专利名称：内燃机的气门正时控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的控制器，更具体地说，涉及一种以可变的方式控制内燃机气门的气门正时(配气正时，配气相位)的控制器，该内燃机气门根据一凸轮轴的旋转而打开和关闭。
背景技术：
为了增加输出或改善喷射，用于车辆等的内燃机可具有一气门正时控制器，该控制器用于最优地改变内燃机的气门正时。这种气门正时控制器包括一与内燃机的一曲轴同步旋转的转子。该转子容纳有与内燃机的一凸轮轴相连接的一可移动构件，从而该可移动构件可(与该转子)相对旋转。在转子中该可移动构件的相对侧上限定一提前压力室和一迟后压力室。该提前和迟后压力室通过一油压转换阀(oil control valve)(OCV)连接在一油泵上。该气门正时控制器调节供给该油压转换阀的电压的占空比(dutyratio)以控制压力室之间的压力差。
压力室之间的压力差根据电压占空比而变化。该可移动构件根据压力室之间的压力差相对于转子旋转。结果，凸轮轴相对于转子的旋转相位变成(可移动构件位于)该提前侧或该迟后侧。这样，气门正时控制器改变凸轮轴的旋转相位以改变内燃机的气门正时。
这种气门正时控制器包括一锁定机构，该锁定机构用于将凸轮轴锁定在与一预定定时相对应的一旋转相位上。这样在液压为低时，例如内燃机起动时将气门正时固定在一预定定时。该锁定机构包括例如一位于转子内的锁孔和一设置在可移动构件中的锁销。该锁定机构还包括一用于朝该锁孔推动该锁销的弹簧。具有这种锁定机构的气门正时控制器通过使该锁销和锁孔接合而将气门正时锁定在一预定时刻。当改变气门正时时，该气门正时控制器使该锁销与锁孔分离。
在这种锁定机构中，当可移动构件相对于转子的相对旋转力减小时，作用在锁销的周向表面和锁孔壁之间的接合力也减小。在此情况下，当锁销从锁孔移开时，阻止锁销与锁孔分离的摩擦力或阻力小。其中阻力相对于用于使锁销与锁孔分离的力最小的液压状态被称为“最容易解锁的液压状态”。
为了到达该“最容易解锁的液压状态”，将提供给OCV的电压的占空比设定为使得气门正时被顺利和快速地解锁。但是，用于到达该最优液压状态的适当的实际占空比(下文称为最优占空比)受到油泵的进气压力和工作油(operating oil)的粘度的影响并发生波动。因此，当将最优占空比设定为一固定值时难以获得最优的液压状态。
可以认为，一用于保持该凸轮轴的旋转相位的保持占空比(holdingduty ratio)适用于获得最优占空比。因此，日本公开专利No.2002-161765说明了使供给OCV的电压的占空比从该保持占空比逐渐变化以便凸轮轴朝该提前侧相对旋转。日本公开专利No.2002-161765说明了使电压占空比从一用于使凸轮轴朝迟后侧相对旋转的极限值(可变范围的下限值)经由该保持占空比渐变到一用于使凸轮轴朝提前侧相对旋转的值。与最优占空比是一固定值的情况相比，这增加了提供给OCV的电压的占空比符合最优占空比的可能性。
但是，在日本公开专利No.2002-161765中，占空比从保持占空比逐渐变化以便凸轮轴朝提前侧相对旋转。因此，当最优占空比是一使凸轮轴朝迟后侧相对旋转的占空比时，OCV的占空比不符合该最优占空比。另外，在日本公开专利No.2002-161765中，转化开始时的值可设定为该OCV的占空比的可变范围的下限值(该可变范围的两个极限值之一)。因此，当最优占空比离该可变范围的下限值较远时(例如当最优占空比接近该保持占空比时)，该占空比从开始渐变到达到该最优占空比要花很长的时间。长时间的转化使解锁迟后，即，使气门正时开始变化的定时迟后。
发明内容
本发明提供一种用于在内燃机气门的一锁定机构中进行快速解锁的控制器。
本发明的一个方面是一种用于控制内燃机的气门正时的控制器。该内燃机包括一曲轴和一凸轮轴，该控制器包括一可变机构，该可变机构包括一与该曲轴同步旋转的转子，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室和一迟后压力室。该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变气门正时。该压力差由一可变指令值设定。该控制器还包括一锁定机构，该锁定机构包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部。当该凸轮轴的旋转相位符合一预定的锁定相位时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合以锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动。当该指令值设定为一解锁指令值时，该可变机构进入最容易解锁的流体压力状态。一指令值设定装置使该指令值从第一预定值逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
本发明的另一个方面是一种用于控制内燃机的气门正时的控制器。该内燃机包括一曲轴和一凸轮轴。该控制器包括一可变机构，该可变机构包括一与该曲轴同步旋转的转子，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室和一迟后压力室。该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变该气门正时。该压力差由一可变的指令值设定。该控制器还具有一锁定机构，该锁定机构包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部。当该凸轮轴的旋转相位与一预定的锁定相位相符合时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合，以便锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动。该提前压力室和该迟后压力室中的流体向该凸起部施加第一个力以使该凸起部脱离该凹部。当该指令值设定为一解锁指令值时，该可变机构进入这样一种状态，其中从该第一个力减去由于该凸轮轴的相对旋转运动而在与该第一个力的方向相反的方向上作用在该凸起部上的第二个力所得到的值最大。一控制单元使该指令值从第一预定值逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
本发明的另一个方面是一种用于控制内燃机的气门正时的方法。该内燃机包括一曲轴，一凸轮轴，一可变机构，和一锁定机构。该可变机构包括一与该曲轴同步旋转的转子，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室和一迟后压力室。该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变气门正时。该锁定机构包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部。当该凸轮轴的旋转相位与一预定的锁定相位相符合时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合，以便锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动。该方法包括用一可变的指令值设定该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差。当该指令值设定为一解锁指令值时，该可变机构进入最容易解锁的流体压力状态。该方法还包括使该指令值从第一预定值逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
