內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置及控制方法

專利名稱：內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及變更內燃機的內燃機氣門(進氣門或排氣門)的氣門正時的可變氣門正時機構的控制裝置及控制方法。
背景技術：
在這種可變氣門正時機構的控制裝置中，通過檢測凸輪軸相對曲軸的旋轉相位，并利用可變氣門正時機構使該旋轉相位接近于目標旋轉相位，來控制氣門正吋。在日本專利第4123127號公開的可變氣門正時機構的控制裝置中，在使用電動機驅動進氣門開閉用凸輪軸的可變氣門正時機構中，與設置于凸輪軸的旋轉角傳感器比較，使用凸輪軸的每單位旋轉角的檢測頻率高的電動機軸的旋轉信號，由此謀求實現內燃機低速域中的精度高的氣門正時控制。但是，在停止內燃機的運轉等的情況下，在停止之前的極低速旋轉時，曲軸有時向正旋轉方向的反方向旋轉(反轉)，在上述專利日本第4123127號公開的可變氣門正時機構的控制裝置中，在反轉的情況下不能正確地檢測凸輪軸旋轉相位。因此，例如在停止舉動中要想把進氣門的氣門正時控制為起動用的氣門正時等吋，不能進行良好的氣門正時控制。

發明內容
因此，本發明是鑒于這種現有的問題而提出的，其目的在于提供在曲軸反轉的情況下，也能夠高精度地檢測凸輪軸的旋轉相位而可以進行良好的氣門正時控制的可變氣門正時機構的控制裝置。為了實現上述目的，本發明提供的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置包括曲軸角傳感器，其檢測曲軸的旋轉角；凸輪傳感器，其檢測內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角；第一旋轉相位檢測部，其基于來自所述曲軸角傳感器及所述凸輪傳感器的各信號，檢測所述凸輪軸相對于所述曲軸的旋轉相位；促動器，其使所述凸輪軸相對于所述曲軸相對旋轉，能夠變更所述旋轉相位；該控制裝置基于所述旋轉相位的檢測值驅動所述促動器，通過進行反饋控制使所述旋轉相位接近目標值；并且，該控制裝置還包含正反轉檢測裝置，其判別并檢測所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉；促動器旋轉傳感器，其以比所述第一旋轉相位檢測部的旋轉相位檢測頻率高的頻率檢測包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量；第二旋轉相位檢測部，其基于所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉的檢測結果和包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量，以比所述第一旋轉相位檢測部的檢測頻率高的頻率檢測所述凸輪軸的旋轉相位。另外，本發明提供的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法包括
檢測曲軸的旋轉角及內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角；基于所述曲軸的旋轉角及所述內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角的各信號，作為第一旋轉相位檢測所述凸輪軸相對于所述曲軸的旋轉相位；驅動通過使所述凸輪軸相對于所述曲軸相對旋轉而能夠變更所述第一旋轉相位的促動器，基于所述旋轉相位的檢測值，進行反饋控制以使所述旋轉相位接近目標值；并且，該控制方法還包含判別并檢測所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉；以比所述第一旋轉相位的檢測頻率高的頻率檢測包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量；基于所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉的檢測結果和包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量，以比所述第一旋轉相位的檢測頻率高的頻率作為第二旋轉相位檢測所述凸輪軸的旋轉相位。參照附圖并基于下面的記載，本發明的其它目的和特征變得更加明了。


圖1是本發明實施方式的內燃機系統構成圖；圖2是表示同上實施方式的曲軸角傳感器及凸輪傳感器的結構的圖；圖3是表示同上實施方式的曲軸角傳感器及凸輪傳感器的輸出特性的時間圖；圖4 (A)、(B)是表示同上實施方式的旋轉信號隨著正轉和反轉變化的脈寬及振幅的時間圖；圖5是表示同上實施方式的檢測反轉時計數器CNTPOS的增減變化的時間圖；圖6是在同上實施方式中被控制的氣門正時，(A)表示起動后的米勒循環運轉時，(B)表示起動時氣門正時；圖7是表不同上實施方式的可變氣門正時機構的縱剖面圖；圖8是同上可變氣門正時機構的主要構成部件的主要部分放大剖面圖；圖9是圖7的A — A線剖面圖；圖10是圖7的B — B線剖面圖；圖11是同上可變氣門正時機構的罩部件和第一油封的分解立體圖；圖12是圖7的C —C線剖面圖；圖13是表示同上實施方式所使用的電動機旋轉傳感器的構成的立體圖；圖14是同上電動機旋轉傳感器輸出的信號波形圖，(A)表不電動機順時針方向旋轉時，(B)表示電動機逆時針方向旋轉時。圖15是同上可變氣門正時機構所進行的進氣門的氣門正時控制的第一實施方式的流程圖；圖16表不同上可變氣門正時機構所進行的進氣門的氣門正時控制的第二實施方式的流程的前段；圖17表示同上第二實施方式的流程的后段；圖18表示同上可變氣門正時機構所進行的進氣門的氣門正時控制的第三實施方式的一部分流程；
圖19表不同上第三實施方式的一部分流程；圖20表不同上第三實施方式的一部分流程；圖21是表示同上各實施方式的內燃機停止舉動中進氣門的氣門正時控制的各種狀態變化的時間圖。
具體實施例方式下面，基于附圖詳細說明本發明的ー實施方式。圖1是應用了本發明的控制裝置的車輛用內燃機101的構成圖。在本實施方式中，內燃機101是直列式四缸四沖程內燃機，但不限定于此。在圖1中，在內燃機101的進氣管102上安裝有通過節氣門控制馬達103a開閉驅動節氣門103b的電子控制節氣門103。而且，內燃機101經由電子控制節氣門103及進氣門105，將空氣吸入各氣缸的燃燒室106。在各氣缸的進氣ロ 130設有燃料噴射閥131，燃料噴射閥131根據來自作為控制裝置的ECU (發動機控制單元)114的噴射脈沖信號進行開閥動作，噴射燃料。燃燒室106內的燃料因點火火花塞104的點火而燃燒。在點火火花塞104上安裝有內裝了點火線圈及控制對該點火線圈的通電的功率晶體管的點火模塊112。燃燒室106內的燃燒氣體經由排氣門107向排氣管111流出。設置于排氣管111的前催化劑轉換器108及后催化劑轉換器109凈化流經排氣管111的排氣。進氣凸輪軸134和排氣凸輪軸110 —體地具有凸輪，利用該凸輪使進氣門105及排氣門107動作。進氣門105通過使用電動機(促動器)使進氣凸輪軸134相對于曲軸120相對旋轉的可變氣門正時機構(電動VTC) 113，可變控制氣門正吋。ECUl 14內置有微型計算機，根據預先存儲于內存的程序進行運算，控制電子控制節氣門103，燃料噴射閥131，點火模塊112等。ECU114輸入來自各種傳感器的檢測信號。