动机通过设置在与旋转轴同一轴上的输出轴将驱动力传递到齿轮减速机构，通过在凸轮轴旋转时以等于凸轮轴的旋转速度的速度驱动电动机的输出轴来维持相对旋转相位，并且通过相比于凸轮轴的旋转速度增大或减小输出轴的旋转速度来执行相对旋转相位的位移，电动机可以被配置为被驱动使得输出轴通过以预定的间隔连续产生的旋转角信号旋转，并且被配置为当输出轴旋转一次时每当达到预定的旋转相位时就输出检测信号，当曲轴旋转时，在连续获取凸轮角信号的情况下，相位获取单元可以基于通过对旋转角信号进行计数获得的计数值来获取先前获取的凸轮角信号与稍后获取的凸轮角信号之间的间隔，并且模式存储单元可以将多个计数值存储为多个信号模式。
在该配置中，当获取第一凸轮角信号时，启动对用于驱动电动机的旋转角信号的计数，获取在获取下一个凸轮角信号时的旋转角信号的计数值，因此，计数值可以成为两个连续凸轮角信号之间的间隔。另外，由于多个计数值作为信号模式存储在模式存储单元中，因此可以通过简单地比较计数值来指定信号模式，并且还可以提高精度。
作为又一种配置，曲轴可以包括曲柄角感测器，该曲柄角感测器在曲轴旋转一次时连续地获取除了参考相位角之外的区域中的脉冲信号，并且曲柄角感测器可以用在参考确定感测器中，使得未从中获取脉冲信号的相位角成为参考相位角。
利用这种配置，可以通过对由曲柄角感测器获取的脉冲信号进行计数来获取曲轴的旋转速度(每单位时间的旋转数)，并且可以在曲轴旋转一次时将脉冲信号不能从中获取的相位角设定为参考相位角。因此，可以通过曲柄角感测器获取参考相位角，并可以获取相对旋转相位。
附图说明
通过结合附图进行的下文的详细描述，本公开的前述和附加特征和特性将更为明显，其中：
图1是发动机的剖视图；
图2是发动机控制单元和相位控制单元的框图；
图3是凸轮角感测器的旋转构件的放大图；
图4是阀正时控制装置的剖视图；
图5是沿图4中的V-V线截取的剖视图；
图6是沿图4中的VI-VI线截取的剖视图；
图7是阀正时控制装置的分解透视图；
图8是启动控制的流程图；
图9是实际相位获取例程的流程图；以及
图10是示出凸轮角信号、曲柄角信号等的正时图。
具体实施方式
在下文中，将基于附图描述此处公开的实施例。
基本配置
图1示出了作为内燃机的发动机E，图2示出了用于控制发动机E的发动机控制单元40和用于控制阀正时控制装置VT的相位的相位控制单元50。如图1和图2所示，发动机E包括阀正时控制装置VT，并且阀正时控制装置VT通过执行相位控制来设定发动机E的进气阀Va的打开和关闭正时(timing)(阀正时)。此外，相位控制单元50被控制以遵循从发动机控制单元40发送的控制信息(例如，图10中所示的目标相位)。
图1中所示的发动机E被示出为设置在诸如客车的车辆中。阀正时控制装置VT指示相位控制由图2所示的相位控制电动机M(电动机的示例)执行。
当发动机E被启动时，通过图2所示的启动电动机15进行曲柄转动。在启动期间，通过相位感测单元PS获取阀正时控制装置VT的实际相位。相位控制单元50控制阀正时控制装置VT使得进气阀Va的打开和关闭正时(阀正时)成为适合于通过以反馈获得的实际相位的模式控制相位控制电动机M的值来启动发动机E。
此外，相位控制单元50被配置为基于来自相位感测单元PS的信号执行气缸辨别，在曲柄转动时执行气缸辨别，之后在适当的正时控制发动机控制单元40，并且因此，燃料被供应到燃烧室，燃烧室中的空气-燃料混合物被点燃以实现发动机E的启动。
