专利名称：用于发动机的能使工作角和相位变化的可变阀操作系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发动机的能使工作角和相位变化的可变阀操作系统，具体来说，涉及采用都用于进气阀的可变工作角控制机构和可变相位控制机构的内燃机的可变阀操作系统。
背景技术：
近年来，有人提出和开发了能使工作角和相位变化的各种可变阀操作系统，以便达到阀门升程特性的较大的自由度，并提高所有发动机操作条件下的发动机性能。在日本专利临时出版物No.2001-280167(在下文中简称为“JP2001-280167”)和2002-89303(在下文中简称为“JP2002-89303”)中说明了这样的可变阀操作系统。在JP2001-280167和JP2002-89303中说明的系统中，提供了通过液压操作的可变工作角控制机构，以连续地抽出或收缩进气阀的工作角，并提供了通过液压操作的可变相位控制机构以使最大进气阀门升程点处的角相位(常常称为“中心角相”)滞后或超前。具体来说，在JP2001-280167的系统中，为避免液压的迅速下降，即，充当可变工作角控制机构和可变相位控制机构所通用的液压源的油泵上的过载，控制系统禁止两个控制机构在指定的瞬变状态(如存在从低负载到高负载过渡的情况下或存在从高负载到低负载过渡的情况下)同时被驱动。换句话说，在JP2001-280167的系统中，当工作角和中心角相两者都在瞬变状态期间大大地改变时，控制系统首先驱动两个控制机构中的一个，然后在一定的时间延迟之后驱动另外一个。
发明内容
在这样的使用用于可变工作角控制机构的第一致动器和用于可变相位控制机构的第二致动器的可变阀操作系统中，可以通过结合由第一致动器调整的工作角的变化和第二致动器调整的中心角相的变化来实现一定的阀门升程特性。发明人发现，在瞬变状态下，即，在存在显著的发动机负载改变的情况下，工作角的变化(特别是由第一致动器调整的工作角的时间变化率)并不总是和中心角相的变化(特别是由第二致动器调整的中心角相的时间变化率)一致，因此，瞬变阀门升程特性偏离所期望的阀门升程特性的趋势增大。这样的偏离导致过度的阀门重叠，降低燃烧稳定性，增大燃烧室积灰或者不希望的扭矩波动。如此，需要更准确地优化阀门升程特性，而该特性是由瞬变状态下(例如，存在从低负载到高负载过渡的情况下或存在从高负载到低负载过渡的情况下)的工作角和中心角相确定的。
相应地，本发明的一个目的是提供使用都用于进气阀的可变工作角控制机构和可变相位控制机构的发动机的可变阀操作系统，该系统能够优化阀门升程特性，该特性是由瞬变状态下(例如，在发动机负载存在显著变化的情况下)的工作角和中心角相确定的。
为了实现本发明的上述及其他目的，提供发动机的能使进气阀的工作角和进气阀的最大升程点处的相位变化的可变进气阀操作系统，该系统包括能够连续地改变进气阀的工作角的可变工作角控制机构，能够连续地改变进气阀的相位的可变相位控制机构，被配置为电连接到可变工作角控制机构和可变相位控制机构两者的控制单元，以便基于发动机操作条件响应所期望的工作角和所期望的相位两者同时控制可变工作角控制机构和可变相位控制机构，以及执行同步控制的控制单元，以使工作角的时间变化率和相位的时间变化率在发动机操作条件改变的瞬变状态下彼此同步。
根据本发明的另一个方面，提供发动机的能使进气阀的工作角和进气阀的最大升程点处的相位变化的可变进气阀操作系统，该系统包括用于连续地改变进气阀的工作角的第一致动装置，用于连续地改变进气阀的相位的第二致动装置，被配置为电连接到第一和第二致动装置两者的控制单元，用于基于发动机操作条件响应所期望的工作角和所期望的相位两者同时控制第一和第二致动装置，以及执行同步控制的控制单元，以使工作角的时间变化率和相位的时间变化率在发动机操作条件改变的瞬变状态下彼此同步。
根据本发明的再一个方面，提供一种控制发动机的能使进气阀的工作角和进气阀的最大升程点处的相位连续地变化的可变进气阀操作系统的方法，该方法包括启动工作角控制，以使工作角与所期望的工作角更接近，与工作角控制并行地启动相位控制，以使相位与所期望的相位更接近，在工作角控制和相位控制之间执行同步控制，以使工作角的时间变化率和相位的时间变化率在发动机操作条件改变的瞬变状态下彼此同步。
通过阅读下面参考附图进行的说明，本发明的其他目的和特点将变得显而易见。
图1是说明使用都用于进气阀的可变工作角控制机构和可变相位控制机构的发动机的可变阀操作系统的实施例的系统方框图。
图2是说明使用可变工作角控制机构和可变相位控制机构的实施例的可变阀操作系统的具体结构的透视图。
图3A是显示在低发动机负载操作时的进气阀特性图，其中进气阀的打开时间为IVO，关闭时间为IVC，工作角θ从IVO到IVC，最大进气阀门升程点处的中心角相为φ。
图3B是显示高发动机负载操作时的IVO、IVC、θ和φ的进气阀特性图。
图4A显示了一个非优选的进气阀时间特性的例子，在该示例中，在从低负载到高负载的第一瞬变状态的加速期间，中心角相φ的改变相对于工作角θ的改变有一个时间延迟。
图4B是显示第一瞬变状态下IVO和IVC的进气阀特性图。
图5是说明工作角θ控制例程的流程图。
图6是说明中心角相φ控制例程的流程图。
图7A和7B是显示在从高负载(参见图7A)到非常低的负载(参见图7B)的第二瞬变状态的减速期间的IVO、IVC、θ和φ的进气阀特性图。
图8A、8B和8C是分别显示在第二瞬变状态下没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图9A、9B和9C是分别显示在第二瞬变状态下对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图10A和10B是显示在从低负载(参见图10A)到高负载(参见图10B)的第三瞬变状态下加速期间IVO、IVC、θ和φ进气阀特性图。
图11A、11B和11C是分别显示在第三瞬变状态下没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图12A、12B和12C是分别显示在第三瞬变状态下对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图13A和13B是显示在从低负载(参见图13A)到低速和高负载(参见图13B)的第四瞬变状态下的换低档期间IVO、IVC、θ和φ的进气阀特性图。
图14A、14B和14C是分别显示在第四瞬变状态下没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图15A、15B和15C是分别显示在第四瞬变状态下对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图16A和16B是显示在从高负载(参见图16A)到低负载(参见图16B)的第五瞬变状态的减速期间的IVO、IVC、θ和φ的进气阀特性图。
图17A、17B和17C是分别显示在第五瞬变状态下没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