作為各種傳感器，設有檢測油門踏板116a的開度(油門開度)ACC的油門開度傳感器116、檢測內燃機101的吸入空氣量Q的空氣流量傳感器115、根據內燃機101的輸出軸即曲軸120的旋轉輸出脈沖狀的旋轉信號(單位曲軸角信號)POS的曲軸角傳感器(旋轉傳感器)117、檢測節氣門103b的開度TVO的節氣門傳感器118、檢測內燃機101的冷卻水溫度TW的水溫傳感器119、根據進氣凸輪軸134的旋轉輸出脈沖狀的凸輪信號PHASE的凸輪傳感器133、檢測驅動電動VTC113的電動機的電動機軸旋轉角的電動機旋轉傳感器201、在車輛的駕駛者踏下制動踏板121的制動狀態下接通的制動開關122、檢測以內燃機101為動カ源的車輛的行駛速度(車速)VSP的車速傳感器123等。另外，E⑶114輸入內燃機101運轉及停止的主開關即點火開關124的接通及斷開信號、起動開關125的接通及斷開信號。圖2表示曲軸角傳感器117及凸輪傳感器133的結構。曲軸角傳感器117由信號板152和旋轉檢測裝置153構成，其中，信號板152軸支承于曲軸120，且在周圍具有作為被檢測部的突起部151，而旋轉檢測裝置153固定于內燃機101側，用于檢測突起部151并輸出旋轉信號POS。旋轉檢測裝置153具有包含波形發生電路、選擇電路等的各種處理電路，同時具有檢測突起部151的拾波器，旋轉檢測裝置153輸出的旋轉信號POS通常是低電平，是由檢測到上述突起部151時僅在一定時間內變為低電平的脈沖序列構成的脈沖信號。信號板152的突起部151按曲軸角IOdeg的間距等間隔地形成，在中間夾著曲軸120的旋轉中心而對置的兩部位上，設置有使突起部151連續空缺兩個部分。需要說明的是，突起部151的空缺數可以是ー個，也可以三個以上連續空缺。根據上述結構，如圖3所示，曲軸角傳感器117 (旋轉檢測裝置153)輸出的旋轉信號POS每曲軸角IOdeg (単位曲軸角)連續十六次變為高電平后，在30deg期間保持低電平，再連續十六次變為高電平。
因此，曲軸角30deg的低電平期間(丟數區域、空缺部分)過后的最初的旋轉信號POS以曲軸角180deg間隔輸出，該曲軸角180deg相當于本實施方式的四氣缸內燃機101的氣缸間的行程相位差，換言之，相當于點火間隔。另外，在本實施方式，曲軸角傳感器117被設定為，在各氣缸的上止點前50deg(BTDC50deg)的活塞位置，輸出曲軸角30deg的低電平期間過后(丟數區域)的最初的旋轉信號POS。另ー方面，凸輪傳感器133由信號板158和旋轉檢測裝置159構成，其中，信號板158軸支承于進氣凸輪軸134的端部，且在周圍具有作為被檢測部的突起部157，而旋轉檢測裝置159固定于內燃機101側，用于檢測突起部157并輸出凸輪信號PHASE。旋轉檢測裝置159具有包含波形整形電路等的各種處理電路，同時具有檢測突起部157的拾波器。信號板158的突起部157在每隔凸輪角90deg的四個部位分別設置ー個、三個、四個、兩個，在連接設置多個突起部157的部分，將突起部157的間距設定為曲軸角30deg(凸輪角 15deg)。而且，如圖3所示，凸輪傳感器133 (旋轉檢測裝置159)輸出的凸輪信號PHASE通常為低電平，是由通過檢測上述突起部157僅在一定時間內變為高電平的脈沖序列構成的脈沖信號，姆次凸輪角90deg、曲軸角180deg,—個單獨、三個連續、四個連續、兩個連續地變為高電平。另外，一個單獨的凸輪信號PHASE及多個連續輸出的凸輪信號PHASE的先頭信號隔著曲軸角180deg間隔輸出，并且，ー個單獨、三個連續、四個連續、兩個連續的輸出圖形在某氣缸的上止點TDC和下一個氣缸的上止點TDC之間分別輸出。需要說明的是，根據電動VTCo，估計氣門正時的變更范圍，設定凸輪信號PHASE的輸出位置及輸出間隔以便即使變更進氣門105的氣門正吋，凸輪信號PHASE的輸出位置也不會橫切上止點TDC變化。更詳細地說，凸輪信號PHASE的輸出位置及輸出間隔設定為，在第一氣缸的壓縮上止點TDC和第三氣缸的壓縮上止點TDC之間三個連續輸出凸輪信號PHASE，在第三氣缸的壓縮上止點TDC和第四氣缸的壓縮上止點TDC之間四個連續輸出凸輪信號PHASE，在第四氣缸的壓縮上止點TDC和第二氣缸的壓縮上止點TDC之間兩個連續輸出凸輪信號PHASE，在第ニ氣缸的壓縮上止點TDC和第一氣缸的壓縮上止點TDC之間ー個單獨輸出凸輪信號PHASE。在各上止點TDC之間輸出的凸輪信號PHASE的連續輸出數表示成為下ー個壓縮上止點的氣缸序號，例如，在本次上止點TDC和前次上止點TDC之間三個連續輸出凸輪信號PHASE的情況下，表示本次上止點TDC為第三氣缸的壓縮上止點TDC。在本實施方式的四氣缸內燃機101中，由于按照第一氣缸一第三氣缸一第四氣缸—第二氣缸的順序進行點火，因此，在上止點TDC間輸出的凸輪信號PHASE的輸出圖形如圖3所示，按照ー個單獨、三個連續、四個連續、兩個連續的順序設定。ECUl 14例如根據旋轉信號POS的周期變化等判斷旋轉信號POS的丟數部位，以該丟數位置為基準，對旋轉信號POS的發生次數進行計數，由此檢測上止點TDC (基準曲軸角位置REF)。在本實施方式中，旋轉信號POS的丟數區域過后的第六個輸出的旋轉信號POS相當于各氣缸的上止點TDC。而且，E⑶114通過在上止點TDC間對凸輪信號PHASE的輸出數進行計數，判別下一次的活塞位置成為壓縮上止點TDC (規定活塞位置)的氣缸，并且對來自上止點TDC的旋轉信號POS的發生次數進行計數，基于該計數值CNTP0S，檢測這時的曲軸角。當檢測壓縮上止點TDC的氣缸及曲軸角吋，E⑶114確定進行燃料噴射及點火的氣缸以及燃料噴射正時和點火正時，并且，根據基于上述計數值CNTPOS檢測的曲軸120的角度(曲軸角)，輸出噴射脈沖信號及點火控制信號。活塞的位置成為壓縮上止點TDC (規定活塞位置)的氣缸的判別結果為按照點火順序更新，因此，通過在上止點TDC間對凸輪信號PHASE的輸出數進行計數，對下ー個活塞位置成為壓縮上止點TDC (規定活塞位置)的氣缸進行判別后，能夠在每個上止點TDC按照點火順序更新壓縮上止點TDC的氣缸。需要說明的是，不是將對凸輪信號PHASE的發生數進行計數的區間限定于上止點TDC間，而是可以將任意的曲軸角(活塞位置)作為對凸輪信號PHASE的發生數進行計數的區間的基準。另外，代替根據凸輪信號PHASE的發生數判別規定活塞位置的氣缸，可以基于凸輪信號PHASE的脈寬的差異等判別規定活塞位置的氣缸。另外，在本實施方式中，使旋轉信號POS的脈沖序列的一部分空缺，以空缺位置為基準可以檢測曲軸120的角度位置(曲軸角)，但是，代替不會每隔IOdeg空缺地輸出旋轉信號P0S，設置在每隔曲軸角ISOdeg的基準曲軸角位置產生信號的基準位置傳感器，以該基準位置傳感器的輸出信號為基準，對旋轉信號POS進行計數，由此也能夠檢測曲軸120的角度位置(曲軸角)。另外，通過對從基準曲軸角位置到ー個單獨凸輪信號PHASE或多個連續輸出的凸輪信號PHASE的先頭信號為止的旋轉信號POS的發生數進行計數，能夠檢測由電動VTCl 13變更的進氣凸輪軸134相對于曲軸120的旋轉相位(進氣門105的實際氣門正時)，基于該檢測值，能夠以使氣門正時接近目標值的方式進行反饋控制。然而，在內燃機101 (曲軸120)向正方向旋轉(正轉)的情況下，旋轉信號POS的發生表示曲軸120僅正轉了 lOdeg，自基準曲軸角位置開始的旋轉信號POS的發生數表示從基準曲軸角位置開始的曲軸120的旋轉角度。但是，在內燃機101停止之前，因缸內的壓縮壓力等，內燃機101 (曲軸120)有時向反方向旋轉(反轉)，在該反轉時也與正轉時一祥，對旋轉信號POS的發生數連續計數吋，往往誤檢測曲軸120的角度位置(曲軸角)。