特别地，当发动机E被启动时，提早获取阀正时控制装置VT的实际相位以能够快速启动。稍后将描述发动机控制单元40和相位控制单元50的配置和控制模式。
发动机
在发动机E(内燃机的一个示例)中，如图1和图4所示，气缸盖3连接到支撑曲轴1的气缸体2的上部，活塞4可滑动地容纳在形成于气缸体2中的多个气缸孔中，并且活塞4通过连杆5连接到曲轴1以形成四冲程循环型。
在发动机E中，气缸#1、气缸#2、气缸#3和气缸#4(图4中示为#1、#2、#3和#4)从一端部设置至另一端部，并且在气缸的内部空间中在活塞4和气缸盖3之间形成燃烧室。
气缸盖3设置有进气阀Va和排气阀Vb，并且在气缸盖3的上部分中设置有控制进气阀Va的进气凸轮轴7和控制排气阀Vb的排气凸轮轴8。
正时皮带6缠绕在曲轴1的输出皮带轮部分1P、阀正时控制装置VT的驱动壳体21(驱动侧旋转构件的示例)的正时皮带轮部分21P和排气凸轮轴8的驱动皮带轮部分8P上。因此，曲轴1和驱动壳体21同步旋转。
气缸盖3包括用于将燃料注射到燃烧室中的注射器9和火花塞10。用于经由进气阀Va向燃烧室供应空气的进气歧管11和用于经由排气阀Vb从燃烧室送出燃烧气体的排气歧管12连接到汽缸盖3。
在发动机E中，如图2所示，设置用于驱动和旋转曲轴1的启动电动机15，并且如图1所示，在曲轴1附近的位置设置可以检测曲轴1的旋转速度(每单位时间的旋转数)的曲柄角感测器16。此外，设置可以检测进气凸轮轴7的旋转相位的凸轮角感测器17。曲柄角感测器16和凸轮角感测器17构成相位感测单元PS。此外，曲柄角感测器16还用作参考确定感测器。
如稍后将描述的，相位感测单元PS获取围绕驱动壳体21的旋转轴X和阀正时控制装置VT的内转子22的相对旋转相位(上述实际相位)，并且将用于实现气缸辨别的信号输入到相位控制单元50。
阀正时控制装置
如图4至图7所示，阀正时控制装置VT包括相位调节机构，该相位调节机构具有驱动壳体21(驱动侧旋转构件的示例)和内转子22(从动侧旋转构件的示例)，并设定驱动壳体21和内转子22的相对旋转相位。相位调节机构被配置为齿轮减速机构，其通过驱动相位控制电动机M(电动机的示例)来设定相对旋转相位。
驱动壳体21具有形成于外周边的正时皮带轮部分21P，并且与进气凸轮轴7的旋转轴X位于同一轴上。内转子22以与进气凸轮轴7同一轴的方式相对于驱动壳体21可旋转地容纳、并通过连接螺栓23连接和固定到驱动壳体21上。相位调节机构设置在驱动壳体21与内转子22之间，固定相位调节机构的前板24设置在覆盖驱动壳体21的开口部分的位置，并且前板24通过多个紧固螺栓25紧固到驱动壳体21。
如图5所示，通过来自正时皮带6的驱动力在驱动旋转方向S上旋转整个阀正时控制装置VT。内转子22通过相位控制电动机M的驱动力相对于驱动壳体21的相对旋转相位在与驱动旋转方向S相同的方向上位移的方向称为提前方向Sa，而在与提前方向Sa相反的方向上位移的方向称为滞后方向Sb。
此外，阀正时控制装置VT运行以便通过使相对旋转相位在提前方向Sa上位移来增大进气阀Va中的进气量，并且相反地通过使相对旋转相位在滞后方向Sb上位移来减小进气阀Va中的进气量。
阀正时控制装置：相位调节机构
如图4至图7所示，相位调节机构包括形成在内转子22的内周边的环形齿轮26、内齿轮27、偏心凸轮体28和接合部J。环形齿轮26在围绕形成在内转子22的内周边的旋转轴X具有多个内齿部26T。内齿轮27具有形成在外周边的多个外齿部27T。内齿轮27以平行于旋转轴X的姿态布置在与偏心轴Y同一轴上，并且在此布置下，一些外齿部27T与一些环形齿轮26互锁。
