專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制器，更具體地說，涉及一種以可變的方式控制內(nèi)燃機(jī)氣門的氣門正時(shí)(配氣正時(shí)，配氣相位)的控制器，該內(nèi)燃機(jī)氣門根據(jù)一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而打開和關(guān)閉。
背景技術(shù)：
為了增加輸出或改善噴射，用于車輛等的內(nèi)燃機(jī)可具有一氣門正時(shí)控制器，該控制器用于最優(yōu)地改變內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)。這種氣門正時(shí)控制器包括一與內(nèi)燃機(jī)的一曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子容納有與內(nèi)燃機(jī)的一凸輪軸相連接的一可移動(dòng)構(gòu)件，從而該可移動(dòng)構(gòu)件可(與該轉(zhuǎn)子)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子中該可移動(dòng)構(gòu)件的相對(duì)側(cè)上限定一提前壓力室和一遲后壓力室。該提前和遲后壓力室通過一油壓轉(zhuǎn)換閥(oil control valve)(OCV)連接在一油泵上。該氣門正時(shí)控制器調(diào)節(jié)供給該油壓轉(zhuǎn)換閥的電壓的占空比(dutyratio)以控制壓力室之間的壓力差。
壓力室之間的壓力差根據(jù)電壓占空比而變化。該可移動(dòng)構(gòu)件根據(jù)壓力室之間的壓力差相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，凸輪軸相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位變成(可移動(dòng)構(gòu)件位于)該提前側(cè)或該遲后側(cè)。這樣，氣門正時(shí)控制器改變凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位以改變內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)。
這種氣門正時(shí)控制器包括一鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)用于將凸輪軸鎖定在與一預(yù)定定時(shí)相對(duì)應(yīng)的一旋轉(zhuǎn)相位上。這樣在液壓為低時(shí)，例如內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)將氣門正時(shí)固定在一預(yù)定定時(shí)。該鎖定機(jī)構(gòu)包括例如一位于轉(zhuǎn)子內(nèi)的鎖孔和一設(shè)置在可移動(dòng)構(gòu)件中的鎖銷。該鎖定機(jī)構(gòu)還包括一用于朝該鎖孔推動(dòng)該鎖銷的彈簧。具有這種鎖定機(jī)構(gòu)的氣門正時(shí)控制器通過使該鎖銷和鎖孔接合而將氣門正時(shí)鎖定在一預(yù)定時(shí)刻。當(dāng)改變氣門正時(shí)時(shí)，該氣門正時(shí)控制器使該鎖銷與鎖孔分離。
在這種鎖定機(jī)構(gòu)中，當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)力減小時(shí)，作用在鎖銷的周向表面和鎖孔壁之間的接合力也減小。在此情況下，當(dāng)鎖銷從鎖孔移開時(shí)，阻止鎖銷與鎖孔分離的摩擦力或阻力小。其中阻力相對(duì)于用于使鎖銷與鎖孔分離的力最小的液壓狀態(tài)被稱為“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”。
為了到達(dá)該“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”，將提供給OCV的電壓的占空比設(shè)定為使得氣門正時(shí)被順利和快速地解鎖。但是，用于到達(dá)該最優(yōu)液壓狀態(tài)的適當(dāng)?shù)膶?shí)際占空比(下文稱為最優(yōu)占空比)受到油泵的進(jìn)氣壓力和工作油(operating oil)的粘度的影響并發(fā)生波動(dòng)。因此，當(dāng)將最優(yōu)占空比設(shè)定為一固定值時(shí)難以獲得最優(yōu)的液壓狀態(tài)。
可以認(rèn)為，一用于保持該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位的保持占空比(holdingduty ratio)適用于獲得最優(yōu)占空比。因此，日本公開專利No.2002-161765說明了使供給OCV的電壓的占空比從該保持占空比逐漸變化以便凸輪軸朝該提前側(cè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。日本公開專利No.2002-161765說明了使電壓占空比從一用于使凸輪軸朝遲后側(cè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的極限值(可變范圍的下限值)經(jīng)由該保持占空比漸變到一用于使凸輪軸朝提前側(cè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的值。與最優(yōu)占空比是一固定值的情況相比，這增加了提供給OCV的電壓的占空比符合最優(yōu)占空比的可能性。
但是，在日本公開專利No.2002-161765中，占空比從保持占空比逐漸變化以便凸輪軸朝提前側(cè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)最優(yōu)占空比是一使凸輪軸朝遲后側(cè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的占空比時(shí)，OCV的占空比不符合該最優(yōu)占空比。另外，在日本公開專利No.2002-161765中，轉(zhuǎn)化開始時(shí)的值可設(shè)定為該OCV的占空比的可變范圍的下限值(該可變范圍的兩個(gè)極限值之一)。因此，當(dāng)最優(yōu)占空比離該可變范圍的下限值較遠(yuǎn)時(shí)(例如當(dāng)最優(yōu)占空比接近該保持占空比時(shí))，該占空比從開始漸變到達(dá)到該最優(yōu)占空比要花很長(zhǎng)的時(shí)間。長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)化使解鎖遲后，即，使氣門正時(shí)開始變化的定時(shí)遲后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于在內(nèi)燃機(jī)氣門的一鎖定機(jī)構(gòu)中進(jìn)行快速解鎖的控制器。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于控制內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)的控制器。該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸和一凸輪軸，該控制器包括一可變機(jī)構(gòu)，該可變機(jī)構(gòu)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室和一遲后壓力室。