阀开闭时期控制装置的制作方法

1.本发明涉及一种阀开闭时期控制装置。


背景技术：

2.作为阀开闭时期控制装置，具备：驱动侧旋转体，该驱动侧旋转体与曲轴同步旋转；从动侧旋转体，该从动侧旋转体与凸轮轴一体旋转；相位传感器，该相位传感器检测该驱动侧旋转体和从动侧旋转体的相对旋转相位；以及驱动机构，该驱动机构控制相对旋转相位，如以下的专利文献1或者专利文献2那样，有为了校正相对旋转相位(实际相位)与由相位传感器检测的检测相位的误差而通过规定的旋转相位进行学习的结构。
3.专利文献1的阀开闭时期控制装置(气门正时控制装置)具备从动侧旋转体(凸轮轴部件)和支承于从动侧旋转体的驱动侧旋转体(凸轮带轮)，并且具备与驱动侧旋转体和从动侧旋转体螺旋啮合的中间部件及通过油压向中间部件的轴向移动的结构的驱动机构。
4.在该专利文献1的阀开闭时期控制装置中，通过来自多个传感器的信号来检测相对旋转相位，在怠速运转时设定相对旋转相位的基准相位(例如，最大提前角相位或者最大滞后角相位)来学习该基准相位。
5.另外，在专利文献2的阀开闭时期控制装置(可变气门正时控制装置)中，在相对旋转相位被设定为基准相位(例如，最大提前角相位或者最大滞后角相位)的时刻以及处于基准相位的附近的相位的时刻进行学习。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开平6-299876号公报
9.专利文献2：日本特开2012-41901号公报
10.发明所要解决的技术问题
11.阀开闭时期控制装置具备驱动侧旋转体的抵接部与从动侧旋转体的抵接部抵接的构造，以确定最大提前角相位和最大滞后角相位。另外，为了设定相对旋转相位，还开发了具备通过减速齿轮减速传递电动机的驱动力的驱动机构的结构。
12.发动机的进气凸轮轴和排气凸轮轴，在发动机的运转时由于凸轮变动转矩的作用而转速在增速方向和减速方向以较短的周期变动。因此，和凸轮轴连结的从动侧旋转体与驱动侧旋转体之间的相对旋转相位也在提前角方向和滞后角方向上以较短的周期变动，在相位控制中，相对旋转相位被设定为最大滞后角相位或者最大提前角相位的情况下，抵接构造的一对抵接部抵接的状态和分离的状态反复出现。
13.尤其是，在设定相对旋转相位的驱动机构具有减速齿轮的结构中，还考虑在伴随着凸轮变动转矩引起的凸轮轴的转速的变动而一对抵接部抵接的时刻，作用于减速齿轮的负荷增大，而使减速齿轮的齿破损等、使驱动机构故障的情况。


技术实现要素：

14.根据这样的理由，本发明在于构成一种即使进行将相对旋转相位设定在控制区域的端部、端部的附近的控制，也不会使驱动机构故障的阀开闭时期控制装置这一点。
15.用于解决技术问题的技术手段
16.本发明是所涉及的阀开闭时期控制装置的特征结构在于，具备：驱动侧旋转体，该驱动侧旋转体以旋转轴心为中心而旋转自如地与内燃机的曲轴同步旋转；从动侧旋转体，该从动侧旋转体以所述旋转轴心为中心而旋转自如地与所述内燃机的阀开闭用的凸轮轴一体旋转；电动机和减速齿轮，该电动机和减速齿轮用于控制所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体的相对旋转相位；相位传感器，该相位传感器检测所述相对旋转相位作为实际相位；以及相位控制部，该相位控制部在目标相位被设定时向减小所述实际相位与所述目标相位的相位差的方向控制所述电动机，并且所述阀开闭时期控制装置构成为具有抵接相位，该抵接相位是通过形成于所述驱动侧旋转体的驱动侧抵接部与形成于所述从动侧旋转体的从动侧抵接部抵接而成为所述相对旋转相位的机械性极限的相位，所述相对旋转相位以规定的幅度变动，所述阀开闭时期控制装置具备目标相位修正部，该目标相位修正部代替所述目标相位而将修正目标相位设定为新的所述目标相位，该修正目标相位是在所述目标相位被设定为所述抵接相位时、或者在所述目标相位被设定为所述相对旋转相位通过所述规定的幅度下的变动而到达所述抵接相位的相位时，即使所述相对旋转相位以所述规定的幅度变动，所述相对旋转相位也不到达所述抵接相位而在所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部之间形成有间隙的相位。
17.根据该特征结构，在目标相位被设定为抵接相位时，或者目标相位被设定为相对旋转相位通过规定的幅度下的变动而到达抵接相位的相位时，目标相位修正部代替目标相位而重新将修正目标相位设定为新的目标相位，该修正目标相位是即使相对旋转相位由于规定的幅度的变动而驱动侧抵接部和从动侧抵接部向接近的方向位移，也在驱动侧抵接部与从动侧抵接部之间形成有间隔的相位。即，目标相位并不限于驱动侧抵接部与从动侧抵接部抵接的相位，即使是驱动侧抵接部与从动侧抵接部不抵接的相位，在由于凸轮变动转矩的作用而处于各自抵接的相位的情况下，代替目标相位而将修正目标相位设定为新的目标相位。由此，能够维持驱动侧抵接部与从动侧抵接部分离的状态，能够抑制由于凸轮变动转矩的作用而矩驱动侧抵接部和从动侧抵接部抵接的不良情况。
18.因此，构成了一种即使进行将相对旋转相位设定在控制区域的端部、端部的附近的控制，也不会使驱动机构故障的阀开闭时期控制装置。
19.作为附加于上述结构的结构，也可以是，在所述相位传感器检测到所述相对旋转相位到达了所述抵接相位后，所述目标相位修正部以所述抵接相位为基准设定所述修正目标相位。
20.由此，在相位传感器检测到相对旋转相位到达了抵接相位后，目标相位修正部能够以抵接相位为基准设定修正目标相位。