于是，曲軸角傳感器117 (旋轉檢測裝置153)在曲軸120的正轉時和反轉時輸出脈寬不同的旋轉信號POS (脈沖信號)，以便能夠判別內燃機101 (曲軸120)的正轉和反轉(參照圖4 (A))。作為利用旋轉軸的旋轉方向產生脈寬不同的脈沖信號的裝置，使用例如日本特開2001 — 165951號公報公開的裝置。具體而言，作為信號板152的突起部151的檢測脈沖信號，產生相位相互錯開的兩個信號，通過比較這些信號，判定是正轉還是反轉，并基于是正轉還是反轉的判定結果，有選擇地輸出生成為相互不同的脈寬WIPOS的兩個脈沖信號中的任一個脈沖信號。在E⑶114中，測量旋轉信號POS的脈寬WIP0S，比較脈寬的測量值WIPOS和是正轉還是反轉的判別閾值即閾值SL，由此判斷是正轉時的脈寬WIPOS還是反轉時的脈寬WIP0S，并判別曲軸120是正轉還是反轉。用于判別是正轉還是反轉的閾值SL被設定為正轉時的脈寬WIPOS和反轉時的脈寬WIPOS的中間值(例如，55 u S-80U S)，在反轉時的脈寬WIPOS比正轉時的脈寬WIPOS長的本實施方式中，只要脈寬WIPOS為上述閾值SL以上，就判斷為反轉狀態，只要脈寬WIPOS小于上述閾值SL,就判斷為正轉狀態。需要說明的是，如圖4 (A)所示，在本實施方式中，將正轉時的脈寬WIPOS設定為45 ii S，將反轉時的脈寬WIPOS設定為90 u S，但是脈寬WIPOS不限定于上述的45 y s和90 u S0另外，正轉時的脈寬WIPOS也可以設定為比反轉時的脈寬WIPOS大。另外，在圖4 (A)所示的例子中，當旋轉信號POS以通常低電平達到既定的角度位置時，僅在一定時間將其變為高電平的脈沖信號，但也可以在以通常高電平達到既定的角度位置時，僅在一定時間將其變為低電平的脈沖信號，在該情況下，低電平期間可以設定為在旋轉方向上不同，將低電平期間的長度作為脈寬WIPOS測量并判別旋轉方向。另外，如圖4 (B)所示，使旋轉信號POS的振幅(信號電平)在正轉和反轉中不同，通過振幅(信號電平)的不同，可以判別是正轉還是反轉。在圖4 (B)所示的例子中，旋轉信號POS是在以通常低電平達到既定的角度位置時，僅在一定時間變為高電平的脈沖信號，達到既定的角度位置時的信號電平被設定為正轉時比反轉時高，具體而言，被設定為正轉時輸出5V，反轉時輸出2. 5V的信號。而且，如圖5 (A)所示，如果是曲軸120正轉時，則每次產生旋轉信號POS就增加計數值CNTP0S，由此檢測曲軸120向正轉方向的旋轉角，如果是曲軸120反轉時，則對于旋轉信號POS的產生減少上述計數值CNTP0S，由此，曲軸120向正轉方向的旋轉角減小反轉的量。另外，在反轉而橫切上止點TDC的情況下，如圖5所示，通過使規定活塞位置的氣缸的判別結果按照點火順序返回到前一個氣缸，檢測內燃機101的停止時的各氣缸的活塞位置。在圖5所示的圖形中，按照第一氣缸一第三氣缸一第四氣缸一第三氣缸一第四氣缸的順序更新規定活塞位置的氣缸數據，這表示經過了第三氣缸的上止點TDC后內燃機101反轉，再次橫切第三氣缸的上止點TDC而返回，在第一氣缸的上止點TDC和第三氣缸的上止點之間從反轉轉換為正轉，橫切第三氣缸的上止點TDC而停止的狀態。如上所述，如果通過正轉和反轉的判別來檢測曲軸角，則即使在內燃機101停止之前進行反轉，也能夠高精度地檢測停止時的曲軸角及停止時的各氣缸的活塞位置。另ー方面，在本實施方式的內燃機中，起動后如圖6 (A)所示，通過將進氣門105的閉時期(IVC)設定為相對于進氣下止點(BDC)大幅滯后(或提前)的氣門正時，來進行米勒(阿特金森)循環運轉，使膨脹比大于氣缸的有效壓縮比。由此，爆震回避性能提高，使燃油消耗率降低。但是，在起動時，若使IVC過于滯后(提前)，則氣缸吸入空氣量減少，不能確保良好的起動性能。于是，起動時，如圖6 (B)所示，通過進行減小IVC的滯后量(提前量)使其接近BDC的氣門正時控制，進行使氣缸吸入空氣量增大以確保起動性的運轉。在此，在本實施方式中，從曲軸轉動開始作為上述起動用氣門正時，因此，在斷開點火開關使內燃機停止的停止舉動中，以使停止后的氣門正時成為起動用氣門正時的方式進行控制。這樣，在停止舉動中利用電動VTC113變更進氣門105的氣門正時，如上述，即使在停止之前曲軸反轉的情況下，也能夠高精度地檢測曲軸角位置(活塞位置)。與此相對，對于被電動VTCl 13變更的進氣凸輪軸134的旋轉相位(進氣門105的氣門正吋)而言，在對從上述的基準曲軸角位置到凸輪信號(多個輸出的氣缸中為先頭凸輪信號)輸出的旋轉信號POS的發生數進行計數檢測的方式中，若發生反轉，則誤檢測應該檢測到的凸輪信號，不能正確地檢測旋轉相位。另外，由于每次產生氣缸間行程相位差都檢測對應的旋轉相位，因此，即使在正轉時，停止之前的極低速旋轉時的旋轉相位的檢測周期也比反饋控制的控制周期長，在從前次控制時機至本次控制時機之間檢測值未被更新，從而不能高精度地檢測在此之間也被變更的旋轉相位。因此，在本實施方式中配置了檢測頻率高的電動機旋轉傳感器(促動器旋轉傳感器)201，該電動機旋轉傳感器201在任何時機能夠檢測將旋轉方向包括在內的電動VTC的驅動用電動機(促動器)的電動機軸旋轉角(旋轉動作量)。而且，基于由該電動機旋轉傳感器201檢測到的電動機軸旋轉角信號和來自具備上述正轉和反轉判別功能的曲軸角傳感器117的旋轉信號P0S，即使發生曲軸120的反轉，在任何時機也能夠高精度地檢測進氣凸輪軸134的旋轉相位(進氣門105的氣門正吋)。如圖7 圖12所示，上述電動VTC113具有通過內燃機的曲軸120旋轉驅動的驅動旋轉體即正時鏈輪1、經由軸承44旋轉自如地支承在氣缸頭上并通過從上述正時鏈輪I傳遞到的旋轉カ旋轉的進氣凸輪軸134、配置于該正時鏈輪I的前方位置并利用螺栓安裝固定于固定部即鏈罩40的罩部件3、配置于上述正時鏈輪I和進氣凸輪軸134之間并根據內燃機運轉狀態變更兩者1，2的相對旋轉相位的可變機構即相位變更機構4。正時鏈輪I整體由鐵系金屬一體地形成，由圓環狀的鏈輪主體Ia和齒輪部Ib構成，該鏈輪主體Ia的內周面為臺階徑狀，該齒輪部Ib —體地設置于該鏈輪主體Ia的外周并經由卷繞的正時鏈42接受來自曲軸的旋轉力。而且，正時鏈輪I通過第三軸承即第三滾珠軸承43旋轉自如地支承于進氣凸輪軸134上，該第三滾珠軸承43安裝在形成于上述鏈輪主體Ia的內周側的圓形槽Ic和一體地設置于上述進氣凸輪軸134的前端部的壁厚的凸緣部2a的外周之間第三滾珠軸承。在鏈輪主體Ia的前端部外周緣一體地形成有環狀突起le。在該鏈輪主體Ia的前端部，利用螺栓7從軸向緊固有環狀部件19和大徑圓環狀的板6，該環狀部件19同軸地定位于上述環狀突起Ie的內周側且內周形成有波形狀的嚙合部即內齒19a。另外，如圖10所示，在上述鏈輪主體Ia的內周面的局部，沿著周向在規定長度范圍內形成有圓弧狀的卡合部即限位凸部Id。在板6的前端側外周通過螺栓11固定有上述相位變更機構4的后述的減速器8及以覆蓋電動機12的各構成部件的狀態向前方突出的圓筒狀的殼體5。殼體5由鐵系金屬一體地形成并作為軛鐵發揮功能，在其前端側一體地具有圓環板狀的保持部5a，并且包含該保持部5a的外周側整體利用上述罩部件3以保持規定的間隙覆蓋的形式配置。進氣凸輪軸134在外周對應每個使進氣門105進行開動作的氣缸具有兩個驅動凸輪，并且，從動旋轉體即從動部件9通過凸輪螺栓10從軸向與其前端部結合。另外，如圖10所示，在進氣凸輪軸134的上述凸緣部2a，沿圓周方向形成有供上述鏈輪主體Ia的限位凸部Id卡入的卡止部即限位凹槽2b。該限位凹槽2b在圓周方向上形成為規定長度的圓弧狀，在該長度范圍內轉動的限位凸部Id的兩端緣分別與周向的對置緣2c、2d抵接，從而限制進氣凸輪軸134相對于正時鏈輪I的最大提前側或最大滯后側的相對旋轉位置。