DE102019118087A1

DE102019118087A1 - Ventilzeitsteuerung

Info

Publication number: DE102019118087A1
Application number: DE102019118087.2A
Authority: DE
Inventors: Toshiki Sato; Yuji Kakuda; Shogo Katsuki; Yugo Kurahashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-01-09
Also published as: US10738716B2; US20200011252A1; JP2020007942A; CN110685809A

Abstract

Eine Ventilzeitsteuerung (VT) weist auf: ein antriebsseitiges Drehbauteil (21), das synchron mit einer Kurbelwelle (1) einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dreht; ein abtriebsseitiges Drehbauteil (22), das integral mit einer Nockenwelle (7) der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dreht; einen Phaseneinstellmechanismus, mit dem eine relative Drehphase des antriebsseitigen und des abtriebsseitigen Drehbauteils um eine Drehachse (X) durch eine Antriebskraft eines Elektromotors (M) eingestellt wird; einen Phasenerfassungsabschnitt (PS), der die relative Drehphase erfasst; und einen Phasensteuerabschnitt (53), der den Elektromotor zum Einstellen der relativen Drehphase basierend auf einem Erfassungsergebnis durch den Phasenerfassungsabschnitt steuert. Der Phasenerfassungsabschnitt weist einen Nockenwinkelsensor (17), einen Bezugsbestimmungssensor (16) und eine Musterspeichereinheit (52a) auf. Die Ventilzeitsteuerung weist ferner einen Phasenerfassungsabschnitt (52) auf.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Ventilzeitsteuerung, die eine relative Drehphase einer Nockenwelle zum Öffnen und Schließen eines Ventils einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung einstellt.
HINTERGRUND
In der JP 2004-162706 A (Druckschrift 1) ist als eine Ventilzeitsteuerung mit der oben beschriebenen Konfiguration eine Technologie beschrieben, bei der eine Ventilzeitsteuerung (Variable-Ventilzeit-Vorrichtung in der Druckschrift 1) an einer einlassseitigen Nockenwelle vorgesehen ist und eine tatsächliche Ventilzeit basierend auf einem Detektionssignal eines Nockenwinkelsensors, der ein Nockenwinkelsignal der einlassseitigen Nockenwelle ausgibt, und eines Kurbelwinkelsensors, der ein Kurbelwinkelsignal einer Kurbelwelle ausgibt, berechnet wird.
In der Druckschrift 1 ist ein Phasenvariationsmechanismus so ausgebildet, dass er ein inneres Zahnrad, dass an der einlassseitigen Nockenwelle vorgesehen ist, ein äußeres Zahnrad, das mit derselben Achse wie das innere Zahnrad versehen ist, ein Planentenrad, das mit dem inneren Zahnrad und dem äußeren Zahnrad ineinandergreift, und einen Motor zum Ändern einer Umlaufgeschwindigkeit des Planentenrads aufweist. Der Phasenvariationsmechanismus kann die Ventilzeit durch Anpassen einer Drehzahl des Motors an eine Drehzahl der einlassseitigen Nockenwelle beibehalten und die Ventilzeit auf eine von einer Frühverstellwinkelseite und einer Spätverstellwinkelseite einstellen, indem die Drehzahl des Motors schneller oder langsamer als die Drehzahl der einlassseitigen Nockenwelle gemacht wird.
Ferner wird in der Druckschrift 1 ein Ausmaß einer Änderung der Ventilzeit anhand eines Unterschieds hinsichtlich der Drehzahl zwischen dem Motor und der einlassseitigen Nockenwelle berechnet, und die endgültige tatsächliche Ventilzeit wird basierend auf einem Ausmaß einer Änderung zwischen der tatsächlichen Ventilzeit und der Ventilzeit berechnet.
Zusätzlich dazu ist als eine Ventilzeitsteuerung mit der oben beschriebenen Konfiguration in der JP 2017-8729 A (Druckschrift 2) eine Technologie beschrieben, bei der eine Ventilzeitsteuerung (ein Variable-Ventilzeit-Mechanismus in der Druckschrift 2) an einer einlassseitigen Nockenwelle aufweist: einen Kurbelwinkelsensor, der ein Kurbelwinkelsignal ausgibt, und einen Nockenwellensensor, der einen Nockensignalpuls ausgibt, der einer Drehung der Einlassnockenwelle entspricht, und eine tatsächliche Drehphase der Einlassnockenwelle basierend auf einem Nockensignalpuls, der zuerst detektiert wird, und einer ersten Bezugsposition des Kurbelsignals, die danach detektiert wird, nach dem Beginn des Kurbelns, berechnet wird.
In der Druckschrift 2 ist der Nockensensor so ausgebildet, dass er eine Signalplatte, die integral mit der Einlassnockenwelle dreht, und eine Drehdetektionsvorrichtung aufweist, die mehrere vorstehende Abschnitte detektiert, die an einem Außenumfang der Signalplatte ausgebildet sind. Bei dieser Konfiguration wird der gesamte Umfang (ein Bereich von 360°) der Signalplatte gleichmäßig in mehrere Bereiche unterteilt, und unterschiedliche Anzahlen von vorstehenden Abschnitten sind in einer Umfangsrichtung für jeden der unterteilten Bereiche parallel ausgebildet. Zusätzlich dazu ist einer der vorstehenden Bereiche an einer Grenzposition der unterteilten Bereiche angeordnet. Daher wird, wenn sich die Einlassnockenwelle dreht, die Drehphase der Einlassnockenwelle durch Berechnung basierend auf dem Nockensignalpuls, wenn die Drehdetektionsvorrichtung den vorstehenden Abschnitt zum ersten Mal detektiert, erfasst.
Wenn beispielsweise die Steuerung beim Starten einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die die Ventilzeitsteuerung in der Einlassnockenwelle aufweist, betrachtet wird, wird das Ankurbeln durch den Startermotor gestartet, der Kraftstoff wird einer Brennkammer zugeführt, nachdem die Drehzahl der Kurbelwelle einen Wert erreicht, der einen Start der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ermöglicht, und ein Luft-Kraftstoff-Gemisch wird gezündet, zum Zeitpunkt der Zündung werden jedoch die Öffnungs- und die Schließzeit (Ventilzeit) des Einlassventils auf einen Wert eingestellt, der geeignet zum Starten des Startermotors ist.
Auf diese Weise muss, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird, zum Einstellen der Öffnungs- und der Schließzeit des Einlassventils auf einen Wert, der geeignet zum Starten der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ist, der tatsächliche Öffnungs- und Schließzeitpunkt (die tatsächliche Ventilzeit) des Einlassventils früh erfasst werden.
Da jedoch die endgültige tatsächliche Ventilzeit, die durch die in der Druckschrift 1 beschriebene Verarbeitung berechnet wird, die tatsächliche Öffnungs- und Schließzeit (tatsächliche Ventilzeit) des Einlassventils in einer Situation, in der die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Betrieb ist, erfassen kann, ist diese Technologie nicht geeignet zum Erfassen des Öffnungs- und des Schließzeitpunkts des Einlassventils, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird.
Ferner kann die in der Druckschrift 2 beschriebene Technologie die Öffnungs- und die Schließzeit des Ventils erfassen, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird, da jedoch die Öffnungs- und die Schließzeit des Ventils durch Erfassen der Bezugsposition des Kurbelwinkelsignals nach Erfassen des ersten Nockensignalpulses bestimmt werden, dauert es, bis die Bezugsposition anhand des Kurbelwinkelsignals erfasst wird, nachdem der Nockensignalpuls erfasst worden ist, und es gibt Raum für Verbesserungen.