21.作为附加于上述结构的结构，也可以是，所述相位控制部进行抵接控制，该抵接控制使所述相对旋转相位在以所述规定的幅度变动的状态下转移至使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的相位，在该抵接控制中，通过所述相位传感器检测所述实际相位随着时间经过在使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部分离的方向和使所述驱动侧抵
接部与所述从动侧抵接部接近的方向上以规定的幅度反复变化的情况，并将所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部最接近时的所述实际相位设定为所述抵接相位。
22.由此，进行抵接控制，按照时间经过获取由相位传感器检测的实际相位的变化，从而能够获取由于凸轮变动转矩的作用而驱动侧抵接部与从动侧抵接部向分离的方向的位移和驱动侧抵接部与从动侧抵接部向接近的方向的位移，能够将获取到的实际相位中的驱动侧抵接部与从动侧抵接部以最接近的状态抵接时的实际相位设定为抵接相位。
23.作为附加于上述结构的结构，也可以是，还具备：旋转传感器，该旋转传感器检测与所述电动机的旋转角对应的信号；以及角速度运算部，该角速度运算部根据与由所述旋转传感器检测的所述旋转角对应的信号来求得角速度，所述相位控制部进行使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的抵接控制，在该抵接控制中，在表示由所述角速度运算部求得的角速度的变化的波形变化时，将由所述相位传感器检测出的所述实际相位设定为所述抵接相位。
24.在驱动侧抵接部与从动侧抵接部分离的状况下，作用于电动机的负荷较低，角速度运算部基于由旋转传感器检测的旋转角而求得的角速度几乎没有变化。相对于此，在通过抵接控制而到达了驱动侧抵接部与从动侧抵接部抵接的状态的情况下，由于作用于电动机的负荷的增大而角速度变化。基于这样的角速度的变化，能够检测到达了抵接相位，能够将这样波形变化时的实际相位设定为抵接相位。
25.作为附加于上述结构的结构，也可以是，还具备电流传感器，该电流传感器检测向所述电动机供给的电流，所述相位控制部进行使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的抵接控制，在该抵接控制中，在由所述电流传感器检测的所述电流增大时，将由所述相位传感器检测出的所述实际相位设定为所述抵接相位。
26.在通过抵接控制而到达了驱动侧抵接部与从动侧抵接部抵接的状态的情况下，作用于电动机的负荷增大，由电流传感器检测的电流增大。根据这样的理由，由电流传感器检测的电流上升时的实际相位是抵接相位，能够将这样由电流传感器检测的电流上升时的实际相位设定为抵接相位。
27.作为附加于上述结构的结构，也可以是，所述目标相位修正部将对于所述目标相位附加了与所述相对旋转相位以所述规定的幅度变动时的变动幅度的1/2以上的值对应的相位而得到的相位作为所述修正目标相位。
28.在凸轮轴的旋转时，由于凸轮变动转矩的作用而凸轮轴的旋转相位向提前角方向和滞后角方向以规定的变动幅度且较短的周期变动。根据这样的理由，在即使目标相位修正部以将使驱动侧抵接部与从动侧抵接部抵接的实际相位作为基准而将对目标相位附加了相对旋转相位的变动幅度的1/2以上的相位而得到的相位作为修正目标相位的方式设定修正目标相位，从而由于凸轮变动转矩的作用而驱动侧抵接部与从动侧抵接部向彼此接近的方向位移的情况下，也能够抑制它们抵接的不良情况。
附图说明
29.图1是表示发动机的剖面和控制装置的图。
30.图2是阀开闭时期控制装置的工作主体的剖视图。
31.图3是图2的iii-iii线剖视图。
32.图4是从动侧抵接部处于提前角侧外抵接相位的抵接构造的剖视图。
33.图5是从动侧抵接部处于提前角侧修正目标相位的抵接构造的剖视图。
34.图6是从动侧抵接部处于滞后角侧外抵接相位的抵接构造的剖视图。
35.图7是从动侧抵接部处于滞后角侧修正目标相位的抵接构造的剖视图。
36.图8是相位控制的流程图。
37.图9是抵接相位检测程序的流程图。
38.图10是表示非抵接相位下的相位变动量与电流的时序图。
39.图11是表示抵接相位下的相位变动量与电流的时序图。
40.图12是其他实施方式(a)的抵接相位检测程序的流程图。
具体实施方式
41.以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
42.(基本结构)
43.如图1所示，作为内燃机的发动机e具备进气门va和排气门vb，并且具备设定进气门va的气门正时(开闭时期)的阀开闭时期控制装置a。该发动机e(内燃机的一例)表示乘用车等为了获得行驶驱动力的车辆所具备的结构。
44.此外，阀开闭时期控制装置a也可以是设定排气门vb的开闭时期的结构、或者是对于发动机e具备两个阀开闭时期控制装置a的结构，以单独地设定进气门va和排气门vb的开闭时期。
45.发动机e和阀开闭时期控制装置a由发动机控制装置40进行控制。尤其是，阀开闭时期控制装置a由工作主体aa和控制单元ab构成，该工作主体aa由通过构成为无刷dc电机的相位控制电机m(电动机的一例)的驱动力来确定进气门va的气门正时的硬件而成，该控制单元ab包含发动机控制装置40的软件，以控制相位控制电机m。
