专利名称：可变气门正时控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变气门正时控制装置，以及，更具体地，涉及这样一种装置，对于例如汽车上使用的内燃机的气门正时调节进行控制。
背景技术：
例如，在与USP 6779500(第2-10栏，图1-2)对应的JP 2003-13714A(2-6页，图1-2)中，描述了一种已知的可变气门正时控制装置，通过适当调节诸如汽车发动机的内燃机的气门正时，达到有利的驱动条件。已知的可变气门正时控制装置包括外壳，与曲轴一致转动；转子，与凸轮轴一致转动；液压室，设置在外壳与转子之间；叶片(叶轮)，用于将液压室限定成提前角室和延迟角室；锁定机构，包括锁定板，该锁定板配置成依靠液压油的供给使其凸出外壳，进入形成在转子上的锁定槽中，以在最大提前相位角和最大延迟相位角之间的中间相位，限定外壳和转子之间的相对转动；以及油压控制阀，用于控制液压油向提前角室、延迟角室、以及锁定机构的供给或排出。用于向锁定机构供给液压油以及从锁定机构排出液压油的管路，与用于向提前角室和延迟角室供给液压油以及从提前角室和延迟角室排出液压油的管路，是独立形成的。由内燃机驱动的油泵向油压控制阀供给液压油。
通过向提前角室和延迟角室之一供给液压油，并且从提前角室和延迟角室中的另一个排出液压油，可变气门正时控制装置在液压室中移动叶片的相对位置，从而调节外壳与转子之间的相对转动相位。当内燃机起动时，例如由锁定机构固定外壳与转子之间的相对转动相位，以及，在预热期之后，通过向锁定机构供给液压油，通过从锁定槽中缩回锁定板，可以解除锁定。在这种情况下，通过独立形成用于向锁定机构供给或者排出液压油的管路，以及用于向提前角室和延迟角室供给或者排出液压油的管路，当改变外壳与转子之间的相对转动相位时，即使因为来自凸轮轴的波动扭矩使液压室中液压油的压力波动，压力波动的影响也不容易传播到用于向锁定机构供给或者排出液压油的管路中。因此，根据JP 2003-13714A中描述的已知可变气门正时控制装置，当外壳与转子之间的相对转动相位移置时，该装置有助于避免因来自凸轮轴波动扭矩的压力波动，暂时减小向锁定机构供给的液压油的压力，以及使锁定板在中间相位接合在锁定槽中。
然而，采用JP 2003-13714A中所描述可变气门正时控制装置的已知结构，因为使用共用油泵，向提前角室和延迟角室供给液压油，并且也向锁定机构供给液压油，当需要较大的外壳与转子之间的相对转动相位中的变化时，因为需要向提前角室或者延迟角室供给大量的液压油，所以，使供给至锁定机构的液压油压力暂时降低。因此，可能使锁定板在中间相位与锁定槽不正确方式接合，或者，即使没有使其完全接合，也可能使锁定板暂时卡在锁定槽处。
因此，需要一种可变气门正时控制装置，当驱动侧转动件与从动侧转动件之间的相对转动相位发生变化时，能避免锁定机构卡在锁定槽中。
发明内容
考虑到上述情况，本发明提供一种可变气门正时控制装置，包括驱动侧转动件，与曲轴同步方式转动；从动侧转动件，与驱动侧转动件共轴方式布置，并且与凸轮轴同步方式转动；液压室，形成在驱动侧转动件和从动侧转动件至少其中之一内，通过向液压室中供给或者从中排出液压油来产生偏转力，以改变驱动侧转动件与从动侧转动件之间的相对转动相位；锁定机构，可在锁定位置与解锁位置之间活动，锁定位置用于阻止驱动侧转动件与从动侧转动件之间的相对转动，而解锁位置则允许相对转动；解锁压力室，通过液压油的供给产生偏转力，以使锁定机构移动至解锁位置；相位控制装置，通过控制液压油向液压室的供给或从液压室的排出，控制相对转动相位变化的比率；以及锁定控制装置(72)，用于控制液压油向解锁压力室的供给或从解锁压力室的排出。当锁定控制装置向解锁压力室供给液压油时，相位控制装置限制相对转动相位变化比率的上限。
根据下文结合附图进行的详细描述，本发明的这些以及其它的目的和优点将更为明了，其中，相同的标号代表相同的部件。
图1是图示根据本发明实施方式的可变气门正时控制装置结构的侧剖视图；图2是II-II线的横截面图，图示相对转动相位用锁定机构锁定的状态；图3是III-III线的横截面图，图示相对转动相位用锁定机构解锁的状态；图4是图示根据本发明实施方式的控制阀阀芯行程量和运转状态、以及用于相对转动相位变化比率(变化速度)的响应特性表之间关系的图；图5是图示根据本发明的实施方式的控制单元、运转状态检测装置、以及控制阀的电气连接的方框图；图6是图示根据本发明的实施方式的有关上限速度表的实例图；图7是图示根据本发明的实施方式的用于确定有关上限速度表的实验结果图。