图18A、18B和18C是分别显示在第五瞬变状态下对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ的变化，中心角相φ的变化，进气阀关闭时间IVC的变化的时间图。
具体实施例方式
现在请参看附图，具体来说参看图1。本实施例的可变阀操作系统以V-6四冲程火花点燃汽油发动机1为例，其带有发动机曲轴，具有其中心线被设置为彼此成预先确定的倾斜角的三对汽缸的双汽缸排。如图1所示，在左汽缸排和右汽缸排内提供了可变阀操作设备2，以使两个汽缸排的进气阀3由相应的可变阀操作设备2驱动。如此，如稍后全面地描述的，进气阀门升程特性是可变的。另一方面，每一个汽缸排的排气阀4的阀门操作机构是作为直接操作的阀操作机构来构建的，以使排气阀4直接由排气凸轮轴5驱动。排气阀门升程特性是固定的(恒定)。左汽缸排和右汽缸排排气歧管6，6连接到相应的催化转化器7，7。在催化转化器7，7的相应的上游侧提供了一对空气/燃料(A/F)比传感器(微升传感器(Lambda sensor)或氧传感器)8，8，用于监视或检测发动机废气内包含的氧的百分比，即，空气/燃料混合比。左汽缸排和右汽缸排排气通道9，9彼此合并作为相应的催化转化器下游的的一个单排气管。第二催化转化器10和消声器11位于单排气管的下游。左汽缸排和右汽缸排进气歧管分支通道(六个分支15)在下游端连接到相应的进气口。六个进气歧管分支15的上游端连接到收集器16。收集器16在其上游端连接到进气通道17。在进气通道17中提供了以电子方式控制的节流阀18。虽然在附图中没有明确显示，但是以电子方式控制的节流阀单元18包括圆盘状的节流阀、节流阀位置传感器和由诸如步进马达之类的电动机驱动的节流阀致动器。节流阀致动器响应来自电子发动机控制单元(ECU)19的控制命令信号调整节流阀开度。提供节流阀位置传感器是为了监视或检测实际节流阀开度。正如所理解的，在传统的方式中，借助于具有节流阀位置传感器、节流阀致动器和连接到节流阀致动器的节流阀的电子节流阀控制系统，可以通过闭环控制(前馈控制)将节流阀开度调整或控制到所期望的节流阀开度。在以电子方式控制的节汽阀单元18的节流阀的上游提供了气流计25以测量或检测吸气量。在气流计25的上游进一步提供了空气净化器20。提供曲柄角度传感器(或曲轴位置传感器)21以通知ECU发动机转速以及发动机曲轴的相对位置(即，曲柄角)。提供加速器位置传感器22以监视或检测由驾驶员踏下的加速器踏板的下降的量，即，加速器开度。ECU 19一般包括一个微型计算机。ECU 19包括输入/输出接口(I/O)、内存(RAM、ROM)，和微处理器或中央处理单元(CPU)。ECU 19的输入/输出接口(I/O)接收来自发动机/车辆传感器，即节流阀位置传感器、微升传感器8、曲柄位置传感器21、加速器位置传感器22、气流计25、控制轴传感器64(稍后描述)和驱动轴传感器66(稍后描述)的输入信息。在ECU 19内，中央处理单元(CPU)允许通过I/O接口访问来自前面讨论的发动机/车辆传感器的输入信息数据信号。ECU 19的CPU负责执行存储在存储器中的燃料喷射/点火时间/进气阀门升程特性/节流控制程序，并能够执行必要的算术及逻辑运算。具体来说，基于输入信息，由电子燃料喷射控制系统控制每一个发动机汽缸的燃料喷射阀或喷射器23的燃料喷射量和燃料喷射时间。由电子点火系统控制每一个发动机汽缸的火花塞24的点火时间。以电子方式控制的节流阀18的节流阀开度由电子节流控制系统控制，该系统包含响应来自ECU 19的控制命令而操作的节流阀致动器。另一方面，进气阀门升程特性是通过可变阀操作设备2以电子方式控制的，该设备包括可变升程工作角控制机构51和可变相位控制机构71(稍后将详细描述)。计算结果，即，计算出的输出信号通过ECU 19的输出接口电路被中继到输出级，即，电子节流控制系统(发动机输出控制系统)中包括的节流阀致动器、燃料喷射器、火花塞、用于可变升程工作角控制机构51的第一致动器，和可变相位控制机构71的第二致动器。
现在请参看图2，该图显示了可变阀操作设备2的具体结构。从图2的透视图可以看出，可变阀操作设备2具有可变升程工作角控制机构51和可变相位控制机构71，两者彼此合并在一起。提供了可变升程工作角控制机构51以连续地改变进气阀3的阀门升程和进气阀3的工作角θ。另一方面，提供了可变相位控制机构71以改变最大进气阀门升程点处的角相位，即，中心角相φ。
可变升程工作角控制机构51包括可滑动地安装在汽缸头上的进气阀，可旋转地由安装在汽缸头的上部的凸轮支架(未显示)支撑的驱动轴52，可按压到驱动轴52上的偏心凸轮53，具有偏心凸轮部分68的其轴对于控制轴62的轴是偏心的控制轴62，它位于驱动轴52的上方，可旋转地由相同的凸轮支架支撑，并与驱动轴52平行，可摇动地支撑在控制轴62的偏心凸轮部分68上的摇臂56，与进气阀3的挺杆(起阀器)60滑动接触的可摇动凸轮59。偏心凸轮53以机械方式通过连杆臂54连接到摇臂56，此外，摇臂56通过连接构件58以机械方式连接到可摇动的凸轮59。驱动轴52通过正时链或正时皮带由发动机曲轴驱动。偏心凸轮53具有一个圆柱形外围表面。偏心凸轮53的轴按预先确定的偏心率对驱动轴52的轴是偏心的。连杆臂54的环形部分的内周边可旋转地安装到偏心凸轮53的圆柱形外周边。摇臂56的基本上的中心部分可摇动地由控制轴62的偏心凸轮部分68支撑。摇臂56的一端通过连接销55以机械方式连接到或者栓接到连杆臂54的臂部分。摇臂56的另一端通过连接销57以机械方式连接到或栓接到连接构件58的上端。如上文所讨论的，偏心凸轮部分68的轴按预先确定的偏心率对控制轴62的轴是偏心的。如此，摇臂56的振动运动的中心随着控制轴62的角位置而变化。可摇动的凸轮59可旋转地安装到驱动轴52的外周边。可摇动的凸轮59的一端在与驱动轴52的轴正交的方向上伸长，该端通过连接销67连接到或栓接到连接构件58的下端。可摇动的凸轮59是这样构成的在其底面上带有与驱动轴52同心的基圆表面部分，以及与基圆表面部分相连的适当地弯曲的凸轮表面部分。可摇动的凸轮59的基圆部分和凸轮表面部分被设计为与进气阀3的挺杆60的顶面的指定点贴近接触(或滑动接触)，具体情况取决于振动的可摇动凸轮59的角位置。如此，基圆表面部分充当在其中进气阀门升程为零的基圆部分。另一方面，与基圆表面部分相连的凸轮表面部分的预先确定的角度范围充当倾斜(ramp)部分。此外，与倾斜部分相连的凸轮尖部分的预先确定的角度范围充当升程部分。如图2明确显示的，可变升程和工作角控制机构51的控制轴62在一个预先确定的角度范围内由第一致动器(升程和工作角控制液压致动器)63驱动。在所显示的实施例中，第一致动器63包括伺服马达、充当伺服马达的输出轴的蜗杆65，与蜗杆65互相咬合的并固定连接到控制轴62的外周边的蜗轮。第一致动器63的伺服马达的操作是响应来自ECU 19的控制信号以电子方式控制的。为了监视或检测控制轴62的角位置，控制轴传感器64位于控制轴62的附近。实际上，通过第一液压控制模块(未显示)，响应来自ECU的控制信号调节施加到第一致动器63的可控压力。第一致动器63是这样设计的使输出轴(蜗杆65)的角位置被往前推，并通过带有被去能的第一液压控制模块的复位弹簧保持在其初始角位置。可变升程和工作角控制机构51按如下方式操作。