46.如图2所示，阀开闭时期控制装置a的工作主体aa具有驱动箱21(驱动侧旋转体)和内部转子22(从动侧旋转体)，并且通过使相位控制电机m的驱动力经减速齿轮g减速并传递而实现驱动箱21与内部转子22的相对旋转相位(在此后的说明中，也简单记载为“相对旋转相位”)的控制。在该阀开闭时期控制装置a中，将相位控制电机m(电动机)和减速齿轮g称为驱动机构。
47.如图1所示，控制单元ab具备如下软件：该软件基于发动机控制装置40中的相位传感器ps等的信号而控制相位控制电机m，从而控制进气门va的气门正时。
48.如图1、图2所示，相位传感器ps由检测曲轴1的旋转角的曲轴角传感器16和检测进气凸轮轴7(阀开闭用的凸轮轴的一例)的旋转角的凸轮角传感器17构成。驱动箱21与内部转子22的相对旋转相位是驱动箱21与内部转子22的以旋转轴心x为中心的相对角度，并且通过使该相对旋转相位变化而进气门va的气门正时(开闭时期)变化。尤其是，将由相位传感器ps检测的相对旋转相位称为实际相位。
49.如图1所示，发动机e将气缸盖3与支承曲轴1的气缸块2的上部连结。另外，发动机e将活塞4收容于形成在气缸块2的多个缸膛，并且通过连杆5将活塞4与曲轴1连结而构成为四冲程型。
50.在气缸盖3设有进气门va、排气门vb，并且在气缸盖3的上部设有控制进气门va的
进气凸轮轴7(阀开闭用的凸轮轴的一例)和控制排气门vb的排气凸轮轴8。另外，正时皮带6遍及曲轴1的输出带轮1s、工作主体aa的驱动带轮21s以及排气门vb的排气带轮vbs地卷绕。
51.在气缸盖3具备向燃料室喷射燃料的喷射器9和点火塞10。在气缸盖3设置有经由进气门va向燃烧室供给空气的进气歧管11和经由排气门vb送出来自燃烧室的燃烧气体的排气歧管12。
52.曲轴角传感器16构成为随着曲轴1的旋转而输出脉冲信号，通过对根据曲轴1的旋转基准的脉冲信号计数，能够获取根据旋转基准角的旋转角。另外，凸轮角传感器17构成为通过在进气凸轮轴7的旋转时对根据进气凸轮轴7的旋转基准的脉冲信号(曲轴角传感器16输出的脉冲信号)计数，能够获取根据进气凸轮轴7的旋转基准的旋转角。
53.如上所述，相位传感器ps由曲轴角传感器16和凸轮角传感器17构成。根据该结构，为了通过相位传感器ps检测相对旋转相位，例如通过在发动机控制装置40的相位控制部42存储驱动箱21和内部转子22处于规定的基准相位(例如，中间相位)的状态下的根据曲轴角传感器16的旋转基准的计数值和根据凸轮角传感器17的旋转基准的计数值，从而相对旋转相位无论从基准相位向提前角侧和滞后角侧的任一个变化也能够通过比较两种计数值来获取实际相位，根据这样的原理，在相位传感器ps中实现实际相位的检测。
54.如上所述，发动机控制装置40构成控制单元ab来作为控制发动机e的ecu。在下文，对该发动机控制装置40进行详细描述。
55.(阀开闭时期控制装置：工作主体)
56.如图2所示，工作主体aa使驱动箱21(驱动侧旋转体)和内部转子22(从动侧旋转体)与进气凸轮轴7的旋转轴心x同轴地配置，为了设定这些相对旋转相位，具备相位控制电机m和减速齿轮g作为上述的驱动机构。
57.驱动箱21在外周形成有驱动带轮21s。内部转子22内包于驱动箱21，通过连结螺栓23而与进气凸轮轴7连结固定。通过该结构，驱动箱21相对旋转自如地支承于内部转子22的外周部位。
58.如图1所示，通过来自正时皮带6的驱动力，工作主体aa整体向驱动旋转方向s旋转。另外，通过相位控制电机m的驱动力经由减速齿轮g向内部转子22传递，从而内部转子22相对于驱动箱21的相对旋转相位变化。将该变化中的与驱动旋转方向s朝向相同方向的位移方向称为提前角方向sa，并将其相反方向称为滞后角方向sb。以如下方式控制气门正时：通过使相对旋转相位向提前角方向sa变化，从而提早进气正时，通过使相对旋转相位向滞后角方向sb变化，从而延后进气正时。
59.减速齿轮g通过对相位控制电机m的旋转驱动力减速来实现驱动箱21与内部转子22的相对旋转相位的位移。即，在发动机e运转时，通过使相位控制电机m的输出轴ms以与进气凸轮轴7相等的速度与驱动旋转方向s向相同方向驱动旋转，从而维持阀开闭时期控制装置a的相对旋转相位。相对于此，通过减小输出轴ms的转速，使相对旋转相位向提前角方向sa变化，通过增大输出轴ms的转速，使相对旋转相位向滞后角方向sb变化。
60.(驱动结构)
61.在驱动箱21与内部转子22之间配置有减速齿轮g，在覆盖驱动箱21的开口部分的位置，通过多个紧固螺栓25紧固有前板24。由此，减速齿轮g与内部转子22的沿着旋转轴心x的方向上的位移被前板24限制。
62.减速齿轮g具备：齿圈26，该齿圈26在内部转子22的内周与旋转轴心x同轴地形成；内齿轮27，该内齿轮27在内部转子22的内周侧以与平行于旋转轴心x的姿势的偏心轴心y同轴心地旋转自如地配置。另外，为了使该减速齿轮g发挥功能，该减速齿轮g具备：偏心凸轮体28，该偏心凸轮体28配置于内齿轮27的内周侧且在外表面形成有凸轮面；前板24；以及十字型的接头部j。偏心凸轮体28通过第一轴承31而旋转自如地支承于前板24。
63.齿圈26具有多个内齿部26t，内齿轮27具有多个外齿部27t，外齿部27t的一部分与齿圈26的内齿部26t啮合。该减速齿轮g构成为内齿轮27的外齿部27t的齿数比齿圈26的内齿部26t的齿数仅少了一齿的内切型行星齿轮减速机。