结合附图从下面的说明中可清楚看到本发明的其它方面和优点，该说明通过示例阐明了本发明的原理。
参考下面对当前的优选实施例的说明以及附图可很好地了解本发明及其目的和优点。
图1示意性地示出一汽油机系统，该系统包括一根据本发明一优选实施例的控制器；图2示意性地示出图1的控制器；
图3是图1的控制器中所包含的锁定机构的横截面视图；图4是图3的锁定机构的横截面视图；图5是示出由结合在图1的控制器中的ECU执行的操作的主流程图；图6是示出该优选实施例的缩回完成标记设定过程的操作的流程图；图7是示出在该优选实施例中冷却剂温度和一预定转速之间的关系的图；图8是示出该优选实施例的锁销缩回控制过程的操作的流程图；以及图9是示出该优选实施例中占空比的变化的时间图。
具体实施例方式
下面将参考图1到9对根据本发明一优选实施例的一控制器进行说明。
图1示意性地示出一使用该优选实施例的控制器的车辆汽油机系统。
一V型六气缸的内燃机10具有一气缸体11，和连接在该气缸体11顶部上的一右气缸盖12R和一左气缸盖12L，该气缸体11包括多个以预定的角间距设置成V形的气缸。因此，内燃机10包括一左气缸组LS和一右气缸组RS。
内燃机10设有活塞13，每个活塞13在设置在气缸体11内的一个气缸中往复运动。一曲轴14连接在每个活塞13的下端。曲轴14由每个活塞13的往复运动驱动旋转。
一曲柄角传感器40位于曲轴14附近，并且该曲柄角传感器40生成一与曲轴14的转速相对应的周期性脉冲型曲柄角信号。如稍后所述，一电子控制单元(ECU)70通过计数曲柄角信号的数量来计算曲轴14的转速(内燃机转速)，该曲柄角信号在一气缸识别传感器42已生成一基准位置/起始位置信号后由曲柄角传感器40生成。
气缸体11的内壁和气缸盖12L和12R以及活塞13的顶部形成一用于燃烧空气-燃料混合物的燃烧室15。用于点燃该混合物的火花塞16安装在气缸盖12L和12R的顶部以便延伸到燃烧室15中。每个火花塞16通过一点火线圈(未示出)连接在一点火器19上，并根据来自ECU70的点火信号被提供一个与该曲柄角同步的高电压。
在气缸盖12L和12R的排气凸轮轴33L和33R的附近分别设置有气缸识别传感器42，该传感器随着排气凸轮轴33L和33R的旋转以预定速率生成基准位置信号。该基准位置信号用于区分气缸并用于检测曲轴14的基准位置。
一冷却剂温度传感器43安装在气缸体11上，其用于检测流过冷却剂流动通道的冷却剂的温度。ECU70将该冷却剂温度te用作内燃机温度。每个气缸盖12L和12R都具有进气口22和排气口32。进气口22与一进气通道20相连接，而排气口32与一排气通道30相连接。在每个进气口22处设有一进气门(进气阀)21，而在气缸盖12的每个排气口32处设有一排气门(排气阀)31。
在左气缸组LS的每个进气门21的上方设置有一用于驱动该进气门21的左进气凸轮轴23L。在右气缸组RS的每个进气门21的上方设置有一用于驱动该进气门21的右进气凸轮轴23R。在左气缸组LS的每个排气门31的上方设置有一用于驱动该排气门31的左排气凸轮轴33L。在右气缸组RS的每个排气门31的上方设置有一用于驱动该排气门31的右排气凸轮轴33R。
进气同步带轮27附装在进气凸轮轴23L和23R的一个端部上，排气同步带轮34附装在排气凸轮轴33L和33R的一个端部上。同步带轮27和34与曲轴14相连接以便通过一同步带35同步旋转。
因此，在内燃机10的操作期间，通过该同步带35和同步带轮27和34将一旋转驱动力从曲轴14传递给凸轮轴23L、23R、33L和33R。每个进气门21和每个排气门31通过由该旋转驱动力引起的凸轮轴23L、23R、33L和33R的旋转而打开和关闭。在一预定的操作期间内驱动气门21和31，该操作时间与活塞13的往复运动和曲轴14的旋转同步，即，与内燃机10中连续的四个冲程同步，该四个冲程包括进气冲程、压缩冲程、燃烧/膨胀冲程和排气冲程。
凸轮角传感器44L和44R分别设置在进气凸轮轴23L和23R附近。该凸轮角传感器44L和44R包括与进气凸轮轴23L和23R相连接的电磁拾音器(electromagnetic pick-up)(未示出)和磁性转子(未示出)。此外，沿该转子的周向形成等间距的齿。凸轮角传感器44L和44R随着进气凸轮轴23的旋转生成脉冲类的凸轮角信号。
一空气过滤器24连接在进气通道20的空气进气口上，同时一节流阀26也设置在进气通道20内，该节流阀与一加速器踏板(图中未示出)连接并受其驱动。通过打开和关闭节流阀26来限制引入内燃机10的空气的量。
一用于检测节流阀打开程度ta的节流阀传感器45设置在节流阀26附近。另外，一用于抑制进气口震动的缓冲槽(surge tank)25设置在节流阀26的下游侧。该缓冲槽25具有一用于检测该缓冲槽25内的进气压力的进气压力传感器46。在每个气缸的进气口22附近设置有一用于向燃烧室15提供燃料的喷射器17。该喷射器17是用电流打开的电磁阀。从一燃料泵(图中未示出)向每个喷射器17提供燃料。
因此，在内燃机10操作期间，将由空气过滤器24过滤的空气引入进气通道20。在引入空气的同时每个喷射器17朝每个进气口22喷射燃料。结果，在每个进气口22处生成空气-燃料混合物，并且在进气冲程中该混合物通过打开的进气门21被引入燃烧室15。然后，该混合物在燃烧室15中燃烧，并生成废气。废气通过一设置在排气通道30内的催化式排气净化器28排放到大气中。
在该优选实施例的内燃机10中，可变的气门正时机构(下文中称为“VVT”)50L和50R改变进气门21的气门正时以改变气门重叠的量。VVT50L和VVT50R分别设置在左气缸组LS和右气缸组RS的进气同步带轮27上，并由液力驱动。通过改变进气凸轮轴23L和23R相对于每个进气同步带轮27的实际相对旋转相位，VVT50L和VVT50R连续地改变进气门21的气门正时。油压转换阀(下文中称为“OCV”)80L和80R以及油泵64L和64R分别与VVT50L和VVT50R相连接。
在该优选实施例中，进气同步带轮27是一与曲轴14同步旋转的转子。
下面参考图2和3说明VVT50L和50R的系统机构。为简便起见，图2没有区分左气缸组LS中的VVT50L和右气缸组RS中的VVT50R。图2示意性地示出用于进气凸轮轴23的气门工作特性控制器和VVT50。
VVT50的控制器具有ECU70。ECU70根据来自不同传感器的输入信号通过控制OCV80而将进气门21限制在一目标气门正时(VVT控制)。
图2中示出的VVT50具有一大致圆形的壳体51，和一容纳在该壳体51内的(叶轮)轮毂52。该壳体51与进气同步带轮27相连接并与其一体地旋转。该轮毂52连接在进气凸轮轴23上并与其一体地旋转。在该优选实施例中，进气凸轮轴23沿从图2看到的顺时针方向旋转。
在该轮毂52的圆周上形成有多个在径向方向上延伸的叶轮53。在壳体51的内圆周上形成有多个在圆周方向上延伸的凹部54，从而叶轮53分别位于该多个凹部54内。叶轮53在每个凹部54内限定一提前压力室55和一迟后压力室56。尽管图2中示出两个叶轮53和两个凹部54，但是可根据需要改变叶轮和凹部的数量。
该提前压力室55和迟后压力室56均通过一对应的油流动通道与OCV80相连接。连接在曲轴14上的油泵64向OCV80提供工作油。该OCV80根据提供给OCV80的电压的占空比dvt限制提供给该提前压力室55或迟后压力室56的工作油的量。具体地说，OCV80根据来自ECU70的指令信号进行操作以便将工作油提供给提前压力室55和迟后压力室56，或使工作油从该提前压力室55和迟后压力室56中排出。结果，轮毂52根据提前压力室55的液压和迟后压力室56的液压的差相对于壳体51旋转。因此，进气凸轮轴23相对于进气同步带轮27的实际相对旋转相位发生变化，从而改变进气门21的气门正时。该优选实施例的OCV80用作一调节两个压力室55和56之间的压力差(液压差)的调节器(actuator)。