在驱动轴52旋转期间，连杆臂54依靠偏心凸轮53的凸轮动作上下移动。连杆臂54的上下运动导致摇臂56振动。摇臂56的振动通过连接构件58被传递到可摇动的凸轮59，结果导致可摇动的凸轮59振动。由于振动的可摇动凸轮59的凸轮动作，进气阀3的挺杆60被按下，如此进气阀3升起。当控制轴62的角位置由第一致动器63改变时，摇臂56的原始位置也改变，结果，可摇动的凸轮59的振动运动的原始位置(或起点)也改变。假设控制轴62的偏心凸轮部分68的角位置从偏心凸轮部分68的轴刚好位于控制轴62的轴下面的第一角位置移到偏心凸轮部分68的轴刚好位于控制轴62的轴上面的第二角位置，摇臂56整个地向上移动。结果，可摇动的凸轮59的尾部，包括连接销67的孔，相对地被向上拉。即，可摇动的凸轮59的原始位置移动，以使可摇动的凸轮本身倾斜，倾斜的方向使得可摇动的凸轮59的凸轮表面部分离开进气阀挺杆60。在摇臂56向上移动的情况下，当可摇动的凸轮59在驱动轴52旋转期间振动时，可摇动的凸轮59的基圆表面部分在一个相对比较长的时间段与挺杆60保持接触。换句话说，可摇动的凸轮59的凸轮表面部分与挺杆60保持接触的时间段较短。结果，进气阀3的阀门升程变短。此外，从进气阀打开时间IVO到进气阀关闭时间IVC的工作角θ(即，升起的时段)变小。
相反，当控制轴62的偏心凸轮部分68的角位置从第二角位置移到第一角位置时，摇臂56整个地向下移动。结果，可摇动的凸轮59的尾部，包括连接销67的孔，相对地被向下拉。即，可摇动的凸轮59的原始位置移动，以使可摇动的凸轮本身倾斜，倾斜的方向使得可摇动的凸轮59的凸轮表面部分朝着进气阀挺杆60移动。在摇臂56向下移动的情况下，当可摇动的凸轮59在驱动轴52旋转期间振动时，与进气阀挺杆60接触的部分从可摇动的凸轮59的基圆表面部分移到可摇动的凸轮59的凸轮表面部分。结果，进气阀3的阀门升程变大。此外，从进气阀打开时间IVO到进气阀关闭时间IVC的工作角θ(即，升起的时段)变大。
控制轴62的偏心凸轮部分65的角位置可以连续地通过第一致动器63在极限范围内改变，如此阀门升程特性(阀门升程和工作角)也连续地改变。即，如图2所示的可变升程和工作角控制机构51可以同时连续地放大和缩小阀门升程和工作角。换句话说，根据同时发生的阀门升程的变化和工作角θ的变化，可以彼此对称地改变进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC。在1999年11月23日公开的美国专利No.5，988125中阐述了这样的可变升程和工作角控制机构的细节，在此引用了该申请的启示作为参考。
另一方面，可变相位控制机构71包括星轮72和第二致动器(相位控制液压致动器)73。在驱动轴52的前端提供星轮72。提供第二个致动器73以使驱动轴52在预先确定的角度范围内相对于星轮72旋转。星轮72通过正时链(未显示)或正时皮带(未显示)具有与发动机曲轴的驱动的连接。为了监视或检测驱动轴52的角位置，驱动轴传感器66位于驱动轴52的附近。实际上，通过第二液压控制模块(未显示)，响应来自ECU的控制信号调节施加到第二致动器73的可控压力。驱动轴52在一个旋转方向上对于星轮72的相对旋转导致最大进气阀门升程点处的中心角相φ的相位超前。驱动轴52在相反的旋转方向上对于星轮72的相对旋转导致最大进气阀门升程点处的中心角相φ的相位滞后。在如图2所示的可变相位控制机构71中，只有最大进气阀门升程点处的中心角相φ超前或滞后，进气阀3的阀门升程没有变化，进气阀3的工作角没有变化。驱动轴52对于星轮72的相对角位置可以连续地通过第二致动器73在极限范围内改变，如此中心角相φ也连续地改变。在显示的实施例中，第一和第二致动器63和73两者都包括液压致动器。作为替代，第一和第二致动器63和73两者都可以由以电磁方式操作的致动器构建。
如上文所讨论的，该实施例的系统中包括的可变阀操作设备2是由彼此合并在一起的可变升程和工作角控制机构51和可变相位控制机构71构建的。如此，可以广泛而连续地通过合并可变升程和工作角控制以及可变相位控制来改变进气阀门升程特性，具体来说，改变进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC。
图3A显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC的例子，两者都是通过结合由可变升程和工作角控制机构51控制的工作角θ和由可变相位控制机构71控制的中心角相φ在部分负载的条件下确定。图3B显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC的例子，两者都是通过工作角θ和中心角相φ(两者都适合于高负载操作)确定。从图3A(在部分负载的条件下)和3B(在高负载条件下)的进气阀特性图表看出，在高负载条件下工作角θ的调整比在部分负载条件下的调整宽，而与部分负载条件下比较，在高负载条件下中心角相φ在相位滞后方向上调整。关于包含第一致动器63和ECU 19的可变升程和工作角控制系统，在计算进气阀3的工作角θ的期望值时，使用发动机转速和所需要的发动机转矩作为发动机操作条件的参数。工作角θ的期望值是计算或从预编程的特性图实际检索的，该图显示了所期望的工作角如何必须相对于发动机转速和所需要的发动机转矩而改变。然后，基于关于发动机转速和所需要的发动机转矩的最新信息，响应对应于按图检索到的所期望的工作角的控制信号来控制可变升程和工作角控制机构51。关于包含第二致动器73和ECU 19的可变相位控制系统，在计算进气阀3的中心角相φ的期望值时，使用发动机转速和所需要的发动机转矩作为发动机操作条件的参数。中心角相φ的期望值是计算或从预编程的特性图实际检索的，该图显示了所期望的中心角相如何必须相对于发动机转速和所需要的发动机转矩而改变。然后，基于关于发动机转速和所需要的发动机转矩的最新信息，响应对应于按图检索到的所期望的中心角相的控制信号控制可变相位控制机构71。可以彼此独立地控制可变升程和工作角控制机构51以及可变相位控制机构71。
假设从低负载操作到高负载操作的瞬变状态，换句话说，在存在到加速状态过渡的情况下，进气阀特性必须从适合于部分负载操作的状态(参见图3A)变化到适合于高负载操作的状态(参见图3B)。即，在存在从低负载到高负载过渡的情况下，工作角θ必须增大，而中心角相φ必须滞后。如图4A和4B所示，假设在对工作角θ渐增地补偿和滞后中心角相φ时，中心角相φ的变化(特别是中心角相φ的时间变化率)相对于工作角θ的变化(特别是工作角θ的时间变化率)而滞后。从图4A和4B所示的某一个时间点t1的进气阀特性(参见图4B的时间图下面显示的进气阀特性图)可以看出，进气阀打开时间IVO过度超前，因此阀门重叠过度变大。这就使燃烧稳定性变差。
如下文详细描述的，为了避免在指定的瞬变状态下工作角θ的时间变化率和中心角相φ的时间变化率之间的暂时不匹配，本实施例的系统可以执行同步控制，根据该同步控制，工作角θ的时间变化率和中心角相φ的时间变化率彼此同步。