Daher besteht ein Bedarf an einer Ventilzeitsteuerung, die die tatsächliche Ventilöffnungs- und Ventilschließzeit früh erfassen kann, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Merkmal einer Ventilzeitsteuerung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung besteht darin, dass die Ventilzeitsteuerung aufweist: ein antriebsseitiges Drehbauteil, das synchron mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dreht; ein abtriebsseitiges Drehbauteil, das integral mit einer Nockenwelle zum Öffnen und Schließen eines Ventils der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dreht; einen Phaseneinstellmechanismus, mit dem eine relative Drehphase des antriebsseitigen Drehbauteils und des abtriebsseitigen Drehbauteils um eine Drehachse durch eine Antriebskraft eines Elektromotors eingestellt wird; einen Phasenerfassungsabschnitt, der die relative Drehphase erfasst; und einen Phasensteuerabschnitt, der den Elektromotor zum Einstellen der relativen Drehphase basierend auf einem Erfassungsergebnis durch den Phasenerfassungsabschnitt steuert, bei der der Phasenerfassungsabschnitt einen Nockenwinkelsensor, der mehrere Nockenwinkelsignale bei unterschiedlichen Intervallen erfasst, wenn sich die Nockenwelle einmal dreht, einen Bezugsbestimmungssensor, der ein Bezugssignal bei einer spezifizierten Drehphase erfasst, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht, und eine Musterspeichereinheit, die Signalmuster der kontinuierlich erfassten Nockenwinkelsignale speichert, aufweist und bei der die Ventilzeitsteuerung ferner einen Phasenerfassungsabschnitt aufweist, der zum Zeitpunkt eines Ankurbeins kontinuierlich die Nockenwinkelsignale erfasst, ein Muster der Signalmuster, die in der Musterspeichereinheit gespeichert sind, spezifiziert, das mit den kontinuierlich erfassten Nockenwinkelsignalen übereinstimmt, und die relative Drehphase basierend auf einem Nockenphasenwinkel, der durch das spezifizierte Signalmuster angegeben wird, und einem Bezugsphasenwinkel, der durch das Bezugssignal angegeben wird, erfasst.
Bei der Merkmalskonfiguration wird beispielsweise in einem Fall, in dem das Ankurbeln gestartet wird, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird, das Bezugssignal bei einem spezifischen Bezugsphasenwinkel erfasst, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht. Zusätzlich dazu werden, wenn sich die Nockenwelle dreht, die Nockenwinkelsignale durch den Nockenwinkelsensor kontinuierlich erfasst, und von den Signalmustern, die in der Musterspeichereinheit gespeichert sind, wird das Signalmuster, das mit dem erfassten Nockenwinkelsignal übereinstimmt, spezifiziert. Basierend auf dem Nockenphasenwinkel, der durch das auf diese Weise spezifizierte Signalmuster angegeben wird, und dem Bezugsphasenwinkel kann die Phasenerfassungseinheit die relative Drehphase des antriebsseitigen Drehbauteils und des abtriebsseitigen Drehbauteils erfassen.
Insbesondere wird bei dieser Konfiguration, da es beispielsweise möglich ist, das Bezugssignal in dem Prozess des Erfassens von zwei Nockenwinkelsignalen zu erfassen, ebenfalls ermöglicht, das Bezugssignal nach dem Erfassen der zwei Nockenwinkelsignale mit dem erfassten Signal zu vergleichen und den Zeitpunkt des Erfassen der relativen Drehphase nach vorne zu verlagern. Daher kann die Ventilzeitsteuerung die tatsächliche Ventilöffnungs- und Ventilschließzeit früh erfassen, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gestartet wird.
Bei einer anderen Konfiguration kann der Phaseneinstellmechanismus einen Zahnradverzögerungsmechanismus aufweisen, der das antriebsseitige Drehbauteil und das abtriebsseitige Drehbauteil relativ zueinander dreht, und er kann derart ausgebildet sein, dass der Elektromotor die Antriebskraft durch eine Ausgangswelle, die auf derselben Achse wie die Drehachse angeordnet ist, auf den Zahnradverzögerungsmechanismus überträgt, die relative Drehphase durch Antreiben der Ausgangswelle des Elektromotors bei einer Drehzahl, die äquivalent zu einer Drehzahl der Nockenwelle ist, wenn sich die Nockenwelle dreht, beibehalten wird und die Verschiebung der relativen Drehphase durch Erhöhen oder Verringern einer Drehzahl der Ausgangswelle im Vergleich zur Drehzahl der Nockenwelle durchgeführt wird, der Elektromotor kann zum Antrieb derart, dass sich die Ausgangswelle um Drehwinkelsignale dreht, die kontinuierlich bei vorbestimmten Intervallen erzeugt werden, und zum Ausgeben eines Detektionssignals jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Drehphase erreicht wird, wenn sich die Ausgangswelle einmal dreht, ausgebildet sein, wenn sich die Kurbelwelle dreht, kann in einem Fall, in dem die Nockenwinkelsignale kontinuierlich erfasst werden, die Phasenerfassungseinheit ein Intervall zwischen dem Nockenwinkelsignal, das zuvor erfasst wurde, und dem Nockenwinkelsignal, das später erfasst wurde, basierend auf einem Zählwert, der durch Zählen der Drehwinkelsignale erhalten wird, erfassen, und die Musterspeichereinheit kann mehrere der Zählwerte als mehrere der Signalmuster speichern.
Bei dieser Konfiguration wird, wenn das erste Nockenwinkelsignal erfasst wird, das Zählen des Drehwinkelsignals zum Antreiben des Elektromotors gestartet, der Zählwert des Drehwinkelsignals zum Zeitpunkt des Erfassens des nächsten Nockenwinkelsignals wird erfasst, und dementsprechend kann der Zählwert das Intervall zwischen zwei kontinuierlichen Nockenwinkelsignalen sein. Zusätzlich dazu kann, da die mehreren Zählwerte als das Signalmuster in der Musterspeichereinheit gespeichert werden, das Signalmuster einfach durch Vergleichen der Zählwerte spezifiziert werden, und die Genauigkeit kann ebenfalls verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Konfiguration kann die Kurbelwelle einen Kurbelwinkelsensor aufweisen, der kontinuierlich Pulssignale in einem Bereich ausgenommen dem Bezugsphasenwinkel erfasst, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht, und der Kurbelwinkelsensor kann in dem Bezugsbestimmungssensor derart verwendet werden, dass ein Phasenwinkel, von dem das Pulssignal nicht erfasst wird, der Bezugsphasenwinkel wird.
Mit dieser Konfiguration kann die Drehzahl (Umdrehungen pro Zeiteinheit) der Kurbelwelle durch Zählen der Pulssignale, die durch den Kurbelwinkelsensor erfasst werden, erfasst werden, und der Phasenwinkel, b das Pulssignal nicht erfasst werden kann, kann als der Bezugsphasenwinkel eingestellt werden, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht. Daher kann der Bezugsphasenwinkel durch den Kurbelwinkelsensor erfasst werden, und die relative Drehphase kann erfasst werden.
Figurenliste
Die zuvor erwähnten und zusätzliche Merkmale und Charakteristiken dieser Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen verdeutlicht. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht einer Brennkraftmaschine;
2 ein Blockdiagramm einer Brennkraftmaschinensteuereinheit und einer Phasensteuereinheit;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Drehbauteils eines Nockenwinkelsensors;
4 eine Schnittansicht einer Ventilzeitsteuerung;
5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4;
7 eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerung;
8 ein Flussdiagramm einer Startsteuerung;
9 ein Flussdiagramm einer Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine; und
10 ein Zeitdiagramm, das ein Nockenwinkelsignal, ein Kurbelwinkelsignal und dergleichen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird eine hierin offenbarte Ausführungsform basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
Grundkonfiguration
1 zeigt eine Brennkraftmaschine E als eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, und 2 zeigt eine Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 zum Steuern der Brennkraftmaschine E und eine Phasensteuereinheit 50 zum Steuern der Phase einer Ventilzeitsteuerung VT. Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Brennkraftmaschine E die Ventilzeitsteuerung VT auf, und die Ventilzeitsteuerung VT stellt den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt (die Ventilzeit) eines Einlassventils Va der Brennkraftmaschine E durch Durchführen einer Phasensteuerung ein. Zusätzlich dazu wird die Phasensteuereinheit 50 so gesteuert, dass sie Steuerinformation (beispielsweise eine in 10 gezeigten Zielphase), die von der Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 übertragen wird, folgt.