該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變氣門正時(shí)。該壓力差由一可變指令值設(shè)定。該控制器還包括一鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部。當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位符合一預(yù)定的鎖定相位時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合以鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)。一指令值設(shè)定裝置使該指令值從第一預(yù)定值逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種用于控制內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)的控制器。該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸和一凸輪軸。該控制器包括一可變機(jī)構(gòu)，該可變機(jī)構(gòu)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室和一遲后壓力室。該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變?cè)摎忾T正時(shí)。該壓力差由一可變的指令值設(shè)定。該控制器還具有一鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部。當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位與一預(yù)定的鎖定相位相符合時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合，以便鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該提前壓力室和該遲后壓力室中的流體向該凸起部施加第一個(gè)力以使該凸起部脫離該凹部。當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入這樣一種狀態(tài)，其中從該第一個(gè)力減去由于該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而在與該第一個(gè)力的方向相反的方向上作用在該凸起部上的第二個(gè)力所得到的值最大。一控制單元使該指令值從第一預(yù)定值逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種用于控制內(nèi)燃機(jī)的氣門正時(shí)的方法。該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸，一凸輪軸，一可變機(jī)構(gòu)，和一鎖定機(jī)構(gòu)。該可變機(jī)構(gòu)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室和一遲后壓力室。該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變氣門正時(shí)。該鎖定機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部。當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位與一預(yù)定的鎖定相位相符合時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合，以便鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該方法包括用一可變的指令值設(shè)定該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差。當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)。該方法還包括使該指令值從第一預(yù)定值逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
結(jié)合附圖從下面的說明中可清楚看到本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，該說明通過示例闡明了本發(fā)明的原理。


參考下面對(duì)當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例的說明以及附圖可很好地了解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1示意性地示出一汽油機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的控制器；圖2示意性地示出圖1的控制器；
圖3是圖1的控制器中所包含的鎖定機(jī)構(gòu)的橫截面視圖；圖4是圖3的鎖定機(jī)構(gòu)的橫截面視圖；圖5是示出由結(jié)合在圖1的控制器中的ECU執(zhí)行的操作的主流程圖；圖6是示出該優(yōu)選實(shí)施例的縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程的操作的流程圖；圖7是示出在該優(yōu)選實(shí)施例中冷卻劑溫度和一預(yù)定轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的圖；圖8是示出該優(yōu)選實(shí)施例的鎖銷縮回控制過程的操作的流程圖；以及圖9是示出該優(yōu)選實(shí)施例中占空比的變化的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1到9對(duì)根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一控制器進(jìn)行說明。
圖1示意性地示出一使用該優(yōu)選實(shí)施例的控制器的車輛汽油機(jī)系統(tǒng)。
一V型六氣缸的內(nèi)燃機(jī)10具有一氣缸體11，和連接在該氣缸體11頂部上的一右氣缸蓋12R和一左氣缸蓋12L，該氣缸體11包括多個(gè)以預(yù)定的角間距設(shè)置成V形的氣缸。因此，內(nèi)燃機(jī)10包括一左氣缸組LS和一右氣缸組RS。
內(nèi)燃機(jī)10設(shè)有活塞13，每個(gè)活塞13在設(shè)置在氣缸體11內(nèi)的一個(gè)氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一曲軸14連接在每個(gè)活塞13的下端。曲軸14由每個(gè)活塞13的往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
一曲柄角傳感器40位于曲軸14附近，并且該曲柄角傳感器40生成一與曲軸14的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的周期性脈沖型曲柄角信號(hào)。如稍后所述，一電子控制單元(ECU)70通過計(jì)數(shù)曲柄角信號(hào)的數(shù)量來計(jì)算曲軸14的轉(zhuǎn)速(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速)，該曲柄角信號(hào)在一氣缸識(shí)別傳感器42已生成一基準(zhǔn)位置/起始位置信號(hào)后由曲柄角傳感器40生成。