在相位调节机构中，内齿轮27的外齿部27T的齿数比环形齿轮26的内齿部26T的齿数小一。
此外，接合部J被配置为十字联轴器(Oldham’s coupling)，其防止驱动壳体21和内齿轮27之间的相对旋转，同时允许内齿轮27相对于驱动壳体21在与旋转轴X正交的方向上位移。
偏心凸轮体28相对于前板24由第一轴承31支撑，以便在与旋转轴X同一轴上旋转。在偏心凸轮体28中，一体地形成围绕偏心轴Y、具有与旋转轴X平行的姿态的偏心凸轮面28A，并且内齿轮27相对于偏心凸轮面28A经由第二轴承32可旋转地支撑。此外，弹簧体29配合到在偏心凸轮面28a上形成的凹部中，并且弹簧体29的偏置力经由第二轴承32作用于内齿轮27。
整个偏心凸轮体28是圆柱形的，并且在内周边以平行于旋转轴X的姿态形成一对啮合槽28b。
因此，内齿轮27的一些外齿部27T与环形齿轮26的一些内齿部26T互锁。此外，尽管第一轴承31和第二轴承32配置有滚珠轴承，但这些轴承可以配置有衬套。
接合部J具有通过挤压板材形成的接合构件33。在接合构件33中，中心部分形成为环形，一对啮合臂33A形成为从环形中心部分向外突出，并且一对啮合凹部33B形成为连接到环形中心部分的空间。此外，接合构件33的所述对啮合臂33A与驱动壳体21的啮合凹槽部21G啮合，形成在接合构件33中的所述对啮合凹部33B与内齿轮27的啮合突出部27U啮合。
在接合部J中，接合构件33被啮合以在驱动壳体21的所述对啮合凹槽部21G彼此连接的线性方向上可位移，并且内齿轮27与在所述对啮合突出部27U彼此连接的线性方向上可位移的接合构件33啮合。
相位控制电动机M是无刷DC电动机并且由发动机E支撑。相位控制电动机M的输出轴Ma设置有垂直于输出轴Ma的突出方向的姿势的啮合销34，啮合销34的两端装配在偏心凸轮体28的内周边的啮合凹槽28B中。因此，偏心凸轮体28通过相位控制电动机M的驱动力而旋转。
关于阀正时控制装置VT，考虑到在发动机E被停止的状态下的操作模式，在偏心凸轮体28通过相位控制电动机M的驱动力而旋转的情况下，偏心凸轮面28A围绕旋转轴X旋转，并且根据该旋转，内齿轮27开始围绕旋转轴X旋转。在旋转时，由于内齿轮27的外齿部27T与环形齿轮26的内齿部26T之间的互锁位置沿环形齿轮26的内周边位移，因此使围绕偏心轴Y旋转的力作用于内齿轮27。
此外，当内齿轮27旋转一次时，旋转力仅使内齿轮27旋转一个角(对应于一个齿的角)，该角对应于环形齿轮26的内齿部26T的齿数与内齿轮27的外齿部27T的齿数之间的差(齿数差)。
如上所述，由于接合部J调节内齿轮27相对于驱动壳体21的旋转，因此即使当偏心凸轮体28因相位控制电动机M的驱动力旋转时，内齿轮27也不会相对于驱动壳体21旋转，并且环形齿轮26通过作用于内齿轮27的旋转力而相对于驱动壳体21旋转，内转子22与环形齿轮26一体地相对旋转，结果，实现了进气凸轮轴7相对于驱动壳体21的旋转相位的调节。
特别地，在内齿轮27仅围绕旋转轴X旋转一次的情况下，相位调节机构被配置成使得进气凸轮轴7仅相对于驱动壳体21旋转一个角(对应于一个齿的角)，该角对应于环形齿轮26的内齿部26T的齿数与内齿轮27的外齿部27T的齿数之间的差(齿数的差)的角，因此实现了大减速比的调节。
相位调节概述
如上所述，由于通过使相位控制电动机M的输出轴Ma以与进气凸轮轴7的旋转速度相同的速度、相同的方向驱动和旋转来配置阀正时控制装置VT中的相位调节机构，因此维持了偏心凸轮主体28和内齿轮27不相对旋转的状态，并且维持了驱动壳体21和内转子22的相对旋转相位。