64.偏心凸轮体28在外周形成以偏心轴心y为中心的圆形的偏心凸轮面28a，并且经由第二轴承32将内齿轮27旋转自如地支承于该偏心凸轮面28a。相位控制电机m支承于发动机e，使形成于输出轴ms的卡合销34与偏心凸轮体28的内周的一对卡合槽28b卡合。虽然并未图示详细结构，但是相位控制电机m具备：具有永磁体的转子、具有配置于包围该转子的位置的多个励磁线圈的定子以及传递转子的旋转的输出轴ms。
65.在该驱动结构中，在通过相位控制电机m的驱动而偏心凸轮体28以旋转轴心x为中心进行旋转时，内齿轮27每旋转一圈时，使内齿轮27与齿圈26相对旋转与齿数差对应的角度。其结果是，使经由接头部j与内齿轮27一体旋转的驱动箱21和通过连结螺栓23与齿圈26连结的进气凸轮轴7相对旋转，实现驱动箱21与内部转子22的相对旋转相位的位移。
66.(抵接构造)
67.尤其是，如图3所示，工作主体aa具备抵接构造35，该抵接构造35设定相对旋转相位成为提前角方向sa上的机械性极限的提前角侧抵接相位pa(一般而言，最大提前角相位、抵接相位的一例)和相对旋转相位成为滞后角方向sb上的机械性极限的滞后角侧抵接相位pb(一般而言，最大滞后角相位、抵接相位的一例)。抵接构造35具备与驱动箱21形成为一体的驱动侧抵接部35a和与内部转子22形成为一体的从动侧抵接部35b。此外，提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb还包含在任一个的附近且由于凸轮变动转矩的作用而到达提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb的相位。
68.即，在驱动箱21中的与旋转轴心x正交的姿势的壁部21w形成有开口，对于该开口的内周，在以旋转轴心x为中心的圆周方向上分离的位置形成有一对驱动侧抵接部35a。另外，从动侧抵接部35b形成为，插通内部转子22中的驱动箱21的壁部21w的开口，并且在相对旋转相位到达提前角侧抵接相位pa时与一方的驱动侧抵接部35a抵接，在相对旋转相位到达滞后角侧抵接相位pb时与另一方的驱动侧抵接部35a抵接。
69.发动机e的进气凸轮轴7和排气凸轮轴8在发动机e的运转时由于凸轮变动转矩的作用而转速以较短周期向增速方向和减速方向变动。因此，与凸轮轴7、8连结的内部转子22与驱动箱21之间的相对旋转相位也以较短周期向提前角方向sa和滞后角方向sb变动，在相位控制中，相对旋转相位被设定在提前角侧抵接相位pa或者滞后角侧相位pb的情况下，抵接构造35的驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b抵接的状态和分离的状态反复出现。
70.(控制结构)
71.如图1所示，来自曲轴角传感器16和凸轮角传感器17的检测信号分别输入发动机控制装置50。另外，发动机控制装置40向控制相位控制电机m的电机控制单元47输出控制信号，内置于相位控制电机m的旋转传感器rs的检测信号和从电机控制单元47向相位控制电
机m供给的电流信号被输入。旋转传感器rs输出与相位控制电机m的旋转角对应的信号。
72.如上所述，进气凸轮轴7由于凸轮变动转矩的作用而相对旋转相位在规定的幅度内向提前角方向sa和滞后角方向sb变动，发动机控制装置40基于内置于相位控制电机m的旋转传感器rs的检测信号来获取该变动(角速度的变动)。旋转传感器rs假定在相位控制电机m的输出轴ms每当达到规定的旋转角时输出检测信号，并且检测信号向发动机控制装置40输出。
73.发动机控制装置40具备运转控制部41，并且具备相位控制部42、抵接相位检测部43、修正目标相位设定部44、目标相位修正部45以及角速度运算部46。这些部件构成为软件，但是例如其一部分也能够由逻辑电路那样的硬件构成。在该结构中，控制单元ab由相位控制部42、抵接相位检测部43、修正目标相位设定部44、目标相位修正部45以及角速度运算部46构成。另外，发动机控制装置40具备eeprom那样的非易失性的存储器(未图示)。
74.运转控制部41通过管理喷射器9的燃料的喷射、点火塞10的点火等来控制发动机e的运转。相位控制部42与加速踏板(未图示)的踩踏操作量、作用于行驶系统的负荷等对应地设定阀开闭时期控制装置a的目标相位，并且通过在减少由相位传感器ps(曲轴角传感器16、凸轮角传感器17)检测出的实际相位与目标相位的相位差(偏差)的方向上控制相位控制电机m，从而进行使实际相位与目标相位一致的相位控制。
75.抵接相位检测部43进行抵接控制，并且检测相对旋转相位成为机械性极限的提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb，该抵接控制是驱动相位控制电机m直到在上述的相位控制部42的相位控制的执行时驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b抵接为止。
76.修正目标相位设定部44以由抵接相位检测部43检测出的抵接相位为基准，基于由根据旋转传感器rs的角速度运算部46求得的角速度的变动量来设定图5所示的提前角侧修正目标相位pac(修正目标相位的一例)和图7所示的滞后角侧修正目标相位pbc(修正目标相位的一例)。
77.该修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac、滞后角侧修正目标相位pbc)是如下相位：即使相对旋转相位由于凸轮变动转矩的作用而以规定的幅度变动，相对旋转相位也不到达抵接相位(提前角侧抵接相位pa、滞后角侧抵接相位pb)而在驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b之间形成有间隙。