氣缸體11的內(nèi)壁和氣缸蓋12L和12R以及活塞13的頂部形成一用于燃燒空氣-燃料混合物的燃燒室15。用于點(diǎn)燃該混合物的火花塞16安裝在氣缸蓋12L和12R的頂部以便延伸到燃燒室15中。每個(gè)火花塞16通過一點(diǎn)火線圈(未示出)連接在一點(diǎn)火器19上，并根據(jù)來自ECU70的點(diǎn)火信號(hào)被提供一個(gè)與該曲柄角同步的高電壓。
在氣缸蓋12L和12R的排氣凸輪軸33L和33R的附近分別設(shè)置有氣缸識(shí)別傳感器42，該傳感器隨著排氣凸輪軸33L和33R的旋轉(zhuǎn)以預(yù)定速率生成基準(zhǔn)位置信號(hào)。該基準(zhǔn)位置信號(hào)用于區(qū)分氣缸并用于檢測(cè)曲軸14的基準(zhǔn)位置。
一冷卻劑溫度傳感器43安裝在氣缸體11上，其用于檢測(cè)流過冷卻劑流動(dòng)通道的冷卻劑的溫度。ECU70將該冷卻劑溫度te用作內(nèi)燃機(jī)溫度。每個(gè)氣缸蓋12L和12R都具有進(jìn)氣口22和排氣口32。進(jìn)氣口22與一進(jìn)氣通道20相連接，而排氣口32與一排氣通道30相連接。在每個(gè)進(jìn)氣口22處設(shè)有一進(jìn)氣門(進(jìn)氣閥)21，而在氣缸蓋12的每個(gè)排氣口32處設(shè)有一排氣門(排氣閥)31。
在左氣缸組LS的每個(gè)進(jìn)氣門21的上方設(shè)置有一用于驅(qū)動(dòng)該進(jìn)氣門21的左進(jìn)氣凸輪軸23L。在右氣缸組RS的每個(gè)進(jìn)氣門21的上方設(shè)置有一用于驅(qū)動(dòng)該進(jìn)氣門21的右進(jìn)氣凸輪軸23R。在左氣缸組LS的每個(gè)排氣門31的上方設(shè)置有一用于驅(qū)動(dòng)該排氣門31的左排氣凸輪軸33L。在右氣缸組RS的每個(gè)排氣門31的上方設(shè)置有一用于驅(qū)動(dòng)該排氣門31的右排氣凸輪軸33R。
進(jìn)氣同步帶輪27附裝在進(jìn)氣凸輪軸23L和23R的一個(gè)端部上，排氣同步帶輪34附裝在排氣凸輪軸33L和33R的一個(gè)端部上。同步帶輪27和34與曲軸14相連接以便通過一同步帶35同步旋轉(zhuǎn)。
因此，在內(nèi)燃機(jī)10的操作期間，通過該同步帶35和同步帶輪27和34將一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力從曲軸14傳遞給凸輪軸23L、23R、33L和33R。每個(gè)進(jìn)氣門21和每個(gè)排氣門31通過由該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力引起的凸輪軸23L、23R、33L和33R的旋轉(zhuǎn)而打開和關(guān)閉。在一預(yù)定的操作期間內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣門21和31，該操作時(shí)間與活塞13的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和曲軸14的旋轉(zhuǎn)同步，即，與內(nèi)燃機(jī)10中連續(xù)的四個(gè)沖程同步，該四個(gè)沖程包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒/膨脹沖程和排氣沖程。
凸輪角傳感器44L和44R分別設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸23L和23R附近。該凸輪角傳感器44L和44R包括與進(jìn)氣凸輪軸23L和23R相連接的電磁拾音器(electromagnetic pick-up)(未示出)和磁性轉(zhuǎn)子(未示出)。此外，沿該轉(zhuǎn)子的周向形成等間距的齒。凸輪角傳感器44L和44R隨著進(jìn)氣凸輪軸23的旋轉(zhuǎn)生成脈沖類的凸輪角信號(hào)。
一空氣過濾器24連接在進(jìn)氣通道20的空氣進(jìn)氣口上，同時(shí)一節(jié)流閥26也設(shè)置在進(jìn)氣通道20內(nèi)，該節(jié)流閥與一加速器踏板(圖中未示出)連接并受其驅(qū)動(dòng)。通過打開和關(guān)閉節(jié)流閥26來限制引入內(nèi)燃機(jī)10的空氣的量。
一用于檢測(cè)節(jié)流閥打開程度ta的節(jié)流閥傳感器45設(shè)置在節(jié)流閥26附近。另外，一用于抑制進(jìn)氣口震動(dòng)的緩沖槽(surge tank)25設(shè)置在節(jié)流閥26的下游側(cè)。該緩沖槽25具有一用于檢測(cè)該緩沖槽25內(nèi)的進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力傳感器46。在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣口22附近設(shè)置有一用于向燃燒室15提供燃料的噴射器17。該噴射器17是用電流打開的電磁閥。從一燃料泵(圖中未示出)向每個(gè)噴射器17提供燃料。
因此，在內(nèi)燃機(jī)10操作期間，將由空氣過濾器24過濾的空氣引入進(jìn)氣通道20。在引入空氣的同時(shí)每個(gè)噴射器17朝每個(gè)進(jìn)氣口22噴射燃料。結(jié)果，在每個(gè)進(jìn)氣口22處生成空氣-燃料混合物，并且在進(jìn)氣沖程中該混合物通過打開的進(jìn)氣門21被引入燃燒室15。然后，該混合物在燃燒室15中燃燒，并生成廢氣。廢氣通過一設(shè)置在排氣通道30內(nèi)的催化式排氣凈化器28排放到大氣中。
在該優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)10中，可變的氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(下文中稱為“VVT”)50L和50R改變進(jìn)氣門21的氣門正時(shí)以改變氣門重疊的量。VVT50L和VVT50R分別設(shè)置在左氣缸組LS和右氣缸組RS的進(jìn)氣同步帶輪27上，并由液力驅(qū)動(dòng)。通過改變進(jìn)氣凸輪軸23L和23R相對(duì)于每個(gè)進(jìn)氣同步帶輪27的實(shí)際相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位，VVT50L和VVT50R連續(xù)地改變進(jìn)氣門21的氣門正時(shí)。油壓轉(zhuǎn)換閥(下文中稱為“OCV”)80L和80R以及油泵64L和64R分別與VVT50L和VVT50R相連接。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)氣同步帶輪27是一與曲軸14同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。
下面參考圖2和3說明VVT50L和50R的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。為簡(jiǎn)便起見，圖2沒有區(qū)分左氣缸組LS中的VVT50L和右氣缸組RS中的VVT50R。圖2示意性地示出用于進(jìn)氣凸輪軸23的氣門工作特性控制器和VVT50。