具体实施例方式
下面，参照附图描述本发明的一种实施方式。参照图1至图7，说明用于汽车发动机的可变气门正时控制装置的实施方式。
首先，参照图1至图3，说明可变气门正时控制装置的基本结构。可变气门正时控制装置包括外转子2，作为驱动侧转动件，适合于随发动机的曲轴同步方式转动；以及内转子1，作为从动侧转动件，适合于随凸轮轴3同步转动。
内转子1整体方式安装在作为凸轮转动轴的凸轮轴3的端部，凸轮用于控制发动机进气门或者排气门的开闭。凸轮轴3转动方式安装在发动机的缸盖上。
内转子1装配在外转子2的内部，使得在预定的相对转动相位的范围内，外转子2可以相对内转子1转动。在连接凸轮轴3的相对侧，前板22整体方式安装在外转子2上，以及，在连接凸轮轴3的一侧，使后板23整体方式固定在外转子2上。正时链轮20整体方式设置在外转子2的外周。传动件24，诸如正时链条和正时带，设置在正时链轮20与发动机的曲轴之间。
一旦发动机曲轴转动，经由传动件24，将转动力传动至正时链轮20，外转子2沿图2所示的转动方向S转动，内转子1在转动方向S转动以使凸轮轴3转动，而设置在凸轮轴3上的凸轮向下推动进气门或者排气门，以开启气门。
如图2所示，多个凸出部4，各作为在径向上凸出的导向板，沿转动方向彼此有间隔地布置在外转子2上。在外转子2相邻的凸出部4之间，形成由外转子2和内转子1限定的液压室40。例如，根据本发明的实施方式，形成四个液压室40。
面对各液压室40，在内转子1的外周部上形成叶片槽41。叶片5用于在相对转动方向(也就是，在图2的箭头S1、S2的方向)上将液压室40限定成提前角室43和延迟角室42，叶片(叶轮)5沿径向滑动方式布置在叶片槽41中。依靠设置在叶片5内径侧的弹簧51，使叶片5偏向于液压室40的内壁面w。
液压室40的提前角室43与形成在内转子1上的提前角管路11连通，延迟角室42与形成在内转子1上的延迟角管路10连通，以及，提前角管路11和延迟角管路10与液压回路7连接。通过相对于提前角室43和延迟角室42二者或者其中之一，向液压回路7供给或者从中排出液压油，产生用于改变或者保持内转子1与外转子2之间相对转动相位的偏转力。
扭转弹簧27设置在内转子1和前板2之间，用于使叶片5常态为偏向提前角方向。锁定机构6设置在内转子1和外转子2之间，当相对转动相位处于预定锁定相位(也就是，图2所示的相位)，预定锁定相位限定在最大提前相位角与最大延迟相位角之间，锁定机构6适合于锁定内转子1和外转子2之间的相对转动。锁定机构6包括延迟角锁定部6A，设置在外转子2上；提前角锁定部6B，设置在外转子2上；以及，凹进的锁定室62，设置在内转子1外周部的一部分上。锁定室62与形成在内转子1上的锁定管路63连通，并且，使锁定管路63与液压回路7连接。
各延迟角锁定部6A和提前角锁定部6B包括锁本体60，在径向滑动方式设置在外转子2中；弹簧61，用于使锁本体60在径向朝向内部方向偏转。锁本体60可以成形为板结构、销结构、以及其他结构。
借助于凸出进入锁定室62的锁本体60，延迟角锁定部6A阻止内转子1相对外转子2在延迟角方向的相对转动。借助于凸出进入锁定室62的锁本体60，提前角锁定部6B阻止内转子1相对外转子2在提前角方向的相对转动。在这种情况下，在不向锁定室62供给液压油的排出状态(drain state)下，依靠弹簧61的偏转力，使锁本体60凸出进入锁定室62。如图2所示，就锁定机构6而言，关于锁定位置，是在预定锁定相位处阻止内转子1与外转子2之间相对转动的相位，预定锁定相位限定在最大提前相位角和最大延迟相位角之间，其中状态为延迟角锁定部6A和提前角锁定部6B的锁本体60、60都凸出进入锁定室62。锁定相位设定为这样的相位，采用该相位可以顺利地起动发动机的气门正时。
另一方面，经由锁定管路63从液压回路7向锁定室62供给液压油，使锁本体60从锁定室62缩回。也就是，当用液压油供给并用其注满锁定室62时，以及，当在用于容纳锁本体60使其进入外转子2的方向(也就是，在关于使锁本体60从锁定室62缩回的方向)上由液压油的压力影响锁本体60的偏转力，表现为大于使锁本体60偏向凸出进入锁定室62方向的弹簧61的偏转力时，使锁本体60从锁定室62缩回，如图3所示。从而，达到允许内转子1和外转子2相对转动的解锁条件(或者解锁位置)。根据本发明的实施方式，锁定室62作为解锁压力室。