凸輪螺栓10在頭部IOa的軸部IOb側的端緣一體地形成有凸緣狀的座面部10c，并且在軸部IOb的外周形成有從上述進氣凸輪軸134的端部與形成于內部軸向的內螺紋部螺紋連接的外螺紋部。從動部件9由鐵系金屬材一體地形成，如圖8所示，由形成于前端側的圓板部9a和一體地形成于后端側的圓筒狀的圓筒部9b構成。圓板部9a在后端面的徑向大體中央位置一體地形成有與上述進氣凸輪軸134的凸緣部2a大體同外徑的環狀臺階突起9c，該臺階突起9c的外周面和上述凸緣部2a的外周面插入配置于上述第三滾珠軸承43的內圈43a的內周。第三滾珠軸承43的外圈43b壓入固定于鏈輪主體Ia的圓形槽Ic的內周面。另外，如圖7 圖11所示，在圓板部9a的外周部一體地設置有保持后述的多個滾柱34的保持器41。該保持器41從上述圓板部9a的外周部向和上述圓筒部9b相同方向突出形成，由向圓周方向大體等間隔的位置保持規定的間隙的多個細長的突起部41a形成。如圖7所示，圓筒部9b在中央貫通形成有供上述凸輪螺栓10的軸部IOb插入的插入孔9d，并且外周側設置有第一軸承即后述的第一滾針軸承30。如圖7及圖11所示，罩部件3由較厚的合成樹脂材料一體地形成，由杯狀膨出的蓋主體3a和該蓋主體3a的后端部外周一體地具有的托架3b構成。蓋主體3a配置成覆蓋相位變更機構4的前端側，即從殼體5的軸向的保持部5b保持規定間隙覆蓋后端部側的大致整體。另外，在上述托架3b的大體圓環狀形成的六個凸臺部分別形成有螺栓插入孔3f。另外，如圖7所示，罩部件3的托架3b經由多個螺栓147固定在上述鏈罩40上，并且在上述蓋主體3a的前端部3c的內周面以露出各內端面的狀態埋設固定有內外兩重滑環48a，48b，而且在上端部設置有連接器部49，該連接器49在內部固定有經由導電部件與上述滑環48a、48b連接的連接器端子49a。另外，對上述連接器端子49a，從未圖示的蓄電池電源通過控制単元21進行通電或斷開通電。而且，如圖7所示，在蓋主體3a的后端部側的內周面和上述殼體5的外周面之間安裝有密封部件即直徑大的第一油封50。該第一油封50形成為橫截面大體コ形，在合成橡膠基材的內部埋設有芯棒，并且外周側的圓環狀基部50a嵌裝固定于形成在上述罩部件3a后端部的內周面上的圓形槽3d內。另外,在圓環狀基部50a的內周側一體地形成有與上述殼體5的外周面抵接的密封面50b。相位變更機構4由配置于進氣凸輪軸134的大體同軸上前端側的電動機12和減小該電動機12的旋轉速度使其向進氣凸輪軸134傳遞的上述減速器8構成。如圖7及圖8所示，電動機12是帶刷的DC電動機，具有與正時鏈輪I 一體旋轉的軛鐵即殼體5、旋轉自如地設置于該殼體5的內部的輸出軸即電動機軸13、固定于殼體5的內周面的半圓弧狀的ー對永久磁鐵14,15、固定于殼體保持部5a的內底面側的定子16。電動機軸13形成為筒狀，作為電樞發揮功能，在軸向的大體中央位置的外周固定有具有多個極的轉子鐵心17，并且在該轉子鉄心17的外周卷繞有電磁線圈18。另外，在電 動機軸13的前端部外周壓入固定有換向器20，在該換向器20上，上述電磁線圈18和分割數與上述轉子鐵心17的極數相同的各分割塊連接。如圖12所示，定子16主要由圓環板狀的樹脂支架22、周向內外兩個第一刷23a、23b及第ニ刷24a、24b構成，其中，樹脂支架22通過四個螺釘22a被固定在保持部5a的內底壁上；周向內外兩個第一刷23a、23b沿軸向貫通該樹脂支架22和保持部5a而配置，并且其各前端面與上述一對滑環48a、48b滑動連接而被供電；第二刷24a、24b向內側進退自如地保持在樹脂支架22的內周側，并且其圓弧狀的前端部與上述換向器20的外周面滑動連接。第一刷23a、23b和第二刷24a、24b通過尾纖線束25a、25b連接，并且通過分別與第一刷23a、23b和第二刷24a、24b彈性接觸的扭簧26a、27a的彈力，對第一刷23a、23b和第二刷24a、24b向滑環48a、48b方向及換向器20方向施力。電動機軸13通過第一軸承即滾針軸承28和配置于滾針軸承28的軸向側部的軸承即第四滾珠軸承35旋轉自如地支承在凸輪螺栓10的頭部IOa側的軸部IOb的外周面上。另外，在上述電動機軸13的進氣凸輪軸134側的后端部，一體設置有構成減速器8的一部分的圓筒狀的偏心軸部30。第一滾針軸承28由壓入偏心軸部30的內周面的圓筒狀的保持架28a和旋轉自如地保持在該保持架28a的內部的多個滾動體即滾針28b構成。該滾針28b在上述從動部件9的圓筒部9b的外周面上轉動。第四滾珠軸承35的內圈35a以夾持狀態固定于上述從動部件9的圓筒部9b的前端緣和凸輪螺栓10的座面部IOc之間，而外圈35b沿軸向定位支承于形成在電動機軸13的內周的臺階部和止脫環即彈性擋環36之間。另外，在電動機軸13 (偏心軸部30)的外周面和板6的內周面之間，設置有阻止潤滑油從減速器8內部向電動機12內滲漏的摩擦部件即第二油封32。該第二油封32通過使其內周部與上述電動機軸13的外周面弾性接觸，對該電動機軸13的旋轉賦予摩擦阻力。如圖7和圖8所示，減速器8主要由進行偏心旋轉運動的上述偏心軸部30、設置于該偏心軸部30的外周的第二軸承即第二滾珠軸承33、設置于該第二滾珠軸承33的外周的上述滾柱34、在滾動方向上保持該滾柱34且容許徑向的移動的上述保持器41、與該保持器41 一體的上述從動部件9構成。
偏心軸部30的形成于外周面的凸輪面的軸心Y從電動機軸13的軸心X向徑向稍稍偏心。另外，上述第二滾珠軸承33和滾柱34等作為行星嚙合部構成。第二滾珠軸承33大徑狀地形成，其整體在第一滾針軸承28的徑向位置以大致重疊的狀態配置，其內圈33a被壓入固定于偏心軸部30的外周面，并且上述滾柱34總是與外圈33b的外周面抵接。另外，在外圈33b的外周側形成有圓環狀的間隙C，通過該間隙C，第ニ滾珠軸承33整體隨著上述偏心軸部30的偏心旋轉可向徑向移動，即可偏心移動。各滾柱34隨著第二滾珠軸承33的偏心移動，向徑向移動，并嵌入上述環狀部件19的內齒19a，并且通過保持器41的突起部41a沿周向被導向且向徑向擺動運動。通過潤滑油供給裝置，向減速器8的內部供給潤滑油。如圖7所示，該潤滑油供給裝置由油供給通路47、油供給孔48、小徑的油供給孔45及大徑的三個未圖示的油排出孔構成，其中，油供給通路47形成于氣缸頭的軸承44的內部，且從未圖示的主油道被供給潤滑油；油供給孔48在上述進氣凸輪軸134的內部軸向上形成，且經由凹槽與上述油供給通路47連通；小徑的油供給孔45沿著從動部件9的內部軸向貫通形成，且其一端在該油供給孔 48開ロ，而其另一端在上述第一滾針軸承28和第二滾珠軸承33的附近開ロ，大徑的三個油排出孔同樣貫通從動部件9而形成。下面，對本電動VTC113的運轉進行說明。首先，當內燃機的曲軸旋轉驅動時，經由正時鏈條42使正時鏈輪I旋轉，該正時鏈輪I的旋轉カ經由殼體5、環狀部件19和板6使電動機12同步旋轉。另ー方面，環狀部件19的旋轉カ從滾柱34經由保持器41及從動部件9向進氣凸輪軸134傳遞。由此，進氣凸輪軸134的凸輪使進氣門開閉運轉。然后，在驅動電動VTC113變更進氣凸輪軸134的旋轉相位(進氣門105的氣門正時)時,從控制單元21經由滑環48a、48b等對電動機12的電磁線圈17通電。由此，電動機軸13被旋轉驅動，該旋轉カ經由減速器8，被減速的旋轉カ向進氣凸輪軸134傳遞。S卩，隨著電動機軸13的旋轉，偏心軸部30偏心旋轉吋，電動機軸13每旋轉一圏，各滾柱34 —邊被保持器41的突起部41a向徑向導向，一邊越過環狀部件19的一個內齒19a向鄰接的另ー個內齒19a滾動而移動，依次反復這些動作，向圓周方向滾動。通過該各滾柱34的滾動,上述電動機軸13的旋轉被減速，同時向從動部件9傳遞旋轉力。這時的減速比根據滾柱34的個數等可任意地設定。由此，進氣凸輪軸134相對于正時鏈輪I正反相對旋轉，變換相對旋轉相位，使進氣門的開閉定時變換控制到提前側或滯后側。而且，進氣凸輪軸134相對于正時鏈輪I的正反相對旋轉的最大位置限制(角度位置限制)是通過使上述限位凸部Id的各側面與上述限位凹槽2b的各對置面2c、2d中的任一面抵接來進行的。S卩，從動部件9隨著偏心軸部30的偏心轉動，向和正時鏈輪I的旋轉方向同方向旋轉，由此限位凸部Id的一側面與限位凹槽2b的一側的對置面Ic抵接，限制從動部件9向同方向過度旋轉。由此，進氣凸輪軸134相對于正時鏈輪I的相對旋轉相位向提前側變更為最大。另ー方面，從動部件9向正時鏈輪I的旋轉方向的相反方向旋轉，限位凸部Id的另ー側面與限位凹槽2b的另一方側的對置面2d抵接，由此限制從動部件9向同方向過度旋轉。由此，進氣凸輪軸134相對于正時鏈輪I的相對旋轉相位向滯后側變更為最大。