VVT50的控制器具有ECU70。ECU70根據(jù)來自不同傳感器的輸入信號(hào)通過控制OCV80而將進(jìn)氣門21限制在一目標(biāo)氣門正時(shí)(VVT控制)。
圖2中示出的VVT50具有一大致圓形的殼體51，和一容納在該殼體51內(nèi)的(葉輪)輪轂52。該殼體51與進(jìn)氣同步帶輪27相連接并與其一體地旋轉(zhuǎn)。該輪轂52連接在進(jìn)氣凸輪軸23上并與其一體地旋轉(zhuǎn)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)氣凸輪軸23沿從圖2看到的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
在該輪轂52的圓周上形成有多個(gè)在徑向方向上延伸的葉輪53。在殼體51的內(nèi)圓周上形成有多個(gè)在圓周方向上延伸的凹部54，從而葉輪53分別位于該多個(gè)凹部54內(nèi)。葉輪53在每個(gè)凹部54內(nèi)限定一提前壓力室55和一遲后壓力室56。盡管圖2中示出兩個(gè)葉輪53和兩個(gè)凹部54，但是可根據(jù)需要改變?nèi)~輪和凹部的數(shù)量。
該提前壓力室55和遲后壓力室56均通過一對(duì)應(yīng)的油流動(dòng)通道與OCV80相連接。連接在曲軸14上的油泵64向OCV80提供工作油。該OCV80根據(jù)提供給OCV80的電壓的占空比dvt限制提供給該提前壓力室55或遲后壓力室56的工作油的量。具體地說，OCV80根據(jù)來自ECU70的指令信號(hào)進(jìn)行操作以便將工作油提供給提前壓力室55和遲后壓力室56，或使工作油從該提前壓力室55和遲后壓力室56中排出。結(jié)果，輪轂52根據(jù)提前壓力室55的液壓和遲后壓力室56的液壓的差相對(duì)于殼體51旋轉(zhuǎn)。因此，進(jìn)氣凸輪軸23相對(duì)于進(jìn)氣同步帶輪27的實(shí)際相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位發(fā)生變化，從而改變進(jìn)氣門21的氣門正時(shí)。該優(yōu)選實(shí)施例的OCV80用作一調(diào)節(jié)兩個(gè)壓力室55和56之間的壓力差(液壓差)的調(diào)節(jié)器(actuator)。
VVT50中的氣門正時(shí)控制具體按如下所述執(zhí)行。
ECU70接收表示內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的信號(hào)，例如來自冷卻劑溫度傳感器43的與冷卻劑溫度信息有關(guān)的信號(hào)，來自曲柄角傳感器40的曲柄角信號(hào)，來自氣缸識(shí)別傳感器42的基準(zhǔn)位置信號(hào)，來自凸輪角傳感器44L和44R的凸輪角信號(hào)，以及來自節(jié)流閥傳感器45的與節(jié)流閥打開(程度)ta有關(guān)的信號(hào)。ECU70根據(jù)包含在這些信號(hào)中的參數(shù)計(jì)算輪轂52的目標(biāo)相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位(下文中稱為“目標(biāo)相位”)vtt以得到一適合于該內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的氣門正時(shí)。ECU70根據(jù)曲柄角信號(hào)和凸輪角信號(hào)確定輪轂52的實(shí)際相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位(下文中簡(jiǎn)稱為“實(shí)際相位”)vt。
當(dāng)實(shí)際相位vt與目標(biāo)相位vtt不同時(shí)，ECU70通過設(shè)定占空比dvt來控制OCV80，以便從提前壓力室55和遲后壓力室56之一排出工作油并向該提前壓力室55和遲后壓力室56中的另外一個(gè)提供工作油。結(jié)果，輪轂52根據(jù)提前壓力室55和遲后壓力室56之間的壓力差相對(duì)于殼體51被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)際相位vt接近目標(biāo)相位vtt。該占空比dvt對(duì)應(yīng)于ECU70的指令值輸出。
當(dāng)該調(diào)節(jié)使目標(biāo)相位vtt與實(shí)際相位vt相符合時(shí)，ECU70將占空比dvt設(shè)定為一保持占空比K(例如大約50％)以停止向提前壓力室55和遲后壓力室56提供工作油以及從該提前壓力室55和遲后壓力室56排出工作油。結(jié)果，通過使提前壓力室55和遲后壓力室56的壓力保持一致來保持輪轂52的實(shí)際相位vt。
在OCV80的控制中，ECU70根據(jù)目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt之間的差設(shè)定占空比dvt。即，目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt之間的差越大，ECU70將占空比dvt設(shè)定為離保持占空比K越遠(yuǎn)。占空比dvt的可變范圍是0％到100％。作為該可變范圍的兩個(gè)邊界值之一的最小占空比(例如0％)是遲后側(cè)的極限值，而作為該可變范圍的兩個(gè)邊界值中的另一個(gè)的最大占空比(例如100％)是提前側(cè)的極限值。
另外，當(dāng)目標(biāo)相位vtt位于實(shí)際相位vt的提前側(cè)時(shí)，ECU70將占空比dvt設(shè)定為該保持占空比K和100％之間的一個(gè)值。在此情況下，該占空比dvt離該保持占空比K越遠(yuǎn)，提前壓力室55的壓力相對(duì)于遲后壓力室56的壓力就變得越大。相反地，當(dāng)目標(biāo)相位vtt位于實(shí)際相位vt的遲后側(cè)時(shí)，ECU70將占空比dvt設(shè)定為該保持占空比K和0％之間的一個(gè)值。在此情況下，該占空比dvt離該保持占空比K越遠(yuǎn)，遲后壓力室56的壓力相對(duì)于提前壓力室55的壓力就變得越大。即，目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt之間的差越大，兩個(gè)壓力室55和56之間的壓力差就越大。結(jié)果，實(shí)際相位vt快速趨向于目標(biāo)相位vtt。
VVT50中的輪轂52能夠在一個(gè)范圍內(nèi)相對(duì)地旋轉(zhuǎn)，該范圍是從葉輪53與凹部54的一個(gè)壁相接觸的相位到葉輪53與凹部54的相對(duì)壁相接觸的相位。在該優(yōu)選實(shí)施例的氣門正時(shí)控制中，該相對(duì)旋轉(zhuǎn)的相位范圍等于實(shí)際相位vt的控制范圍。下文中，輪轂52在遲后方向(與進(jìn)氣凸輪軸23的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向)上相對(duì)旋轉(zhuǎn)到達(dá)的最遠(yuǎn)位置稱為“最大遲后位置”。該最大遲后位置設(shè)定為當(dāng)OCV80不受ECU70控制時(shí)輪轂52的初始位置，即當(dāng)內(nèi)燃機(jī)停止時(shí)的位置。輪轂52在提前方向(進(jìn)氣凸輪軸23的旋轉(zhuǎn)方向)上相對(duì)旋轉(zhuǎn)到達(dá)的最遠(yuǎn)位置稱為“最大提前位置”。在該優(yōu)選實(shí)施例的VVT50中，通過提前壓力室55和遲后壓力室56的壓力控制，輪轂52在從該最大遲后位置到該最大提前位置的一個(gè)范圍內(nèi)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