78.目标相位修正部45在相位控制的执行时，在目标相位被设定为抵接相位的情况、目标相位被设定为通过相对旋转相位的规定的幅度内的变动而到达抵接相位的相位的情况下，代替目标相位，将修正目标相位(图5所示的提前角侧修正目标相位pac和图7所示的滞后角侧修正目标相位pbc)设定为新的目标相位。
79.角速度运算部46根据与通过旋转传感器rs检测的旋转角对应的信号，计算相位控制电机m的输出轴ms的角速度。
80.(控制方式：相位控制)
81.如图8的流程图所示，在相位控制中，执行抵接相位检测程序(#200步骤)。接着，修正目标相位设定部44获取凸轮变动转矩作用下的相对旋转相位的变动，基于该获取来计算修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac和滞后角侧外抵接相位pbs)的值，并且存储于存储器(#100步骤)。
82.以下，对#101步骤的控制进行详细说明。在发动机e运转的状况下，由于由于凸轮
变动转矩的作用，进气凸轮轴7的转速向提前角方向和滞后角方向以较短的周期、规定的幅度进行增减，因此相对旋转相位也以规定的幅度向提前角方向和滞后角方向变动(角速度变动)。因此，例如在相对旋转相位从中间相位向提前角侧位移的情况下，相对旋转相位在到达图3所示的提前角侧抵接相位pa之前，在图4所示的提前角侧外抵接相位pas与提前角侧抵接相位pa之间的相位，驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b也以较短的周期反复抵接和分离。
83.在图10的上段，以基准波形ts表示由角速度运算部46运算的角速度的变动。在同图中，横轴表示时间经过，纵轴表示凸轮变动转矩的作用引起的相位的变动量，基准波形ts为正弦波，表示相对旋转相位的角速度的变动。在该控制中，将与基准波形ts的振动量ta的1/2(振幅tb)对应的相位角表示为相对于提前角侧抵接相位pa向滞后角方向位移的提前角侧外抵接相位pas。
84.在比该提前角侧外抵接相位pas进一步向滞后角方向位移了设定相位的相对旋转相位中，能够可靠地防止驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b的抵接，因此将该相对旋转相位设定为图5所示的提前角侧修正目标相位pac。此外，在提前角侧修正目标相位pac中，即使驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b最接近时，在它们之间也形成有间隙。
85.基于与之前说明的提前角侧抵接相位pa、提前角侧外抵接相位pas以及提前角侧修正目标相位pac同样的考虑方式，设定图6所示的滞后角侧外抵接相位pbs和图7所示的滞后角侧修正目标相位pbc。
86.即，在使相位旋转相位从中间相位向滞后角侧位移的情况下，在相对旋转相位到达滞后角侧抵接相位pb之前，在图6所示的滞后角侧外抵接相位pbs与滞后角侧抵接相位pb之间的相位，驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b以较短的周期反复抵接和分离。将图10的上段所示的与基准波形ts的振动量ta的1/2(振幅tb)对应的相位角表示为相对于滞后角侧抵接相位pb向提前角方向位移的滞后角侧外抵接相位pbs。
87.进一步，将从滞后角侧外抵接相位pbs向提前角方向位移了设定相位的相对旋转相位作为图7所示的滞后角侧修正目标相位pbc。此外，在滞后角侧修正目标相位pbc中，即使驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b最接近时，在它们之间也形成有间隙。
[0088]“驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b最接近”是为了说明成为驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b之间形成有间隙的状态的位置关系，例如在驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b向彼此接近的方向位移的状况下，也可以说是各自即将抵接前的位置关系。
[0089]
以下，有时将提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb的上位概念称为抵接相位，将提前角侧修正目标相位pac和滞后角侧修正目标相位pbc的上位概念称为修正目标相位。在下文，对设定该提前角侧修正目标相位pac或者滞后角侧修正目标相位pbc的控制方式进行描述。
[0090]
根据这样的理由，如图8所示，在通过抵接控制程序(#200步骤)检测出抵接相位(提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb)后，基于在#101步骤中由旋转传感器rs检测出的旋转角的信号计算图5、图7所示的修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac和滞后角侧修正目标相位pbc)的值并存储于存储器。
[0091]