在显示的实施例中，基本上可以通过使用可变阀操作设备2而不使用以电子方式控制的节流阀单元18的节流阀来可变地控制进气阀3的阀门升程特性以控制进气量。从而，以电子方式控制的节流阀单元18的节流阀开度通常保持在一个预先确定的恒定值，在该恒定值，可以在收集器16中产生预先确定的负压。收集器16中的预先确定的负压被设置为负压源的预先确定的最小负压，如-50mmHg。将以电子方式控制的节流阀单元18的节流阀开度固定到对应于预先确定的收集器压力(诸如-50mmHg的预先确定的最小负压)的预先确定的恒定值意味着一个几乎没有节流的状况(换句话说，轻微节流的状况)。这就大大地降低了发动机的泵送损失。预先确定的最小负压(预先确定的真空)可以有效地用于通常安装在实际内燃机中的漏气再循环系统中的漏气的再循环和/或蒸发气散发控制系统中的罐清除。如上文所述，作为一种控制吸气量的基本方法，可以使用可变进气阀门升程特性控制。然而，在吸气量非常小的非常低的速度和非常低的负载范围内，进气阀3的阀门升程必须精细控制或调整到一个非常小的升程。这样的将进气阀门升程微调到非常小的升程的过程很难，从而实际进气阀门升程可能会轻微地偏离期望的阀门升程(非常小的升程)。在非常低的速度和非常低的负载范围内使用可变进气阀门升程特性控制可能会造成空气/燃料混合比的显著错误发生，在每一个发动机汽缸的进气量方面发生显著错误的趋势增大。为避免这种情况发生，在非常低的速度和非常低的负载范围内，进气阀门升程特性是固定的常数，作为替代，通过以电子方式控制的节流阀单元18启动节流控制，以便产生适合于非常低的速度和非常低的负载操作的期望的进气量。
下面将参考图5和6所示的流程图详细描述同步控制的细节，根据该同步控制，工作角θ的时间变化率和中心角相φ的时间变化率彼此同步。图5显示了作为每隔预先确定的采样时间间隔触发的时间触发中断例程来执行的工作角θ控制例程，而图6显示了作为每隔预先确定的采样时间间隔触发的时间触发中断例程来执行的中心角相φ控制例程。
首先，在图5的步骤S1中，计算期望的工作角θT(工作角θ的期望值)或者从预编程的“发动机速度”对“发动机转矩”对“期望的工作角θT”特性图中进行检索。
在步骤S2中，将实际工作角θA与通过步骤S1检索的期望的工作角θT进行比较。具体来说，进行检查，以确定实际工作角θA是否小于期望的工作角θT。实际工作角θA是通过控制轴传感器64检测的。如果步骤S2的答案是否定的(否)，即，θA≥θT，则ECU 19的处理器确定必须渐减地补偿工作角。如此，在θA≥θT的情况下，例程从步骤S2通过步骤S3进入步骤S4。
在步骤S3中，计算进气阀关闭时间IVC的当前值IVC(n)。当前进气阀关闭时间IVC(n)实际上是基于由控制轴传感器64检测的实际工作角θA和由驱动轴传感器66检测的实际中心角相φA计算的。
在步骤S4中，进行检查，以确定通过步骤S3计算出的当前进气阀关闭时间IVC(n)与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较是否超前。如果步骤S4的答案是肯定的(是)，则ECU 19禁止工作角渐减地得到补偿，即，禁止对工作角的递减补偿。相反，如果步骤S14的答案是否定的(否)，则ECU 19判断必须对工作角渐减地补偿，从而例程从步骤S4进入步骤S5。
在步骤S5中，ECU 19使工作角能渐减地得到补偿。具体来说，从ECU 19的输出接口向用于可变升程和工作角控制机构51的第一致动器63输出表示工作角递减补偿的命令。根据工作角递减补偿，在每一个控制周期内，工作角递减一个预先确定的减量(非常小的工作角)，从而在工作角θ控制例程的随后执行期间逐渐而适当地减少。从步骤S1经过步骤S2、S3和S4到步骤S5可以看出，在θA≥φT的情况下，工作角θ缩小的时间变化率可以适当地得到限制，以便防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而超前。更详细来说，工作角θ减小的时间变化率可以通过预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT来限制进气阀关闭时间IVC而进行限制，以便进气阀关闭时间IVC慢慢而适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT，同时防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而超前。
相反，如果步骤S2的答案是肯定的(是)，即，θA＜θT，则ECU 19的处理器判断必须对工作角渐增地补偿。如此，在θA＜θT的情况下，例程从步骤S2通过步骤S6进入步骤S7。
在步骤S6中，计算进气阀打开时间IVO的当前值IVO(n)。当前进气阀打开时间IVO(n)实际上是基于由控制轴传感器64检测的实际工作角θA和由驱动轴传感器66检测的实际中心角相φA计算的。
在步骤S7中，进行检查，以确定通过步骤S6计算出的当前进气阀打开时间IVO(n)与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较是否超前。如果步骤S7的答案是肯定的(是)，即，如果当前进气阀打开时间IVO(n)与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较超前，则ECU 19禁止工作角渐增地得到补偿，即，禁止对工作角的渐增的补偿。如果步骤S7的答案是否定的(否)，即，如果当前进气阀打开时间IVO(n)与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较没有超前，则ECU 19确定有必要对工作角渐增地补偿，从而例程从步骤S7进入步骤S8。
在步骤S8，ECU 19使工作角能渐增地得到补偿。具体来说，从ECU 19的输出接口向可变升程和工作角控制机构51的第一致动器63输出表示工作角递增补偿的命令。根据工作角递增补偿，在每一个控制周期内，工作角递增一个预先确定的增量(非常小的工作角)，从而在工作角θ控制例程的随后执行期间逐渐而适当地增大。从步骤S1经过步骤S2、S6和S7到S8的流程可以看出，在θA＜φT的情况下，工作角θ增大的时间变化率可以适当地得到限制，以便防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较而超前。更详细来说，工作角θ增大的时间变化率可以通过预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT来限制进气阀打开时间IVO而进行限制，以便进气阀打开时间IVO慢慢而适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT，同时防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较而超前。