液压回路7包括控制阀76，受控制单元(ECU，电控单元)9控制，用于控制多个端口处的液压油供给量或者排出量；油泵70，由发动机的驱动力驱动，用于向控制阀76供给液压油；以及油盘75，用于蓄积液压油。根据本发明的实施方式，使用可变电磁滑阀作为控制阀76，其中，通过从控制单元9向螺线管76a施加电压，克服弹簧76g使阀芯76b迁移。
与提前角室43连通的提前角管路11和控制阀76的第一端口76c连接，与延迟角室42连通的延迟角管路10和第二端口76d连接，以及与锁定室62连通的锁定管路63和第三端口76e连接。控制阀76的排出端口76f与油盘75连通。
受控制单元9控制的控制阀76，分别经由提前角管路11和延迟角管路10，相对于提前角室43和延迟角室42供给或者排出液压油，改变液压室40中的叶片5的相对位置，并且在最大提前相位角(也就是，当使提前角室43容积最大时的相对转动相位)与最大延迟相位角(也就是，当使延迟角室42容积最大时的相对转动相位)之间，改变外转子2和内转子1之间的相对转动相位。在这种情况下，控制阀76受控制单元9控制，通过控制向提前角室43和延迟角室42供给的液压油量，或者从提前角室43和延迟角室42排出的液压油量，来控制内转子1和外转子2之间相对转动相位变化的比率。因此，控制阀76和控制单元9作为相位控制装置71，控制阀76作为相位控制装置71的液压控制机构，而控制单元9则作为控制装置。
控制阀76还控制锁定机构6的锁定位置与解锁位置之间的状态控制操作。也就是，控制阀76受控制单元9控制，通过控制经由锁定管路63相对锁定室62的液压油供给或者排出，来控制锁本体60相对锁定室62的凸出和缩回。据此，控制阀76和用于控制控制阀76的控制单元9，作为锁定控制装置72。
如图4所示，将液压回路7的控制阀76配置成，通过控制从控制单元9到螺线管76a的馈入量来控制阀芯76b的行程量，从而使阀芯位置从位置W1至位置W6变化，并且在向提前角室43、延迟角室42和锁定室62供给液压油、排出(放出)液压油、以及堵塞(封闭)液压油的模式之间进行切换。根据本发明的实施方式，通过改变向螺线管76a供给的电流功率值(％)控制对螺线管76a的馈入量。阀芯76b的行程量正比于螺线管76a的馈入量(也就是，电流的功率值)。馈入量起到本实施方式的控制变量的作用。
下面，说明控制阀76在各阀芯位置的操作。这是采用控制阀76的控制操作的实例，控制操作的方式也可以改变。
当阀芯位置处在位置W1时，控制阀76执行排出操作，以将提前角室43、延迟角室42、以及锁定室62中的液压油排出(放出)到油盘75中。
当阀芯位置处在位置W2或者位置W3时，通过向锁定室62供给液压油，控制阀76建立锁定机构6的解锁位置，以允许外转子2和内转子1之间的相对转动。此外，当阀芯位置在位置W2的范围内时，通过向延迟角室42供给液压油，同时排出提前角室43中的液压油，执行在延迟角方向上的迁移操作，以在延迟角方向S1上改变外转子2和内转子1之间的相对转动相位。控制阀76配置为，当阀芯位置在位置W3的范围内时，通过改变作为阀芯76b进程量函数(例如，成正比)的第一端口76c和第二端口76d二者或者其中之一的开口量，对于向延迟角室42供给的液压油量以及从提前角室43中排出的液压油量二者或者其一进行控制。从而，外转子2和内转子1之间的相对转动相位的变化比率与供给至延迟角室42和从提前角室43排出的液压油的流体量接近为正比。因此，如图4所示，当阀芯位置在位置W3的范围内时，根据对控制阀76的馈入量，按照预定的响应特性，改变外转子2和内转子1之间相对转动相位变化的比率。
设定阀芯位置处于位置W4时，通过在锁定室62中供给液压油，使锁定机构6保持在解锁位置，以允许外转子2和内转子1之间的相对转动，通过停止相对提前角室43和延迟角室42的液压油供给或者排出(也就是，关闭第一端口76c和第二端口76d)，控制阀76在那个时刻实现相位保持操作，以保持外转子2与内转子1之间的相对转动相位。