VVT50中的气门正时控制具体按如下所述执行。
ECU70接收表示内燃机工作状态的信号，例如来自冷却剂温度传感器43的与冷却剂温度信息有关的信号，来自曲柄角传感器40的曲柄角信号，来自气缸识别传感器42的基准位置信号，来自凸轮角传感器44L和44R的凸轮角信号，以及来自节流阀传感器45的与节流阀打开(程度)ta有关的信号。ECU70根据包含在这些信号中的参数计算轮毂52的目标相对旋转相位(下文中称为“目标相位”)vtt以得到一适合于该内燃机工作状态的气门正时。ECU70根据曲柄角信号和凸轮角信号确定轮毂52的实际相对旋转相位(下文中简称为“实际相位”)vt。
当实际相位vt与目标相位vtt不同时，ECU70通过设定占空比dvt来控制OCV80，以便从提前压力室55和迟后压力室56之一排出工作油并向该提前压力室55和迟后压力室56中的另外一个提供工作油。结果，轮毂52根据提前压力室55和迟后压力室56之间的压力差相对于壳体51被驱动旋转，从而实际相位vt接近目标相位vtt。该占空比dvt对应于ECU70的指令值输出。
当该调节使目标相位vtt与实际相位vt相符合时，ECU70将占空比dvt设定为一保持占空比K(例如大约50％)以停止向提前压力室55和迟后压力室56提供工作油以及从该提前压力室55和迟后压力室56排出工作油。结果，通过使提前压力室55和迟后压力室56的压力保持一致来保持轮毂52的实际相位vt。
在OCV80的控制中，ECU70根据目标相位vtt和实际相位vt之间的差设定占空比dvt。即，目标相位vtt和实际相位vt之间的差越大，ECU70将占空比dvt设定为离保持占空比K越远。占空比dvt的可变范围是0％到100％。作为该可变范围的两个边界值之一的最小占空比(例如0％)是迟后侧的极限值，而作为该可变范围的两个边界值中的另一个的最大占空比(例如100％)是提前侧的极限值。
另外，当目标相位vtt位于实际相位vt的提前侧时，ECU70将占空比dvt设定为该保持占空比K和100％之间的一个值。在此情况下，该占空比dvt离该保持占空比K越远，提前压力室55的压力相对于迟后压力室56的压力就变得越大。相反地，当目标相位vtt位于实际相位vt的迟后侧时，ECU70将占空比dvt设定为该保持占空比K和0％之间的一个值。在此情况下，该占空比dvt离该保持占空比K越远，迟后压力室56的压力相对于提前压力室55的压力就变得越大。即，目标相位vtt和实际相位vt之间的差越大，两个压力室55和56之间的压力差就越大。结果，实际相位vt快速趋向于目标相位vtt。
VVT50中的轮毂52能够在一个范围内相对地旋转，该范围是从叶轮53与凹部54的一个壁相接触的相位到叶轮53与凹部54的相对壁相接触的相位。在该优选实施例的气门正时控制中，该相对旋转的相位范围等于实际相位vt的控制范围。下文中，轮毂52在迟后方向(与进气凸轮轴23的旋转方向相反的方向)上相对旋转到达的最远位置称为“最大迟后位置”。该最大迟后位置设定为当OCV80不受ECU70控制时轮毂52的初始位置，即当内燃机停止时的位置。轮毂52在提前方向(进气凸轮轴23的旋转方向)上相对旋转到达的最远位置称为“最大提前位置”。在该优选实施例的VVT50中，通过提前压力室55和迟后压力室56的压力控制，轮毂52在从该最大迟后位置到该最大提前位置的一个范围内相对旋转。
VVT50具有一锁定机构90，其用于在压力下降期间例如当起动内燃机时控制(锁定)轮毂52的相对旋转。如图2所示，在该多个叶轮53之一内形成一梯状接纳孔91，该孔91平行于进气凸轮轴23的轴向延伸。一锁销92设置为可在该接纳孔91中往复运动。
锁销92以一种其中该锁销92的外表面在接纳孔91的内表面上滑动的状态，沿进气凸轮轴23的轴向在图3所示的凸出位置和图4所示的缩回位置之间移动。该锁销92由一弹簧93推向壳体51。在该锁销92的基部端上形成有一直径增大的阶梯92a。在阶梯92a和接纳孔91的一阶梯91a之间形成一环状的解锁压力室94。在叶轮53内形成一迟后油路95，该油路95是该解锁压力室94和该迟后压力室56之间的连通通道。迟后压力室56的压力通过该迟后油路95传递给解锁压力室94。因此，当迟后压力室56的压力增加时，解锁压力室94的压力也增加。
壳体51包括一锁孔96。当轮毂52位于最大迟后位置时，锁销92插入该锁孔96或与该锁孔96接合。如图3的状态所示，当通过螺旋弹簧93的推力使锁销92插入锁孔96从而锁销92与该锁孔96接合时，轮毂52机械固定在壳体51上以便限制(锁定)轮毂52的相对旋转。即，在相对旋转被限制的状态(锁定状态)下，实际相位vt被保持在最大迟后相位(锁定相位)。在该优选实施例中，锁销92和锁孔96分别限定一凸出部和一凹部，该凸出部和凹部通过凸凹关系相接合以便能够锁定凸轮轴23的相对旋转。
在锁销92的顶端和锁孔96的壁之间限定一解锁压力室97。在叶轮53和壳体51的滑动面上形成一提前油路98，该油路98是该解锁压力室97和提前压力室55之间的连通通道。提前压力室55的压力通过该提前油路98传递给解锁压力室97。因此，当提前压力室55的压力增加时，解锁压力室97的压力也增加。
解锁压力室94和97的油工作压力在使锁销92与锁孔96脱离的方向上起作用。因此，当提前压力室55和迟后压力室56之一或两者的压力增加，并且解锁压力室94和97的压力充分增加时，锁销92在该锁销92与锁孔96分离的方向上移动，如图4中所示。因此，锁定机构90解开对轮毂52的相对旋转的锁定。即，在锁定机构90中，作用在锁销92上以使其从锁孔96移开的主要因素是各解锁压力室94和97的液压。在该优选实施例中，锁定机构90解开对相对旋转的锁定的状态被称为解锁状态。
在该优选实施例中，与提前压力室55相连接的解锁压力室97具有一个液压作用于其上以便从锁孔96中释放(脱离)锁销92的区域，该区域大于与迟后压力室56相连接的解锁压力室94的相应区域。即，沿使锁销92与锁孔96分开(脱离)的方向而作用在锁销92上的力受到的提前压力室55的压力的影响比迟后压力室56的压力的影响大。
在该优选实施例中，当在起动内燃机10后液压马上变低时，将轮毂52的相对旋转锁定在最大迟后位置，即锁定相位。此后，油泵64L和64R能够根据内燃机转速ne的升高向压力室55和56提供足够的油。然后，锁定机构90释放对轮毂52的相对旋转运动的锁定，并且VVT50改变轮毂52的实际相位vt。ECU70对于轮毂52的相对旋转运动的早期解锁进行控制。该控制的结果是抑制了由于实际相位vt的不同，即内燃机10中的两个气缸组LS和LR的气门正时的不同所导致的转矩波动，并且可快速实现适合于内燃机10的工作状态的气门正时。
下面将参照图5到8的流程图说明由ECU70执行的对VVT50进行控制的操作步骤的细节。
在由ECU70执行的预定的控制周期内，对左气缸组LS和右气缸组RS交替重复执行这些流程图中所示的一系列过程。
如图5的流程图中所示，ECU70首先在步骤S100中计算目标相位vtt。如前面所述，ECU70根据前面提到的参数计算目标相位vtt以便实现一适合于内燃机10的工作状态的气门正时。在该优选实施例中，用前面提到的锁定相位作为基准(零)来设定目标相位vtt和实际相位vt。随着轮毂52离开锁定相位到达提前侧，目标相位vtt增加。