Die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine E ist so gezeigt, dass sie in einem Fahrzeug wie einem Pkw vorgesehen ist. Die Ventilzeitsteuerung VT gibt an, dass die Phasensteuerung durch einen Phasensteuermotor M (ein Beispiel für einen Elektromotor), der in 2 gezeigt ist, durchgeführt wird.
Wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, wird durch einen Startermotor 15, der in 2 gezeigt ist, ein Ankurbeln (Anlassen) durchgeführt. Während des Ankurbelns wird eine tatsächliche Phase der Ventilzeitsteuerung VT durch eine Phasenerfassungseinheit PS erfasst. Die Phasensteuereinheit 50 steuert die Ventilzeitsteuerung VT derart, dass der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt (die Ventilzeit) des Einlassventils Va ein Wert wird, der geeignet zum Starten der Brennkraftmaschine E ist, indem der Phasensteuermotor M in einem Modus eines Rückkoppelns der erfassten tatsächlichen Phase gesteuert wird.
Ferner ist die Phasensteuereinheit 50 zum Durchführen einer Zylinderunterscheidung basierend auf einem Signal von der Phasenerfassungseinheit PS ausgebildet, führt eine Zylinderunterscheidung zum Zeitpunkt des Ankurbelns durch, und steuert die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 danach zu einem geeigneten Zeitpunkt, und dementsprechend wird Kraftstoff einer Brennkammer zugeführt, und ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer wird zum Starten der Brennkraftmaschine E gezündet.
Insbesondere wird, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, die tatsächliche Phase der Ventilzeitsteuerung VT zum Ermöglichen eines raschen Starts früh erfasst. Die Konfigurationen und Steuermodi der Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 und der Phasensteuereinheit 50 werden im Folgenden beschrieben.
Brennkraftmaschine
In der Brennkraftmaschine E (ein Beispiel für die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung) ist, wie in 1 und 4 gezeigt, ein Zylinderkopf 3 mit einem oberen Abschnitt eines Zylinderblocks 2 verbunden, der eine Kurbelwelle 1 trägt, ein Kolben 4 ist verschiebbar in mehreren Zylinderbohrungen, die in dem Zylinderblock 2 ausgebildet sind, aufgenommen, und der Kolben 4 ist durch eine Verbindungsstange 5 mit der Kurbelwelle 1 verbunden, so dass ein Viertaktmotor ausgebildet wird.
In der Brennkraftmaschine E sind ein Zylinder #1, ein Zylinder #2, ein Zylinder #3 und ein Zylinder #4 (in 4 als #1, #2, #3 und #4 gezeigt) von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt angeordnet, und die Brennkammer ist zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderkopf 3 in einem Innenraum des Zylinders ausgebildet.
Der Zylinderkopf 3 ist mit einem Einlassventil Va und einem Auslassventil Vb versehen, und eine Einlassnockenwelle 7, die das Einlassventil Va steuert, und eine Auslassnockenwelle 8, die das Auslassventil Vb steuert, sind in dem oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 3 vorgesehen.
Ein Steuerriemen 6 ist um einen Ausgangsscheibenabschnitt 1P der Kurbelwelle 1, einen Steuerscheibenabschnitt 21P eines Antriebsgehäuses 21 (ein Beispiel für das antriebsseitige Drehbauteil) der Ventilzeitsteuerung VT und einen Antriebsscheibenabschnitt 8P der Auslassnockenwelle 8 gewickelt. Dementsprechend drehen sich die Kurbelwelle 1 und das Antriebsgehäuse 21 synchron.
Der Zylinderkopf 3 weist einen Injektor 9 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer und eine Zündkerze 10 auf. Eine Ansaugsammelleitung 11 zum Zuführen von Luft zu der Brennkammer über das Einlassventil Va und eine Abgassammelleitung 12 zum Ausstoßen des Verbrennungsgases von der Brennkammer über das Auslassventil Vb sind mit dem Zylinderkopf 3 verbunden.
In der Brennkraftmaschine E ist, wie in 2 gezeigt, der Startermotor 15 zum Antreiben und Drehen der Kurbelwelle 1 vorgesehen, und, wie in 1 gezeigt, ist ein Kurbelwinkelsensor 16, der die Drehzahl (Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit) der Kurbelwelle 1 detektieren kann, an einer Position in der Nähe der Kurbelwelle 1 vorgesehen. Ferner ist ein Nockenwinkelsensor 17, der die Drehphase der Einlassnockenwelle 7 detektieren kann, vorgesehen. Der Kurbelwinkelsensor 16 und der Nockenwinkelsensor 17 bilden die Phasenerfassungseinheit PS. Ferner dient der Kurbelwinkelsensor 16 ebenfalls als ein Bezugsbestimmungssensor .
Wie im Folgenden beschrieben, erfasst die Phasenerfassungseinheit PS eine relative Drehphase (die oben beschriebene tatsächliche Phase) um eine Drehachse X des Antriebsgehäuses 21 und eines inneren Rotors 22 der Ventilzeitsteuerung VT und gibt ein Signal zum Realisieren einer Zylinderunterscheidung zu der Phasensteuereinheit 50 aus.
Ventilzeitsteuerung
Wie in 4 bis 7 gezeigt, weist die Ventilzeitsteuerung VT einen Phaseneinstellmechanismus, der das Antriebsgehäuse 21 (ein Beispiel für ein antriebsseitiges Drehbauteil) und den inneren Rotor 22 (ein Beispiel für ein abtriebsseitiges Drehbauteil) aufweist, auf und stellt relative Drehphasen des Antriebsgehäuses 21 und des inneren Rotors 22 ein. Der Phaseneinstellmechanismus ist als ein Zahnradverzögerungsmechanismus ausgebildet, der die relative Drehphase durch Antreiben des Phasensteuermotors M (ein Beispiel für einen Elektromotor) einstellt.
Das Antriebsgehäuse 21 weist den Steuerscheibenabschnitt 21P, der an einem Außenumfang ausgebildet ist, auf und ist auf derselben Achse wie die Drehachse X der Einlassnockenwelle 7 angeordnet. Der innere Rotor 22 ist bezüglich des Antriebsgehäuses 21 drehbar enthalten und durch einen Verbindungsbolzen 23 mit derselben Achse wie die Einlassnockenwelle 7 mit dem Antriebsgehäuse 21 verbunden und daran befestigt. Der Phaseneinstellmechanismus ist zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem Innenrotor 22 angeordnet, eine Vorderplatte 24, die den Positionseinstellmechanismus hält, ist an einer Position angeordnet, die einen Öffnungsteil des Antriebsgehäuses 21 abdeckt, und die Vorderplatte 24 ist durch mehrere Befestigungsbolzen 25 an dem Antriebsgehäuse 21 befestigt.
Wie in 5 gezeigt, wird die gesamte Ventilzeitsteuerung VT durch eine Antriebskraft von dem Steuerriemen 6 in einer Antriebsdrehrichtung S gedreht. Eine Richtung, in der die relative Drehphase des inneren Rotors 22 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M in einer Richtung, die dieselbe wie die Antriebsdrehrichtung S ist, verschoben wird, wird als eine Frühverstellrichtung Sa bezeichnet, und eine Richtung einer Verschiebung in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Frühverstellrichtung Sa ist, wird als eine Spätverstellrichtung Sb bezeichnet.
Ferner funktioniert die Ventilzeitsteuerung VT so, dass eine Einlassluftmenge in dem Einlassventil Va durch Verschieben der relativen Drehphase in der Frühverstellrichtung Sa erhöht wird, und umgekehrt wird die Einlassluftmenge in dem Einlassventil Va durch Verschieben der relativen Drehphase in der Spätverstellrichtung Sb verringert.