当阀芯位置处在位置W5和位置W6时，通过在锁定室62中供给液压油，控制阀76建立锁定机构6的解锁位置，以允许外转子2与内转子1之间的相对转动。此外，通过在提前角室43中供给液压油同时排出延迟角室42中的液压油，实现在提前角方向上的改变操作，以在提前角方向S2上改变外转子2与内转子1之间在的相对转动相位。在这种情况下，将控制阀76配置成，当阀芯位置在位置W5的范围内时，通过改变作为阀芯76b进程量函数(例如，成正比)的第一端口76c和第二端口76d二者或者其中之一的开口量，来控制供给至提前角室43的液压油量和从延迟角室42排出的液压油量二者或者其中之一。因此，外转子2和内转子1之间相对转动相位变化的比率，与供给至提前角室43的液压油的流体量和从延迟角室42排出的液压油的流体量接近成正比。因此，如图4所示，在阀芯位置处于位置W5范围内，也是根据控制阀76的馈入量，按照预定响应特性，改变外转子2和内转子1之间相对转动相位变化的比率。
如图4所示，按照控制阀76馈入量的相对转动相位变化比率的响应特性，存储在控制单元9的存储器92(也就是，作为变化比率设定装置和存储装置)中，作为响应特性表。基于响应特性表，通过确定用于获得在相对转动相位中的预定变化比率的馈入量(也就是，电流的功率值)，并且通过将该馈入量输入至控制阀76，控制单元9的CPU 91(也就是，作为变化比率设定装置)控制外转子2与内转子1之间相对转动相位变化的比率。
下面说明控制单元9和操作状态检测装置100的结构。如图5所示，控制单元9包括CPU 91，用于执行计算处理；存储器92，存储预定的程序和表格等；以及，输入和输出接口93。将来自于下述传感器的检测信号输入控制单元9凸轮角度传感器101(也就是，作为相位检测装置)，检测凸轮轴相位；曲轴角度传感器102(也就是，作为相位检测装置)，检测曲轴相位；液压传感器103(也就是，作为液压流体压力检测装置)，检测液压油压力；油温传感器104(也就是，作为液压流体温度检测装置)，检测液压油温度；转速传感器105(也就是，作为转速检测装置)，检测曲轴转速(也就是，发动机转速rpm)；以及，水温传感器106(也就是，作为冷却水温度检测装置)，检测发动机冷却水温度。这些传感器可以是已知的常规结构。例如，相位检测装置可以具有磁性传感器，感测来自安装在轴上的小磁体片的周期性磁场。相位检测装置不一定具有安装在轴上的磁体。可以用其他方式替代，可以感测任何一种物理变化，诸如由于目标对象转动所致的电磁场变化或者声音变化。包括相位检测装置的传感器装置可以是有源式的，其中提供脉冲，诸如向目标对象发射的声音脉冲或者电磁(包括激光、红外线、紫外线、可见光)脉冲，并且，对目标对象反射的信号进行分析。来自其他传感器诸如IG钥匙开关、车速传感器、以及节气门开度传感器等的检测信号输入至控制单元9。在液压回路7控制阀76的进口侧，用液压传感器103检测液压油的压力。转速传感器105并不局限于直接检测曲轴转速的传感器，而是可以为，例如，用于检测由曲轴驱动的发动机的各部分(诸如凸轮轴、内转子1、以及外转子2)的转速的传感器。控制单元9基于来自多种传感器的检测信号检测发动机的运转状态。因此，多种传感器用作运转状态检测装置100。
基于由凸轮角度传感器101检出的凸轮轴3的相位，以及由曲轴角度传感器102检出的曲轴的相位，控制单元9可以计算凸轮轴3与曲轴之间的相对转动相位，也就是，可变气门正时控制装置的内转子1与外转子2之间的相对转动相位的当前相位。
基于由作为运转状态检测装置100的不同传感器检出的发动机运转状态，诸如发动机油温、曲轴转速、车速、以及节气门开度，控制单元9控制对控制阀76的馈入量。控制单元9配置成用控制阀76控制相对于提前角室43和延迟角室42的液压油的供给量或者排出量，使得内转子1和外转子2之间的相对转动相位采取适合于该时刻发动机运转状态的相位。当改变相对转动相位时，为了避免锁定机构6被卡住，基于由作为运转状态检测装置100的不同传感器检出的发动机运转状态，控制单元9进行控制，以限制内转子1与外转子2之间相对转动相位变化比率的上限。
下面说明用于控制可变气门正时控制装置内转子1与外转子2之间相对转动相位的操作。在发动机起动和发动机起动之后直至完成预热之前，可变气门正时控制装置保持一种状态，其中通过使锁定机构6保持在锁定位置，将内转子1与外转子2之间的相对转动相位锁定在预定的锁定相位。在完成发动机的预热之后，将锁定机构6移至解锁位置，并且开始相对转动相位的控制。