在步骤S105中，ECU70判定对于气缸组LS和RS中的至少一个缩回完成标记是否为OFF。该“缩回完成标记”指示锁销92是否已与锁孔96脱离(完全缩回)，即锁定机构90是否位于解锁状态。具体地说，在锁销92插入锁孔96的锁定状态中缩回完成标记设为OFF，而在锁销92与锁孔96脱离的解锁状态中缩回完成标记设为ON。在起始状态中，对于气缸组LS和RS将缩回完成标记预先设定为OFF。
当步骤S105中的判定结果是YES时，即，当判定两个气缸组LS和RS的至少一个锁定机构90处于锁定状态，则过程转到步骤S110。相反地，当步骤S105中的判定结果是NO时，即，当判定两个气缸组LS和RS的锁定机构90都处于解锁状态，则过程转到步骤S120。
在步骤S110中，ECU70判定在步骤S100中计算出的目标相位vtt是否大于一预定相位d1。该预定相位d1设定为一大于零的值，即，设定为一在锁定相位的提前侧的相位。
当步骤S110中的判定结果为YES时，即当目标相位vtt大于预定相位d1时，在步骤S115中ECU70将目标相位vtt设定为该预定相位d1。即，当步骤S100中计算出的目标相位vtt大于预定相位的d1时，用预定值d1替换该目标相位vtt。当目标相位vtt等于该预定值d1时，保持该目标相位而不进行任何改变。当步骤S110中的判定结果为NO时，即当步骤S100中计算出的目标相位vtt小于预定相位d1时，目标相位vtt的值不被替换，并且过程转到步骤S120。通过这些过程将目标相位vtt限制在一小于该预定相位d1的范围内。
当致动OCV80以使轮毂52的实际相位vt接近该受限的目标相位vtt时，实际相位vt被限制成小于该预定相位d1。例如，两个VVT50中的一个可能处于锁定状态，而另一个VVT50可能处于解锁状态。在此情况下，即使由于OCV80的致动而使被解锁的轮毂52相对旋转，这两个VVT50即两个气缸组LS和RS之间的实际相位vt的差仍被限制成小于该预定相位d1。该预定相位d1设定为一个能够充分限制内燃机10的转矩波动的值，该转矩波动是由实际相位vt之间的差，即气门正时之间的差引起的。
在步骤S120中，ECU70判定目标相位vtt是否大于或等于预定相位d2。该预定相位d2设定为满足以下关系0＜d2≤d1。当步骤S120的判定结果为NO时，即当目标相位vtt小于该预定相位d2时，ECU70在步骤S125中执行紧靠控制(abutment control)。在该紧靠控制中，ECU70执行用于使轮毂52朝最大迟后位置相对旋转的液压控制以确保将实际相位vt设定为零。
具体地说，ECU70将提供给OCV80的电压的占空比dvt设定为可确保轮毂52朝最大迟后位置相对旋转的“K-X”。这里，K是前面提到的保持占空比，X是设定为确保轮毂52朝该最大迟后位置相对旋转的一预定占空比(例如20％)。因此，在该优选实施例中，当在步骤S120的过程(确定)目标相位vtt小于该预定相位d2时，轮毂52朝最大迟后位置相对旋转，并且不朝该目标相位vtt相对旋转。
当步骤S120的判定结果为YES时，ECU70在步骤S130中执行缩回完成标记设定过程。在该缩回完成标记设定过程中，ECU70根据内燃机10的工作状态来设定在步骤S105中进行判定的标记的ON/OFF状态。
具体地说，在图6的流程图所示的缩回完成标记设定过程中，在步骤S200中ECU70首先判定内燃机10是否处于全加速状态。例如，ECU70根据节流阀传感器45检测到的节流阀打开程度ta是否超过一预定角度(例如30°)来判定全加速状态。如果节流阀打开程度ta超过一预定角度，则ECU70判定存在全加速状态，当没有超过该预定角度时ECU70则判定存在非全加速状态。
当步骤S200中的判定结果为YES时，即，当内燃机10处于全加速状态时，可认为内燃机转速ne快速增加。因此，随内燃机转速ne快速增加而快速增加的油泵64的输出压力被认为是一使锁销92与锁孔96脱离的充分值，并且在步骤S210中ECU70将缩回完成标记设为ON。当步骤S200中的判定结果为NO时，该过程转到步骤S220。
在步骤S220中，ECU70判定是否满足至少下述一个条件即实际相位vt超过预定相位d3，和内燃机转速ne超过一预定转速r1。该预定相位d3设定为满足关系“0＜d3＜d1”。如果实际相位vt大于或等于预定相位d3，则认为轮毂52从该锁定位置(最大迟后位置)完全移开并且锁定机构90处于解锁状态。该预定转速r1是在这样一个假设状态下的内燃机转速的值，即由内燃机10驱动的油泵64的输出压力比足以将锁定机构90设定在解锁状态还要高。即，当步骤S220中的判定结果为YES时，在步骤S210中ECU70将缩回完成标记设定为ON。
当步骤S220中的判定结果为NO时，ECU70判定实际相位vt是否小于一预定相位d4并且内燃机转速ne是否小于一预定转速r2。该预定相位d4设定为满足关系“0＜d4＜d3”。当实际相位vt小于该预定相位d4时，轮毂52很可能位于或接近该锁定位置，并将锁定机构90设定在锁定状态。该预定转速r2设定为满足关系“0＜r2＜r1”。该预定转速r2是假设当油泵64的输出压力不足以将锁定机构90设定在解锁状态的内燃机转速。
当步骤S230中的判定结果为YES时，ECU70根据当前的实际相位vt和内燃机转速ne认为锁定机构90处于锁定状态。因此，在步骤S240中ECU70将缩回完成标记设为OFF。当步骤S230中的判定结果为NO时，ECU70不执行步骤S210和S240中的缩回完成标记设定过程，并且结束图6中的流程图的过程。在该优选实施例的缩回完成标记设定过程中，步骤S220的判定基准值(预定相位d3和预定转速r1)和步骤S230中的判定基准值(预定相位d4和预定转速r2)之间可能存在数值差。在步骤S220和S230之间存在一种与上述数值差有关的滞后关系。
在该优选实施例中，ECU70根据冷却剂温度传感器43检测到的冷却剂温度te来设定预定转速r1。例如，ECU70根据例如图7所示的图M101设定该预定转速r1。该图M101表示冷却剂温度te和预定转速r1之间的关系，并预先存储在ECU70中。如图M101中所示，冷却剂温度te越高，则预定转速r1越高。该预定转速r2设定为从该预定转速r1减去滞后量得到的值。
该预定转速r1和r2根据冷却剂温度而设定，这是因为即使在相同内燃机转速ne下，油泵64的输出压力也会由于油粘度的影响随油温度发生变化而不同。如果冷却剂温度te高，则推定由于冷却剂的影响油温度高并且油粘度低。在这种情况下，认为油泵64的液压较低。为此，ECU70使用冷却剂温度te作为估测油温度的参数，并根据该温度te设定预定转速r1和r2。这样，ECU70根据由于油温度的影响所造成的油泵64的输出压力的变化来调节用作判定基准值的预定转速r1和r2。
在步骤S135中，ECU70判定对于当前进行处理的气缸组LS或RS(计算对象气缸组)缩回完成标记是否为ON。在步骤S130和S135中，ECU70用作判定锁定机构90是处于锁定状态还是处于解锁状态的锁定判定装置。当步骤S135的判定结果是YES时，即，当认为计算对象气缸组的锁定机构90处于解锁状态时，过程转到步骤S140，并且ECU70执行正常反馈控制。在该正常反馈控制中，ECU70如前面所述计算与目标相位vtt和实际相位vt之间的差相对应的占空比dvt。然后，ECU70利用计算出的占空比dvt控制OCV80以使实际相位vt接近目标相位vtt。
例如，在步骤S140中，计算对象气缸组的锁定机构90处于解锁状态，并且另一气缸组的锁定机构90处于锁定状态。控制计算对象气缸组的VVT50以使实际相位vt接近该小于或等于预定相位d1的目标相位vtt。处于锁定状态下的VVT50的轮毂52位于锁定位置。因此，将两个气缸组LS和RS之间的实际相位vt的差限制成小于或等于该预定相位d1。结果，限制了由实际相位vt的差，即气门正时的差引起的内燃机10的转矩波动。
