[发明专利]内燃机的可变气门正时控制设备

说明书

本申请是申请号为200380100632.5、申请日为2003年10月23日和发明名称为“内燃机的可变气门正时控制设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及内燃机的可变气门正时控制设备，用于改变内燃机的进气门或排气门的气门正时。

背景技术

近年来，在安装在机动车辆中的内燃机中，越来越多数量的内燃机已经采用可变气门正时设备，用于改变进气门和排气门的气门正时，实现增加输出，减少燃料消耗和降低废气排放的目的。目前使用的大多数可变气门正时设备通过液压驱动相位改变机构以便相对于曲柄轴改变凸轮轴的旋转相位，改变所驱动的进气门和/或排气门的气门正时以便通过凸轮轴打开和关闭。然而，在类似此的液压驱动可变气门正时设备中，存在在寒冷条件中以及在启动发动机时，液压不足、液压控制的响应性下降以及气门正时控制的精确度下降的缺陷。

在此方面，例如在JP-A-6-213021中所公开的，已经开发了电动机驱动的可变气门正时设备，其中用来自电动机的驱动功率，驱动相位改变机构以便相对于曲柄轴，改变凸轮轴的旋转相位，从而改变气门正时。

然而，在现有技术的电动机驱动的可变气门正时设备中，因为结构为电动机作为一个整体与由曲柄轴旋转驱动的皮带轮整体旋转，存在可变气门正时设备的旋转系统的惯性重量很重，以及可变气门正时设备的耐久性很差的缺陷。此外，必须使用使用电刷等的滑动接触配置以便连接旋转电动机和外部电线，而这还会致降低耐久性。同时，现有技术的电动机驱动的可变气门正时设备具有它们的整体结构很复杂以及成本高的缺陷。

鉴于这些情况，做出了本发明的，以及本发明的目的是提供内燃机的可变气门正时控制设备，通过该设备，在实现可变气门正时设备的增加的耐久性和降低成本的要求的同时，可以通过电动机驱动控制气门正时，且可以提高气门正时控制的精确度。

发明内容

为实现上述目的，根据本发明的可变气门正时设备具有第一旋转部件，与凸轮轴同心放置并通过来自曲柄轴的旋转驱动功率被旋转驱动；第二旋转部件，与凸轮轴整体旋转；相位改变部件，将旋转功率从第一旋转部件传送到第二旋转部件以及相对于第一旋转部件，改变第二旋转部件的旋转相位；以及电动机，与凸轮轴同心放置以便控制该相位改变部件的旋转相位，并构造成当气门正时不改变时，使电动机的速度与凸轮轴的速度匹配以便使相位改变部件的旋转速度与凸轮轴的速度匹配，从而使第一旋转部件和第二旋转部件间的旋转相位的差值保持稳定，从而使凸轮轴相位保持稳定，以及当气门正时改变时，相对于凸轮轴的速度，改变电动机的速度以便相对于凸轮轴的速度，改变相位改变部件的旋转速度，从而改变第一旋转部件和第二旋转部件间的旋转相位的差值，从而改变凸轮轴相位。

在该结构中，因为不必旋转整个电动机，能减轻可变气门正时设备的旋转系统的惯性重量以及通过固定连接装置，能将电动机直接连接到外部电线上，以及能增加可变气门正时设备的耐久性。此外，可变气门正时设备的结构相对简单，以及能满足成本最小化的需求。

同时，在本发明中，在目标气门正时和实际气门正时之间的偏差的基础上，计算所需气门正时改变速率(rate)，在所需气门正时改变率的基础上，计算电动机和凸轮轴间的所需速度差，以及计算电动机控制值以便将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差。如果这样做，可以良好精确度前馈控制电动机的速度以便使电动机和凸轮轴间的速度差与所需速度差匹配，通过电动机驱动，能将实际气门正时控制到目标气门正时，以及能提高气门正时控制精确度。

在这种情况下，作为用于计算用于将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的电动机控制值的具体方法，例如，可以在凸轮轴速度和所需速度差的基础上，计算所需电动机速度，然后，计算电动机控制值以便将电动机速度控制到所需电动机速度。或者，可以计算用于将电动机速度控制到与凸轮轴速度相同的基本电动机速度的基本控制值，然后计算用于相对于基本电动机速度，将电动机速度改变所需速度差的改变控制值，以及在基本控制值和改变控制值的基础上，计算电动机控制值。通过使用这些方法的任何一个，可以精确地计算将电动机和凸轮轴间的速度差控制到所需速度差所需的电动机控制值。

同时，当目标气门正时和实际气门正时间的偏差低于预定值时，可以计算电动机控制值以便将电动机速度控制到与凸轮轴速度相同的速度。如果这样做，当实际气门正时为或接近目标气门正时时，原样稳定地保持该实际气门正时。