前面提及的进气阀打开时间极限IVOLIMIT和进气阀关闭时间极限IVCLIMIT是基于发动机操作条件而设置的。例如，进气阀打开时间极限IVOLIMIT基于允许的残余气体浓度推出或者基于该浓度设置，该浓度基于进气空气量和发动机转速而确定。另一方面，进气阀关闭时间极限IVCLIMIT基本上基于当前发动机操作条件(如发动机转速的当前值和所需要的发动机转矩的当前值)而被设置为期望的进气阀关闭时间(即，基于前面提及的期望的工作角θT和期望的中心角相φT而确定的期望的进气阀关闭时间)。与进气阀关闭时间极限IVCLIMIT的上述基本设置方式相同，可以基于当前发动机操作条件(如发动机转速的当前值和所需要的发动机转矩的当前值)将进气阀打开时间极限IVOLIMIT设置为期望的进气阀打开时间(即，基于前面提及的期望的工作角θT和期望的中心角相φT而确定的期望的进气阀关闭时间)。或者，进气阀打开时间极限IVOLMIT可以被设置为稍微偏离期望的进气阀打开时间一个预先确定的曲柄角的一个进气阀打开时间，而进气阀关闭时间极限IVCLIMIT可以被设置为稍微偏离期望的进气阀关闭时间一个预先确定的曲柄角的进气阀关闭时间。
现在请参看图6，该图显示了与图5的工作角θ控制例程并行执行的中心角相φ控制例程。
在步骤S11，计算期望的中心角相φT(中心角相φ的期望值)或从预编程的“发动机速度”对“发动机转矩”对“期望的中心角相φT”特性图进行检索。
在步骤S12中，将实际中心角相φA与通过步骤S11检索的期望的中心角相φT进行比较。具体来说，进行检查，以确定实际中心角相φA与期望的中心角相φT比较是否滞后。实际中心角相φA是通过驱动轴传感器66检测的。如果步骤S12的答案是否定的(否)，即，如果实际相位φA与期望的相位φT比较超前，则ECU 19的处理器判断必须将中心角相的相位滞后，从而例程从步骤S12通过步骤S13进入步骤S14。
在步骤S13中，计算进气阀关闭时间IVC的当前值IVC(n)。当前进气阀关闭时间IVC(n)实际上是基于由控制轴传感器64检测的实际工作角θA和由驱动轴传感器66检测的实际中心角相φA计算的。
在步骤S14中，进行检查，以确定通过步骤S13计算出的当前进气阀关闭时间 IVC(n)与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较是否滞后。如果步骤S14的答案是肯定的(是)，则ECU 19禁止中心角相进一步发生相位滞后，即，禁止对中心角相的相位滞后补偿。相反，如果步骤S14的答案是否定的(否)，则ECU 19判断必须将中心角相滞后，从而例程从步骤S14进入步骤S15。
在步骤S15，ECU 19使中心角相发生相位滞后。具体来说，从ECU 19的输出接口向可变相位控制机构71的第二致动器73输出一个表示相位滞后补偿的命令。根据相位滞后补偿，在每一个控制周期内，中心角相被滞后一个预先确定的曲柄角(非常小的曲柄角)，从而在中心角相φ控制例程的随后执行期间逐渐而适当地滞后。从步骤S11经过步骤S12、S13和S14到步骤S15可以看出，在从期望的相位φT到实际相位φA的相位超前状态，中心角相φ的相位滞后的时间变化率可以适当地得到限制，以便防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而滞后。更详细来说，中心角相φ的相位滞后的时间变化率可以通过预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT来限制阀关闭时间IVC而进行适当地限制，以便进气阀关闭时间IVC慢慢而适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT，同时防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而滞后。
相反，如果步骤S12的答案是肯定的(是)，即，如果实际相位φA与期望的相位φT比较而滞后，则ECU 19的处理器判断必须将中心角相的相位超前，从而例程从步骤S12通过步骤S16进入步骤S17。
在步骤S16中，计算进气阀打开时间IVO的当前值IVO(n)。当前进气阀打开时间IVO(n)实际上是基于由控制轴传感器64检测的实际工作角θA和由驱动轴传感器66检测的实际中心角相φA计算的。
在步骤S17中，进行检查，以确定通过步骤S16计算出的当前进气阀打开时间IVO(n)与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较是否超前。如果步骤S17的答案是肯定的(是)，则ECU 19禁止中心角相进一步发生相位超前，即，禁止对中心角相的相位超前补偿。相反，如果步骤S17的答案是否定的(否)，则ECU 19判断必须将中心角相超前，从而例程从步骤S17进入步骤S18。
在步骤S15，ECU 19使中心角相发生相位超前。具体来说，从ECU 19的输出接口向可变相位控制机构71的第二致动器73输出一个表示相位超前补偿的命令。根据相位超前补偿，在每一个控制周期内，中心角相被超前一个预先确定的曲柄角(非常小的曲柄角)，从而在中心角相φ控制例程的随后执行期间逐渐而适当地超前。从步骤S11经过步骤S12、S16和S17到步骤S18可以看出，在从期望的相位φT到实际相位φA的相位滞后状态，中心角相φ的相位超前的时间变化率可以适当地得到限制，以便防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较而超前。更详细来说，中心角相φ的相位超前的时间变化率可以通过预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT来限制阀打开时间IVO而进行适当地限制，以便进气阀打开时间IVO慢慢而适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限IVCLIMIT，同时防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较而超前。
用于如图6所示的中心角相φ控制例程的前面提及的进气阀打开时间极限IVOLIMIT和进气阀关闭时间极限IVCLIMIT可以被设置为与用于如图5所示的工作角θ控制例程的相应的时间极限IVOLIMIT和IVCLIMIT相同。或者，用于如图6所示的中心角相φ控制例程的进气阀打开时间极限IVOLIMIT和进气阀关闭时间极限IVCLIMIT可以被设置为与用于如图5所示的工作角θ控制例程的相应的时间极限IVOLIMIT和IVCLIMIT不同。
从上文可以看出，根据本实施例的系统，图5的工作角θ控制例程和图6的中心角相φ控制例程是彼此并行同时执行的。在图5的工作角θ控制例程和图6的中心角相φ控制例程同时执行期间，假设工作角θ的时间变化率是根据工作角θ控制例程限制的(参见从图5的步骤S4到步骤S5的流程或从步骤S7到步骤S8的流程)，中心角相φ相对于t(时间)的变化与工作角θ相对于t的变化相比有变大的趋势。也就是说，当中心角相φ的相位变化与工作角θ的变化比较由于某种原因相对滞后，工作角θ的时间变化率是通过预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT(或预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT)来限制进气阀关闭时间IVC而适当地进行限制的，因此，本实施例的系统运转以等待中心角相φ的相位变化变大一段时间，在该时间段内，工作角θ的时间变化率受到限制。结果，工作角θ控制和中心角相φ控制同时执行，以使工作角θ的时间变化率和中心角相φ的时间变化率彼此同步，从而避免造成不希望的反常的阀门时间。