此外，通过增大或减小相位控制电动机M相对于进气凸轮轴7的旋转速度的旋转速度，可以使相对旋转相位在提前方向Sa或滞后方向Sb上位移。
发动机控制单元
发动机控制单元40被配置为控制发动机E的发动机控制单元(ECU)，如图2所示，发动机控制单元40输入用于控制发动机E的操作信息并输出控制信号用于控制执行曲柄转动的启动电动机15、用于将燃料供应到燃烧室的注射器9和用于点燃燃烧室中的空气-燃料混合物的火花塞10。
发动机控制单元40包括启动控制部41、操作控制部42和停止控制部43。启动控制部41执行用于启动发动机E的启动控制，操作控制部42执行当发动机E操作时维持发动机E操作所需的操作控制，并且停止控制部43执行停止发动机E所需的停止控制。
启动控制部41、操作控制部42和停止控制部43由软件配置，但是这些部中的一些可以由硬件配置。
相位控制单元
如图2所示，相位控制单元50在发动机E被启动时执行气缸辨别，在曲轴1旋转时获取相对旋转相位(实际相位)，并基于来自发动机控制单元40的控制信息执行相位控制。相位控制单元50输入包括从曲柄角感测器16连续输出的脉冲信号和来自凸轮角感测器17的凸轮角信号的曲柄角信号，并将控制信号输出到相位控制电动机M。
如上所述，曲柄角感测器16和凸轮角感测器17构成相位传感部PS。如图2所示，曲柄角感测器16被配置为包括与曲轴1一体旋转的盘部16D和检测盘部16D的多个齿部16T的非接触式曲柄感测器部16S。不包括齿部16T的参考点16n形成在盘部16D的外周边的两个位置处。
在曲柄角感测器16中，盘部16D和齿部16T由诸如钢材的磁性体材料一体地形成，并且拾波式(pickup type)感测器用作曲柄感测器部16S。另外，当曲轴1旋转时由曲柄感测器部16S连续检测到的脉冲信号称为曲柄角信号，并且关于曲柄角信号，脉冲信号不在参考点16n处输出，而是在不输出脉冲信号时脉冲信号不存在的信息称为参考信号。
曲柄角感测器16用作参考确定感测器，在相位控制单元50中，曲轴1在参考点16n处的旋转相位称为参考相位。因此，当曲轴1旋转时，可能从脉冲信号相对于参考点16n(参考信号)的计数值得到旋转相位。此外，曲柄角感测器16可以通过对每单位时间的曲柄角信号进行计数或者对参考点16n的数量进行计数来获取曲轴1的旋转速度。
如图2和图3所示，凸轮角感测器17包括与进气凸轮轴7一体旋转的旋转构件17D和检测在旋转构件17D的外周处的四个检测区域17T的凸轮感测器部17S。特别地，在凸轮角感测器17中，四个检测区域17T的数量与发动机E的四个气缸的数量匹配，检测区域17T形成在通过将旋转构件17D的整个周边均等地分成四个而获得的划分区域中，检测区域17T的每个周边长度彼此不同，因此，可以辨别四个气缸。
在凸轮角感测器17中，旋转构件17D和检测区域17T由诸如钢材料的磁性体材料一体地形成，并且拾取式感测器用作凸轮感测器部17S。在进气凸轮轴7旋转时由凸轮感测器部17S检测到的信号称为凸轮角信号，并且由于在当检测区域17T中检测到在旋转方向上的后端部分(检测到下边缘)时的时刻输出凸轮角信号，因此在进气凸轮轴7旋转一次的情况下输出四个凸轮角信号。