接着，获取相位控制的目标相位(#102步骤)，获取的目标相位以修正目标相位(当接)为基准能够判断为不在驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b接近的一侧而没有通过抵
接构造35产生抵接的情况下(#103步骤的否)，在减小由相位传感器ps(曲轴角传感器16、凸轮角传感器17)检测出的实际相位与目标相位的相位差(偏差)的方向上控制相位控制电机m(#105步骤)。该相位控制由相位控制部42执行。
[0092]
相对于此，在通过获取的目标相位进行了相位控制的情况下，在该目标相位中，在能够判断为通过抵接构造35而驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b抵接的情况下(#103步骤的是)，代替目标相位的值，将修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac和滞后角侧修正目标相位pbc中的任一个)设定为新的目标相位(#104步骤)而执行相位控制。该#104、#105步骤是由目标相位修正部45进行的处理。
[0093]
即，在目标相位相比于提前角侧外抵接相位pas设定于提前角侧的情况下，通过代替目标相位而重新设定提前角侧修正目标相位pac，即使在由于凸轮变动转矩的作用而目标相位到达提前角侧抵接相位pa的情况下，也能够进行形成使驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b不抵接的间隙的控制。
[0094]
与之同样，在相比于滞后角侧外抵接相位pbs设定于滞后角侧的情况下，通过代替目标相位而重新设定滞后角侧修正目标相位pbc，即使在由于凸轮变动转矩的作用而目标相位到达滞后角侧抵接相位pb的情况下，也能够进行形成使驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b不抵接的间隙的控制。
[0095]
由此，即使在由于凸轮变动转矩的作用而驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b的间隙变动的情况下，也防止它们接触引起的不良情况，无需使较大的负荷作用于减速齿轮g，也不会引起使减速齿轮g破损的不良情况。
[0096]
(控制方式：抵接相位检测程序)
[0097]
图9中将抵接相位检测程序(#200步骤)表示为副程序。在该程序中，在通过相位控制电机m的驱动，使相对旋转相位在抵接部彼此(驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b)抵接的方向(朝向机械性的极限的方向)上位移，在该驱动时基于相位控制电机m的旋转传感器rs，角速度运算部46通过运算获取表示角速度的变化的波形(#201、#202步骤)，通过获取的波形的比较来进行抵接的有无的判定(#203、#204步骤)。该#200步骤的抵接相位检测程序由抵接相位检测部43执行。
[0098]
如上所述，在发动机e运转的状况下，由于凸轮变动转矩的作用，内部转子22在短时间内向提前角方向sa和滞后角方向sb交替地变动。在图10的上段，表示抵接部彼此没有抵接的状况下的角速度的变化的波形，表示为正弦波的基准波形ts。相对于此，在转移至抵接部彼此抵接的状态的情况下，以驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b抵接的相位为基准，由于仅允许向它们分离的方向的变动，因此表示角速度的变化的波形成为图11的上段所示的限制波形tr。根据这样的理由，在#203步骤中，进行与此前刚获取的波形的比较，通过波形是否产生变化来进行抵接状态和非抵接状态的判定。
[0099]
图11的上段所示的基准波形ts的横轴表示时间经过，纵轴表示角速度，在没有认为抵接部彼此的抵接的情况下(#204步骤的否)，重复进行#201、#202步骤的控制。相对于此，在判定为转移至抵接部彼此抵接的状态的情况下(#204步骤的是)，检测相位变动被限制的实际相位(在图11的上段相位变动量表示为“0”的相位)作为抵接相位(提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb)，并且在#205步骤中存储于存储器。
[0100]
该抵接相位是由于凸轮变动转矩的作用而向驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部
35b向接近的方向和分离的方向反复位移，从而在实际相位反复变动的状况下各自最接近时的实际相位。
[0101]
此外，在抵接部彼此到达抵接的状态的情况下，如上所述，由于之后获取的波形相对于之前获取的波形发生变化，因此在波形的变化量超过规定值的时刻(例如，角速度比设定的值低的时刻等)，能够将控制方式设定为获取由相位传感器ps检测的实际相位作为抵接相位。
[0102]
#201～#204步骤的控制在提前角侧和滞后角侧进行。由此，在抵接相位检测程序中，检测提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb。该抵接相位检测程序(#200步骤)的处理例如在如发动机e转移至怠速状态的情况那样，发动机e的输出降低时执行等、也可以在发动机e运转的状况下进行多次。此外，为了实现该控制也可以使用用于检测角速度的专用的传感器。
[0103]
(实施方式的作用效果)
[0104]