VVT50具有一鎖定機(jī)構(gòu)90，其用于在壓力下降期間例如當(dāng)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)控制(鎖定)輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，在該多個(gè)葉輪53之一內(nèi)形成一梯狀接納孔91，該孔91平行于進(jìn)氣凸輪軸23的軸向延伸。一鎖銷92設(shè)置為可在該接納孔91中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
鎖銷92以一種其中該鎖銷92的外表面在接納孔91的內(nèi)表面上滑動(dòng)的狀態(tài)，沿進(jìn)氣凸輪軸23的軸向在圖3所示的凸出位置和圖4所示的縮回位置之間移動(dòng)。該鎖銷92由一彈簧93推向殼體51。在該鎖銷92的基部端上形成有一直徑增大的階梯92a。在階梯92a和接納孔91的一階梯91a之間形成一環(huán)狀的解鎖壓力室94。在葉輪53內(nèi)形成一遲后油路95，該油路95是該解鎖壓力室94和該遲后壓力室56之間的連通通道。遲后壓力室56的壓力通過該遲后油路95傳遞給解鎖壓力室94。因此，當(dāng)遲后壓力室56的壓力增加時(shí)，解鎖壓力室94的壓力也增加。
殼體51包括一鎖孔96。當(dāng)輪轂52位于最大遲后位置時(shí)，鎖銷92插入該鎖孔96或與該鎖孔96接合。如圖3的狀態(tài)所示，當(dāng)通過螺旋彈簧93的推力使鎖銷92插入鎖孔96從而鎖銷92與該鎖孔96接合時(shí)，輪轂52機(jī)械固定在殼體51上以便限制(鎖定)輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。即，在相對(duì)旋轉(zhuǎn)被限制的狀態(tài)(鎖定狀態(tài))下，實(shí)際相位vt被保持在最大遲后相位(鎖定相位)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，鎖銷92和鎖孔96分別限定一凸出部和一凹部，該凸出部和凹部通過凸凹關(guān)系相接合以便能夠鎖定凸輪軸23的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
在鎖銷92的頂端和鎖孔96的壁之間限定一解鎖壓力室97。在葉輪53和殼體51的滑動(dòng)面上形成一提前油路98，該油路98是該解鎖壓力室97和提前壓力室55之間的連通通道。提前壓力室55的壓力通過該提前油路98傳遞給解鎖壓力室97。因此，當(dāng)提前壓力室55的壓力增加時(shí)，解鎖壓力室97的壓力也增加。
解鎖壓力室94和97的油工作壓力在使鎖銷92與鎖孔96脫離的方向上起作用。因此，當(dāng)提前壓力室55和遲后壓力室56之一或兩者的壓力增加，并且解鎖壓力室94和97的壓力充分增加時(shí)，鎖銷92在該鎖銷92與鎖孔96分離的方向上移動(dòng)，如圖4中所示。因此，鎖定機(jī)構(gòu)90解開對(duì)輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的鎖定。即，在鎖定機(jī)構(gòu)90中，作用在鎖銷92上以使其從鎖孔96移開的主要因素是各解鎖壓力室94和97的液壓。在該優(yōu)選實(shí)施例中，鎖定機(jī)構(gòu)90解開對(duì)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的鎖定的狀態(tài)被稱為解鎖狀態(tài)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，與提前壓力室55相連接的解鎖壓力室97具有一個(gè)液壓作用于其上以便從鎖孔96中釋放(脫離)鎖銷92的區(qū)域，該區(qū)域大于與遲后壓力室56相連接的解鎖壓力室94的相應(yīng)區(qū)域。即，沿使鎖銷92與鎖孔96分開(脫離)的方向而作用在鎖銷92上的力受到的提前壓力室55的壓力的影響比遲后壓力室56的壓力的影響大。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)10后液壓馬上變低時(shí)，將輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)鎖定在最大遲后位置，即鎖定相位。此后，油泵64L和64R能夠根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne的升高向壓力室55和56提供足夠的油。然后，鎖定機(jī)構(gòu)90釋放對(duì)輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鎖定，并且VVT50改變輪轂52的實(shí)際相位vt。ECU70對(duì)于輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的早期解鎖進(jìn)行控制。該控制的結(jié)果是抑制了由于實(shí)際相位vt的不同，即內(nèi)燃機(jī)10中的兩個(gè)氣缸組LS和LR的氣門正時(shí)的不同所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，并且可快速實(shí)現(xiàn)適合于內(nèi)燃機(jī)10的工作狀態(tài)的氣門正時(shí)。
下面將參照?qǐng)D5到8的流程圖說明由ECU70執(zhí)行的對(duì)VVT50進(jìn)行控制的操作步驟的細(xì)節(jié)。
在由ECU70執(zhí)行的預(yù)定的控制周期內(nèi)，對(duì)左氣缸組LS和右氣缸組RS交替重復(fù)執(zhí)行這些流程圖中所示的一系列過程。
如圖5的流程圖中所示，ECU70首先在步驟S100中計(jì)算目標(biāo)相位vtt。如前面所述，ECU70根據(jù)前面提到的參數(shù)計(jì)算目標(biāo)相位vtt以便實(shí)現(xiàn)一適合于內(nèi)燃機(jī)10的工作狀態(tài)的氣門正時(shí)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，用前面提到的鎖定相位作為基準(zhǔn)(零)來設(shè)定目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt。隨著輪轂52離開鎖定相位到達(dá)提前側(cè)，目標(biāo)相位vtt增加。
在步驟S105中，ECU70判定對(duì)于氣缸組LS和RS中的至少一個(gè)縮回完成標(biāo)記是否為OFF。該“縮回完成標(biāo)記”指示鎖銷92是否已與鎖孔96脫離(完全縮回)，即鎖定機(jī)構(gòu)90是否位于解鎖狀態(tài)。具體地說，在鎖銷92插入鎖孔96的鎖定狀態(tài)中縮回完成標(biāo)記設(shè)為OFF，而在鎖銷92與鎖孔96脫離的解鎖狀態(tài)中縮回完成標(biāo)記設(shè)為ON。在起始狀態(tài)中，對(duì)于氣缸組LS和RS將縮回完成標(biāo)記預(yù)先設(shè)定為OFF。
