可变气门正时机构的锁止判定装置及可变气门正时机构的锁止判定方法

摘要

可变气门正时机构的锁止判定装置具有：对具有下述功能的可变气门正时机构的动作位置进行检测的单元，即，在停止内燃机的运转时，将所述内燃机的气门正时锁止在形成为最滞后角的最滞后角位置和形成为最提前角的最提前角位置之间的中间位置；通过所述可变气门正时机构的动作位置进入包含所述中间位置在内的预先规定的区域即中间区域，从而起动计时器的单元；在所述计时器起动之后，判定所述可变气门正时机构的动作位置是否处于与所述中间区域相比在滞后角侧较大的判定保持区域内的单元；在所述可变气门正时机构的动作位置处于所述判定保持区域内的情况下使所述计时器的值递增的单元；以及在所述计时器的值达到规定值的情况下，判定为所述可变气门正时机构的动作位置被锁止于所述中间位置的单元。

说明书

技术领域

本发明涉及在内燃机的运转停止时进行的可变气门正时机构的 控制。

背景技术

在JP2008-291852A中，作为使内燃机的气门正时变化的可变气 门正时机构，公开了使进气阀的行程量变化的第1可变气门正时机构 和使进气阀的行程的中心角变化的第2气门正时机构。对于这2个可 变气门正时机构，在内燃机起动时与一者的位置相应地，对另一者的 位置进行校正。

在JP2011-179418A中，公开了下述的可变气门正时机构，即， 具备锁止机构，该锁止机构利用油压使内燃机的气门正时变化，并且 在中间正时将气门正时锁止。

发明内容

如果考虑内燃机的起动性、废气排放，则优选在将气门正时设 定为中间正时的状态下使内燃机起动。但是，如果内燃机在例如可变 气门正时机构的动作位置保持于最滞后角位置的状态下停止，则接下 来在内燃机起动时，以最滞后角正时使内燃机起动。

在这种状况下，在如JP2011-179418A所记载的可变气门正时机 构那样利用油压使气门正时变化的情况下，在内燃机的起动中及刚起 动之后难以得到用于使气门正时变化的充分的油压。因此，在内燃机 的起动时，不能使气门正时立即形成为中间正时。

因此，在停止内燃机的运转时，优选预先在与适合于内燃机的 起动的与中间正时相当的位置、即中间位置将可变气门正时机构的动 作位置锁止。这是因为，只要将可变气门正时机构的动作位置锁止于 中间位置，则即使油压较低，也能使气门正时维持中间正时。

并且，在停止内燃机的运转时，为了防止误动作、掌握内燃机 的运转环境，优选在对可变气门正时机构的动作位置是否被可靠地锁 止于中间位置进行确认之后，停止内燃机的运转。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种可 变气门正时机构的锁止判定装置及可变气门正时机构的锁止判定方 法，能够准确且迅速地确认可变气门正时机构的动作位置锁止于中间 位置的情况。

为了实现上述目的，根据本发明的一种方式，作为可变气门正 时机构的锁止判定装置，提供具有下述功能的用于可变气门正时机构 的锁止判定装置，即，在停止内燃机的运转时，将所述内燃机的气门 正时锁止在形成为最滞后角的最滞后角位置和形成为最提前角的最 提前角位置之间的中间位置。

并且，该锁止判定装置具有：对所述可变气门正时机构的动作 位置进行检测的单元；通过所述可变气门正时机构的动作位置进入包 含所述中间位置在内的预先规定的区域即中间区域，从而起动计时器 的单元；在所述计时器起动之后，判定所述可变气门正时机构的动作 位置是否处于与所述中间区域相比在滞后角侧较大的判定保持区域 内的单元；在所述可变气门正时机构的动作位置处于所述判定保持区 域内的情况下使计时器的值递增的单元；以及在所述计时器的值达到 规定值的情况下判定为所述可变气门正时机构的动作位置被锁止于 所述中间位置的单元。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的可变气门正时机构的锁 止判定装置的结构的框图。