Ventilzeitsteuerung: Phaseneinstellmechanismus
Wie in 4 bis 7 gezeigt, weist der Phaseneinstellmechanismus ein Hohlrad 26, das bei einem Innenumfang des inneren Rotors 22 ausgebildet ist, ein inneres Zahnrad 27, einen exzentrischen Nockenkörper 28 und einen Verbindungsabschnitt J auf. Das Hohlrad 26 weist mehrere Innenverzahnungsabschnitte 26T um die Drehachse X, die bei dem Innenumfang des inneren Rotors 22 ausgebildet sind, auf. Das innere Zahnrad 27 weist mehrere Außenverzahnungsabschnitte 27T auf, die bei dem Außenumfang ausgebildet sind. Das innere Zahnrad 27 ist auf derselben Achse wie eine exzentrische Achse Y in einer Lage parallel zu der Drehachse X angeordnet, und mit dieser Anordnung sind einige der Außenverzahnungsabschnitte 27T mit einigen der Innenverzahnungsabschnitte 26T des Hohlrads 26 verriegelt.
In dem Phaseneinstellmechanismus ist die Anzahl von Zähnen der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Zahnrads 27 um eins kleiner als die Anzahl von Zähnen der Innenverzahnungsabschnitte 26T des Hohlrads 26.
Zusätzlich dazu ist der Verbindungsabschnitt J als eine Oldham-Kupplung ausgebildet, die eine Relativdrehung zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Zahnrad 27 verhindert, während die Verschiebung des inneren Zahnrads 27 in einer Richtung orthogonal zu der Drehachse X bezüglich des Antriebsgehäuses 21 erlaubt wird.
Der exzentrische Nockenkörper 28 wird durch ein erstes Lager 31 bezüglich der Frontplatte 24 so getragen, dass er sich auf derselben Achse wie die Drehachse X dreht. In dem exzentrischen Nockenkörper 28 ist eine exzentrische Nockenfläche 28A um die exzentrische Achse Y mit einer Lage parallel zur Drehachse X integral ausgebildet, und das innere Zahnrad 27 ist über ein zweites Lager 32 bezüglich der exzentrischen Nockenfläche 28A drehbar gelagert. Ferner ist ein Federkörper 29 in einen Vertiefungsabschnitt, der an der exzentrischen Nockenfläche 28A ausgebildet ist, gepasst, und eine Vorspannkraft des Federkörpers 29 wirkt über das zweite Lager 32 an dem inneren Zahnrad 27.
Der gesamte exzentrische Nockenkörper 28 ist zylindrisch, und ein Paar von Eingriffsnuten 28B ist bei dem Innenumfang in einer Lage parallel zu der Drehachse X ausgebildet.
Dementsprechend sind einige der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Zahnrads 27 mit einigen der Innenverzahnungsabschnitte 26T des Hohlrads 26 verriegelt. Ferner können die Lager, auch wenn das erste Lager 31 und das zweite Lager 32 als Kugellager ausgebildet sind, mit Buchsen ausgebildet sein.
Der Verbindungsabschnitt J weist ein Verbindungsbauteil 33 auf, das durch Pressen eines Plattenmaterials ausgebildet wird. In dem Verbindungsbauteil 33 ist ein mittlerer Teil ringförmig ausgebildet, ein Paar von Eingriffsarmen 33A ist so ausgebildet, dass es von dem ringförmigen mittleren Teil nach außen vorsteht, und ein Paar von Eingriffsvertiefungsabschnitten 33B ist so ausgebildet, dass es mit einem Raum des ringförmigen mittleren Teils verbunden ist. Ferner ist das Paar von Eingriffsarmen 33A des Verbindungsbauteils 33 in Eingriff mit einem Eingriffsnutabschnitt 21G des Antriebsgehäuses 21, und das Paar von Eingriffsvertiefungsabschnitten 33B, das in dem Verbindungsbauteil 33 ausgebildet ist, ist in Eingriff mit einem Eingriffsvorsprungsabschnitt 27U des inneren Zahnrads 27.
In dem Verbindungsabschnitt J ist das Verbindungsbauteil 33 so in Eingriff, dass es in einer linearen Richtung, in der die beiden Eingriffsnutabschnitte 21G des Antriebsgehäuses 21 miteinander verbunden sind, verschiebbar ist, und das innere Zahnrad 27 ist mit dem Verbindungsbauteil 33 so in Eingriff, dass es in der linearen Richtung, in der die beiden Eingriffsvorsprungsabschnitte 27U miteinander verbunden sind, verschiebbar ist.
Der Phasensteuermotor M ist ein bürstenloser Gleichstrommotor und wird von der Brennkraftmaschine E getragen. Eine Ausgangswelle Ma des Phasensteuermotors M ist mit einem Eingriffsstift 34 in einer Lage senkrecht zu einer Vorstehrichtung der Ausgangswelle Ma versehen, und beide Enden des Eingriffsstifts 34 sind in die Eingriffsnuten 28B an dem Innenumfang des exzentrischen Nockenkörpers 28 gepasst. Dementsprechend wird der exzentrische Nockenkörper 28 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M gedreht.
Hinsichtlich der Ventilzeitsteuerung VT, wenn ein Betriebsmodus in einem Zustand, in dem die Brennkraftmaschine E gestoppt ist, betrachtet wird, dreht sich in einem Fall, in dem der exzentrische Nockenkörper 28 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M gedreht wird, die exzentrische Nockenfläche 28A um die Drehachse X, und gemäß der Drehung beginnt das innere Zahnrad 27, um die Drehachse X umzulaufen. Zum Zeitpunkt des Umlaufs wirkt, da die Verriegelungsposition zwischen den Außenverzahnungsabschnitten 27T des inneren Zahnrads 27 und den Innenverzahnungsabschnitten 26T des Hohlrads 26 entlang des Innenumfangs des Hohlrads 26 verschoben wird, eine Kraft, die eine Drehung um die exzentrische Achse Y bewirkt, an dem inneren Zahnrad 27.
Zusätzlich dazu wirkt zu der Zeit, zu der das innere Zahnrad 27 einmal umläuft, eine Drehkraft zum Drehen des inneren Zahnrads 27 lediglich um einen Winkel (einen Winkel, der einem Zahn entspricht), der einer Differenz (eine Differenz der Anzahl von Zähnen) zwischen der Anzahl von Zähnen der Innenverzahnungsabschnitte 26T des Hohlrads 26 und der Anzahl von Zähnen der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Zahnrads 27 entspricht.
Wie oben beschrieben, dreht sich, da der Verbindungsabschnitt J die Drehung des inneren Zahnrads 27 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 einstellt, das innere Zahnrad 27 nicht bezüglich des Antriebsgehäuses 21, auch wenn sich der exzentrische Nockenkörper 28 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M dreht, und das Hohlrad 26 dreht sich bezüglich des Antriebsgehäuses 21 durch die Drehkraft, die an dem inneren Zahnrad 27 wirkt, der innere Rotor 22 dreht sich integral mit dem Hohlrad 26, und demzufolge wird eine Einstellung der Drehphase der Einlassnockenwelle 7 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 erhalten.
Insbesondere ist in einem Fall, in dem das innere Zahnrad 27 lediglich einmal um die Drehachse X umläuft, der Phaseneinstellmechanismus derart ausgebildet, dass die Einlassnockenwelle 7 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 lediglich um den Winkel gedreht wird, der der Differenz (der Differenz der Anzahl von Zähnen) von der Anzahl von Zähnen der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Zahnrads 27 entspricht, und daher wird eine Einstellung mit einem großen Verzögerungsverhältnis erzielt.
Übersicht über die Phaseneinstellung
Wie oben beschrieben wird, da der Phaseneinstellmechanismus in der Ventilzeitsteuerung VT durch Antreiben und Drehen der Ausgangswelle Ma des Phasensteuermotors M in derselben Richtung mit derselben Drehzahl wie die Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 ausgebildet ist, ein Zustand, in dem der exzentrische Nockenkörper 28 und das innere Zahnrad 27 nicht relativ zueinander drehen, beibehalten, und die relative Drehphase des Antriebsgehäuses 21 und des inneren Rotors 22 wird beibehalten.
Zusätzlich dazu wird ermöglicht, die relative Drehphase in der Frühverstellrichtung Sa oder in der Spätverstellrichtung Sb zu verschieben, indem die Drehzahl des Phasensteuermotors M bezüglich der Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 erhöht oder verringert wird.