另外，如圖13所示，電動機旋轉傳感器201由被檢測部201A和間隙傳感器即旋轉角檢測部20IB構成，其中旋轉角檢測部20IB檢測該被檢測部20IA的旋轉方向的位移。如圖7及圖8所示，被檢測部201A嵌插固定于電動機軸13的前端緣，如圖7所示，旋轉角檢測部201B嵌插固定于將罩部件3的與被檢測部201A的前方對置的部分貫通而形成的孔內。如圖13所示，被檢測部201A形成為三維形狀，向軸向突出的三個靶部形成于圓周方向的等間隔位置，該各靶部分別由與旋轉角檢測部201B對置的端面向周向圓弧狀形成的傾斜部201a和從該傾斜部201a的端緣向軸向且向徑向直線狀切割的邊緣部201b構成。各傾斜部201a形成為從以邊緣部201b為頂點的一端側繞順時針方向朝向另一端側以規定的角度向下傾斜的面狀，使得由上述旋轉角檢測部201B檢測的檢測位置連續變化。另ー方面，邊緣部201b分別沿半徑方向切割而形成，并且從傾斜部201a的一端向軸向形成為平坦面狀，檢測位置非連續變化。
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旋轉角檢測部201B為電磁拾波器式的檢測部，通過檢測對置的被檢測部201A的傾斜部201a和邊緣部201b，如圖14所示，輸出連續的階梯狀(鋸齒狀)的波形信號。S卩，電動機軸13繞順時針方向旋轉時，在傾斜部201a的檢測時輸出漸增，在邊緣部201b的檢測時輸出成為急劇下降的波形信號，電動機軸13繞逆時針方向旋轉時,在傾斜部201a的檢測時輸出漸減，在邊緣部201b的檢測時輸出成為急劇上升的波形信號。使用該特性，在輸出漸增時，根據該輸出的漸增，使電動機軸13繞順時針方向(例如，提前方向)的旋轉角漸增，在輸出漸減時，根據該輸出的漸減，使電動機軸13繞逆時針方向(例如，滯后方向)的旋轉角漸增，由此可以連續(線性)地檢測旋轉方向和旋轉角(旋轉動作量)。另外，在邊緣部201b的檢測時，通過學習對應的旋轉角的輸出值(輸出電壓)，可以抑制檢測誤差。而且，如上所述，基于來自具有這種特性的電動機旋轉傳感器201的電動機軸旋轉角檢測信號和來自曲軸角傳感器117的旋轉信號P0S，在內燃機停止舉動中，高精度地檢測進氣凸輪軸134的旋轉相位即進氣門105的氣門正時，并且根據與停止操作前的米勒循環運轉對應的氣門正吋，對起動時用氣門正時進行提前角控制。下面，對進氣門105的氣門正時控制的各實施方式進行說明。圖15表不第一實施方式的流程。在本實施方式中，凸輪信號PHASE用于氣缸判別，氣門正時則使用曲軸角傳感器117和內燃機旋轉傳感器201的檢測信號進行檢測。在步驟I中，基于內燃機(內燃機)的運轉狀態，算出VTC目標角度0trg[deg.CA]即通過電動VTC113控制的進氣凸輪軸134的目標旋轉相位(進氣門105的目標氣門正時)。在此，VTC目標角度0 trg[deg. CA]在米勒循環運轉時被設定為如圖6 (A)所示的米勒運轉用的目標氣門正時，但在斷開點火開關停止內燃機運轉時被切換為如圖6 (B)所示的起動時用的目標氣門正時。在步驟2中，根據電動機旋轉傳感器201的輸出算出電動機軸旋轉角Q f_m[deg.CA]。在此，在本實施方式中，電動機主體與正時鏈輪I 一體旋轉，因此，電動機軸旋轉角0 f_m[deg. CA]作為在正時鏈輪I的旋轉角上加算電動機軸13相對于電動機主體的驅動旋轉角的旋轉角算出。在步驟3中，根據曲軸角傳感器117的輸出算出曲軸120的正轉方向的旋轉角(曲軸正旋轉角)0 f_crp[deg. CA]。在本實施方式中，如上所述，曲軸正旋轉角0f_crp[deg.CA]通過對從各氣缸的基準位置(壓縮TDC)每隔IOdeg輸出的旋轉信號POS進行計數來算出。在步驟4中，同樣根據曲軸角傳感器117的輸出算出曲軸120的反轉方向的旋轉角(曲軸反旋轉角)0 f_crn[deg. CA]。曲軸反旋轉角0 f_crn[deg. CA]如上所述,通過對判斷出反轉并輸出的旋轉信號POS進行計數來算出。在未發生反轉的情況下，0f_Crn[deg.CA] = O。在步驟5中，通過下式算出最終檢測的將反轉的有無包括在內的曲軸旋轉角0 f_cr [deg. CA]。9 f_cr = 0 f_crp — 0 f_crn在步驟6中，通過下式算出正時鏈輪I的旋轉角0 f_cs[deg. CA]。9 f_cs = 0 f_cr X 1/2在此，正時鏈輪I的旋轉速度被減速為曲軸旋轉速度0 f_cr的1/2，因此乘以減速比1/2而算出。在步驟7中，算出控制周期(從前次控制時機至本次控制時機之間)Ts [s]間的電動機軸旋轉角變化量A 0 f_m[deg. CA]。A 0 f_m = 0 f_m — 0 f_m 前次值在步驟8中，算出控制周期Ts[s]間的鏈輪旋轉角變化量A 0 f_cs[deg. CA]。A 9 f_cs = 0 f_cs — 0 f_cs 前次值在步驟9中，算出控制周期Ts [s]間的電動機軸相對于正時鏈輪I的旋轉角變化量(驅動旋轉角的變化量)A 0 s_m[deg. CA]。A 9 s_m = A 9 f_m — A 0 f_cs在步驟10中，算出控制周期Ts[s]間的進氣凸輪軸相對于正時鏈輪I的旋轉角變化量(凸輪軸旋轉角變化量)的曲軸角換算值A 0 s_cm[deg. CA].A 9 s_cm = A 0 f_mX 減速比 X 2在此，減速比是通過上述的減速器8相對電動機旋轉速度被減速的凸輪軸旋轉速度的減速比(例如，1/60)。另外，乘以曲軸角[deg. CA]的換算系數2。在步驟11中，利用下式算出進氣凸輪軸134的當前的實際旋轉角(VTC實際角度)0 s_cm[deg. CA]，即進氣凸輪軸134的旋轉相位(進氣門105的氣門正吋)。9 s_cm = 0 s_cm 前次值+ A 9 s_cm在步驟S12中，運算VTC實際角度0 s_cm[deg.CA]追隨VTC目標角度0 trg[deg.CA]的VTC操作量。由此，電動VTC113根據上述VTC操作量驅動電動機12，進氣門105的氣門正時在米勒循環運轉中被控制為使IVC充分地滯后的米勒運轉用氣門正時，在停止舉動中被控制為停止后提前到起動時用的氣門正吋。根據以上所示的第一實施方式，如圖21中用實線所示，即使在停止舉動中等發生曲軸反轉的現象的情況下，通過曲軸角傳感器117檢測反轉，并使用通過電動機旋轉傳感器201以高頻率檢測的電動機軸旋轉角，能夠在任意時機高精度地檢測進氣凸輪軸134的旋轉相位。而且，基于這樣高精度地檢測到的進氣凸輪軸134的旋轉相位，能夠將進氣門105的內燃機停止后的氣門正時高精度地反饋控制在起動時用的提前的氣門正吋，從而可以在之后的起動時得到充分的吸入空氣量，能夠確保良好的起動性。