在凸轮角感测器17中，通过当在进气凸轮轴7旋转的情况下检测到检测区域17T的后端部分的正时(图10中的检测开始正时Ta)从曲柄角感测器16获取(积分)曲柄角信号的计数值(参见图10)，并且通过获取计数值直到当检测到下一个检测区域17T的后端部分的正时(图10的检测结束正时Tb)，实现了划分区域的辨别。如上所述，由于四个检测区域17T的周边长度彼此不同，因此当进气凸轮轴7旋转一次时由凸轮角感测器17检测到的四种计数值的获取正时都是不同的值。此外，如图3所示，两个后端部分之间的距离称为间隔In。
特别地，当进气凸轮轴7旋转时，在凸轮角感测器17中，设定四个检测区域17T和两个参考点16n之间的相对关系，使得曲柄感测器部16S可以从在凸轮感测器部17S检测到第一检测区域17T的后端部分时的正时(图10中的检测开始正时Ta)开始然后直到当检测到下一个检测区域17T的后端部分时的正时(图10的检测结束正时Tb)的正时(图10的参考检测正时Tb)获取(获取参考信号)参考点16n。
此外，为了辨别通过将进气凸轮轴7的整个周边分成四个而获得的划分区域，例如，可以使用用于对在相位控制单元50内部产生的时钟信号进行计数的计数值，而不是曲柄角信号的计数值。此外，凸轮角感测器17中的检测区域17T的形状或在周边方向上的布置不限于图2和图3中所示的形状。
此外，凸轮角感测器17可以被配置为检测(检测上边缘)在旋转方向上的检测区域17T的前端部分，或者可以被配置为在检测区域17T中检测在旋转方向上的前端部分(上边缘)和后端部分(下边缘)。
如图2所示，相位控制单元50包括气缸辨别部51、相位获取部52和相位控制部53。气缸辨别部51在发动机E被启动时辨别每个气缸的点火顺序。相位获取部52包括模式存储模块52a(模式存储单元的示例)，并获取阀正时控制装置VT的相对旋转相位(实际相位)。相位控制部53通过控制相位控制电动机M的旋转速度来控制相对旋转相位。
此外，气缸辨别部51、相位获取部52和相位控制部53由软件配置，但是这些部中的一些可以由硬件配置。
气缸辨别部51在发动机E被启动时从由凸轮角感测器17连续地获取的连续两个凸轮角信号之间的间隔获取进气凸轮轴7的旋转相位，并基于该旋转相位和从通过相对于曲柄角感测器16中的参考相位对凸轮角信号进行计数而获得的计数值获取的曲轴1的旋转相位，确定进气凸轮轴7的旋转相位相对于曲轴1的旋转相位的关系。
根据该确定，可以参考曲轴1的旋转相位来把握包括气缸#1至气缸#4的四个气缸中的每个气缸的冲程(进气、压缩、燃烧或膨胀的任何冲程)，并且基于曲轴1的旋转，可以在由发动机控制单元40执行启动控制时指定要点火的气缸。
稍后将描述相位获取部52的控制模式。另外，在相位控制部53中，在从发动机控制单元40获取作为目标相位的控制信号的情况下，通过控制相位控制电动机M使相对旋转相位朝向目标相位位移。
控制方式
相位控制单元50在发动机E被启动时从曲柄角感测器16获取曲柄角信号，从凸轮角感测器17获取凸轮角信号，基于获取到的凸轮角信号提早获取阀正时控制装置VT的实际相位(相对相位旋转相位)，以反馈实际相位的方式控制相位控制电动机M，并因此通过将阀正时控制装置VT的相对旋转相位设定为最适合启动发动机E的值来实现短时间内的启动。
图8示出了用于启动发动机的启动控制的流程图，图9示出了被设定为启动控制中的子程序的实际相位获取例程，图10示出了在作为正时图的启动控制时获取的信号等。此外，在图10的正时图中，上部分示出了由凸轮角感测器17获取的凸轮角信号，中间部分示出了由曲柄角感测器16获取的曲柄角信号，下部分示出了阀正时控制装置VT的实际相位变化。
如图8的流程图所示，当启动发动机E时，发动机控制单元40向启动电动机15供电以启动曲柄转动，阀正时控制装置VT的相对旋转相位由实际相位获取例程获取(步骤#101和#200)。