Brennkraftmaschinensteuereinheit
Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 ist als eine Brennkraftmaschinensteuereinheit (ECU) ausgebildet, die die Brennkraftmaschine E steuert, und, wie in 2 gezeigt, erhält die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 Betriebsinformation zum Steuern der Brennkraftmaschine E und gibt ein Steuersignal zum Steuern des Startermotors 15, der ein Ankurbeln durchführt, des Injektors 9 zum Zuführen des Kraftstoffs zu der Brennkammer und der Zündkerze 10 zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer aus.
Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 weist einen Startsteuerabschnitt 41, einen Betriebssteuerabschnitt 42 und einen Stoppsteuerabschnitt 43 auf. Der Startsteuerabschnitt 41 führt eine Startsteuerung zum Starten der Brennkraftmaschine E durch, der Betriebssteuerabschnitt 42 führt eine Betriebssteuerung, die zum Beibehalten des Betriebs der Brennkraftmaschine E, wenn die Brennkraftmaschine E betrieben wird, benötig wird, durch, und die Stoppverarbeitungseinheit führt eine Stoppsteuerung, die zum Stoppen der Brennkraftmaschine E benötigt wird, durch.
Der Startsteuerabschnitt 41, der Betriebssteuerabschnitt 42 und der Stoppsteuerabschnitt 43 sind durch Software ausgebildet, einige der Abschnitte können jedoch durch Hardware ausgebildet sein.
Phasensteuereinheit
Wie in 2 gezeigt, führt die Phasensteuereinheit 50 eine Zylinderunterscheidung durch, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, erfasst die relative Drehphase (tatsächliche Phase), wenn sich die Kurbelwelle 1 dreht, und führt die Phasensteuerung basierend auf der Steuerinformation von der Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 durch. Die Phasensteuereinheit 50 erhält ein Kurbelwinkelsignal, einschließlich Pulssignalen, die kontinuierlich von dem Kurbelwinkelsensor 16 ausgegeben werden, und ein Nockenwinkelsignal von dem Nockenwinkelsensor 17 und gibt ein Steuersignal zu dem Phasensteuermotor M aus.
Wie oben beschrieben, bilden der Kurbelwinkelsensor 16 und der Nockenwinkelsensor 17 den Phasenerfassungsabschnitt Ps. Wie in 2 gezeigt, ist der Kurbelwinkelsensor 16 so ausgebildet, dass er einen Scheibenabschnitt 16D, der integral mit der Nockenwelle 1 dreht, und einen kontaktlosen Kurbelsensorabschnitt 16S, der mehrere Zahnabschnitte 16T des Scheibenabschnitts 16D detektiert, aufweist. Bezugspunkte 16n, die die Zahnabschnitte 16T nicht enthalten, sind an zwei Stellen an dem Außenumfang des Scheibenabschnitts 16D ausgebildet.
In dem Kurbelwinkelsensor 16 sind der Scheibenabschnitt 16D und der Zahnabschnitt 16T integral aus einem Magnetkörpermaterial wie Edelstahl ausgebildet, und ein Messsensor (Pick-Up-Sensor) wird als der Kurbelsensorabschnitt 16S verwendet. Zusätzlich dazu werden die Pulssignale, die von dem Kurbelsensorabschnitt 16S kontinuierlich detektiert werden, wenn sich die Kurbelwelle 1 dreht, als ein Kurbelwinkelsignal bezeichnet, und in Bezug auf das Kurbelwinkelsignal wird das Pulssignal an dem Bezugspunkt 16n nicht ausgegeben, sondern Information, dass das Pulssignal nicht vorliegt, wenn das Pulssignal nicht ausgegeben wird, wird als ein Bezugssignal bezeichnet.
Der Kurbelwinkelsensor 16 dient als ein Bezugsbestimmungssensor, und in der Phasensteuereinheit 50 wird die Drehphase der Kurbelwelle 1 an dem Bezugspunkt 16n als eine Bezugsphase bezeichnet. Daher kann, wenn sich die Kurbelwelle 1 dreht, die Drehphase anhand eines Zählwerts des Pulssignals bezüglich des Bezugspunkts 16n (Bezugssignal) bestimmt werden. Ferner kann der Kurbelwinkelsensor 16 die Drehzahl der Kurbelwelle 1 durch Zählen des Kurbelwinkelsignals pro Zeiteinheit oder Zählen der Anzahl von Bezugspunkten 16n erfassen.
Wie in 2 und 3 gezeigt, weist der Nockenwinkelsensor 17 ein Drehbauteil 17D, das integral mit der Einlassnockenwelle 7 dreht, und einen Nockensensorabschnitt 17S auf, der vier Detektionsbereiche 17T an dem Außenumfang des Drehbauteils 17D detektiert. Insbesondere stimmt in dem Nockenwinkelsensor 17 die Anzahl der vier Detektionsbereiche 17T mit der Anzahl von vier Zylindern der Brennkraftmaschine E überein, die Detektionsbereiche 17T sind in unterteilten Bereichen, die durch gleichmäßiges Unterteilen des gesamten Umfangs des Drehbauteils 17D in vier Teile erhalten werden, ausgebildet, wobei die Umfangslängen der Detektionsbereiche 17T unterschiedlich zueinander sind, und dementsprechend können die vier Zylinder unterschieden werden.
In dem Nockenwinkelsensor 17 sind das Drehbauteil 17D und die Detektionsbereiche 17T integral aus einem Magnetkörpermaterial wie Edelstahl ausgebildet, und ein Messsensor (Pick-Up-Sensor) wird als Nockensensorabschnitt 17S verwendet. Ein Signal, das von dem Nockensensorabschnitt 17S zum Zeitpunkt der Drehung der Einlassnockenwelle 7 detektiert wird, wird als ein Nockenwinkelsignal bezeichnet, und da das Nockenwinkelsignal zu dem Zeitpunkt ausgegeben wird, zu dem in dem Detektionsbereich 17T ein hinterer Endabschnitt in der Drehrichtung detektiert wird (eine fallende Flanke bzw. Kante detektiert wird), werden in einem Fall, in dem sich die Einlassnockenwelle 7 einmal dreht, vier Nockenwinkelsignale ausgegeben.
In dem Nockenwinkelsensor 17 wird durch Starten der Erfassung (Integration) des Zählwerts des Kurbelwinkelsignals (siehe 10) von dem Kurbelwinkelsensor 16 zu einem Zeitpunkt (Detektionsstartzeit Ta in 10), zu dem der Endabschnitt des Detektionsbereichs 17T in einer Situation, in der sich die Einlassnockenwelle 7 dreht, detektiert wird, und durch Erfassen des Zählwerts bis zu einem Zeitpunkt (Detektionsendzeit Tb in 10), zu dem der hintere Endbereich des nächsten Detektionsbereichs 17T detektiert wird, die Unterscheidung der unterteilten Bereiche realisiert. Wie oben beschrieben sind, da die Umfangslängen der vier Detektionsbereiche 17T zueinander unterschiedlich sind, die Erfassungszeitpunkte der vier Arten von Zählwerten, die durch den Nockenwinkelsensor 17 detektiert werden, wenn sich die Einlassnockenwelle 7 einmal dreht, alle unterschiedliche Werte. Ferner wird, wie in 3 gezeigt, ein Abstand zwischen zwei hinteren Endabschnitten als ein Intervall In bezeichnet.
Insbesondere ist, wenn sich die Einlassnockenwelle 7 dreht, in dem Nockenwinkelsensor 17 eine Relativbeziehung zwischen vier Detektionsbereichen 17T und zwei Bezugspunkten 16n derart eingestellt, dass der Kurbelsensorabschnitt 16S die Bezugspunkte 16n zu dem Zeitpunkt (Bezugsdetektionszeit Tm in 10) ausgehend von dem Zeitpunkt (Detektionsstartzeit Ta in 10), zu dem der hintere Endabschnitt des ersten Detektionsbereichs 17T durch den Nockensensorabschnitt 17S detektiert wird, und dann bis zu dem Zeitpunkt (Detektionsendzeit Tb in 10), zu dem der hintere Endabschnitt des nächsten Detektionsbereichs 17T detektiert wird, erfassen kann (das Bezugssignal erfassen kann).