當(dāng)步驟S105中的判定結(jié)果是YES時(shí)，即，當(dāng)判定兩個(gè)氣缸組LS和RS的至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)，則過程轉(zhuǎn)到步驟S110。相反地，當(dāng)步驟S105中的判定結(jié)果是NO時(shí)，即，當(dāng)判定兩個(gè)氣缸組LS和RS的鎖定機(jī)構(gòu)90都處于解鎖狀態(tài)，則過程轉(zhuǎn)到步驟S120。
在步驟S110中，ECU70判定在步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt是否大于一預(yù)定相位d1。該預(yù)定相位d1設(shè)定為一大于零的值，即，設(shè)定為一在鎖定相位的提前側(cè)的相位。
當(dāng)步驟S110中的判定結(jié)果為YES時(shí)，即當(dāng)目標(biāo)相位vtt大于預(yù)定相位d1時(shí)，在步驟S115中ECU70將目標(biāo)相位vtt設(shè)定為該預(yù)定相位d1。即，當(dāng)步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt大于預(yù)定相位的d1時(shí)，用預(yù)定值d1替換該目標(biāo)相位vtt。當(dāng)目標(biāo)相位vtt等于該預(yù)定值d1時(shí)，保持該目標(biāo)相位而不進(jìn)行任何改變。當(dāng)步驟S110中的判定結(jié)果為NO時(shí)，即當(dāng)步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt小于預(yù)定相位d1時(shí)，目標(biāo)相位vtt的值不被替換，并且過程轉(zhuǎn)到步驟S120。通過這些過程將目標(biāo)相位vtt限制在一小于該預(yù)定相位d1的范圍內(nèi)。
當(dāng)致動(dòng)OCV80以使輪轂52的實(shí)際相位vt接近該受限的目標(biāo)相位vtt時(shí)，實(shí)際相位vt被限制成小于該預(yù)定相位d1。例如，兩個(gè)VVT50中的一個(gè)可能處于鎖定狀態(tài)，而另一個(gè)VVT50可能處于解鎖狀態(tài)。在此情況下，即使由于OCV80的致動(dòng)而使被解鎖的輪轂52相對(duì)旋轉(zhuǎn)，這兩個(gè)VVT50即兩個(gè)氣缸組LS和RS之間的實(shí)際相位vt的差仍被限制成小于該預(yù)定相位d1。該預(yù)定相位d1設(shè)定為一個(gè)能夠充分限制內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的值，該轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是由實(shí)際相位vt之間的差，即氣門正時(shí)之間的差引起的。
在步驟S120中，ECU70判定目標(biāo)相位vtt是否大于或等于預(yù)定相位d2。該預(yù)定相位d2設(shè)定為滿足以下關(guān)系0＜d2≤d1。當(dāng)步驟S120的判定結(jié)果為NO時(shí)，即當(dāng)目標(biāo)相位vtt小于該預(yù)定相位d2時(shí)，ECU70在步驟S125中執(zhí)行緊靠控制(abutment control)。在該緊靠控制中，ECU70執(zhí)行用于使輪轂52朝最大遲后位置相對(duì)旋轉(zhuǎn)的液壓控制以確保將實(shí)際相位vt設(shè)定為零。
具體地說，ECU70將提供給OCV80的電壓的占空比dvt設(shè)定為可確保輪轂52朝最大遲后位置相對(duì)旋轉(zhuǎn)的“K-X”。這里，K是前面提到的保持占空比，X是設(shè)定為確保輪轂52朝該最大遲后位置相對(duì)旋轉(zhuǎn)的一預(yù)定占空比(例如20％)。因此，在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)在步驟S120的過程(確定)目標(biāo)相位vtt小于該預(yù)定相位d2時(shí)，輪轂52朝最大遲后位置相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且不朝該目標(biāo)相位vtt相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)步驟S120的判定結(jié)果為YES時(shí)，ECU70在步驟S130中執(zhí)行縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程。在該縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程中，ECU70根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的工作狀態(tài)來設(shè)定在步驟S105中進(jìn)行判定的標(biāo)記的ON/OFF狀態(tài)。
具體地說，在圖6的流程圖所示的縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程中，在步驟S200中ECU70首先判定內(nèi)燃機(jī)10是否處于全加速狀態(tài)。例如，ECU70根據(jù)節(jié)流閥傳感器45檢測(cè)到的節(jié)流閥打開程度ta是否超過一預(yù)定角度(例如30°)來判定全加速狀態(tài)。如果節(jié)流閥打開程度ta超過一預(yù)定角度，則ECU70判定存在全加速狀態(tài)，當(dāng)沒有超過該預(yù)定角度時(shí)ECU70則判定存在非全加速狀態(tài)。
當(dāng)步驟S200中的判定結(jié)果為YES時(shí)，即，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)10處于全加速狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne快速增加。因此，隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne快速增加而快速增加的油泵64的輸出壓力被認(rèn)為是一使鎖銷92與鎖孔96脫離的充分值，并且在步驟S210中ECU70將縮回完成標(biāo)記設(shè)為ON。當(dāng)步驟S200中的判定結(jié)果為NO時(shí)，該過程轉(zhuǎn)到步驟S220。
在步驟S220中，ECU70判定是否滿足至少下述一個(gè)條件即實(shí)際相位vt超過預(yù)定相位d3，和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne超過一預(yù)定轉(zhuǎn)速r1。該預(yù)定相位d3設(shè)定為滿足關(guān)系“0＜d3＜d1”。如果實(shí)際相位vt大于或等于預(yù)定相位d3，則認(rèn)為輪轂52從該鎖定位置(最大遲后位置)完全移開并且鎖定機(jī)構(gòu)90處于解鎖狀態(tài)。該預(yù)定轉(zhuǎn)速r1是在這樣一個(gè)假設(shè)狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的值，即由內(nèi)燃機(jī)10驅(qū)動(dòng)的油泵64的輸出壓力比足以將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定在解鎖狀態(tài)還要高。即，當(dāng)步驟S220中的判定結(jié)果為YES時(shí)，在步驟S210中ECU70將縮回完成標(biāo)記設(shè)定為ON。