在控制中启动曲柄转动的正时示出为图10中的开始正时Ts。
在通过实际相位获取例程获取实际相位(步骤#200)之后，执行相位设定处理和气缸辨别处理，并且在基于曲轴1的旋转速度达到能够使发动机E启动的值的条件确定可以启动等的情况下，燃料被供应到燃烧室，空气-燃料混合物被点燃，并且在确认发动机E启动之后停止启动电动机15(步骤#102至#107)。
在启动控制中，在当通过实际相位获取例程(步骤#200)获取阀正时控制装置VT的实际相位(相对旋转相位)时的检测结束正时Tb，通过在相位控制部分53中执行用于获取和反馈实际相位的控制，执行用于使相对旋转相位朝向最适合启动发动机E的目标相位位移的相位设定处理(步骤#102)。此外，通过由气缸辨别部51执行气缸辨别处理(步骤#103)，辨别包括气缸#1至气缸#4的四个气缸中的每一个相对于曲轴1的旋转相位的冲程。
此后，在曲轴1到达可能启动的状态之后，例如旋转速度超过预定的旋转速度的状态，启动控制部分41通过以下来启动发动机E：基于气缸辨别处理确定待点火的气缸，在适当的正时通过注射器9供应燃料，并且在适当的正时通过火花塞10进行点火。以这种方式，在确认发动机E已经从由曲柄角感测器16检测到的曲轴1的旋转速度启动之后，停止启动电动机15。
在实际相位获取例程(步骤#200)中，如图9所示，启动以下步骤：从曲柄角感测器16和凸轮角感测器17连续获取信号的处理，当凸轮角感测器17的凸轮感测器部17S首先检测到检测区域17T的边缘(下边缘)时清除在检测开始正时Ta的角计数器(参照图10)，并且此后立即通过角计数器对曲柄角信号进行计数(积分)。此外，如果在计数继续的情况下由曲柄角感测器16获取参考相位，则获取与参考相位相对应的计数值作为参考相位角(步骤#201至#205)。
角计数器配置有相位控制单元50的计数器电路和软件，并且如果在计数继续的情况下在参考检测正时Tm检测到参考相位，则检测正时的计数值被存储在相位控制单元50的存储器等中。在凸轮角感测器17中，设定曲柄角感测器16和凸轮角感测器17之间的关系，使得可以获取参考检测正时Tm，而不管在获取四种类型的积分计数值Ca的过程中的相对旋转相位如何。
此后，在凸轮感测器部17S检测到检测区域17T的边缘(下边缘)的情况下(在达到图10中所示的检测结束正时Tb的情况下)，获取检测结束正时Tb处的计数值，计数结束。此外，将在检测结束正时Tb获取的计数值与预先存储在相位控制单元50的非易失性存储器中的信号模式进行比较，并且在存在匹配信号模式的情况下，基于匹配信号模式，获取凸轮相位角，并且基于凸轮相位角和参考相位角确定实际相位(步骤#206至#210)。此外，在不存在匹配信号模式的情况下，再次执行从步骤#202开始的处理。
如上所述，由于凸轮角感测感器17仅检测四个检测区域17T的后端侧边缘，因此仅有存储的四种类型的信号模式，并且每个信号模式是对应于如图3所示的边缘间隔的计数值。因此，凸轮感测器部17S在当在检测结束正时Tb检测到检测区域17T的边缘(下边缘)时的正时从计数值(下文中，图10中所示的积分计数值Ca)获取凸轮相位角(相对于凸轮感测器部17S等的角)，并将获取到的凸轮相位角与参考相位角进行比较。
特别地，在控制模式中，将在当凸轮感测器部17S在检测结束正时Tb检测到检测区域17T的边缘时的计数值(积分计数值Ca)设定为凸轮相位角。由于确定了对应于凸轮相位角的积分计数值Ca，因此基于积分计数值Ca和参考检测正时Tm处的计数值(下文中，称为参考计数值Cb：对应于参考相位角)之间的差来确定实际相位。