Ferner kann zum Unterscheiden der unterteilten Bereiche, die durch Unterteilen des gesamten Umfangs der Einlassnockenwelle 7 in vier Teile erhalten werden, anstelle des Zählwerts des Kurbelwinkelsignals beispielsweise der Zählwert zum Zählen von Taktsignalen, die in der Phasensteuereinheit 50 erzeugt werden, verwendet werden. Zusätzlich dazu ist die Form des Detektionsbereichs 17T in dem Nockenwinkelsensor 17 oder die Anordnung in der Umfangsrichtung nicht auf die in 2 und 3 gezeigten Formen beschränkt.
Ferner kann der Nockenwinkelsensor 17 zum Detektieren (Detektieren der ansteigenden Flanke bzw. Kante) des vorderen Endabschnitts des Detektionsbereichs 17T in der Drehrichtung ausgebildet sein oder zum Detektieren des vorderen Endabschnitts (ansteigende Flanke) und des hinteren Endabschnitts (abfallende Flanke) in der Drehrichtung in dem Detektionsbereich 17T ausgebildet sein.
Wie in 2 gezeigt, weist die Phasensteuereinheit 50 einen Zylinderunterscheidungsabschnitt 51, einen Phasenerfassungsabschnitt 52 und einen Phasensteuerabschnitt 53 auf. Der Zylinderunterscheidungsabschnitt 51 unterscheidet die Zündreihenfolge jedes Zylinders, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird. Der Phasenerfassungsabschnitt 52 weist ein Musterspeichermodul 52a (ein Beispiel für eine Musterspeichereinheit) auf und erfasst die relative Drehphase (tatsächliche Phase) der Ventilzeitsteuerung VT. Der Phasensteuerabschnitt 53 steuert die relative Drehphase durch Steuern der Drehzahl des Phasensteuermotors M.
Ferner sind der Zylinderunterscheidungsabschnitt 51, der Phasenerfassungsabschnitt 52 und der Phasensteuerabschnitt 53 durch Software ausgebildet, einige der Abschnitte können jedoch durch Hardware ausgebildet sein.
Der Zylinderunterscheidungsabschnitt 51 erfasst die Drehphase der Einlassnockenwelle 7 anhand des Intervalls zwischen zwei Nockenwinkelsignalen, die kontinuierlich durch den Nockenwinkelsensor 17 erfasst werden, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, und basierend auf der Drehphase und einer Drehphase der Kurbelwelle 1, die anhand des Zählwerts, der durch Zählen des Nockenwinkelsignals bezüglich der Bezugsphase in dem Kurbelwinkelsensor 16 erhalten wird, erfasst wird, bestimmt er die Beziehung der Drehphase der Einlassnockenwelle 7 bezüglich der Drehphase der Kurbelwelle 1.
Anhand der Bestimmung kann der Hub (ein beliebiger von dem Einlasshub, dem Verdichtungshub, dem Verbrennungshub oder dem Expansionshub) in jedem der vier Zylinder, einschließlich der Zylinder #1 bis #4, in Bezug auf die Drehphase der Kurbelwelle 1 erfasst werden, und basierend auf der Drehung der Kurbelwelle 1 kann der Zylinder, der zu zünden ist, spezifiziert werden, wenn die Startsteuerung durch die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 durchgeführt wird.
Der Steuermodus des Phasenerfassungsabschnitts 52 wird im Folgenden beschrieben. Zusätzlich dazu wird in dem Phasensteuerabschnitt 53 in einem Fall, in dem das Steuersignal, das eine Zielphase angibt, von der Brennkraftmaschinensteuereinheit 40 erfasst wird, die relative Drehphase durch Steuern des Phasensteuermotors M in Richtung der Zielphase verschoben.
Steuermodus
Die Phasensteuereinheit 50 erfasst das Kurbelwinkelsignal von dem Kurbelwinkelsensor 16, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, erfasst das Nockenwinkelsignal von dem Nockenwinkelsensor 17, erfasst die tatsächliche Phase (relative Drehphase) der Ventilzeitsteuerung VT basierend auf den erfassten Signalen früh, steuert den Phasensteuermotor M in einem Modus einer Rückkopplung der aktuellen Phase und realisiert dementsprechend den Start während einer kurzen Zeit, indem die relative Drehphase der Ventilzeitsteuerung VT auf einen Wert eingestellt wird, der optimal zum Starten der Brennkraftmaschine E ist.
8 zeigt ein Flussdiagramm der Startsteuerung zum Starten der Brennkraftmaschine, 9 zeigt eine Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine, die als eine Unterroutine in der Startsteuerung eingestellt ist, und 10 zeigt Signale und dergleichen, die bei der Startsteuerung erfasst werden, als ein Zeitdiagramm. Ferner gibt in dem Zeitdiagramm in 10 der obere Teil das Nockenwinkelsignal, das von dem Nockenwinkelsensor 17 erfasst wird, an, der mittlere Teil gibt das Kurbelwinkelsignal, das von dem Kurbelwinkelsensor 16 erfasst wird, an, und der untere Teil gibt eine Änderung einer tatsächlichen Phase einer Ventilzeitsteuerung VT an.
Wie in dem Flussdiagramm in 8 gezeigt, führt die Brennkraftmaschinensteuereinheit 40, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, dem Startermotor 15 Leistung zum Starten eines Ankurbelns zu, und die relative Drehphase der Ventilzeitsteuerung VT wird durch die Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine erfasst (Schritte #101 und #200).
Der Zeitpunkt zum Starten des Ankurbelns im Rahmen der Steuerung ist in 10 als ein Startzeitpunkt Ts gezeigt.
Nach Erfassen der tatsächlichen Phase durch die Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine (Schritt #200) werden eine Phaseneinstellverarbeitung und eine Zylinderunterscheidungsverarbeitung durchgeführt, und in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass das Starten möglich ist, basierend auf einer Bedingung, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 1 einen Wert erreicht, der ein Starten der Brennkraftmaschine E ermöglicht, wird der Kraftstoff der Brennkammer zugeführt, das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird gezündet, und der Startermotor 15 wird nach Bestätigung des Starts der Brennkraftmaschine E gestoppt (Schritte #102 bis #107).
Im Rahmen der Startsteuerung wird zu dem Detektionsendzeitpunkt Tb, wenn die tatsächliche Phase (relative Drehphase) der Ventilzeitsteuerung VT durch die Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine erfasst wird (Schritt #200), durch Durchführen der Steuerung zum Erfassen und Rückkoppeln der tatsächlichen Phase in dem Phasensteuerabschnitt 53 die Phaseneinstellverarbeitung (Schritt #102) zum Verschieben der relativen Drehphase zu der Zielphase, die optimal zum Starten der Brennkraftmaschine E ist, durchgeführt. Ferner wird durch Durchführen der Zylinderunterscheidungsverarbeitung (Schritt #103) durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt 51 der Hub in jedem der vier Zylinder, einschließlich der Zylinders #1 bis #4, in Bezug auf die Drehphase der Kurbelwelle 1 unterschieden.
Danach, nachdem die Kurbelwelle 1 einen Zustand erreicht, in dem der Start möglich ist, beispielsweise einen Zustand, in dem die Drehzahl eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet, startet der Startsteuerabschnitt 41 die Brennkraftmaschine E durch Bestimmen, dass ein Zylinder zu zünden ist, basierend auf der Zylinderunterscheidungsverarbeitung, Zuführen des Kraftstoffs durch den Injektor 9 zu einem geeigneten Zeitpunkt und Durchführen der Zündung durch die Zündkerze 10 zu einem geeigneten Zeitpunkt. Auf diese Weise wird nach eine Bestätigung, dass die Brennkraftmaschine E gestartet worden ist, anhand der Drehzahl der Kurbelwelle 1, die durch den Kurbelwinkelsensor 16 detektiert wird, der Startermotor 15 gestoppt.