当在两个压力室55和56之间存在压力差的条件下锁销92与锁孔96脱离时，由压力室55和56之间的压力差产生的轮毂52的相对旋转力将锁销92推向锁孔96。因此，在锁销92上沿与脱离方向相反的方向作用有一摩擦力(阻力)，以阻止锁销92脱离锁孔96和接纳孔91。随着压力室55和56之间的压力差增加，即随着轮毂52的相对旋转力增加，该摩擦力增加。随着占空比dvt偏离保持占空比K该摩擦力增加。另外，该摩擦力是阻止锁销92脱离的阻力，其阻止从锁定状态转换到解锁状态，并且是解锁失败的一个原因。
近年来，内燃机10实际的内燃机转速范围变得更低，因此难以确保油泵64的输出压力。因此，使锁销92在脱离方向上移动的力不充足，并且容易发生解锁功能失常。此外，(目前)还倾向于设计容积增大的VVT50并减小进气门21和进气凸轮轴23之间的摩擦力以便改善VVT50的响应。在锁销92完成脱离之前，以这种方式获得的改善的响应易于增大阻力。这会导致解锁失败。
因此，为了使锁定机构90容易而顺利地转换到解锁状态，需要通过使OCV80控制液压来消除两个压力室55和56之间的压力差。换句话说，需要实现一种液压引起的相对旋转力不作用在轮毂52上的状态。在此状态下，前面提到的阻力不存在，并且锁销92可顺利地脱离锁孔96。为了使该相对旋转力不存在，将占空比dvt设定为保持占空比K。
但是，提前压力室55的液压对沿与锁孔96分离的方向作用在锁销92上的力的影响比迟后压力室56的液压的影响更大。因此，随着占空比dvt变得越高，或越接近100％，作用在脱离方向上的力增加。
在该优选实施例中，当提前压力室55的压力稍高于迟后压力室56的压力时，可得到一种其中作用在脱离方向上的力减去阻力所得到的值最大的液压状态，或者锁定机构90的“最容易解锁的液压状态”。下文中，用于获得该“最容易解锁的液压状态”的占空比(指令值)称为解锁占空比R。该解锁占空比R比保持占空比K大一预定值r，并可用“K+r”表示。该预定值r设定为一满足关系“0＜r＜X”的微小值(例如5％)。该解锁占空比R对应于一可获得“最容易解锁的流体压力状态(液压状态)”的解锁指令值。
为了获得“最容易解锁的液压状态”，在控制OCV80时将占空比dvt设定为解锁占空比R。但是，由于例如影响工作油粘度的油温度的散逸以及内燃机转速ne，所以用于获得该“最容易解锁的液压状态”的最优占空比(下文中称为实际最优占空比DF)实际上可能改变并且与该解锁占空比R不同。在此情况下，即使ECU70将占空比dvt设定为解锁占空比R，液压状态也会根据(油温度的)散逸而发生变化，因而不能获得该“最容易解锁的液压状态”。
因此，在该优选实施例中，当步骤S135的判定结果为NO时，即，当计算对象气缸组的锁定机构90被推定处于锁定状态时，在步骤S145中ECU70进行锁销缩回控制。在该锁销缩回控制中，ECU70控制提供给VVT50的液压以便尽可能快地将锁定机构90从锁定状态转换到解锁状态。更具体地说，ECU70通过在预定范围内增加占空比dvt而将锁定机构90容易地转换到解锁状态，该预定范围是从下限值(第一预定值)到解锁占空比R然后到上限值(第二预定值)。该“预定范围(下文中称为渐变范围)”包含在当控制OCV80时占空比dvt的可变范围内。该渐变范围包括保持占空比K和解锁占空比R。该渐变范围的下限值设定为大于占空比dvt的可变范围内的最小占空比(可变范围的下限值)并且小于保持占空比K，该渐变范围的上限值设定为大于解锁占空比R并且小于该可变范围内的最大占空比(可变范围的上限值)。
在如图8的流程图所示的锁销缩回控制中，首先，在步骤S300中，ECU70判定当前设定的占空比dvt是否大于或等于“K+γ”，或小于“K-α”。该值K是前面提到的保持占空比。另外，α设定为一满足关系“0＜α＜X”和“(DLmax)＜(r+α)”的预定值。实际最优占空比DF可从该解锁占空比R离散到迟后侧。“DLmax”设定为假定的最大离散值。另外，“r+α”是用解锁占空比R(即)(K+r)减去值“K-α”得到的值，“K-α”对应于该渐变范围的下限值。换句话说，该渐变范围设定为使得即使实际最优占空比DF朝迟后侧的离散变得最大，该实际最优占空比DF也不会超过该渐变范围的下限值。
此外，γ设定为满足关系“α＜γ”，“r＜γ”和“(DEmax)＜(γ-r)”。该实际最优占空比DF可从该解锁占空比向提前侧离散。“DEmax”设定为假定的最大离散值。另外，“γ-r”是用值“K+γ”减去该解锁占空比R(即)(K+r)得到的值，“K+γ”对应于该渐变范围的上限值。即，该渐变范围设定为使得即使该实际最优占空比DF朝提前侧的离散最大，该实际最优占空比DF也不会超过该渐变范围的上限值。
当步骤S300中的判定结果是YES时，ECU70认为占空比dvt在该渐变范围之外，并在步骤S310中用下限值“K-α”替换该占空比dvt的值。然后，ECU70使用该占空比dvt致动OCV80。
在图5的流程图中的过程开始后，ECU70可以执行步骤S300的判定过程而不执行在步骤S125或步骤S140中用于设定占空比dvt的过程。在此情况下，ECU70判定预先设定为初始值的占空比dvt，例如一小于“K-α”的预定占空比dvt。在此情况下，ECU70在步骤S310中将占空比设定为“K-α”。
可选择地，当步骤S300的判定结果为NO时，在步骤S320中ECU70判定在步骤S300中确定的占空比dvt是否小于“K+β”。这里，β设定为一满足关系“β＜γ”的预定值。在该优选实施例中，已通过实验证实，实际最优占空比DF很可能位于该渐变范围内的“K-α”和“K+β”(不包括值“K+β”)之间。即，在步骤S320中，ECU70判定转换到解锁状态的对象占空比dvt是否很可能位于该渐变范围内。
当步骤S320的判定结果为YES时，即当锁定机构90能够转换到解锁状态的可能性很大时，过程转到步骤S330。相反地，当步骤S320的判定结果为NO时，即当锁定机构90能够转换到解锁状态的可能性很小时，过程转换到步骤S340。
在步骤S330中，ECU70使当前的占空比dvt增加一预定的更新值A。然后，ECU70使用该增加的占空比dvt致动OCV80。在步骤S340中，ECU70使当前的占空比dvt增加一预定的更新值B。然后，ECU70使用该增加的占空比dvt致动OCV80。
因此，当ECU70重复执行步骤S330和S340的过程时占空比dvt逐渐增大。在此情况下，预定的更新值A和B设定为满足关系“0＜A＜B”。例如，与重复步骤S340的过程时相比，当重复步骤S330的过程时占空比dvt增加地较慢。这样，与锁定机构90在渐变范围内转换到解锁状态的可能性很小的范围相比，在锁定机构90在渐变范围内转换到解锁状态的可能性很大的范围内占空比dvt增加地更慢。
在步骤S145中(即步骤S300到S340)，ECU70用作一指令值设定装置，其用于将VVT50的指令值从第一预定值增加到解锁指令值然后增加到第二预定值。
在计算对象气缸组中，例如如图9的时间图中的线101所示，占空比dvt通过反复执行图5、6和8中所示的一系列过程而发生改变。
参考图9，在时刻t1，通过紧靠控制使占空比dvt保持在“K-X”。此后，当目标相位vtt设定在d2之上时(但是计算对象气缸组锁定)，在时刻t2用“K-α”替换该占空比dvt。然后，占空比dvt缓慢地且线性地增加。当在时刻t3占空比dvt达到“K+β”时，与前面相比占空比dvt更快地增加。然后，当占空比dvt达到“K+γ”时，在时刻t4占空比dvt再次设定在“K-α”。