图2是利用流程图对VTC控制器所执行的锁止判定程序进行说 明的图。

图3是利用流程图对VTC控制器所执行的发动机起动顺序决定 程序进行说明的图。

图4是利用时序图对锁止判定程序的执行结果进行说明的图。

具体实施方式

下面，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。

参照图1，车辆用的内燃机5具有可变气门正时机构1。可变气 门正时机构1利用由内燃机5驱动的未图示的油压泵的油压而进行动 作。可变气门正时机构1将内燃机5的进气气门的气门正时切换为最 滞后角正时、最提前角正时、以及它们之间的规定的中间正时。中间 正时相当于适合于内燃机5的起动的气门正时。

如JP2011-179418A所公开的那样，可变气门正时机构1具有： 转子；壳体，其以与转子的外周面对的方式设置；以及键，其从壳体 沿径向进入在转子上设置的键槽。转子与油压相应地旋转。转子相对 于壳体进行相对旋转。利用弹簧朝向键槽对键进行预紧。转子相对于 壳体进行相对旋转，如果内燃机5的气门正时变为中间正时，则被弹 簧预紧的键进入键槽，将转子相对于壳体锁止。结果，可变气门正时 机构1的动作位置被锁止于中间位置。利用锁止解除用油压对抗弹簧 而使键从键槽后退，由此进行锁止的解除。锁止解除用油压经由转子 内的油通路而相对于弹簧在相反方向上起作用。

在可变气门正时机构1中附设有实际VTC变换角度传感器2。 实际VTC变换角度传感器2对转子相对于壳体的相对旋转位置进行 检测。用于使转子相对于壳体以相对旋转的方式进行相对位移的油 压、以及使键从键槽后退的油压，由VTC控制器3控制。另外，内 燃机5的起动、停止及运转的控制由发动机控制器4来进行。

VTC控制器3和发动机控制器4分别由微型计算机构成，具有 中央运算装置(CPU)、读取专用存储器(ROM)、随机访问存储 器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)。VTC控制器3和发动 机控制器4各自还能够由多个微型计算机构成。或者VTC控制器3 和发动机控制器4各自还能够由单个微型计算机构成。

向VTC控制器3输入实际VTC变换角度传感器2检测出的相 对旋转位置的信号。VTC控制器3根据相对旋转位置而计算实际VTC 变换角度。实际VTC变换角度是与曲轴转角相当的值，表示实际气 门正时。VTC控制器3基于运转条件而设定内燃机5的目标气门正 时，对可变气门正时机构1进行反馈控制，以使得实际VTC变换角 度与目标气门正时一致。

如果输入有内燃机5的运转停止命令，则VTC控制器3对向可 变气门正时机构1的油压供给进行控制，以使得实际VTC变换角度、 换言之使得可变气门正时机构1的动作位置变为中间位置。如果实际 VTC变换角度到达中间位置，则键向键槽进入，从而在中间位置将 可变气门正时机构1的动作位置锁止。此后，直至供给锁止解除用的 油压为止，可变气门正时机构1持续保持朝向中间位置的动作位置的 锁止状态。

内燃机5的运转停止命令例如通过将车辆所具有的点火开关从 ON向OFF切换而输入。在从发出内燃机5的运转停止命令起至内燃 机5的运转停止为止的期间内，VTC控制器3针对可变气门正时机 构1进行以上的处理。结果，在内燃机5再起动时，能够在将气门正 时保持于中间正时的状态下进行再起动。

可变气门正时机构1的动作位置朝向中间位置的锁止即中间锁 止以上述方式自动地进行。但是，为了在内燃机5的再起动中，将气 门正时保持于中间正时，优选在内燃机5的运转停止之前，判定可变 气门正时机构1的动作位置是否被可靠地锁止于中间位置。这是因 为，根据可变气门正时机构1的构造的不同，使可变气门正时机构1 的动作位置向中间位置进行位移的动作、以及在中间位置进行锁止的 动作需要时间。因此，还考虑到内燃机5的运转在锁止动作完毕之前 停止的情况。

因此，针对内燃机5的运转停止命令，VTC控制器3以上述方 式进行将可变气门正时机构1的动作位置锁止于中间位置的处理，然 后判定可变气门正时机构1的动作位置实际上是否被锁止于中间位 置。并且，通过将判定结果用于内燃机5的再起动，从而在优选的环 境下进行内燃机5的再起动。