现在请参看图7A和7B，该图显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC，两者是通过结合由可变升程和工作角控制机构51控制的工作角θ和由可变相位控制机构71控制的中心角相φ在从高负载操作(参见图7A的操作点“a”和进气阀特性图)到非常低的负载操作(参见图7B的操作点“b”和进气阀特性图)的瞬变状态的减速期间确定的。通过如图7A(在高负载操作期间)所示的从进气阀打开时间IVO到进气阀关闭时间IVC的工作角θ和中心角相φ(对应于IVO的曲柄角和IVC的曲柄角之间的中心角)与如图7B(在非常低的负载操作期间)所示的对应项的比较可以看出，在从操作点“a”到操作点“b”的过渡期间，中心角相φ必须滞后，而工作角θ减小。图8A、8B和8C分别显示了在从操作点“a”(高负载操作)到操作点“b”(非常低的负载操作)的瞬变状态的减速期间没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀关闭时间IVC的变化。图8A-8C中的实线表示的特性曲线分别显示了理想的工作角θ特性，理想的中心角相φ特性，以及理想的进气阀关闭时间IVC特性。另一方面，图8B和8C中的虚线表示的特性曲线分别显示了由于某种原因而发生的不希望的中心角相φ特性，以及不希望的进气阀关闭时间IVC特性。假设与图8B中的实线表示的其期望的相位比较，在没有同步控制的情况下中心角相φ的相位滞后是时间延迟的(参见图8B中的虚线)，由于工作角θ减小，进气阀关闭时间IVC相对于其期望的进气阀关闭时间(即，预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT)而超前有增大的趋势(参见图8C中IVC超过IVCLIMIT的上面突出部分)。这就导致进入发动机汽缸的吸气量缺乏，从而可能会发生发动机熄火。另一方面，图9A、9B和9C分别显示了在从操作点“a”(高负载操作)到操作点“b”(非常低的负载操作)的瞬变状态的减速期间对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀关闭时间IVC的变化。假设与图9B中的实线表示的其期望的相位比较在进行同步控制的情况下中心角相φ的相位滞后是时间延迟的(参见图9B中的虚线)，进气阀关闭时间IVC受到预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT的限制，如此，工作角θ减小的时间变化率渐减地得到抵偿，结果，进气阀关闭时间IVC慢慢地接近预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT，同时防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而超前(参见图5中的从步骤S4到步骤S5的流程)。结果，工作角θ根据图9A中的虚线表示的特性曲线的变化与中心角相φ的变化同步(参见图9B中的虚线)。然后，进气阀关闭时间IVC保持在预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT(参见图9C)。
现在请参看图10A和10B，该图显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC，两者是通过结合工作角θ控制和中心角相φ控制在从低负载操作(参见图10A的操作点“a”和进气阀特性图表)到高负载操作(参见图10B的操作点“b”和进气阀特性图表)的瞬变状态的加速期间确定的。通过如图10A(在低负载操作期间)所示的从IVO到IVC的工作角θ和中心角相φ(对应于IVO和IVC之间的中心角)与如图10B(在高负载操作期间)所示的对应项的比较可以看出，中心角相φ必须滞后，而工作角θ增大。图11A、11B和11C分别显示了在从操作点“a”(低负载操作)到操作点“b”(高负载操作)的瞬变状态的加速期间没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀打开时间IVO的变化。图11A-11C中的实线表示的特性曲线分别显示了理想的工作角θ特性，理想的中心角相φ特性，以及理想的进气阀打开时间IVO特性。另一方面，图11B和11C中的虚线表示的特性曲线显示了由于某种原因而发生的不希望的中心角相φ特性，以及不希望的进气阀打开时间IVO特性。假设与图11B中的实线表示的其期望的相位比较在没有同步控制的情况下中心角相φ的相位滞后是时间延迟的(参见图11B中的虚线)，由于工作角θ增大，进气阀打开时间IVO相对于其期望的进气阀打开时间(即，预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT)而超前有增大的趋势(参见图11C中的IVO超过IVOLIMIT的上面突出部分)。这就导致过度的阀门重叠，从而燃烧稳定性可能会暂时变差。另一方面，图12A、12B和12C分别显示了在从操作点“a”(低负载操作)到操作点“b”(高负载操作)的瞬变状态的加速期间对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀打开时间IVO的变化。假设与图12B中的实线表示的其期望的相位比较在进行同步控制的情况下中心角相φ的相位滞后是时间延迟的(参见图12B中的虚线)，进气阀打开时间IVO受到预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT的限制，如此，工作角θ增大的时间变化率渐减地得到补偿，结果，进气阀打开时间IVO慢慢地接近预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT，同时防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVCLIMIT比较而超前(参见图5中的从步骤S7到步骤S8的流程)。结果，工作角θ根据图12A中的虚线表示的特性曲线与中心角相φ的变化而同步地变化(参见图12B中的虚线)。然后，进气阀打开时间IVO保持在预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT(参见图12C)。