因此，如圖21中單點劃線所示，在僅基于使用凸輪信號檢測到的進氣凸輪軸的旋轉相位進行控制的情況下，因檢測頻率低而不進行高精度的檢測，不進行高精度的氣門正時控制。另外，在曲軸反轉的情況下，誤檢測反轉而不能控制在正確的氣門正吋。另外,在起動(轉動)中等的極低速旋轉時，也能夠基于使用電動機軸旋轉角的高精度的氣門正時檢測值，維持高精度的氣門正時控制。需要說明的是，在起動中有偶爾發生反轉的可能性，但在該情況下，也能夠正確地檢測氣門正吋，維持在起動時用的氣門正吋。圖16及圖17表示進氣門105的氣門正時控制的第二實施方式流程。在本實施方式中，基本上使用來自凸輪傳感器133的凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器的旋轉信號POS檢測進氣凸輪軸134的旋轉相位，但是，在檢測出反轉的情況下和在正轉時在控制周期間通過上述方式的進氣凸輪軸134的旋轉相位的檢測也未被更新的情況下，與第一實施方式同樣，使用來自曲軸角傳感器117的旋轉信號POS和由電動機旋轉傳感器201檢測的電動機軸旋轉角，檢測進氣凸輪軸134的旋轉相位。下面，以與第一實施方式不同的步驟為主進行說明。在步驟I之后的步驟21中，使用來自凸輪傳感器133的凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器的旋轉信號P0S，算出VTC實際角度0 crcm[deg. CA](進氣凸輪軸134的旋轉相位=進氣門105的氣門正吋)。具體而言，如上所述，通過對從基準曲軸角位置到ー個單獨的凸輪信號PHASE或多個連續輸出的凸輪信號PHASE的先頭信號為止的旋轉信號POS的發生數進行計數，檢測VTC實際角度0 crcm[deg. CA](進氣門105的實際氣門正時)。之后，直至步驟2 步驟10，進行與第一實施方式同樣的運算處理后，在步驟22中，在控制周期Ts [s]間判定上述VTC實際角度0 crcm[deg.CA]是否已更新。當判定為在控制周期Ts [s]間VTC實際角度0 crcm[deg. CA]已更新時,進入步驟23。在步驟23中，基于來自曲軸角傳感器117的旋轉信號P0S，判定內燃機是否已反轉。判定為內燃機維持正轉時進入步驟24，將步驟21中基于來自凸輪傳感器133的凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器117的旋轉信號POS算出的VTC實際角度0 crcm[deg.CA]設定為最終的VTC實際角度e s_cm[deg. CA]。另ー方面，在步驟23中，判定為在控制周期Ts[s]間上述VTC實際角度0 crcm[deg. CA]未更新時進入步驟11,基于電動機軸旋轉角0 f_m[deg.]和旋轉信號P0S,與第一實施方式同樣使用步驟2 步驟10的算出結果，如下式算出VTC實際角度0 s_cm [deg. CA]。9 s_cm = 0 s_cm 前次值+ A 9 s_cm而且，在步驟12中，運算通過步驟24或步驟11中的任一方式算出的VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]追隨VTC目標角度9 trg[deg. CA]的VTC操作量。在上述第二實施方式中得到下面的效果。曲軸反轉時以及在控制周期間未能更新VTC實際角度0 crcm[deg. CA]時,通過使用電動機軸旋轉角算出VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]，能夠抑制VTC實際角度的誤檢測，并能夠提聞檢測精度。另ー方面，在設定周期中更新VTC實際角度且內燃機正轉的情況下，基于來自凸輪傳感器133的凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器的旋轉信號POS直接檢測VTC實際角度0 crcm[deg. CA]的情況與使用電動機軸旋轉角的檢測方式比較，以未安裝減速器8等的量能夠高精度地進行檢測。因此，在維持內燃機正轉且基于凸輪信號PHASE和旋轉信號POS檢測的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]能夠在控制周期間更新檢測的大半的運轉區域中，通過將該VTC實際角度0 crcm[deg. CA]作為最終的VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]使用，能夠盡可能地確保檢測精度。這樣，根據上述的各內燃機狀態，更恰當地選擇算出的VTC實際角度0 s_cm[deg.CA]，由此，能夠盡可能地提高進氣門的氣門正時控制精度。 圖18 圖20表示進氣門105的氣門正時控制的第三實施方式的流程。在本實施方式中，與第二實施方式同樣，根據各內燃機狀態，更恰當地選擇算出的VTC實際角度0 s_cm [deg. CA]，另ー方面，使用電動機軸旋轉角僅在需要時算出VTC實際角度0 s_cm[deg.CA],進ー步減輕運算負荷。下面，以與第二實施方式不同的步驟為主說明該第三實施方式。在步驟I之后的步驟31中，基于來自曲軸角傳感器117的旋轉信號POS算出曲軸旋轉速度(內燃機旋轉速度)CRS [deg.CA/s]。具體而言，可以通過設為與每單位時間的旋轉信號POS輸入次數的計數值成正比的值等的方式來算出。接著，在步驟32中，算出基準曲軸位置的檢測周期Td。該檢測周期用上述曲軸旋轉速度CRS [deg.CA/s]除氣缸間行程相位差(在本實施方式中為180° )來算出，并與用于檢測VTC實際角度的每個氣缸的凸輪信號檢測周期一致。而且，在步驟33中，比較按照上述算出的檢測周期Td[s]和由電動VTCl 13對氣門正時進行反饋控制的要求曲軸角位置檢測周期即控制周期Ts[s]，判定檢測周期Td[s]是否為控制周期Ts[s]以下。判定為Td [s] ^ Ts [s]時，使用凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器的旋轉信號POS的VTC實際角度0 crcm[deg.CA]的檢測值在控制周期Ts[s]間更新一次以上，因此，可以判斷為使用該檢測值能夠進行良好的反饋控制。因此，在步驟21中，使用凸輪信號PHASE和來自曲軸角傳感器的旋轉信號POS算出VTC實際角度0 crcm[deg. CA]，將該VTC實際角度0 crcm[deg. CA]設為最終的VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]。在步驟33中，判定為Td [s] > Ts [s]時，判斷為有在控制周期間未更新使用凸輪信號的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]的檢測值的情況，向步驟2之后進入。而且，在步驟2算出電動機軸旋轉角，并且在步驟3算出正旋轉方向的曲軸正旋轉角后，進入步驟34，判定為步驟31中算出的曲軸旋轉速度CRS [deg.CA/s]是不是超過有發生反轉的可能性的臨界旋轉速度(反轉發生開始旋轉速度)CRSr。在步驟34中，判定為超過反轉發生開始旋轉速度CRSr時，判斷為沒有反轉的發生，在步驟S35中，將步驟3中算出的曲軸正旋轉角0 f_crp[deg. CA]設為最終的曲軸旋轉角 0 f_cr[deg. CA]。在步驟34中，判定為曲軸旋轉速度未超過反轉發生開始旋轉速度CRSr時，在步驟4、步驟5依次算出曲軸反旋轉角0 f_crn[deg. CA]、最終軸旋轉角0 f_cr [deg. CA]。如上所述，在步驟35或步驟5中設定并算出最終曲軸旋轉角0 f_cr[deg. CA]后，向步驟7以后進入，進行與第二實施方式的步驟7以后同樣的處理。