参照图2和图3，对为了实现以上的控制，VTC控制器3所执 行的锁止判定程序和发动机起动顺序决定程序进行说明。VTC控制 器3以内燃机5的运转停止命令的输入为触发，执行图2所示的锁止 判定程序。另外，针对内燃机5的起动命令，在发动机控制器4使内 燃机5起动之前，VTC控制器3执行图3所示的发动机起动顺序决 定程序。

参照图2，针对内燃机5的运转停止命令的输入，在步骤S1中， VTC控制器3判定是否存在中间锁止要求。正常的内燃机5的停止 伴随有中间锁止要求，但是仅限于特殊条件下的内燃机5的停止命 令，有时内燃机5的停止不伴有中间锁止要求。

在步骤S1的判定结果为否定的情况下，即，针对特殊条件下的 内燃机5的停止命令，VTC控制器3在步骤S14中将可变气门正时 机构1的动作位置向最滞后角位置进行控制。在步骤S15中，VTC 控制器3将中间锁止要求标志fMA设置为表示不存在中间锁止要求 的零。然后，在步骤S16中，将发动机停止信号向发动机控制器4 输出。发动机控制器4接受发动机停止信号的输入而使内燃机5的运 转停止。在步骤S16的处理之后，VTC控制器3使程序结束。此外， 根据特殊条件的内容的不同，还可以考虑在步骤S14中将可变气门 正时机构1的动作位置向最提前角位置进行控制。

在步骤S1的判定结果为肯定的情况下，即，在存在中间锁止要 求的情况下，在步骤S2中，VTC控制器3将目标VTC变换角度tVTC 设置为中间位置M。VTC控制器3对可变气门正时机构1进行反馈 控制，以使得实际VTC变换角度rVTC与目标VTC变换角度tVTC 相等。

在接下来的步骤S3中，VTC控制器3判定中间锁止标志fM是 否为零。中间锁止标志fM是表示实际VTC变换角度rVTC是否处于 中间区域的标志。中间区域是包含中间位置在内的曲轴角度区域，且 被预先设定。中间锁止标志fM为零表示实际VTC变换角度rVTC 未处于中间区域。将中间锁止标志fM的初始值设为零。因此，在点 火开关从ON向OFF切换之后的最初的程序执行中，步骤S3的判定 结果变为肯定。

在步骤S3的判定结果为否定的情况下，在步骤S4中，VTC控 制器3判定实际VTC变换角度rVTC是否大于第1下限值L1、且小 于上限值U。实际VTC变换角度rVTC大于第1下限值L1且小于上 限值U的区域是中间区域。即，VTC控制器3实际上在这里判定实 际VTC变换角度rVTC是否处于中间区域。

在步骤S4的判定结果为肯定的情况下，在步骤S5中，VTC控 制器3将中间锁止标志fM设置为1。在步骤S5的处理之后，在步骤 S6中，VTC控制器3将第2计时器Timer2的值重置为零。第2计时 器Timer2是对中间锁止标志fM设置为1的状态的持续时间进行计 时的计时器。在步骤S6的处理之后，VTC控制器3进行步骤S12的 处理。

在步骤S3的判定结果为否定的情况下，在步骤S7中，VTC控 制器3判定第2计时器Timer2的值是否小于规定值T2。第2计时器 Timer2的值小于规定值T2，表示第2计时器Timer2的值未达到规定 值T2。中间锁止标志fM设置为1的状态在与规定值T2相当的时间 的期间内持续，从而VTC控制器3判断为中间锁止完毕。

步骤S7的判定结果为肯定的情况相当于中间锁止未完毕的情 况。在该情况下，在步骤S8中，VTC控制器3判定实际VTC变换 角度rVTC是否大于第2下限值L2、且小于上限值U。实际VTC变 换角度rVTC大于第2下限值L2、且小于上限值U的区域是判定保 持区域。第2下限值L2设定为比表示中间区域的下限的第1下限值 L1小的值。换言之，相对于中间区域，判定保持区域在滞后角侧设 定得较大。下面对中间区域和判定保持区域的差异进行说明。