现在请参看图13A和13B，该图显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC，两者是通过结合工作角θ控制和中心角相φ控制在从低负载操作(参见图13A的操作点“a”和进气阀特性图)到低速高负载操作(参见图13B的操作点“b”和进气阀特性图)的瞬变状态的换低档期间确定的。通过如图13A(在低负载操作期间)所示的从IVO到IVC的工作角θ和中心角相φ(对应于IVO和IVC之间的中心角)与如图13B(在低速和高负载操作期间)所示的对应项的比较可以看出，中心角相φ必须滞后，而工作角θ减小。图14A、14B和14C分别显示了在从操作点“a”(低负载操作)到操作点“b”(低速高负载操作)的瞬变状态的换低档期间没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀关闭时间IVC的变化。图14A-14C中的实线表示的特性曲线分别显示了理想的工作角θ特性，理想的中心角相φ特性，以及理想的进气阀关闭时间IVC特性。另一方面，图14A和14C中的虚线表示的特性曲线分别显示了由于某种原因而发生的不希望的工作角θ特性，以及不希望的进气阀关闭时间IVC特性。假设与图14A中的实线表示的其期望的工作角比较在没有同步控制的情况下工作角θ的减小是时间延迟的(参见图14A中的虚线)，由于中心角相φ的相位滞后，进气阀关闭时间IVC相对于其期望的进气阀关闭时间(即，预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT)而滞后有增大的趋势(参见图14C中IVC下冲IVCLIMIT的下冲部分)。这就导致异常的扭矩波动。另一方面，图15A、15B和15C分别显示了在从操作点“a”(低负载操作)到操作点“b”(低速高负载操作)的瞬变状态的换低档期间对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀关闭时间IVC的变化。假设与图15A中的实线表示的其期望的工作角比较在进行同步控制的情况下工作角θ的减小是时间延迟的(参见图15A中的虚线)，进气阀关闭时间IVC受到预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT的限制，如此，中心角相φ的相位滞后的时间变化率渐减地得到抵偿，结果，进气阀关闭时间IVC慢慢地接近预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT，同时防止进气阀关闭时间IVC与预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT比较而滞后(参见图6中的从步骤S14到步骤S15的流程)。结果，中心角相φ根据图15B中的虚线表示的特性曲线与工作角θ的变化而同步地变化(参见图15A中的虚线)。然后，进气阀关闭时间IVC保持在预先确定的进气阀关闭时间极限IVCLIMIT(参见图15C)。
现在请参看图16A和16B，该图显示了进气阀打开时间IVO和进气阀关闭时间IVC，两者是通过结合工作角θ控制和中心角相φ控制在从高负载操作(参见图16A的操作点“a”和进气阀特性图)到低负载操作(参见图16B的操作点“b”和进气阀特性图)的瞬变状态的减速期间确定的。通过如图16A(在高负载操作期间)所示的从IVO到IVC的工作角θ和中心角相φ(对应于IVO和IVC之间的中心角)与如图16B(在低负载操作期间)所示的对应项的比较可以看出，中心角相φ必须超前，而工作角θ减小。图17A、17B和17C分别显示了在从操作点“a”(高负载操作)到操作点“b”(低负载操作)的瞬变状态的减速期间没有对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀关闭时间IVC的变化。图17A-17C中的实线表示的特性曲线分别显示了理想的工作角θ特性，理想的中心角相φ特性，以及理想的进气阀打开时间IVO特性。另一方面，图17A和17C中的虚线表示的特性曲线显示了由于某种原因而发生的不希望的工作角θ特性，以及不希望的进气阀打开时间IVO特性。假设与图17A中的实线表示的其期望的工作角比较在没有同步控制的情况下工作角θ的减小是时间延迟的(参见图17A中的虚线)，由于中心角相φ的相位超前，进气阀打开时间IVO相对于其期望的进气阀打开时间(即，预先确定的进气阀打开时间极限IVCLIMIT)而超前有增大的趋势(参见图17C中IVO超过IVCLIMIT的上面突出部分)。这就导致过度的阀门重叠，从而燃烧稳定性可能会暂时变差。另一方面，图18A、18B和18C分别显示了在从操作点“a”(高负载操作)到操作点“b”(低速低负载操作)的瞬变状态的减速期间对工作角和相位同步进行控制而获得的工作角θ、中心角相φ，以及进气阀打开时间IVO的变化。假设与图18A中的实线表示的其期望的工作角比较在进行同步控制的情况下工作角θ的减小是时间延迟的(参见图18A中的虚线)，进气阀打开时间IVO受到预先确定的进气阀关闭时间极限IVOLIMIT的限制，如此，中心角相φ的相位超前的时间变化率渐减地得到补偿，结果，进气阀打开时间IVO慢慢地接近预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT，同时防止进气阀打开时间IVO与预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT比较而超前(参见图6中的从步骤S17到步骤S18的流程)。结果，中心角相φ根据图18B中的虚线表示的特性曲线与工作角θ的变化而同步地变化(参见图18A中的虚线)。然后，进气阀打开时间IVO保持在预先确定的进气阀打开时间极限IVOLIMIT(参见图18C)。
作为一种可变工作角控制机构，所显示实施例的系统使用可变升程和工作角控制机构51(参见图2)，该机构能够同时连续地放大和缩小阀门升程和工作角。作为替代，也可以使用另一种类型的工作角控制机构，在这种机构中，最大阀门升程是固定常数，只有工作角是可变地控制的。
这里引用了日本专利申请No.2002-211993(2002年7月22日申请)的全部内容作为参考。
虽然前述的内容是对实施本发明的优选的实施例的描述，可以理解，本发明不仅限于这里显示和描述的特定的实施例，在不偏离下面的权利要求所定义的本发明的范围或精神的情况下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种用于发动机的可变进气阀操作系统，该系统能使进气阀的工作角和进气阀的最大升程点处的相位变化，该系统包括能够连续地改变进气阀的工作角的可变工作角控制机构；能够连续地改变进气阀的相位的可变相位控制机构；控制单元，其被配置为电连接到可变工作角控制机构和可变相位控制机构两者，以便基于发动机操作条件响应于所期望的工作角和所期望的相位同时控制可变工作角控制机构和可变相位控制机构；以及该控制单元执行同步控制，以使工作角的时间变化率和相位的时间变化率在发动机操作条件改变的瞬变状态下彼此同步。
2.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的增大的时间变化率在瞬变状态中是受限制的，以便防止进气阀打开时间与基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
3.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位超前时间变化率在瞬变状态中是受限制的，以便防止进气阀打开时间与基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
4.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的减小的时间变化率在瞬变状态中是受限制的，以便防止进气阀关闭时间与基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限相比较而超前。