當(dāng)步驟S220中的判定結(jié)果為NO時(shí)，ECU70判定實(shí)際相位vt是否小于一預(yù)定相位d4并且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne是否小于一預(yù)定轉(zhuǎn)速r2。該預(yù)定相位d4設(shè)定為滿足關(guān)系“0＜d4＜d3”。當(dāng)實(shí)際相位vt小于該預(yù)定相位d4時(shí)，輪轂52很可能位于或接近該鎖定位置，并將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定在鎖定狀態(tài)。該預(yù)定轉(zhuǎn)速r2設(shè)定為滿足關(guān)系“0＜r2＜r1”。該預(yù)定轉(zhuǎn)速r2是假設(shè)當(dāng)油泵64的輸出壓力不足以將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定在解鎖狀態(tài)的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。
當(dāng)步驟S230中的判定結(jié)果為YES時(shí)，ECU70根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際相位vt和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne認(rèn)為鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)。因此，在步驟S240中ECU70將縮回完成標(biāo)記設(shè)為OFF。當(dāng)步驟S230中的判定結(jié)果為NO時(shí)，ECU70不執(zhí)行步驟S210和S240中的縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程，并且結(jié)束圖6中的流程圖的過程。在該優(yōu)選實(shí)施例的縮回完成標(biāo)記設(shè)定過程中，步驟S220的判定基準(zhǔn)值(預(yù)定相位d3和預(yù)定轉(zhuǎn)速r1)和步驟S230中的判定基準(zhǔn)值(預(yù)定相位d4和預(yù)定轉(zhuǎn)速r2)之間可能存在數(shù)值差。在步驟S220和S230之間存在一種與上述數(shù)值差有關(guān)的滯后關(guān)系。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，ECU70根據(jù)冷卻劑溫度傳感器43檢測(cè)到的冷卻劑溫度te來設(shè)定預(yù)定轉(zhuǎn)速r1。例如，ECU70根據(jù)例如圖7所示的圖M101設(shè)定該預(yù)定轉(zhuǎn)速r1。該圖M101表示冷卻劑溫度te和預(yù)定轉(zhuǎn)速r1之間的關(guān)系，并預(yù)先存儲(chǔ)在ECU70中。如圖M101中所示，冷卻劑溫度te越高，則預(yù)定轉(zhuǎn)速r1越高。該預(yù)定轉(zhuǎn)速r2設(shè)定為從該預(yù)定轉(zhuǎn)速r1減去滯后量得到的值。
該預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2根據(jù)冷卻劑溫度而設(shè)定，這是因?yàn)榧词乖谙嗤瑑?nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne下，油泵64的輸出壓力也會(huì)由于油粘度的影響隨油溫度發(fā)生變化而不同。如果冷卻劑溫度te高，則推定由于冷卻劑的影響油溫度高并且油粘度低。在這種情況下，認(rèn)為油泵64的液壓較低。為此，ECU70使用冷卻劑溫度te作為估測(cè)油溫度的參數(shù)，并根據(jù)該溫度te設(shè)定預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2。這樣，ECU70根據(jù)由于油溫度的影響所造成的油泵64的輸出壓力的變化來調(diào)節(jié)用作判定基準(zhǔn)值的預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2。
在步驟S135中，ECU70判定對(duì)于當(dāng)前進(jìn)行處理的氣缸組LS或RS(計(jì)算對(duì)象氣缸組)縮回完成標(biāo)記是否為ON。在步驟S130和S135中，ECU70用作判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是處于解鎖狀態(tài)的鎖定判定裝置。當(dāng)步驟S135的判定結(jié)果是YES時(shí)，即，當(dāng)認(rèn)為計(jì)算對(duì)象氣缸組的鎖定機(jī)構(gòu)90處于解鎖狀態(tài)時(shí)，過程轉(zhuǎn)到步驟S140，并且ECU70執(zhí)行正常反饋控制。在該正常反饋控制中，ECU70如前面所述計(jì)算與目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt之間的差相對(duì)應(yīng)的占空比dvt。然后，ECU70利用計(jì)算出的占空比dvt控制OCV80以使實(shí)際相位vt接近目標(biāo)相位vtt。
例如，在步驟S140中，計(jì)算對(duì)象氣缸組的鎖定機(jī)構(gòu)90處于解鎖狀態(tài)，并且另一氣缸組的鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)?？刂朴?jì)算對(duì)象氣缸組的VVT50以使實(shí)際相位vt接近該小于或等于預(yù)定相位d1的目標(biāo)相位vtt。處于鎖定狀態(tài)下的VVT50的輪轂52位于鎖定位置。因此，將兩個(gè)氣缸組LS和RS之間的實(shí)際相位vt的差限制成小于或等于該預(yù)定相位d1。結(jié)果，限制了由實(shí)際相位vt的差，即氣門正時(shí)的差引起的內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
當(dāng)在兩個(gè)壓力室55和56之間存在壓力差的條件下鎖銷92與鎖孔96脫離時(shí)，由壓力室55和56之間的壓力差產(chǎn)生的輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)力將鎖銷92推向鎖孔96。因此，在鎖銷92上沿與脫離方向相反的方向作用有一摩擦力(阻力)，以阻止鎖銷92脫離鎖孔96和接納孔91。隨著壓力室55和56之間的壓力差增加，即隨著輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)力增加，該摩擦力增加。隨著占空比dvt偏離保持占空比K該摩擦力增加。另外，該摩擦力是阻止鎖銷92脫離的阻力，其阻止從鎖定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)，并且是解鎖失敗的一個(gè)原因。
近年來，內(nèi)燃機(jī)10實(shí)際的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速范圍變得更低，因此難以確保油泵64的輸出壓力。因此，使鎖銷92在脫離方向上移動(dòng)的力不充足，并且容易發(fā)生解鎖功能失常。此外，(目前)還傾向于設(shè)計(jì)容積增大的VVT50并減小進(jìn)氣門21和進(jìn)氣凸輪軸23之間的摩擦力以便改善VVT50的響應(yīng)。在鎖銷92完成脫離之前，以這種方式獲得的改善的響應(yīng)易于增大阻力。這會(huì)導(dǎo)致解鎖失敗。