可变气门正时机构1根据内燃机5的运转停止命令而使气门正 时从最滞后角位置向提前角方向变化，在实际VTC变换角度rVTC 进入中间区域的时刻，使第2计时器Timer2的计时开始。另一方面， 如果实际VTC变换角度rVTC暂时进入中间区域，则只要实际VTC 变换角度rVTC未从与中间区域相比在滞后角侧较大的判定保持区 域脱离，VTC控制器3就判断为处于中间锁止的动作中，使第2计 时器Timer2的计时持续。即，第1下限值L1和第2下限值L2的差 是为了在实际VTC变换角度rVTC是否进入中间区域的判定、以及 是否从中间区域脱离的判定之间设置迟滞而设置的。

通过该迟滞的设定，能够防止由硬件的误差引起的误判定，能 够准确且迅速地判定可变气门正时机构1的动作位置向中间位置的 锁止是否完毕。此外，仅在实际VTC变换角度rVTC的下限值即滞 后角侧设定迟滞。

在步骤S8的判定结果为肯定的情况下，即，在实际VTC变换 角度rVTC未从判定保持区域脱离的情况下，在步骤S9中，VTC控 制器3使第2计时器Timer2的值递增。在步骤S9的处理之后，VTC 控制器3进行步骤S12的处理。

在步骤S8的判定结果为否定的情况下，即，在实际VTC变换 角度rVTC从判定保持区域脱离的情况下，在步骤S10中，VTC控 制器3将中间锁止标志fM重置为零。在步骤S10的处理之后，VTC 控制器3进行步骤S12的处理。

在步骤S7的判定结果为否定的情况下，即，在第2计时器Timer2 的值达到规定值T2的情况下，表示中间锁止完毕。在该情况下，在 步骤S11中，VTC控制器3将中间锁止要求标志fMA设置为1，将 表示中间锁止完毕的中间锁止完毕标志fMB设置为1。在步骤S11 的处理之后，在步骤S16中，VTC控制器3向发动机控制器4输出 发动机停止信号，使程序结束。

此外，在步骤S6中对第2计时器Timer2的值进行重置的情况、 步骤S9中使第2计时器Timer2的值递增的情况、以及步骤S10中 将中间锁止标志fM重置为零的情况下，在步骤S12中，VTC控制器 3判定第1计时器Timer1的值是否小于规定值T1。第1计时器Timer1 表示从输入内燃机5的运转停止命令起的经过时间，即，从点火开关 从ON向OFF切换起的经过时间。第1计时器Timer1的值小于规定 值T1，表示从点火开关从ON向OFF切换起的经过时间未达到与规 定值T1相当的时间。

在这里，规定值T1设定为比规定值T2大的值。关于从点火开 关变为OFF起至内燃机5停止运转为止的时间，将规定值T1设为不 会给车辆的驾驶者带来不适感的程度的值。

在步骤S12的判定结果为肯定的情况下，即，在从点火开关变 为OFF起的经过时间未达到与规定值T1相当的时间的情况下，VTC 控制器3再次执行步骤S1以后的处理。如果通过该处理的反复执行， 使得从点火开关变为OFF起的经过时间达到与规定值T1相当的时 间，步骤S12的判定结果转变为否定，则VTC控制器3进行步骤S13 的处理。在下述情况下执行步骤S13，即，在确认了中间锁止完毕之 前，从点火开关变为OFF起的经过时间达到了与规定值T1相当的时 间。

在步骤S13中，VTC控制器3将中间锁止要求标志fMA设置为 1，将中间锁止完毕标志fMB重置为零。在步骤S13的处理之后，在 步骤S16中，VTC控制器3向发动机控制器4输出发动机停止信号， 使程序结束。

下面，参照图3，针对内燃机5的起动命令，对VTC控制器3 所执行的发动机起动顺序决定程序进行说明。在这里，内燃机5的起 动命令表示点火开关从OFF向ON切换。

针对内燃机5的起动命令，在步骤S20中，VTC控制器3判定 中间锁止要求标志fMA是否为1。在中间锁止要求标志fMA为1的 情况下，在步骤S21中，VTC控制器3判定中间锁止完毕标志fMB 是否为1。与以上的判定的结果相应地，VTC控制器3执行起动顺序 A、B、C中的某一个。