当占空比dvt从“K-α”变化到“K+γ”时，存在占空比dvt符合实际最优占空比DF的情况。当然，这种情况是当压力室55和56的液压状态处于“最容易解锁的状态”的情况。如前面所述，实际最优占空比DF位于渐变范围内的“K-α”和“K+β”(不包括值“K+β”)之间的可能性很大。为此，与占空比dvt在从“K+β”到“K+γ”的范围内的增加率相比，ECU70为占空比dvt在从“K-α”到“K+β”这一范围设定一个减慢的增加率。即，ECU70在锁定机构90转换到解锁状态的可能性很大的范围内使占空比dvt缓慢地增加。这样，ECU70使压力室55和56之间的压力差随着占空比dvt的增加而缓慢增加，并且这使得阻止锁销92脱离的阻力缓慢增大。这样可避免出现以下这种状态，即由于占空比的突然增加使得容易解锁的时间期间太短，从而导致锁销92脱离所需的时间不足。换句话说，进一步确保解锁。
在被认为转换到解锁状态的可能性很小的“K+β”到“K+γ”的范围内，与从“K-α”到“K+β”的范围相比，ECU70使占空比dvt快速增加。这样，与当占空比dvt和在从“K-α”到“K+β”的范围内一样在范围“K+β”到“K+γ”内缓慢增加时相比，占空比dvt达到“K+γ”所需的时间减少。如果锁销缩回控制所需的时间增加，则会使正常反馈控制的开始迟后该增加的时间长度。然后迟后得到适合于内燃机工作状态的气门正时。这会让驾驶员感到不舒服。因此，为了避免出现这种情况，缩短锁销缩回控制所需的时间是有利的。
ECU70重复时刻t2到t4的占空比dvt加控制和减控制，直到对计算对象气缸组缩回完成标记设定为ON(时刻t4到t7)。当缩回完成标记从OFF变为ON时(时刻t7)，ECU70进行正常反馈控制。在线101上，在将占空比dvt设定为大于“K+γ”的dvtmax后，ECU70根据目标相位vtt和实际相位vt之间的差逐渐减小占空比dvt。
该优选实施例的气门工作特性控制器具有以下优点。
(1)当ECU70将锁定机构90设定在解锁状态并且改变实际相位vt时，ECU70使占空比dvt从第一预定值“K-α”增加到解锁占空比R，然后增加到第二预定值“K+γ”，该第一预定值“K-α”与该解锁占空比R不同。因此，即使最适于实际获得“最容易解锁的液压状态(流体压力状态)”的实际最优占空比dvt与该解锁占空比R不同，该渐变的占空比dvt也会在一个特定时刻与实际最优占空比DF相符合。换句话说，与当例如一ECU使占空比dvt从解锁占空比R逐渐变化(逐渐增加或减小)到第一和第二预定值中的任何一个时相比，在该优选实施例中ECU70获得该“最容易解锁的流体压力状态”的可能性很大。ECU70要获得该“最容易解锁的流体压力状态”，不需要使用图以及根据内燃机转速ne、流体粘度等进行复杂地计算。换句话说，可用一简单的结构容易地进行解锁。
(2)占空比dvt开始渐变(增加)的值，或下限值“K-α”设定在当控制OCV80时占空比的可变范围内。因此，与使占空比dvt从该可变范围的最小占空比增加的ECU相比，该优选实施例的ECU70缩短了从占空比dvt开始增加到占空比dvt达到实际最优占空比DF的时间。换句话说，可容易地进行解锁。
(3)在占空比dvt的渐变范围的一包括解锁占空比R的部分范围内，占空比dvt的增加率与其它范围相比减慢。在包括解锁占空比R的上述部分范围内，存在实际最优占空比DF的可能性与其它范围相比大。即，在很可能存在“最容易解锁的液压状态”的范围内，液压差的变化减慢。因此，容易解锁的液压状态持续较长的时间。这确保了实现解锁。
在获得“最容易解锁的液压状态”的可能性较小的范围内，占空比dvt的增加率相当高。这减小了占空比dvt从下限值“K-α”渐变到上限值“K+γ”所需的时间。
(4)ECU70判定锁定机构90是处于锁定状态还是解锁状态。当锁定机构90处于锁定状态时，ECU70使占空比dvt从下限值“K-α”增加到上限值“K+γ”。换句话说，ECU70没有进行无意义的处理，例如即使锁定机构90处于解锁状态也增加占空比dvt。这可防止改变实际相位vt的开始(时刻)或气门正时被迟后。
(5)当判定锁定机构90没有处于解锁状态时，ECU70使占空比dvt反复地从下限值“K-α”渐变到上限值“K+γ”。这进一步确保实现解锁。
(6)上限值“K+γ”设定为一位于占空比dvt的可变范围内的值。因此，在该优选实施例中，与将该可变范围的最大占空比设定为该渐变范围的上限值相比，占空比dvt开始增加到达到该上限值的时间减小。当ECU70如该优选实施例所述使占空比反复地渐变时，这种减少时间的作用是很重要的。
(7)ECU70根据内燃机转速ne是大于还是等于一预定值来判定锁定机构是处于锁定状态还是解锁状态。即，ECU70根据内燃机转速ne进行判定，该内燃机转速ne与作用在锁定机构90上的液压相关。因此，与仅根据由曲柄角传感器40和凸轮角传感器44得到的实际相位vt进行判定的情况相比，判定所需的时间减少。另外，由于进行这种判定，因此例如用于直接检测液压的压力传感器不是必需的。
(8)在该优选实施例中，根据影响解锁的工作油的温度来设定用作一判定基准的预定值(预定转速r1和r2)，该预定值用于判定锁定机构90是处于锁定状态还是解锁状态。
用于使锁定机构90转换到解锁状态的液压受工作油的粘度的影响。该工作油的粘度根据油温度而变化。例如，随着油温度增加油粘度变低。即使其它条件不变，当油温度发生变化时由油泵64产生的液压也会波动，因此是不稳定的。
因此，例如当工作油的粘度足够高而能够解锁时(即锁定机构90实际上已处于解锁状态)，ECU70防止占空比dvt以不必要的方式渐变。结果，可避免实际相位vt开始变化的时刻发生迟后。此外，即使工作油(的粘度)太低而不能解锁(即锁定机构90实际上还没有处于解锁状态)，ECU70也防止占空比dvt不进行渐变。
当油泵64如该优选实施例所述由内燃机10驱动时，除了油温度以外，作用在锁定机构90上的液压还受到内燃机转速ne的影响。在该优选实施例中，根据工作油的温度设定用作一判定基准的预定值(预定转速r1和r2)，该预定值用于判定锁定机构90是处于锁定状态还是解锁状态。换句话说，在设定预定值(预定转速r1和r2)时考虑油温度和内燃机转速ne。这样可提高判定准确性。
(9)锁定机构90根据压力室55和56的液压进行解锁。因此，用于解锁的致动器不是必需的。这使结构简化。
对于本领域普通技术人员，很明显本发明可表现为许多其它的特定形式而不偏离本发明的精神或范围的。具体地说，应当理解本发明可表现为以下形式。
在该优选实施例中，根据影响解锁的油温度改变用于判定锁定机构90是处于锁定状态还是解锁状态的预定值(预定转速r1和r2)。或者，该预定值(预定转速r1和r2)也可以是单独一个固定值。
在该优选实施例中，ECU70根据内燃机转速ne判定锁定机构90是处于锁定状态还是解锁状态。或者，ECU也可以仅根据实际相位vt判定锁定机构90的状态。另外，可用一传感器检测锁销92在接纳孔91中的位置，并且ECU70可根据该传感器的检测结果判定锁定机构90的状态。
在该优选实施例中，当没有确定锁闭机构处于解锁状态时，ECU70进行的锁销缩回控制使占空比dvt反复地从下限值“K-α”渐变到上限值“K+γ”。可选择地，一旦该渐变的占空比dvt达到该上限值，ECU70就可以结束该锁销缩回控制，从而不进行再次渐变。
在该优选实施例中，用于锁销缩回控制的渐变范围的上限值“K+γ”小于用于控制OCV80的占空比dvt的可变范围的最大占空比。但是，该最大占空比可设定为该上限值。
在该优选实施例中，只有当锁定判定装置(ECU70)判定锁定机构90处于锁定状态时，才进行锁销缩回控制。或者，也可以省略与锁定判定有关的处理。更具体地说，在使占空比dvt进行了预定次数的渐变后，ECU70可转到正常反馈控制而不进行该锁定判定过程。