在该阀开闭时期控制装置a中，例如在相位控制的目标相位被设定为最大提前角相位(提前角侧抵接相位pa)时、或者目标相位相对于提前角侧外抵接相位pas设定于抵接侧(提前角侧)时，通过代替目标相位而将提前角侧外抵接相位pas设定为目标相位，从而即使相对旋转相位以规定的幅度变动且驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b向接近的方向位移，也在驱动侧抵接部35a与从动侧抵接部35b之间形成间隔，因此实现防止驱动机构的减速齿轮g的破损，并且在需要的时刻进行进气门va的开闭。
[0105]
另外，由于在相位控制的规定的正时执行抵接相位检测程序，因此即使在例如因经年变化而抵接相位变化的情况下，也能够检测正确的抵接位置并实现适当的控制。
[0106]
进一步，由于使用非易失性的存储器，因此即使在发动机e启动后没有执行抵接相位检测程序的状况下，也能够使用已存储于存储器的修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac和滞后角侧外抵接相位pbs)。另外，由于在存储器存储了抵接相位(提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb)，因此还能够基于该抵接相位计算出修正目标相位。
[0107]
(其他实施方式)
[0108]
本发明除了上述的实施方式以外也可以如以下这样构成(对于与实施方式具有相同功能的结构标注与实施方式通用的编号、符号)。
[0109]
(a)抵接相位检测程序(#200步骤)中的控制按照图12的流程图进行。在该其他实施方式(a)中，假定通过电机控制单元47检测向相位控制电机m(电动机)供给的电流的控制方式。
[0110]
即，通过相位控制电机m的驱动，使相对旋转相位向使抵接部彼此(驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b)抵接的方向(朝向机械性极限的方向)位移，进行使它们抵接的抵接控制，获取在该抵接控制时向相位控制电机m供给的电流(#201、#202步骤)，基于获取的电流进行抵接状态的判定(#203步骤)。
[0111]
相位控制电机m是随着抵接部彼此抵接时的负荷的增大而向相位控制电机m供给的电流增大的结构，并且在#203步骤中电流没有增大的情况下，判断为抵接部彼此没有抵接(#203步骤的否)、重复进行#201、#202步骤的控制。相对于此，在向相位控制电机m供给的电流增大的情况下，判断为抵接部彼此到达了抵接状态(#203步骤的是)，将检测时的实际相位存储于存储器(#204步骤)。
[0112]
在抵接部彼此没有抵接的低负荷的状态下，由于凸轮变动转矩的作用并基于旋转传感器rs的检测信号，角速度的变化如图10的上端的基础波形ts所示的那样，以描绘正弦波的方式进行变动。这样，在低负荷的情况下向相位控制电机m供给的电流，如图10的下段的电流值图表mc所示的那样，恒定的电流值q1的电流向相位控制电机m供给。
[0113]
相对于此，在抵接部彼此(驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b)抵接而负荷增大的情况下，由于仅容许向抵接部彼此分离的方向的变动，因此角速度的变化如图11的上段所示的那样，以描绘限制波形tr所示的波形的方式进行变化。
[0114]
这样，在负荷增大的状态下，如图11的下段的电流值图表mc所示的那样，每当抵接部彼此抵接的时刻，电流值呈山状地增大。因此，例如设定阈值q2，构成为在测量到超过该阈值q2的电流的情况下，能够判断为抵接部彼此到达了抵接状态。
[0115]
在该其他实施方式(a)中，也通过在提前角侧和滞后角侧进行抵接相位检测程序而检测提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb。在该其他实施方式(a)中，为简单的控制且能够可靠地检测抵接相位。另外，在该其他实施方式(a)中，也可以安装专用的电流传感器，以实现控制。
[0116]
(b)为了使抵接相位检测程序(#200步骤)中的控制成为可能，考虑使用以高精度检测相对旋转相位的相位传感器ps。虽然图1所示的相位传感器ps难以进行高精度的相对旋转相位的检测，但是例如在使用了当进气凸轮轴7旋转一周时，在多个时刻检测相对旋转相位的性能的相位传感器ps的情况下，在抵接相位检测程序中，使相对旋转相位在抵接部彼此(驱动侧抵接部35a和从动侧抵接部35b)抵接的方向(朝向机械性的极限的方向)上位移，在抵接部彼此抵接的情况下能够高精度地获取相对旋转相位的变化停止的时刻的实际相位。因此，也能够存储这样获取的实际相位作为抵接相位。
[0117]
在该其他实施方式(b)中，也通过在提前角侧和滞后角侧进行抵接相位检测程序而检测提前角侧抵接相位pa和滞后角侧抵接相位pb。
[0118]
(c)在相位控制部42的控制中，例如，在如发动机e的启动时已经在存储器存储了抵接相位的状况那样已知抵接相位的情况下，也考虑不进行抵接相位检测程序(#200步骤)的控制，而获取实际相位的振动量，并且以基于该振动量来设定修正目标相位(提前角侧修正目标相位pac、滞后角侧修正目标相位pbc)的方式设定控制方式。
[0119]
在该其他实施方式(c)中，由于不进行用于检测抵接相位的控制，能够迅速地进行修正目标相位的设定。
[0120]
(d)控制方式也可以构成为将修正目标相位仅设定为提前角侧抵接相位pa和滞后角抵接相位pb中的任一方。