对于内转子1与外转子2之间的相对转动相位的控制开始进行之后，控制单元9控制控制阀76的阀芯位置，使其在图4所示的位置W2与位置W6之间迁移，使得相对转动相位处于与发动机运转状态相对应的最佳相位。基于由运转状态检测装置100的装置所检出的信息、以及存储在存储器92中的相位确定表，确定与发动机运转状态对应的最佳相对转动相位。基于发动机的运转状态预先确定相位确定表，并且将相位确定表作为表格存储在存储器92中，所说的发动机的运转状态是由作为运转状态检测装置100的不同传感器检出的，诸如发动机机油的温度、曲轴的转速、车速、以及节气门开度，以及最适合于该运转状态的关于曲轴的凸轮轴3相位。
当向延迟角改变内转子1与外转子2之间的相对转动相位时，控制单元9将控制阀76的阀芯位置迁移到位置W2或者位置W3。据此，向延迟角室42供给液压油，排出提前角室43中的液压油，以及，使相对转动相位在提前角方向S2(图3中所示)改变。另一方面，当向提前角侧迁移相对转动相位时，控制单元9将控制阀76的阀芯位置迁移到位置W5或者位置W6。因而，向提前角室43供给液压油，排出延迟角室42中的液压油，并且使相对转动相位在提前角方向S2(图3所示)上改变。之后，当内转子1与外转子2之间的相对转动相位成为与发动机运转状态一致的最佳相位时，将控制阀76的阀芯位置迁移到位置W4。这样，停止相对延迟角室42和提前角室43的液压油的供给及排出，并且使相对转动相位保持在该时刻的相位上。
在相对转动相位的控制期间，假设向锁定机构6的锁定室62恒定地供给液压油，用于将控制阀76的阀芯位置从位置W2迁移到位置W6，以及，如图3所示，保持解锁位置，以允许内转子1与外转子2之间的相对转动。在这种情况下，依靠共用油泵70，向提前角室43和延迟角室42还有锁定室62中供给液压油。因此，当相对转动相位的当前相位与适合变化的目标相位之间的差异较大，以及在某一时刻的相位差异较大时，因为需要向延迟角室42或者提前角室43供给大量的液压油，可能使向锁定机构6供给的液压油压力暂时减小，并且，可能使锁定室62中的液压油压力减小到低于保持锁定机构6处于解锁位置所需的值。在这种情况下，当相对转动相位经过锁定相位时，因为锁本体60凸出到锁定室62中，因而，锁定室62会卡住锁本体60。
为了避免锁定室62中液压油压力的下降，在控制锁定机构6以将其保持在解锁位置的状态下，控制单元9在预定条件下控制控制阀76，以限制相对转动相位中变化比率的上限。更具体地，通过控制对于控制阀76螺线管76a的馈入量(也就是电流的功率值)，调节阀芯位置使其处于位置W3或者位置W5，控制单元9进行控制以限制相对转动相位中变化比率的上限。如图4所示，将控制阀76配置成，当阀芯位置处于位置W3或者W5时，根据阀芯76b的进程量调节端口的开度，并且改变外转子2与内转子1之间相对转动相位变化的比率。也就是，通过调节端口的开度，控制阀76调节相对于液压室40的液压油的供给量或者排出量。
控制单元9确定内转子1与外转子2之间相对转动相位变化比率的上限值，该上限值在锁定室62中液压油压力不低于保持锁定机构6处于解锁位置所必要的压力(也就是，此后所称的解锁必要压力)的范围之内。在这种情况下，锁定室62中液压油的压力是否减少到低于解锁必要压力以及解锁必要压力值，随着内燃机的运转状态而波动。
也就是，在控制阀76进口侧液压油的压力(也就是，初始液压)较高的情况下，即使向延迟角室42或者提前角室43大量地供给液压油，也容易较高地保持对锁定室62供给的液压油压力。这样，通过向延迟角室42或者提前角室43供给液压油，是否会使锁定室62中的液压油的压力减少到低于解锁必要压力，是随着初始液压的变化而波动的。
同时，因为依靠发动机的驱动力驱动油泵70，所以，发动机的转速越高，获得的初始液压越高。另一方面，因为液压油的温度越高，发动机中因液压油粘度的降低而使液压油的泄出也越多，使得初始液压减小。这样，在初始液压与发动机转速之间、以及在初始液压与液压油温度之间，就建立了大致恒定的关系。
此外，根据本发明的实施方式，通过使锁定机构6的锁本体60从外转子2侧凸出进入设置在内转子1上的锁定室62来建立锁定条件。因此，当发动机转速较高时，也就是，当依靠曲轴转动的内转子1和外转子2的转速较高时，施加离心力以使锁本体60偏向解锁位置方向，以及，即使当锁定室62中液压油的压力较低，或者锁定室62中液压油处于排出状态，也能将锁定机构6保持在解锁位置。相应地，解锁必要压力值随发动机转速改变。