在步骤S21的判定结果为肯定的情况下，即，在中间锁止要求 标志fMA和中间锁止完毕标志fMB均为1的情况下，表示在上次的 内燃机5的运转停止时要求了中间锁止、且中间锁止已完毕。在该情 况下，气门正时保持为适合于内燃机5的起动的中间正时，在步骤 S22中，VTC控制器3选择表示正常的起动的顺序A。在步骤S22 中选择了顺序A之后，VTC控制器3向发动机控制器4输出起动指 令信号，使程序结束。接受了起动指令信号的输入的发动机控制器4 按照顺序A起动内燃机5。

顺序A是在气门正时保持为适合于起动的中间正时的状态下应 用的顺序。顺序A是对正常起动用的节气门开度、燃料喷射量及点 火时机等的起动条件进行选择的顺序。气门正时保持为中间正时，因 此，基于顺序A，在起动性能及废气排放方面保持最佳状态而进行内 燃机5的起动。

在步骤S21的判定结果为否定的情况下，即，中间锁止要求标 志fMA为1、且中间锁止完毕标志fMB为零的情况表示下述情况， 即，在上次的内燃机5运转停止时，即使存在中间锁止的要求，也无 法确认中间锁止的完毕。在该情况下，在步骤S23中，VTC控制器3 选择顺序B，向发动机控制器4输出起动指令信号，使程序结束。接 受了起动指令信号的输入的发动机控制器4按照顺序B而起动内燃 机5。

顺序B是在内燃机5的曲轴起动开始的同时对可变气门正时机 构1指示向中间位置切换动作位置的顺序。节气门开度、燃料喷射量 及点火时机等的起动条件设为与顺序A相同。结果，气门正时由可 变气门正时机构1从起动开始起以最短时间向中间正时进行控制。此 外，假设即使在内燃机5的运转停止时中间锁止失败的情况下，气门 正时也不会超过键的位置而形成为滞后角。因此，即使在该情况下， 也不存在内燃机5的起动失败的担忧。但是，通过对气门正时从起动 开始起以最短时间向中间正时进行控制，能够将废气排放的恶化抑制 为最小限度。

在步骤S20的判定结果为否定的情况、即中间锁止要求标志 fMA为零的情况下，意味着在上次的内燃机5运转停止时不存在中 间锁止的要求的情况，即，表示在步骤S1的判定中所说明的特殊条 件。在该情况下，在步骤S24中，VTC控制器3选择顺序C，向发 动机控制器4输出起动指令信号，使程序结束。接受了起动指令信号 的输入的发动机控制器4按照顺序C而起动内燃机5。

顺序C是下述顺序，即，以气门正时设定为最滞后角正时为前 提，对节气门开度、燃料喷射量及点火时机等的起动条件进行选择。 即便是气门正时设定为最滞后角正时的状态下的内燃机5的起动，通 过这些设定，也能够使起动性能、废气排放的恶化停留在最小限度。

参照图4，对以上控制的结果进行说明。

在图4中，IGNOFF表示点火开关从ON向OFF的切换。与此 相伴，VTC控制器3开始执行图2的锁止判定程序。在点火开关从 ON向OFF切换之前，在可变气门正时机构1将气门正时保持为最滞 后角正时的状态下进行内燃机5的运转。

点火开关切换为OFF，从而，正常情况下发出中间锁止要求， 步骤S1的判定结果变为肯定。另外，可变气门正时机构1进行动作， 以使气门正时从最滞后角正时向中间正时变化。

在步骤S1的判定结果为肯定的情况下，VTC控制器3进行步骤 S2以后的处理。最初，实际VTC变换角度传感器2检测出的实际 VTC变换角度rVTC低于第1下限值L1，因此，步骤S4的判定结果 变为否定。并且，在第2计时器Timer2未起动的状态下，反复进行 步骤S1－S4及S12的处理。

如果实际VTC变换角度rVTC在时刻t1达到第1下限值L1， 则步骤S4的判定转变为肯定，在步骤S5中，将中间锁止标志fM设 置为1，在步骤S6中，对第2计时器Timer2的值进行重置。其结果， 在下次以后的程序执行中，步骤S3的判定结果转变为否定，进行步 骤S7以后的处理。