即，算出凸輪軸旋轉角變化量A 0 s_cm[deg. CA]后(步驟6 步驟10)，在控制周期Ts [s]間更新使用凸輪信號PHASE和旋轉信號POS的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]，并且在內燃機正轉時，將VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]為設最終VTC實際角度0 s_cm[deg. CA](步驟22，步驟23，步驟24)，在周期TsO間未更新VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]時，或者曲軸反轉時，使用電動機軸旋轉角算出VTC實際角度0 s_cm[deg.CA](步驟22，步驟11)。而且，在步驟12中，運算在步驟21、步驟35或步驟5中算出的VTC實際角度0 s_cm [deg. CA]追隨VTC目標角度9 trg[deg. CA]的VTC操作量。在上述第三實施方式中，與第二實施方式同樣，基于凸輪信號PHASE和旋轉信號POS的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]因曲軸的反轉而被誤檢測時以及在控制周期間未能更新VTC實際角度0 crcm[deg. CA]吋，通過使用電動機軸旋轉角算出VTC實際角度0 s_cm[deg. CA]，能夠抑制誤檢測，或者提高檢測精度，在除此以外的運轉區域中，通過使用基于凸輪信號PHASE和旋轉信號POS的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]可以確保檢測精度，能夠盡可能地提高進氣門的氣門正時控制精度。另外，推定為在反饋控制的要求控制周期間更新了基于凸輪信號PHASE和旋轉信號POS的VTC實際角度0 crcm[deg. CA]的情況下，不計算基于電動機軸旋轉角的VTC實際角度9 s_cm[deg. CA]，將VTC實際角度0 crcm[deg. CA]設為最終的VTC實際角度0 s_cm [deg. CA],從而能夠減少無益的運算負荷。另外，根據曲軸旋轉速度(內燃機旋轉速度)CRS，算出與有可能發生反轉的低旋轉域中發生了反轉的情況對應的曲軸角位置(步驟4)，若是未發生反轉的旋轉速度，則放棄發生反轉時的計算處理(步驟4)，由此也能夠減少無益的運算負荷。需要說明的是，在上述第三實施方式中認為，在有可能發生反轉的低旋轉域中，在控制周期Ts [s]間更新VTC實際角度0 crcm[deg.CA]的概率低。因此，省略步驟S22、步驟S23的判定，進入步驟S11，也可以使用電動機軸旋轉角算出VTC實際角度0 s_cm[deg.CA]，進而能夠減少運算負荷。另外，在以上記載的實施方式中，由于電動機具有內置了定子的電動機主體與鏈輪一體旋轉的結構，因此，僅在變更氣門正時(凸輪軸的旋轉相位)時旋轉驅動電動機軸，在保持氣門正時時，僅消耗電動機軸的保持所需要的電力。與此相反，如專利文獻I公開的在罩上固定電動機的定子的電動VTC的結構為，使電動機的旋轉速度相對于使凸輪軸與鏈輪以同一速度旋轉的電動機軸旋轉速度(保持氣門正時的旋轉速度)增減而變更氣門正時的方式，因此總是需要高速旋轉驅動。因此，通過采用僅在變更氣門正時驅動電動機軸的上述實施方式的結構，與專利文獻I的結構比較，可以大幅度節省電動機的消耗電力。需要說明的是，本發明包含應用于專利文獻I的結構的電動VTC的形式。另外,在上述實施方式中表示了線性地檢測電動機軸旋轉角的電動機旋轉傳感器，但也可以使用具有與曲軸角傳感器同樣的構成的電動機旋轉傳感器。即，作為被檢測部在電動機軸端部配置沿周向形成有多個突起的信號板，作為其檢測脈沖信號，產生相位相互錯開的兩個信號，通過比較這些信號，與曲軸角傳感器同樣判定是正轉還是反轉，并且能夠在任何時機檢測旋轉角。另外，作為電動機可以使用無刷電動機，利用配置于控制部內的電氣角傳感器檢測電動機軸旋轉角，或者基于由電動勢等推定的電氣角，判別是正轉還是反轉的同時算出電動機軸旋轉角。另外，在上述實施方式中表示了應用于切換進氣門的米勒循環運轉用的氣門正時和起動時用的氣門正時的控制的情況，但是，即使是不進行米勒循環運轉的內燃機，也能夠適當地設定起動時的氣門正吋。另外，用電動機變更排氣門的氣門正時的電動VTC也能夠適用于在停止舉動時等將排氣門控制在適用于起動時的氣門正時控制時等。基于9月20日申請的日本專利申請NO. 2011 — 205391的全部內容通過引用并入本文。僅選擇選定的實施例說明本發明，但這將是本領域技術人員從本公開顯而易見的，在不脫離本發明的范圍即所附的權利要求書中的范圍內可以進行各種變更和修改。此外，前面的描述只用于說明目的，而不是用于限制由所附權利要求書及其等同物限定的本發明的目的，這取決于根據本發明的實施例。
權利要求
1.一種內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于，包括 曲軸角傳感器，其檢測曲軸的旋轉角； 凸輪傳感器，其檢測內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角； 第一旋轉相位檢測部，其基于來自所述曲軸角傳感器及所述凸輪傳感器的各信號，檢測所述凸輪軸相對于所述曲軸的旋轉相位； 促動器，其能夠使所述凸輪軸相對于所述曲軸相對旋轉而變更所述旋轉相位； 該控制裝置基于所述旋轉相位的檢測值驅動所述促動器，并且以使所述旋轉相位接近目標值的方式進行反饋控制， 該控制裝置還包括 正反轉檢測部，其判別并檢測所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉； 促動器旋轉傳感器，其以比所述第一旋轉相位檢測部的旋轉相位檢測頻率高的頻率檢測包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量； 第二旋轉相位檢測部，其基于所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉的檢測結果和包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量，以比所述第一旋轉相位檢測部高的頻率檢測所述凸輪軸的旋轉相位。
2.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 在檢測出所述曲軸的反向旋轉時，或者在所述反饋控制的控制時機所述第一旋轉相位檢測部所檢測到的旋轉相位的檢測值從前次值未被更新時，將所述第二旋轉相位檢測部所檢測到的旋轉相位的檢測值應用于反饋控制，在除此之外的情況下，將所述第一旋轉相位檢測部所檢測到的旋轉相位的檢測值應用于反饋控制。
3.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 判定基于來自所述曲軸角傳感器的信號檢測的曲軸旋轉速度是否處于能夠發生反向旋轉的極低速旋轉區域，當判定為處于極低速旋轉區域時，由所述第二旋轉相位檢測部檢測旋轉相位。
4.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 所述第一旋轉相位檢測部對旋轉相位的檢測周期在所述可變氣門正時機構的控制周期以下時，將所述第一旋轉相位檢測部所檢測到的旋轉相位的檢測值應用于反饋控制。