如上所述，锁定室62中液压油压力是否降到低于解锁必要压力，是根据控制阀76进口侧的液压油的压力、或者液压油的温度和发动机转速而变化的。解锁必要压力值随着发动机转速变化。据此，控制单元9基于发动机转速的信息确定解锁必要压力的值，以及，如果锁定室62中液压油的压力为大于等于预定解锁必要压力时，基于液压油的温度信息以及发动机转速或者控制阀76进口侧的液压油的压力，进一步确定相对转动相位中变化比率的上限值，以及，控制单元9控制控制阀76，使得相对转动相位中变化的比率小于等于该上限。
采用根据本发明实施方式的结构，控制单元9包括上限比率表，其限定发动机运转状态与相对转动相位中变化比率上限之间的关系，其中发动机运转状态由运转状态检测装置100检出，而相对转动相位中变化比率上限处，锁定室62中的液压油压力大于等于解锁必要压力。上限比率表预先存储在存储器92中，并且，基于上限比率表确定有关相对转动相位中变化比率的上限。
图6中示出了一种上限比率表的实例。因为在初始液压与发动机转速之间、以及在初始液压与液压油的温度之间成为接近常数关系，所以，利用与初始液压的关系，可以近似精确地图示出有关相对转动相位中的变化比率的上限值，在该处锁定室62中液压油压力大于等于随着发动机转速变化的解锁必要压力。因此，根据本实例的上限比率表，将初始液压作为变量，以及，通过锁定室62中液压油的压力随变量的波动，并设定其大于等于解锁必要压力，将其确定为相对转动相位变化比率的上限值，从而形成这样一种表格。
例如，基于用试验方法获得的数据，通过用回归计算(regressioncalculation)等获得有关相对转动相位中变化比率的上限值和初始液压的公式，确定有关上限比率表中相对转动相位上的变化比率的上限值。图7图示一种实验结果，当通过改变初始液压与相对转动相位变化比率之间的关系，使相对转动相位经过锁定相位时，根据是否因为锁定机构6的锁本体60凸出到锁定室62而使锁本体60卡在锁定室62中，来检查锁定室62中的液压油压力是否大于等于解锁必要压力。采用图6中所示的上限比率表格，基于图7所示的实验结果，将锁本体60不卡在锁定室62中范围内的相对转动相位最大变化比率，确定为锁定室62中的液压油压力大于等于解锁必要压力的相对转动相位中变化比率的上限值。
基于图6所示的上限比率表，以及由液压传感器103检出的控制阀76进口侧的液压油压力(也就是，初始液压)，控制单元9确定有关相对转动相位中变化比率的上限值，并且执行控制，以限制内转子1与外转子2之间相对转动相位变化的比率，使其小于等于所确定的上限值。通过基于图4所示的响应特性表确定用于获得小于等于所确定上限值的相对转动相位中变化比率的馈入量(也就是，电流的功率值)，并且将该馈入量输入到控制阀76中，实现用控制单元9的控制。在这种情况下，因为在锁本体60不被卡在锁定机构6的范围内尽可能快地完成相对转动相位的变化，所以，有利的是，将适合于获得与所确定上限值对应的相对转动相位中的变化比率的馈入量输入到控制阀76中。
因为在初始液压与发动机转速之间、以及在初始液压与液压油的温度之间建立了接近常数的关系，从液压油的温度和发动机转速可以估计初始液压。这样，当发动机没有包括用于检测初始液压的液压传感器103时，也可以用液压油的温度和发动机转速估计初始液压，以及，通过将估出的初始液压应用于上限值表，就能确定相对转动相位变化比率的上限值。在这种情况下，用转速传感器105可以检测发动机转速，以及，用液压温度传感器104可以检测液压油的温度。因为在发动机的冷却水温度与液压油温度之间建立有常数关系，所以，依靠水温传感器106检出的冷却水温度可以用来取代液压油的温度。
尽管以上说明了根据本实施方式的一种实例，其中，通过定义具有初始液压作为变量的上限比率表，上限比率表包括由于发动机转动离心力使解锁必要压力随之波动，但是，因为在初始液压与发动机转速之间、以及初始液压与液压油温度之间建立接近常数的关系，取决于可变气门正时控制装置的结构，使用与初始液压的关系，可能难以精确地定义解锁必要压力随发动机转动的离心力的的波动。在这种情况下，最好定义发动机转速作为变量，并且在存储器92中存储根据该变量波动的解锁必要压力，作为解锁必要压力表。在这种情况下，将控制单元9配置成，基于由液压传感器103检出的控制阀76进口侧的液压油压力(也就是，初始液压)、由转速传感器105检出的发动机转速、上限值表、以及解锁必要压力表，确定关于相对转动相位迁移速度中变化比率的上限值。