5.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位滞后时间变化率在瞬变状态中是受限制的，以便防止进气阀关闭时间与基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限相比较而滞后。
6.根据权利要求2或3所述的可变进气阀操作系统，进一步包括第一检测器，用于检测由可变工作角控制机构改变的工作角的当前值；以及第二检测器，用于检测由可变相位控制机构改变的相位的当前值；以及其中，基于工作角的当前值和相位的当前值计算关于进气阀打开时间的最新信息数据。
7.根据权利要求4或5所述的可变进气阀操作系统，进一步包括第一检测器，用于检测由可变工作角控制机构改变的工作角的当前值；以及第二检测器，用于检测由可变相位控制机构改变的相位的当前值；以及其中，基于工作角的当前值和相位的当前值计算关于进气阀关闭时间的最新信息数据。
8根据权利要求2或3所述的可变进气阀操作系统，进一步包括第一检测器，用于检测由可变工作角控制机构改变的工作角的当前值；以及第二检测器，用于检测由可变相位控制机构改变的相位的当前值；以及其中，预先确定的进气阀打开时间极限被设置为与基于所期望的工作角和所期望的相位确定的所期望的进气阀打开时间相同。
9.根据权利要求4或5所述的可变进气阀操作系统，进一步包括第一检测器，用于检测由可变工作角控制机构改变的工作角的当前值；以及第二检测器，用于检测由可变相位控制机构改变的相位的当前值；以及其中，预先确定的进气阀关闭时间极限被设置为与基于所期望的工作角和所期望的相位确定的所期望的进气阀关闭时间相同。
10.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的增大的时间变化率在瞬变状态中是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限来限制进气阀打开时间而进行限制的，以便进气阀打开时间适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限，同时防止进气阀打开时间与预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
11.根据权利要求1或10所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位超前时间变化率在瞬变状态中是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限来限制进气阀打开时间而进行限制的，以便进气阀打开时间适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限，同时防止进气阀打开时间与预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
12.根据权利要求1或10所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的减小的时间变化率在瞬变状态中是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限来限制进气阀关闭时间而进行限制的，以便进气阀关闭时间适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限，同时防止进气阀关闭时间与预先确定的进气阀关闭时间极限相比较而超前。
13.根据权利要求1或10所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位滞后时间变化率在瞬变状态中是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限来限制进气阀关闭时间而进行限制的，以便进气阀关闭时间适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限，同时防止进气阀关闭时间与预先确定的进气阀关闭时间极限比较而滞后。
14.根据权利要求1所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的增大的时间变化率在从低负载操作到高负载操作的瞬变状态的加速期间是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限来限制进气阀打开时间而进行限制的，以便进气阀打开时间适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限，同时防止进气阀打开时间与预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
15.根据权利要求1或14所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位超前时间变化率在从高负载操作到低负载操作的瞬变状态的减速期间是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀打开时间极限来限制进气阀打开时间而进行限制的，以便进气阀打开时间适当地接近预先确定的进气阀打开时间极限，同时防止进气阀打开时间与预先确定的进气阀打开时间极限相比较而超前。
16.根据权利要求1或14所述的可变进气阀操作系统，其特征在于工作角的减小的时间变化率在从高负载操作到非常低的负载操作的瞬变状态的减速期间是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限来限制进气阀关闭时间而进行限制的，以便进气阀关闭时间适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限，同时防止进气阀关闭时间与预先确定的进气阀关闭时间极限相比较而超前。
17.根据权利要求1或14所述的可变进气阀操作系统，其特征在于相位的相位滞后时间变化率在从低负载操作到低速高负载操作的瞬变状态的换低档期间是通过以基于发动机操作条件设置的预先确定的进气阀关闭时间极限来限制进气阀关闭时间而进行限制的，以便进气阀关闭时间适当地接近预先确定的进气阀关闭时间极限，同时防止进气阀关闭时间与预先确定的进气阀关闭时间极限相比较而滞后。
全文摘要
在一种用于发动机的能使进气阀的工作角和进气阀的最大升程点处的相位变化的可变进气阀操作系统中，提供可变工作角控制机构以连续地改变进气阀的工作角，并提供可变相位控制机构以连续地改变进气阀的相位。一个控制单元被配置为电连接到这两个可变控制机构，以基于发动机操作条件响应所期望的工作角和所期望的相位同时控制这些控制机构。控制单元执行同步控制，以使工作角的时间变化率和相位的时间变化率在发动机操作条件改变的瞬变状态下彼此同步。
文档编号F02D13/02GK1495347SQ0313310
公开日2004年5月12日 申请日期2003年7月22日 优先权日2002年7月22日
发明者川村克彦, 江头猛 申请人:日产自动车株式会社