5.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 將與所述曲軸聯動地旋轉的鏈輪和所述凸輪軸同心地配置， 所述促動器由電動機構成，該電動機構成為電動機軸與同心地配置的所述鏈輪及所述凸輪軸同心地配置，并且包含定子的電動機主體與所述鏈輪一體旋轉，通過經由減速器向所述凸輪軸傳遞所述電動機軸的旋轉，使所述凸輪軸相對所述鏈輪相對旋轉，變更所述旋轉相位。
6.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 基于內燃機的停止舉動中由所述第二旋轉相位檢測部檢測到的旋轉相位，以使停止后的旋轉相位接近起動時用的目標旋轉相位的方式進行反饋控制。
7.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 將作為內燃機氣門的進氣門非起動時的目標旋轉相位設為米勒循環運轉用值，將起動時用的目標旋轉相位設定為與非起動時用的目標旋轉相位相比接近進氣下止點的值。
8.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 所述第二旋轉相位檢測部的形狀形成為固定于所述促動器的旋轉軸端部的被檢測部中沿繞該旋轉軸方向被分割為多個的各部能夠連續地檢測旋轉位置。
9.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 所述曲軸角傳感器在所述曲軸的正轉時和反轉時輸出脈寬不同的旋轉信號，所述正反轉檢測部根據該脈寬檢測正轉和反轉。
10.一種內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于，包括 曲軸角檢測裝置，其檢測曲軸的旋轉角； 凸輪角檢測裝置，其檢測內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角； 第一旋轉相位檢測裝置，其基于來自所述曲軸角檢測裝置及所述凸輪角檢測裝置的各信號，檢測所述凸輪軸相對于所述曲軸的旋轉相位； 促動器，其能夠使所述凸輪軸相對于所述曲軸相對旋轉而變更所述旋轉相位； 該控制裝置基于所述旋轉相位的檢測值驅動所述促動器，并且以使所述旋轉相位接近目標值的方式進行反饋控制； 該控制裝置還包括 正反轉檢測裝置，其判別并檢測所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉； 促動器旋轉檢測裝置，其以比所述第一旋轉相位檢測裝置的旋轉相位檢測頻率高的頻率檢測包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量； 第二旋轉相位檢測裝置，其基于所述曲軸旋轉的正向旋轉和反向旋轉的檢測結果和包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量，以比所述第一旋轉相位檢測裝置高的頻率檢測所述凸輪軸的旋轉相位。
11.如權利要求10所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 判定基于來自所述曲軸角檢測裝置的信號檢測的曲軸旋轉速度是否處于能夠發生反向旋轉的極低速旋轉區域，當判定為處于極低速旋轉區域時，進行所述第二旋轉相位的檢測。
12.如權利要求10所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置，其特征在于， 所述第一旋轉相位檢測裝置的旋轉相位的檢測周期在所述可變氣門正時機構的控制周期以下時，將所述第一旋轉相位檢測裝置的旋轉相位檢測值應用于反饋控制。
13.如權利要求10所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 基于內燃機的停止舉動中由所述第二旋轉相位檢測裝置檢測到的旋轉相位，以使停止后的旋轉相位接近起動時用的目標旋轉相位的方式進行反饋控制。
14.如權利要求10所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 所述曲軸角檢測裝置在所述曲軸的正轉時和反轉時輸出脈寬不同的旋轉信號，根據該脈寬檢測正轉和反轉。
15.一種內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于，包括 檢測曲軸的旋轉角及內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角； 基于所述曲軸的旋轉角及所述內燃機氣門開閉用凸輪軸的旋轉角的各信號，將所述凸輪軸相對所述曲軸的旋轉相位作為第一旋轉相位進行檢測； 驅動能夠使所述凸輪軸相對所述曲軸相對旋轉而變更所述凸輪軸的旋轉相位的促動器，基于所述旋轉相位的檢測值，以使所述旋轉相位接近目標值的方式進行反饋控制； 判別并檢測所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉； 以比所述第一旋轉相位的檢測頻率高的頻率檢測包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量； 基于所述曲軸的正向旋轉和反向旋轉的檢測結果和包含所述促動器的旋轉方向的旋轉動作量，以比所述第一旋轉相位高的頻率檢測所述凸輪軸的旋轉相位作為第二旋轉相位。
16.如權利要求15所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 在檢測到所述曲軸的反向旋轉時，或者在所述反饋控制的控制時機所述第一旋轉相位的檢測值從前次值未被更新時，將所述第二旋轉相位的檢測值應用于反饋控制，在除此之外的情況下，將所述第一旋轉相位的檢測值應用于反饋控制。
17.如權利要求15所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 將與所述曲軸聯動地旋轉的鏈輪和所述凸輪軸同心地配置； 所述促動器由電動機構成，該電動機構成為電動機軸與同心地配置的所述鏈輪及所述凸輪軸同心地配置，并且包含定子的電動機主體與所述鏈輪一體旋轉，通過經由減速器向所述凸輪軸傳遞所述電動機軸的旋轉，使所述凸輪軸相對所述鏈輪相對旋轉，變更所述旋轉相位。
18.如權利要求15所述的內燃機的可變氣門正時機構的控制方法，其特征在于， 將作為內燃機氣門的進氣門非起動時的目標旋轉相位作為米勒循環運轉用值，將起動時用的目標旋轉相位設定為與非起動時用的目標旋轉相位相比接近吸氣下止點的值。
全文摘要
一種內燃機的可變氣門正時機構的控制裝置及控制方法，在曲軸反轉的情況下，也可以高精度地檢測凸輪軸的旋轉相位，進行良好的氣門正時控制。依次算出以曲軸的1/2旋轉速度旋轉的鏈輪和電動機的定子一體旋轉的電動VTC的電動機軸旋轉角θf_m[deg.]、曲軸正旋轉角θf_crp[deg.CA]、曲軸反旋轉角θf_crp[deg.CA]、最終的曲軸旋轉角θf_cr[deg.CA]、鏈輪的旋轉角θf_cs[deg.]，算出控制周期間Ts[s]間的電動機軸旋轉角變化量Δθf_m[deg.]，同樣算出鏈輪旋轉角變化量Δθf_cs[deg.]、電動機軸旋轉角變化量Δθs_m[deg.]、進氣凸輪軸的旋轉角變化量Δθs_cm[deg.CA]、進氣凸輪軸的當前實際旋轉角(VTC實際角度)θs_cm[deg.CA]，運算VTC實際角度θs_cm[deg.CA]追隨VTC目標角度θtrg[deg.CA]的VTC操作量。
文檔編號F01L1/344GK103016089SQ20121032987
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月7日 優先權日2011年9月20日
發明者三河謙太郎 申請人:日立汽車系統株式會社