在实际相位获取例程(步骤#200)中，需要通过凸轮角感测器17获取两个凸轮角信号的处理，但是在检测开始正时Ta开始计数之后直到在检测结束正时Tb的计数结束为止(在获取凸轮相位的过程中)，可以在参考检测正时Tm获取计数值，因此，例如，通过提早获取实际相位可以快速启动发动机E，无需等待参考相位的获取。
另外，由于曲柄角感测器16在两个位置处形成参考点16n，因此例如，与仅形成单个参考点16n的情况相比，可以更早地进行检测参考相位的正时。因此，在发动机E被启动时提早获取实际相位，并且将阀正时控制装置VT的相对旋转相位设定为适于启动发动机的值以能够快速启动。其他实施例
除了上述实施例之外，本公开可以以下面的方式配置(具有与实施例中的功能相同功能的那些将由与实施例中的附图标记相同的附图标记表示)。
(a)在相位控制电动机M中使用的无刷DC电动机中，提供旋转检测部(旋转角感测器)，所述旋转检测部在输出轴Ma旋转一次时每当输出轴Ma达到预定相位时就输出旋转检测信号。另外，在维持驱动壳体21和内转子22的相对旋转相位的情况下，如上所述，输出轴Ma以与驱动壳体21和内转子22相同的速度旋转，因此，与进气凸轮轴7同步地也产生在相位控制电动机M内部产生的旋转角信号。由于旋转角信号是以预定间隔连续产生的脉冲信号，因此通过对相对于上述旋转检测信号的旋转角信号进行计数，可以使用与曲柄角信号相似的旋转角信号。
因此，当发动机E被启动时，与进气凸轮轴7同步地启动相位控制电动机M的驱动。此外，在当由凸轮角感测器17的凸轮感测器部17S首先检测到检测区域17T的边缘的检测开始正时Ta之后，直到检测到下一个边缘，通过对在相位控制电动机M内部产生的旋转角信号进行计数，可以获得在检测开始正时Ta和检测结束正时Tb之间的积分计数值Ca。由于旋转角信号具有稳定的信号波形并且每单位时间的数量大于由曲柄角感测器获取的曲柄角信号的数量，因此不仅可以执行精确计数，而且还可以增大积分计数值Ca的值。
因此，在另一实施例(a)的配置中，与对来自凸轮角感测器17的凸轮角信号进行计数的情况相比，可以提高确定与信号模式匹配的信号模式存储在模式存储模块52a中的精度。
(b)类似于在实施例中描述的作为凸轮角感测器17的阀正时控制装置VT，不采用一个划分区域设置一个检测区域17T的配置，而是采用例如在每个检测区域17T存在的区域中设置多个齿部的配置。
在另一实施例(b)的配置中，为了确定凸轮感测器部17S检测到多个划分区域中的哪个区域，在执行对曲柄角信号进行计数的操作时也并行地执行用于对每个划分区域中设置的齿部的数量进行计数的控制。
(c)在该实施例中，如图10所示，在检测开始正时Ta和检测结束正时Tb之间设定参考检测正时Tm，但相反，采用参考检测正时TM被设定为晚于检测结束正时TB的配置。
在另一实施例(c)中，目的是对应于在检测开始正时Ta和检测结束正时Tb之间设定参考检测正时Tm的情况(类似于实施例的图10)，和参考检测正时Tm被设定为晚于检测结束正时Tb的情况。具体地，在参考检测正时Tm被设定为晚于检测结束正时Tb的情况下，同一图中在步骤#206的“检测边缘”的处理之后和在步骤#210的“确定实际相位”的处理之前执行本实施例的图9所示的实际相位获取例程(步骤#200)的步骤#205中的“获取参考相位角”的处理。
在设定与另一实施例(c)类似的处理顺序时，在发动机E被启动时获取实际相位，并且将阀正时控制装置VT的相对旋转相位设定为适于启动发动机的值以能够快速启动。