采用本发明前述实施方式的结构，虽然控制单元9给控制阀76螺线管76a的馈入量通过改变向螺线管76e供给电流的功率值(％)控制，但也可以采用其他方式控制螺线管76a的馈入量，例如可以通过改变电流值、通过改变电压功率值(％)、或者电压值等。
尽管基于图4所示响应特性表，通过确定适合于获得小于等于预定上限值的相对转动相位迁移速度的馈入量，并且通过将该馈入量输入于控制阀76中，由控制单元9对于相对转动相位的迁移速度上限的限制进行控制，但是，不使用响应特性表，也能实施用于限制相对转动相位的迁移速度的上限的控制。在那种情况下，例如，根据由凸轮角度传感器101检出的凸轮轴相位和由曲轴角度传感器102检出的曲轴相位，控制单元9计算凸轮轴与曲轴之间的相对转动相位，也就是内转子1与外转子2之间的相对转动相位的当前值。根据目标相位差(定义为按照发动机运转状态确定的相对转动相位目标值与当前值之间差值)，通过将控制变量(例如，电流值、电压值、或者电流或电压的功率值)输入到控制阀76的螺线管76a中，控制单元9对控制阀76的阀芯位置进行控制，以及控制相对转动相位变化的比率。此外，为了使相对转动相位的当前值等于目标值，控制单元9执行控制阀76的反馈操作控制。
通过限制目标相位差的上限，控制单元9进行控制以限制相对转动相位变化比率的上限。也就是，在这种情况下，因为通过将根据目标相位差的控制变量输入到控制阀76中，控制单元9控制相对转动相位变化的比率，如果没有限制控制，当使目标相位差增大时，相对转动相位变化的比率增大。在这种情况下，为了避免由于向延迟角室42或者提前角室43大量供给液压油，使得向锁定机构6供给的液压油压力暂时减小，以及避免锁定室62中液压油的压力减少到低于解锁压力，通过以小于初始值的值限制目标相位差，限制相对转动相位变化比率的上限。因为即使在前述情况下也不会改变相对转动相位的目标值，控制单元9控制相对转动相位的变化，直至目标相位差的变化完成之后，使得相对转动相位的当前值与目标值一致。据此，当限制相对转动相位变化速度的上限时，可以将相对转动相位移置达到目标值。
根据本发明的实施方式，因为通过用上限限制相对转动相位中变化的比率，限制了相对于液压室在短时间内大规模的液压流体供给，所以，借助于锁定控制装置，当向解锁压力室供给液压流体，同时改变相对转动相位，就可以避免供给到解锁压力室的液压流体的压力的降低。
根据本发明的实施方式，基于由运转状态检测装置的检测结果，相位控制装置限制相对转动相位变化比率的上限，使得解锁压力室中的液压流体的压力大于等于必要压力，以保持锁定机构在解锁位置，从而能避免在改变相对转动相位时发生锁本体卡在锁定室中。
根据本发明的实施方式，相对于输入到流体控制机构的控制变量，基于相对转动相位中变化比率的响应特性，对流体控制机构进行控制，从而能精确控制相对转动相位中的变化比率，并且能进一步精确限制相对转动相位的迁移上限，以及可以缩短用于相对转动相位变化所费的时间，这有助于避免在改变相对转动相位时锁本体卡在锁定室中。
权利要求
1.一种可变气门正时控制装置，包括驱动侧转动件(2)，与曲轴同步方式转动；从动侧转动件(1)，与所述驱动侧转动件同轴方式布置，并且与凸轮轴同步方式转动；液压室(40)，形成于所述驱动侧转动件和所述从动侧转动件至少其中之一，通过向所述液压室供给液压流体或者从所述液压室排出所述液压流体以产生偏转力，从而改变所述驱动侧转动件和所述从动侧转动件之间的相对转动相位；锁定机构(6)，在锁定位置和解锁位置之间可活动，所述锁定位置用于阻止所述驱动侧转动件和所述从动侧转动件之间的相对转动，所述解锁位置则允许所述相对转动；解锁压力室(62)，通过所述液压流体的供给产生偏转力，以使所述锁定机构(6)向所述解锁位置移动；相位控制装置(71)，通过控制液压流体向所述液压室的供给或从所述液压室的排出，控制所述相对转动相位变化的比率；以及锁定控制装置(72)，用于控制液压流体向所述解锁压力室的供给或从所述解锁压力室的排出；其中当所述锁定控制装置向所述解锁压力室供给液压流体时，所述相位控制装置限制所述相对转动相位变化比率的上限。