在该优选实施例中，保持占空比K包含在用于锁销缩回控制的占空比渐变范围内。但是，该保持占空比K也可以排除在该渐变范围之外。例如，该渐变范围的下限值可以设定在保持占空比K和解锁占空比R之间。
在该优选实施例中，当在图5的流程图的过程开始之后还根本没有执行步骤S125和S140中用于设定占空比dvt的处理时，ECU70在步骤S300中确定小于“K-α”的预定占空比dvt。可选择地，ECU70也可以在步骤S300中确定值为“K-α”的占空比dvt。在此情况下，步骤S300的判定结果将为NO。因此，ECU70在步骤S330中用“K-α+A”来替换占空比dvt。
在包含解锁占空比R的占空比dvt的部分渐变范围内，占空比dvt的增加率可以等于或高于其它范围的增加率。
在该优选实施例中，在锁销缩回控制期间占空比dvt的渐变率设定为两个增加率，减慢的增加率对应于预定的更新值A，而高增加率对应于预定的更新值B。但是，该渐变(过程)也可以有任意数量的增加率。另外，占空比dvt可沿一曲线(例如二维曲线)进行变化(增加或减小)。
在锁销缩回控制中，占空比dvt可以在从上限值到下限值的渐变范围内渐变(减小)。另外，在该优选实施例中，上限值和保持占空比K之间的差大于下限值和保持占空比K之间的差。但是，上限值和保持占空比K之间的差也可以小于下限值和保持占空比K之间的差。
ECU70可通过一获知过程(learning process)用一占空比周期性地替换该保持占空比K，该替换的占空比是使压力室55和56之间的实际压力差为零的占空比。在此情况下，需要在设定用于锁销缩回控制的占空比dvt的渐变范围时，考虑压力室55和56之间的实际压力差为零时的占空比和保持占空比K的获知值之间的误差。换句话说，即使误差最大，优选地实际最优占空比DF也包含在该渐变范围内。
在锁销缩回控制中占空比dvt的渐变范围可能小于对于实际最优占空比DF的解锁占空比R的离散范围。即，当解锁占空比R发生离散时，该解锁占空比R可能被排除在渐变范围之外。即使在这种情况下，与例如当占空比dvt固定为解锁占空比R而不进行渐变时相比，占空比dvt与实际最优占空比DF相符合的可能性还是很高的。
在该优选实施例中，当两个气缸组LS和RS中的至少一个处于锁定状态并且在步骤S100中计算出的目标相位vtt大于或等于一确定的预定相位d1时，用该预定相位d1替换目标相位vtt。但是，如果目标相位vtt小于该预定相位d1时，可用一不同于该预定相位d1的相位来替换目标相位vtt。可用一个在小于或等于该预定相位d1的范围内变化的值来替换目标相位vtt。在该优选实施例中，ECU70必须用一大于或等于预定相位d2的值来替换目标相位vtt，以便能够转换到图5的流程图中的步骤S140的正常反馈控制。
在该优选实施例中，当ECU70判定两个气缸组LS和RS中的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，将这两个气缸组LS和RS的目标相位vtt限制在相同的范围内。该优选实施例并不局限于这种设置。只要可以抑制转矩波动，ECU70可以将两个气缸组LS和RS的目标相位vtt限制在不同范围内。
在该优选实施例中，ECU70判定在步骤S100中计算出的目标相位vtt是否小于一预定相位d1(步骤S110的过程)。当目标相位vtt小于该预定相位d1时，ECU70保持该目标相位vtt不变。但是，步骤S110的判定过程可以省略。在此情况下，当判定两个气缸组LS和RS中的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，不管步骤S100中计算出的目标相位vtt的大小如何，ECU70都用该预定相位d1替换该目标相位vtt。
当ECU70判定两个气缸组LS和RS的两个锁定机构90都处于锁定状态时，不需要限制目标相位vtt。即，ECU70可以仅在判定一个锁定机构90处于锁定状态时限制目标相位vtt。
在该优选实施例中，通过使预定相位d1不为零而将目标相位vtt限制在一与锁定相位不同的相位。可选择地，也可通过将预定相位d1设定为零而将目标相位vtt设定在锁定相位。
在ECU70的VVT控制(相当于图5的流程图所示的一系列过程)中，可省略步骤S105、S110和S115的处理，或者与紧靠控制有关的过程(例如步骤S120，S125)。
在该优选实施例中，与提前压力室55相连通的解锁压力室97和与迟后压力室56相连通的解锁压力室94相比，在锁销92与锁孔96脱离的方向上具有较大的液压作用表面积。但是，提前侧上的解锁压力室97的作用表面积可以小于迟后侧上的解锁压力室94的作用表面积。在此情况下，实际最优占空比DF小于或等于保持占空比K。
在该优选实施例中，压力室55和56的液压使锁销92移动。可选择地，可以独立于用于向两个压力室55和56提供液压的液压通道而提供一液压通道，并且可在该液压通道内设置独立于油泵64的液压源，从而使用该液压源向锁销92提供液压。在此情况下，当作用在锁销92上的液压超过一预定压力时，可将锁定机构90设定为解锁状态。可选择地，当作用在锁销92上的液压小于一预定压力时，可将锁定机构90设定为锁定状态。该优选实施例并不局限于使用液压，这是因为，例如专用制动器如一电磁制动器或类似物也可使锁销92移动。在此情况下，实际最优占空比DF基本上等于保持占空比K。
在该优选实施例中，通过销状锁销92与锁孔96的接合来锁定轮毂52的相对旋转运动。该优选实施例并不局限于这种设置，这是因为也可用一非销状构件来锁定轮毂52的相对旋转运动。
在该优选实施例中，尽管本发明应用于一种具有一用于在最大迟后位置锁定轮毂52的相对旋转运动的锁定机构90的装置，但本发明并不局限于这种设置。例如，本发明可应用于一种具有一用于在最大迟后位置和最大提前位置之间的一个位置锁定相对旋转运动的锁定机构的装置。
本发明还可设置一控制器的排气侧上，该控制器用于改变排气门31的气门正时并具有一位于排气凸轮轴33(33L，33R)上的VVT。由于本发明还可应用在用于改变进气门21和排气门31的气门正时的控制器的进气侧和排气侧上，因此本发明不局限于仅用于改变排气门31的气门正时的控制器。
使用本发明的内燃机不局限于V型内燃机，它可以是例如一卧式对置型内燃机。另外，本发明可用于其中串联排列的多个气缸分成多个气缸组且每个气缸组具有独立的凸轮轴和VVT的内燃机，或者具有单独一个气缸的内燃机。
气缸组的数量不局限于两个，可以是例如三个或更多。
在该优选实施例中，本发明应用于具有多个气缸组的内燃机。可选择地，本发明可用于仅具有一个气缸组的内燃机，该气缸组使用相同的凸轮轴和VVT。
本示例和实施例都应当认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不局限于这里给出的细节，它可以在所附的权利要求书的范围及其等同物内进行变型。
权利要求