本发明可用于设定用于打开和关闭内燃机的阀的凸轮轴的相对旋转相位的阀正时控制装置。
在前面的说明书中已经描述了本公开的原理、优选实施例和运行模式。然而，意在被保护的本发明不应被解释为限于所公开的特定实施例。此外，本文中描述的实施例应被视为说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以由它人进行变动和更改，并使用等同物。因此，明确地意在涵盖落入如权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有这些变化、改变和等同物。

Claims (3)

1.一种阀正时控制装置(VT)，包括：
驱动侧旋转构件(21)，所述驱动侧旋转构件(21)与内燃机(E)的曲轴(1)同步地旋转；
从动侧旋转构件(22)，所述从动侧旋转构件(22)与用于所述内燃机的阀打开和关闭的凸轮轴(7)一体地旋转；
相位调节机构，利用所述相位调节机构，所述驱动侧旋转构件和所述从动侧旋转构件围绕旋转轴(X)的相对旋转相位由电动机(M)的驱动力设定；
相位感测部(PS)，所述相位感测部(PS)获取所述相对旋转相位；和
相位控制部(53)，所述相位控制部(53)控制所述电动机以基于所述相位感测部的获取结果来设定所述相对旋转相位，其中
所述相位感测部包括
凸轮角感测器(17)，当所述凸轮轴旋转一次时，所述凸轮角感测器(17)在不同的间隔获取多个凸轮角信号，
参考确定感测器(16)，当所述曲轴旋转一次时，所述参考确定感测器(16)获取指定旋转相位的参考信号，和
模式存储单元(52a)，所述模式存储单元(52a)存储连续获取的凸轮角信号的信号模式，并且
所述阀正时控制装置还包括相位获取部(52)，所述相位获取部(52)在曲柄转动时连续获取所述凸轮角信号，指定与存储在所述模式存储单元中的所述信号模式中的所述连续获取的凸轮角信号匹配的模式，并基于由指定信号模式指示的凸轮相位角和由所述参考信号指示的参考相位角获取相对旋转相位。
2.根据权利要求1所述的阀正时控制装置，其中，
所述相位调节机构包括使所述驱动侧旋转构件和所述从动侧旋转构件相对旋转的齿轮减速机构，并且被配置成使得所述电动机通过设置在与所述旋转轴同一轴上的输出轴将所述驱动力传递到所述齿轮减速机构，在所述凸轮轴旋转时通过以与所述凸轮轴的旋转速度相等的速度驱动所述电动机的所述输出轴来维持所述相对旋转相位，并且通过与所述凸轮轴的所述旋转速度相比增大或减小所述输出轴的旋转速度来执行所述相对旋转相位的位移，
所述电动机被配置为被驱动使得所述输出轴通过以预定间隔连续产生的旋转角信号而旋转，并且在所述输出轴旋转一次时每当达到预定旋转相位时就输出检测信号，
当所述曲轴旋转时，在连续获取凸轮角信号的情况下，所述相位获取部基于通过对所述旋转角信号进行计数而获得的计数值，获取先前获取的所述凸轮角信号与稍后获取的所述凸轮角信号之间的间隔，和
所述模式存储单元将多个所述计数值存储为多个所述信号模式。
3.根据权利要求1所述的阀正时控制装置，其中，
所述曲轴包括曲柄角感测器(16)，所述曲轴角感测器(16)在所述曲轴旋转一次时连续地获取除了所述参考相位角之外的区域中的脉冲信号，并且所述曲柄角感测器用在所述参考确定感测器中，使得未从其获取所述脉冲信号的相位角成为所述参考相位角。
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