In der Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine (Schritt #200) wird, wie in 9 gezeigt, eine Verarbeitung zum kontinuierlichen Erfassen von Signalen von dem Kurbelwinkelsensor 16 und dem Nockenwinkelsensor 17, Löschen eines Winkelzählers zu dem Detektionsstartpunkt Ta (siehe 10), wenn der Nockensensorabschnitt 17S des Nockenwinkelsensors 17 die Flanke (abfallende Flanke) des Detektionsbereichs 17T zum ersten Mal detektiert, und Zählen (Integrieren) des Kurbelwinkelsignals durch den Winkelzähler unmittelbar danach gestartet. Ferner wird in einem Fall, in dem Bezugsphase durch den Kurbelwinkelsensor in einer Situation, in der das Zählen fortgesetzt wird, erfasst wird, der Zählwert, der der Bezugsphase entspricht, als der Bezugsphasenwinkel erfasst (Schritte #201 bis #205).
Der Winkelzähler ist mit einer Zählerschaltung der Phasensteuereinheit 50 und durch Software ausgebildet, und in einem Fall, in dem die Bezugsphase zu dem Bezugsdetektionszeitpunkt Tm in einer Situation, in der das Zählen fortgesetzt wird, detektiert wird, wird der Zählwert des Detektionszeitpunkts in einem Speicher oder dergleichen der Phasensteuereinheit 50 gespeichert. In dem Nockenwinkelsensor 17 ist die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkelsensor 16 und dem Nockenwinkelsensor 17 derart eingestellt, dass der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm unabhängig von der relativen Drehphase in dem Prozess zum Erfassen der vier Arten von integrierten Zählwerten Ca erfasst werden kann.
Danach wird in einem Fall, in dem der Nockensensorabschnitt 17S die Flanke (abfallende Flanke) des Detektionsbereichs 17T detektiert (in einem Fall, in dem der in 10 gezeigte Detektionsendzeitpunkt Tb erreicht wird), der Zählwert zu dem Detektionsendzeitpunkt Tb erfasst, und das Zählen wird beendet. Ferner wird der zu dem Detektionsendzeitpunkt Tb erfasste Zählwert mit dem Signalmuster verglichen, das im Voraus in dem nicht flüchtigen Speicher der Phasensteuereinheit 50 gespeichert wird, und in einem Fall, in dem ein übereinstimmendes Signalmuster vorliegt, wird basierend auf dem übereinstimmenden Signalmuster der Nockenphasenwinkel erfasst, und die tatsächliche Phase wird basierend auf dem Nockenphasenwinkel und dem Bezugsphasenwinkel bestimmt (Schritt #206 bis #210). Ferner wird in einem Fall, in dem kein übereinstimmendes Signalmuster vorliegt, die Verarbeitung ausgehend von Schritt #202 erneut ausgeführt.
Wie oben beschrieben sind, da der Nockenwinkelsensor lediglich hintere Endflanken der vier Detektionsbereiche 17T detektiert, lediglich vier Arten von Signalmustern gespeichert, und jedes Signalmuster ist ein Zählwert, der dem Flankenintervall In in 3 entspricht. Daher erfasst der Nockensensorabschnitt 17S den Nockenphasenwinkel (Winkel in Bezug auf den Nockensensorabschnitt 17S oder dergleichen) anhand des Zählwerts (im Folgenden als integrierter Zähler Ca, wie in 10 gezeigt, bezeichnet) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Flanke (abfallende Flanke) des Detektionsbereichs 17T zum Detektionsendzeitpunkt Tb detektiert wird, und vergleicht den erfassten Nockenphasenwinkel mit dem Bezugsphasenwinkel.
Insbesondere wird in dem Steuermodus der Zählwert (integrierter Zählwert Ca) zu der Zeit, zu der der Nockensensorabschnitt 17S die Flanke des Detektionsbereichs 17T zum Detektionsendzeitpunkt Tb detektiert, als der Nockenphasenwinkel eingestellt. Da der integrierte Zählwert Ca, der dem Nockenphasenwinkel entspricht, bestimmt wird, wird die tatsächliche Phase basierend auf der Differenz zwischen dem integrierten Zählwert Ca und dem Zählwert (im Folgenden als der Bezugszählwert Cb bezeichnet: entsprechend dem Bezugsphasenwinkel) zu dem Bezugsdetektionszeitpunkt Tm bestimmt.
In der Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine (Schritt #200) wird die Verarbeitung zum Erfassen von zwei Nockenwinkelsignalen durch den Nockenwinkelsensor 17 benötigt, nach dem Start des Zählens zu dem Detektionsstartzeitpunkt Ta bis zu dem Beenden des Zählens zu dem Detektionsendzeitpunkt Tb (im Prozess zum Erfassen der Nockenphase) ist es jedoch möglich, den Zählwert zu dem Bezugsdetektionszeitpunkt Tm zu erfassen, und daher ist beispielsweise ein rascher Start der Brennkraftmaschine E durch Erfassen der tatsächlichen Phase zu einem frühen Zeitpunkt, ohne auf die Erfassung der Bezugsphase zu warten, möglich.
Zusätzlich dazu kann, da der Kurbelwinkelsensor 16 die Bezugspunkte 16n an zwei Positionen ausbildet, beispielsweise der Zeitpunkt zum Detektieren der Bezugsphase früher sein als in einem Fall, in dem lediglich ein einziger Bezugspunkt 16n ausgebildet ist. Aus diesem Grund wird die tatsächliche Phase früh erfasst, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, und die relative Drehphase der Ventilzeitsteuerung VT wird zum Ermöglichen eines raschen Starts auf einen Wert eingestellt, der geeignet zum Starten der Brennkraftmaschine ist.
Andere Ausführungsformen
Die Offenbarung kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen auf die folgende Weise ausgebildet sein (Elemente mit denselben Funktionen wie bei der Ausführungsform werden durch dieselben Bezugszeichen wie in den Ausführungsformen angegeben).
(a) In einem bürstenlosen Gleichstrommotor, der in dem Phasensteuermotor M verwendet wird, ist ein Drehdetektionsabschnitt (Drehwinkelsensor), der ein Drehdetektionssignal jedes Mal dann ausgibt, wenn die Ausgangswelle Ma eine vorbestimmte Phase erreicht, wenn sich die Ausgangswelle Ma einmal dreht, vorgesehen. Zusätzlich dazu dreht sich in einem Fall, in dem die relative Drehphase des Antriebsgehäuses 21 und des inneren Rotors 22 beibehalten wird, die Ausgangswelle Ma mit derselben Drehzahl wie das Antriebsgehäuse 21 und der innere Rotor 22, wie oben beschrieben, und daher wird das Drehwinkelsignal in dem Phasensteuermotor M ebenfalls synchron mit der Einlassnockenwelle 7 erzeugt. Da die Drehwinkelsignale Pulssignale sind, die kontinuierlich bei vorbestimmten Intervallen erzeugt werden, kann durch Zählen des Drehwinkelsignals in Bezug auf das oben beschriebene Drehdetektionssignal das Drehwinkelsignal ähnlich zu dem Kurbelwinkelsignal verwendet werden.
Aus diesem Grund wird, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, der Antrieb des Phasensteuermotors M synchron mit der Einlassnockenwelle 7 gestartet. Zusätzlich dazu kann nach dem Detektionsstartzeitpunkt Ta, wenn die Flanke der Detektionsbereiche 17T durch den Nockensensorabschnitt 17S des Nockenwinkelsensors 17 zuerst detektiert wird, bis zur Detektion der nächsten Flanke durch Zählen des Drehwinkelsignals, das in dem Phasensteuermotor M erzeugt wird, der integrierte Zähler Ca zwischen dem Detektionsstartzeitpunkt Ta und dem Detektionsendzeitpunkt Tb erfasst werden. Da das Drehwinkelsignal eine stabile Wellenform aufweist und die Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit größer als die Anzahl von Kurbelwinkelsignalen, die durch den Kurbelwinkelsensor erfasst werden, ist, kann nicht nur eine genaue Zählung durchgeführt werden, sondern der Wert des integrierten Zählwerts Ca kann erhöht werden.