2.根据权利要求1所述的可变气门控制装置，进一步包括运转状态检测装置(100)，用于检测内燃机的运转状态，其中，基于所述运转状态检测装置提供的检测结果，所述相位控制装置限制所述相对转动相位变化比率的上限，使得所述解锁压力室中的液压流体的压力大于等于必要压力，以使所述锁定机构保持在所述解锁位置。
3.根据权利要求2所述的可变气门控制装置，其中所述运转状态检测装置至少包括下述之一液压流体压力检测装置(103)，用于检测所述液压流体的压力；液压流体温度检测装置(104)，用于检测所述液压流体的温度；冷却水温度检测装置(106)，用于检测所述内燃机的冷却水温度；以及，转速检测装置(105)，用于检测所述曲轴或者由所述曲轴驱动的部分的转速。
4.根据权利要求1至权利要求3中任意一项权利要求所述的可变气门控制装置，其中所述相位控制装置包括流体控制机构(76)，用于控制液压流体的供给或者排出；以及控制装置(9)，通过向所述流体控制机构输入预定的控制变量，控制所述流体控制机构的操作；以及其中，转动相位变化比率关于输入到所述流体控制机构的所述控制变量进行响应，基于相对转动相位变化比率的响应特性，所述控制装置确定输入到所述流体控制机构的控制变量。
5.根据权利要求1至权利要求3中任意一项权利要求所述的可变气门控制装置，进一步包括相位检测装置(101、102)，用于检测所述相对转动相位的当前相位；其中所述相位控制装置包括流体控制机构(76)，用于控制所述液压流体的供给或者排出；以及，控制装置(9)，通过将作为目标相位差的函数的控制变量输入到所述流体控制机构，控制所述流体控制机构的操作，所述目标相位差定义为所述相对转动相位的目标相位与所述当前相位之间的差，以及，该控制装置(9)用于控制所述流体控制机构的操作，使得所述相对转动相位的当前相位与所述目标相位相等；其中，所述控制装置通过限制所述目标相位差的上限，限制所述相对转动相位变化比率的上限。
6.根据权利要求2所述的可变气门控制装置，其中所述相位控制装置包括控制阀(76)，与所述液压室连通，所述控制阀用于控制液压流体至所述液压室的供给量、或者所述液压流体从所述液压室的排出量；控制装置(9)，通过输入控制变量对所述控制阀的操作进行控制，所述控制变量对应于所述液压流体至所述控制阀的供给量或者从所述控制阀的排出量；以及，变化比率上限设定装置(91、92)，基于由所述运转状态检测装置检测出的所述内燃机的运转状态，设定所述相对转动相位比率的上限；以及其中将所述控制装置配置成，将与所述液压流体供给量或者排出量对应的控制变量输入到所述控制阀，以保持所述相对转动相位变化比率小于等于所述上限值。
7.根据权利要求6所述的可变气门控制装置，其中所述变化比率上限设定装置包括存储装置(92)，用于存储所述内燃机的运转状态与所述相对转动相位变化比率上限之间的关系。
8.根据权利要求7所述的可变气门控制装置，其中所述内燃机的运转状态和所述相对转动相位变化比率之间的关系，与在所述控制阀进口侧的液压和所述相对转动相位变化比率之间的关系相对应。
全文摘要
一种可变气门正时控制装置，包括驱动侧转动件(2)，与曲轴同步方式转动；从动侧转动件(1)，与驱动侧转动件同轴方式布置，并且与凸轮轴同步方式转动；液压室(40)，形成在驱动侧转动件和从动侧转动件至少其中之一，通过向液压室中供给或者从中排出液压流体以产生偏转力，从而改变驱动侧转动件与从动侧转动件之间的相对转动相位；锁定机构(6)，在锁定位置与解锁位置之间可活动，锁定位置用于阻止驱动侧转动件与从动侧转动件之间的相对转动，解锁位置则允许相对转动；解锁压力室(62)，通过液压油的供给产生偏转力，以使锁定机构(6)向解锁位置移动；相位控制装置(71)，通过控制液压流体向液压室的供给或从液压室的排出，控制相对转动相位的变化比率；以及，锁定控制装置(72)，用于控制液压流体向液压室的供给或从液压室的排出，其中当锁定控制装置向解锁压力室供给液压流体时，相位控制装置限制相对转动相位变化比率的上限。
文档编号F01L1/34GK1989317SQ200580025409
公开日2007年6月27日 申请日期2005年7月27日 优先权日2004年7月28日
发明者金田洋治, 驹沢修 申请人:爱信精机株式会社