在时刻t2，实际VTC变换角度rVTC低于第1下限值L1，但却 超过第2下限值L2。即，即使从中间区域脱离也还留在判定保持区 域。在该情况下，步骤S8的判定结果变为肯定，从而使得第2计时 器Timer2的值的递增持续进行。

如果表示实际VTC变换角度rVTC留在判定保持区域的时间的 第2计时器Timer2的值超过规定值T2，则VTC控制器3判定为中 间锁止已完毕。在该情况下，在步骤S11中，VTC控制器3将中间 锁止要求标志fMA和中间锁止完毕标志fMB均设置为1。其结果， 在下次的内燃机5起动时，在图3的发动机起动顺序决定程序中应用 顺序A。

如上，本实施方式提供用于具有下述功能的可变气门正时机构1 的锁止判定装置，即，在停止内燃机5的运转时，在形成为最滞后角 的最滞后角位置和形成为最提前角的最提前角位置之间的中间位置 将内燃机5的气门正时锁止。锁止判定装置具有实际VTC变换角度 传感器2和VTC控制器3。

实际VTC变换角度传感器2对可变气门正时机构1的动作位置 进行检测。在锁止判定程序的步骤S6中，VTC控制器3通过使可变 气门正时机构1的动作位置进入中间区域而起动计时器。在同一程序 的步骤S8中，在计时器起动之后，VTC控制器3判定可变气门正时 机构1的动作位置是否处于与中间区域相比在滞后角侧较大的判定 保持区域。在同一程序的步骤S9中，在可变气门正时机构1的动作 位置处于判定保持区域的情况下，VTC控制器3使计时器的值递增。 在同一程序的步骤S11中，在计时器的值达到规定值的情况下，VTC 控制器3判定为可变气门正时机构1的动作位置被锁止于中间位置。

因此，只要可变气门正时机构1的动作位置处于与中间区域相 比滞后角侧较大的判定保持区域，则使计时器的值递增。根据该算法， 能够防止基于可变气门正时机构1的硬件的误差的误判定，能够准确 且迅速地判定可变气门正时机构1的动作位置向中间位置的锁止是 否完毕。

在该实施方式中，VTC控制器3还在锁止判定程序的步骤S16 中，在判定为可变气门正时机构1的动作位置锁止于中间位置的情况 下，使内燃机5的运转停止。

因此，能够在确认为可变气门正时机构1的动作位置被锁止于 中间位置的基础上使内燃机5停止，能够改善再起动时的起动性能、 废气排放。

判定保持区域和中间区域的差基于与可变气门正时机构1的锁 止功能相关的硬件的误差而设定。因此，能够与键、键槽的尺寸的波 动无关地，在早期判定中间锁止是否完毕。

在该实施方式中，VTC控制器3还在锁止判定程序的步骤S16 中，在从发出内燃机5的运转停止命令起的规定时间内，在未判定为 可变气门正时机构1的动作位置被锁止于中间位置的情况下，使内燃 机5的运转停止。

这样，通过对至内燃机5的运转停止为止的时间进行规定，能 够对等待中间锁止完毕的时间进行限定，能够防止内燃机5的油耗的 恶化。

在该实施方式中，VTC控制器3还在发动机起动顺序决定程序 的步骤S23中，在以从发出内燃机5的运转停止命令起的规定时间 内未判定为可变气门正时机构1被锁止于中间位置的状态，使内燃机 5的运转停止的情况下，在内燃机5的再起动中，对可变气门正时机 构1进行驱动，使可变气门正时机构1的动作位置向中间位置变更。

由此，在内燃机5的再起动中，对可变气门正时机构1从起动 开始起以最短时间向中间正时进行控制，能够将废气排放的恶化抑制 为最小限度。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是上述实施方式不过 表示本发明的应用例的一部分，其主旨并非将本发明的技术范围限定 于上述实施方式的具体结构。

本申请主张2013年6月4日向日本特许厅申请的特愿 2013-117786的优先权，通过参照而将该申请的全部内容并入本说明 书中。