[0121]
产业上的利用可能性
[0122]
本发明能够利用于电动式的阀开闭时期控制装置。
[0123]
符号说明
[0124]
1曲轴
[0125]
7进气凸轮轴(凸轮轴)
[0126]
21驱动箱(驱动侧旋转体)
[0127]
22内部转子(从动侧旋转体)
[0128]
35a 驱动侧抵接部
[0129]
35b 从动侧抵接部
[0130]
42 相位控制部
[0131]
45 目标相位修正部
[0132]
46 角速度运算部
[0133]
e发动机(内燃机)
[0134]
g减速齿轮
[0135]
m相位控制电机(电动机)
[0136]
pac 提前角侧修正目标相位
[0137]
pbc 滞后角侧修正目标相位
[0138]
rs 旋转传感器
[0139]
ps 相位传感器
[0140]
x 旋转轴心

技术特征：
1.一种阀开闭时期控制装置，其中，具备：驱动侧旋转体，该驱动侧旋转体以旋转轴心为中心而旋转自如地与内燃机的曲轴同步旋转；从动侧旋转体，该从动侧旋转体以所述旋转轴心为中心而旋转自如地与所述内燃机的阀开闭用的凸轮轴一体旋转；电动机和减速齿轮，该电动机和减速齿轮用于控制所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体的相对旋转相位；相位传感器，该相位传感器检测所述相对旋转相位作为实际相位；以及相位控制部，该相位控制部在目标相位被设定时向减小所述实际相位与所述目标相位的相位差的方向控制所述电动机，并且所述阀开闭时期控制装置构成为具有抵接相位，该抵接相位是通过形成于所述驱动侧旋转体的驱动侧抵接部与形成于所述从动侧旋转体的从动侧抵接部抵接而成为所述相对旋转相位的机械性极限的相位，所述相对旋转相位以规定的幅度变动，所述阀开闭时期控制装置具备目标相位修正部，该目标相位修正部代替所述目标相位而将修正目标相位设定为新的所述目标相位，该修正目标相位是在所述目标相位被设定为所述抵接相位时、或者在所述目标相位被设定为所述相对旋转相位通过所述规定的幅度下的变动而到达所述抵接相位的相位时，即使所述相对旋转相位以所述规定的幅度变动，所述相对旋转相位也不到达所述抵接相位而在所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部之间形成有间隙的相位。2.根据权利要求1所述的阀开闭时期控制装置，其中，在所述相位传感器检测到所述相对旋转相位到达了所述抵接相位后，所述目标相位修正部以所述抵接相位为基准设定所述修正目标相位。3.根据权利要求2所述的阀开闭时期控制装置，其中，所述相位控制部进行抵接控制，该抵接控制使所述相对旋转相位在以所述规定的幅度变动的状态下转移至使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的相位，在该抵接控制中，通过所述相位传感器检测所述实际相位随着时间经过在使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部分离的方向和使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部接近的方向上以规定的幅度反复变化的情况，并将所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部最接近时的所述实际相位设定为所述抵接相位。4.根据权利要求2所述的阀开闭时期控制装置，其中，还具备：旋转传感器，该旋转传感器检测与所述电动机的旋转角对应的信号；以及角速度运算部，该角速度运算部根据与由所述旋转传感器检测的所述旋转角对应的信号来求得角速度，所述相位控制部进行使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的抵接控制，在该抵接控制中，在表示由所述角速度运算部求得的角速度的变化的波形变化时，将由所述相位传感器检测出的所述实际相位设定为所述抵接相位。5.根据权利要求2所述的阀开闭时期控制装置，其中，还具备电流传感器，该电流传感器检测向所述电动机供给的电流，所述相位控制部进行使所述驱动侧抵接部与所述从动侧抵接部抵接的抵接控制，在该抵接控制中，在由所述电流传感器检测的所述电流增大时，将由所述相位传感器检测出的所述实际相位设定为所述抵接相位。
6.根据权利要求1所述的阀开闭时期控制装置，其中，所述目标相位修正部将对于所述目标相位附加了与所述相对旋转相位以所述规定的幅度变动时的变动幅度的1/2以上的值对应的相位而得到的相位作为所述修正目标相位。

技术总结
阀开闭时期控制装置具备：驱动侧旋转体、从动侧旋转体、控制相对旋转相位的电动机、相位传感器以及相位控制部。阀开闭时期控制装置具有成为驱动侧抵接部与从动侧抵接部抵接的机械性极限的抵接相位。相对旋转相位以规定的幅度变动，并且具备目标相位修正部，该目标相位修正部将修正目标相位设定为新的目标相位，该修正目标相位是在目标相位被设定为抵接相位时、或者目标相位被设定为相对旋转相位通过所述规定的幅度下的变动而到达抵接相位的相位时，即使相对旋转相位以规定的幅度变动，相对旋转相位也不到达抵接相位而在驱动侧抵接部与从动侧抵接部之间形成有间隙的相位。部与从动侧抵接部之间形成有间隙的相位。部与从动侧抵接部之间形成有间隙的相位。


技术研发人员：凑博志 德永祯齐
受保护的技术使用者：株式会社爱信
技术研发日：2021.09.21
技术公布日：2023/5/31