Daher kann in der Konfiguration der anderen Ausführungsform (a) im Vergleich zu dem Fall, in dem das Nockenwinkelsignal von dem Nockenwinkelsensor 17 gezählt wird, die Genauigkeit verbessert werden, wenn das Signalmuster, das mit dem Signalmuster, das in dem Musterspeichermodul 52a gespeichert ist, übereinstimmt, bestimmt wird.
(b) Ähnlich zu der Ventilzeitsteuerung VT, die bei der Ausführungsform als der Nockenwinkelsensor 17 beschrieben wurde, wird beispielsweise anstelle einer Konfiguration, bei der ein Detektionsbereich 17T für einen unterteilten Bereich vorgesehen ist, eine Konfiguration verwendet, bei der mehrere Zahnabschnitte in einem Bereich vorgesehen sind, in dem jeder der Detektionsbereiche 17T vorhanden ist.
In der Konfiguration der anderen Ausführungsform (b) wird zum Bestimmen, welcher Bereich der mehreren unterteilten Bereiche durch den Nockensensorabschnitt 17S detektiert wird, die Steuerung zum Zählen der Anzahl von Zahnabschnitten, die in jedem der unterteilten Bereiche vorgesehen sind, ebenfalls parallel mit dem Zählen des Kurbelwinkelsignal durchgeführt.
(c) Bei der Ausführungsform ist, wie in 10 gezeigt, der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm zwischen dem Detektionsstartzeitpunkt Ta und dem Detektionsendzeitpunkt Tb eingestellt, stattdessen kann jedoch eine Konfiguration verwendet werden, bei der der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm so eingestellt ist, dass er später als der Detektionsendzeitpunkt Tb ist.
Bei einer anderen Ausführungsform (c) ist ein Ziel, einem Fall zu entsprechen, in dem der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm zwischen dem Detektionsstartzeitpunkt Ta und dem Detektionsendzeitpunkt Tb eingestellt ist (ähnlich zu 10 der Ausführungsform), und einem Fall, in dem der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm später als der Detektionsendzeitpunkt Tb eingestellt ist. Insbesondere wird in einem Fall, in dem der Bezugsdetektionszeitpunkt Tm später als der Detektionsendzeitpunkt Tb eingestellt ist, die Verarbeitung zum „Erfassen des Bezugsphasenwinkels“ in Schritt #205 der Tatsächliche-Phase-Erfassungsroutine (Schritt #200), die in 9 der Ausführungsform gezeigt ist, nach der Verarbeitung zum „Detektieren der Flanke“ in Schritt #206 und vor der Verarbeitung zum „Bestimmen der tatsächlichen Phase“ in Schritt #210 in derselben Zeichnung durchgeführt.
Beim Einstellen der Verarbeitungsreihenfolge ähnlich zu der anderen Ausführungsform (c) wird die tatsächliche Phase erfasst, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, und die relative Drehphase der Ventilzeitsteuerung VT wird auf einen Wert eingestellt, der geeignet zum Starten der Brennkraftmaschine E zum Ermöglichen eines raschen Starts ist.
Diese Offenbarung kann in einer Ventilzeitsteuerung verwendet werden, die die relative Drehphase der Nockenwelle zum Öffnen und Schließen des Ventils der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung einstellt.
Die Prinzipien, die bevorzugte Ausführungsform und die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wurden im Vorhergehenden beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Ferner dienen die Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, lediglich der Veranschaulichung und stellen keine Beschränkung dar. Variationen und Änderungen können vorgenommen werden, und Äquivalente können verwendet werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend können alle solche Variationen, Änderungen und Äquivalente in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche angegeben ist, fallen.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004162706 A [0002]
JP 2017008729 A [0005]

Claims

Ventilzeitsteuerung (VT) mit: einem antriebsseitigen Drehbauteil (21), das synchron mit einer Kurbelwelle (1) einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (E) dreht; einem abtriebsseitigen Drehbauteil (22), das integral mit einer Nockenwelle (7) zum Öffnen und Schließen eines Ventils der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dreht, einem Phaseneinstellmechanismus, mit dem eine relative Drehphase des antriebsseitigen Drehbauteils und des abtriebsseitigen Drehbauteils um eine Drehachse (X) durch eine Antriebskraft eines Elektromotors (M) eingestellt wird; einem Phasenerfassungsabschnitt (PS), der die relative Drehphase erfasst; und einem Phasensteuerabschnitt (53), der den Elektromotor zum Einstellen der relativen Drehphase basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Phasenerfassungsabschnitt steuert, bei der der Phasenerfassungsabschnitt einen Nockenwinkelsensor (17), der mehrere Nockenwinkelsignale bei unterschiedlichen Intervallen, wenn sich die Nockenwelle einmal dreht, erfasst, einen Bezugsbestimmungssensor (16), der ein Bezugssignal bei einer spezifizierten Drehphase, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht, erfasst, und eine Musterspeichereinheit (52a), die Signalmuster der kontinuierlich erfassten Nockenwinkelsignale speichert, aufweist und die Ventilzeitsteuerung ferner einen Phasenerfassungsabschnitt (52) aufweist, der kontinuierlich die Nockenwinkelsignale zum Zeitpunkt eines Ankurbelns erfasst, ein Muster der Signalmuster, die in der Musterspeichereinheit gespeichert sind, spezifiziert, das mit den kontinuierlich erfassten Nockenwinkelsignalen übereinstimmt, und die relative Drehphase basierend auf einem Nockenphasenwinkel, der durch das spezifizierte Signalmuster angegeben wird, und einem Bezugsphasenwinkel, der durch das Bezugssignal angegeben wird, erfasst.
Ventilzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der der Phaseneinstellmechanismus einen Zahnradverzögerungsmechanismus aufweist, der das antriebsseitige Drehbauteil und das abtriebsseitige Drehbauteil relativ zueinander dreht, und derart ausgebildet ist, dass der Elektromotor die Antriebskraft auf den Zahnradverzögerungsmechanismus durch eine Ausgangswelle, die auf derselben Achse wie die Drehachse angeordnet ist, überträgt, die relative Drehphase durch Antreiben der Ausgangswelle des Elektromotors mit einer Drehzahl, die äquivalent zu einer Drehzahl der Nockenwelle, wenn sich die Nockenwelle dreht, ist, beibehalten wird und eine Verschiebung der relativen Drehphase durch Erhöhen oder Verringern einer Drehzahl der Ausgangswelle im Vergleich zu der Drehzahl der Nockenwelle durchgeführt wird, der Elektromotor zum Antrieb derart, dass sich die Ausgangswelle dreht, durch Drehwinkelsignale, die kontinuierlich bei vorbestimmten Intervallen erzeugt werden, und zum Ausgeben eines Detektionssignals jedes Mal dann, wenn eine vorbestimmte Drehphase erreicht wird, wenn sich die Ausgangswelle einmal dreht, ausgebildet ist, wenn sich die Kurbelwelle dreht, in einem Fall, in dem die Nockenwinkelsignale kontinuierlich erfasst werden, der Phasenerfassungsabschnitt ein Intervall zwischen dem Nockenwinkelsignal, das zuvor erfasst wurde, und dem Nockenwinkelsignal, das später erfasst wurde, basierend auf einem Zählwert, der durch Zählen der Drehwinkelsignale erhalten wird, erfasst, und die Musterspeichereinheit mehrere der Zählwerte als mehrere der Signalmuster speichert.
Ventilzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Kurbelwelle einen Kurbelwinkelsensor (16), der kontinuierlich Pulssignale in einem Bereich ausgenommen den Bezugsphasenwinkel erfasst, wenn sich die Kurbelwelle einmal dreht, aufweist und der Kurbelwinkelsensor in dem Bezugsbestimmungssensor derart verwendet wird, dass ein Phasenwinkel, von dem das Pulssignal nicht erfasst wird, der Bezugsphasenwinkel wird.