1.一种用于控制内燃机(10)的气门正时的控制器，该内燃机包括一曲轴(14)和一凸轮轴(23，23L，23R)，该控制器包括一可变机构(50)和一锁定机构(90)，该可变机构(50)包括一与该曲轴同步旋转的转子(27)，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室(55)和一迟后压力室(56)，该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变气门正时，该压力差由一可变指令值(dvt)设定，该锁定机构(90)包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部(92)，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部(96)，当该凸轮轴的旋转相位与一预定的锁定相位相符合时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合以锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动，该控制器的特征在于，当该指令值设定为一解锁指令值(R)时，该可变机构进入最容易解锁的流体压力状态，该控制器还包括一指令值设定装置(70)，该指令值设定装置(70)用于使该指令值从第一预定值(K-α)逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值(K+β)，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
2.根据权利要求1的控制器，其特征在于，该最容易解锁的流体压力状态是这样一种状态，其中从使该凸起部与该凹部脱离的第一个力中减去由于该凸轮轴的相对旋转运动而作用在与该第一个力的方向相反方向上的第二个力所得到的值最大。
3.根据权利要求1或2的控制器，其特征在于，该指令值在包括该解锁指令值的第一范围和不包括该解锁指令值的第二范围内变化，并且该指令值设定装置使该指令值在该第一范围内比在该第二范围内增加或减小得更缓慢。
4.根据权利要求1或2的控制器，其特征在于，该控制器还包括一用于判定该锁定机构是否锁定该凸轮轴的相对旋转运动的锁定判定装置(70)，当该锁定判定装置判定该凸轮轴的相对旋转运动被锁定时，该指令值设定装置使该指令值从该第一预定值增加或减小到该第二预定值。
5.根据权利要求4的控制器，其特征在于，当该锁定判定装置判定该凸轮轴的相对旋转运动被锁定时，该指令值设定装置使该指令值从该第一预定值反复增加或减小到该第二预定值。
6.根据权利要求4的控制器，其特征在于，该指令值可在一预定的可变范围内变化，并且该第二预定值在该可变范围内。
7.根据权利要求4的控制器，其特征在于，该锁定机构通过作用在该锁定机构上的流体压力解锁该凸轮轴的相对旋转运动，并且该锁定判定装置根据一判定基准判定该锁定机构是否正锁定该凸轮轴的相对旋转运动，同时根据该锁定机构中的流体温度改变该判定基准。
8.根据权利要求4的控制器，其特征在于，该锁定机构与由该内燃机驱动的一压力源相连接，以利用该压力源产生的流体压力解锁该凸轮轴的相对旋转运动，并且该锁定判定装置根据该内燃机的转速是否大于或等于一判定基准值来判定该锁定机构是否正锁定该凸轮轴的相对旋转运动。
9.根据权利要求8的控制器，其特征在于，该锁定判定装置根据该锁定机构中的流体的温度来改变该判定基准值。
10.根据权利要求1或2的控制器，其特征在于，该锁定机构利用施加在该锁定机构上的流体压力解锁该凸轮轴的相对旋转运动，并且施加在该锁定机构上的流体压力是用该提前压力室和该迟后压力室的至少一个中的流体压力产生的。
11.一种用于控制内燃机(10)的气门正时的控制器，该内燃机包括一曲轴(14)和一凸轮轴(23，23L，23R)，该控制器包括一可变机构(50)和一锁定机构(90)，该可变机构(50)包括一与该曲轴同步旋转的转子(27)，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室(55)和一迟后压力室(56)，该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变该气门正时，该压力差由一可变的指令值(dvt)设定，该锁定机构(90)包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部(92)，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部，当该凸轮轴的旋转相位与一预定的锁定相位相符合时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合，以便锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动，该控制器的特征在于，该提前压力室和该迟后压力室中的流体向该凸起部施加用以使该凸起部脱离该凹部的第一个力，并且当该指令值设定为一解锁指令值(R)时，该可变机构进入这样一种状态，其中从该第一个力中减去由于该凸轮轴的相对旋转运动而在与该第一个力的方向相反的方向上作用在该凸起部上的第二个力所得到的值最大，该控制器还包括一控制单元(70)，该控制单元(70)用于使该指令值从第一预定值(K-α)逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值(K+β)，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
12.根据权利要求11的控制器，其特征在于，该控制单元使该指令值增加或减小，同时改变该指令值的增加率或减小率。
13.一种用于控制内燃机(10)的气门正时的方法，该内燃机包括一曲轴(14)，一凸轮轴(23，23L，23R)，一可变机构(50)，和一锁定机构(90)，该可变机构包括一与该曲轴同步旋转的转子(27)，和限定在该转子和该凸轮轴之间并容纳流体的一提前压力室(55)和一迟后压力室(56)，其中该可变机构根据该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差来改变该凸轮轴相对于该转子的旋转相位以改变气门正时，该锁定机构包括一设置在该转子和该凸轮轴的任何一个上的凸起部(92)，和一设置在该转子和该凸轮轴的另一个上的凹部(96)，其中当该凸轮轴的旋转相位与一预定的锁定相位相符合时，该锁定机构使该凸起部与该凹部相接合，以便锁定该凸轮轴相对于该转子的相对旋转运动，该方法包括用一可变的指令值(dvt)设定该提前压力室中的流体压力和该迟后压力室中的流体压力之间的差，该方法的特征在于，当该指令值设定为一解锁指令值(R)时，该可变机构进入最容易解锁的流体压力状态，该方法还包括使该指令值从第一预定值(K-α)逐渐增加或减小到该解锁指令值然后到第二预定值(K+β)，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，该方法还包括判定该凸轮轴的相对旋转运动是否被锁定，其中当该凸轮轴的相对旋转运动被锁定时，所述逐渐增加或减小该指令值包括使该指令值从该第一预定值逐渐增加或减小到该第二预定值。
全文摘要
本发明公开了一种用于可容易地进行解锁的内燃机气门的锁定机构(90)的控制器。一VVT(50)根据一提前压力室(55)的液压和一迟后压力室(56)的液压之间的差来改变一凸轮轴(23，23L，23R)相对于一带轮(27)的旋转相位以便改变气门正时。该液压差由一可变的指令值(dvt)设定。当该凸轮轴的旋转相位符合一锁定相位时，锁定机构使一锁销(92)与一锁孔(96)相接合。当该指令值设定为一解锁指令值(R)时，该VVT进入最容易解锁的液压状态。一ECU(70)使该指令值从一下限值(K－α)逐渐增加到该解锁指令值然后到上限值(K+β)，以便解锁该凸轮轴的相对旋转运动。
文档编号F01L1/344GK1616807SQ20041009040
公开日2005年5月18日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年11月12日
发明者广渡诚治, 井户侧正直, 寺冈正彦 申请人:丰田自动车株式会社