因此，為了使鎖定機(jī)構(gòu)90容易而順利地轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)，需要通過使OCV80控制液壓來消除兩個(gè)壓力室55和56之間的壓力差。換句話說，需要實(shí)現(xiàn)一種液壓引起的相對(duì)旋轉(zhuǎn)力不作用在輪轂52上的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，前面提到的阻力不存在，并且鎖銷92可順利地脫離鎖孔96。為了使該相對(duì)旋轉(zhuǎn)力不存在，將占空比dvt設(shè)定為保持占空比K。
但是，提前壓力室55的液壓對(duì)沿與鎖孔96分離的方向作用在鎖銷92上的力的影響比遲后壓力室56的液壓的影響更大。因此，隨著占空比dvt變得越高，或越接近100％，作用在脫離方向上的力增加。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)提前壓力室55的壓力稍高于遲后壓力室56的壓力時(shí)，可得到一種其中作用在脫離方向上的力減去阻力所得到的值最大的液壓狀態(tài)，或者鎖定機(jī)構(gòu)90的“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”。下文中，用于獲得該“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”的占空比(指令值)稱為解鎖占空比R。該解鎖占空比R比保持占空比K大一預(yù)定值r，并可用“K+r”表示。該預(yù)定值r設(shè)定為一滿足關(guān)系“0＜r＜X”的微小值(例如5％)。該解鎖占空比R對(duì)應(yīng)于一可獲得“最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)(液壓狀態(tài))”的解鎖指令值。
為了獲得“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”，在控制OCV80時(shí)將占空比dvt設(shè)定為解鎖占空比R。但是，由于例如影響工作油粘度的油溫度的散逸以及內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne，所以用于獲得該“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”的最優(yōu)占空比(下文中稱為實(shí)際最優(yōu)占空比DF)實(shí)際上可能改變并且與該解鎖占空比R不同。在此情況下，即使ECU70將占空比dvt設(shè)定為解鎖占空比R，液壓狀態(tài)也會(huì)根據(jù)(油溫度的)散逸而發(fā)生變化，因而不能獲得該“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”。
因此，在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)步驟S135的判定結(jié)果為NO時(shí)，即，當(dāng)計(jì)算對(duì)象氣缸組的鎖定機(jī)構(gòu)90被推定處于鎖定狀態(tài)時(shí)，在步驟S145中ECU70進(jìn)行鎖銷縮回控制。在該鎖銷縮回控制中，ECU70控制提供給VVT50的液壓以便盡可能快地將鎖定機(jī)構(gòu)90從鎖定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)。更具體地說，ECU70通過在預(yù)定范圍內(nèi)增加占空比dvt而將鎖定機(jī)構(gòu)90容易地轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)，該預(yù)定范圍是從下限值(第一預(yù)定值)到解鎖占空比R然后到上限值(第二預(yù)定值)。該“預(yù)定范圍(下文中稱為漸變范圍)”包含在當(dāng)控制OCV80時(shí)占空比dvt的可變范圍內(nèi)。該漸變范圍包括保持占空比K和解鎖占空比R。該漸變范圍的下限值設(shè)定為大于占空比dvt的可變范圍內(nèi)的最小占空比(可變范圍的下限值)并且小于保持占空比K，該漸變范圍的上限值設(shè)定為大于解鎖占空比R并且小于該可變范圍內(nèi)的最大占空比(可變范圍的上限值)。
在如圖8的流程圖所示的鎖銷縮回控制中，首先，在步驟S300中，ECU70判定當(dāng)前設(shè)定的占空比dvt是否大于或等于“K+γ”，或小于“K-α”。該值K是前面提到的保持占空比。另外，α設(shè)定為一滿足關(guān)系“0＜α＜X”和“(DLmax)＜(r+α)”的預(yù)定值。實(shí)際最優(yōu)占空比DF可從該解鎖占空比R離散到遲后側(cè)?！癉Lmax”設(shè)定為假定的最大離散值。另外，“r+α”是用解鎖占空比R(即)(K+r)減去值“K-α”得到的值，“K-α”對(duì)應(yīng)于該漸變范圍的下限值。換句話說，該漸變范圍設(shè)定為使得即使實(shí)際最優(yōu)占空比DF朝遲后側(cè)的離散變得最大，該實(shí)際最優(yōu)占空比DF也不會(huì)超過該漸變范圍的下限值。
此外，γ設(shè)定為滿足關(guān)系“α＜γ”，“r＜γ”和“(DEmax)＜(γ-r)”。該實(shí)際最優(yōu)占空比DF可從該解鎖占空比向提前側(cè)離散。“DEmax”設(shè)定為假定的最大離散值。另外，“γ-r”是用值“K+γ”減去該解鎖占空比R(即)(K+r)得到的值，“K+γ”對(duì)應(yīng)于該漸變范圍的上限值。即，該漸變范圍設(shè)定為使得即使該實(shí)際最優(yōu)占空比DF朝提前側(cè)的離散最大，該實(shí)際最優(yōu)占空比DF也不會(huì)超過該漸變范圍的上限值。
當(dāng)步驟S300中的判定結(jié)果是YES時(shí)，ECU70認(rèn)為占空比dvt在該漸變范圍之外，并在步驟S310中用下限值“K-α”替換該占空比dvt的值。然后，ECU70使用該占空比dvt致動(dòng)OCV80。
在圖5的流程圖中的過程開始后，ECU70可以執(zhí)行步驟S300的判定過程而不執(zhí)行在步驟S125或步驟S140中用于設(shè)定占空比dvt的過程。在此情況下，ECU70判定預(yù)先設(shè)定為初始值的占空比dvt，例如一小于“K-α”的預(yù)定占空比dvt。在此情況下，ECU70在步驟S310中將占空比設(shè)定為“K-α”。
可選擇地，當(dāng)步驟S300的判定結(jié)果為NO時(shí)，在步驟S320中ECU70判定在步驟S300中確定的占空比dvt是否小于“K+β”。這里，β設(shè)定為一滿足關(guān)系“β＜γ”的預(yù)定值。在該優(yōu)選實(shí)施例中，已通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，實(shí)際最優(yōu)占空比DF很可能位于該漸變范圍內(nèi)的“K-α”和“K+β”(不包括值“K+β”)之間。即，在步驟S320中，ECU70判定轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的對(duì)象占空比dvt是否很可能位于該漸變范圍內(nèi)。
當(dāng)步驟S320的判定結(jié)果為YES時(shí)，即當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)90能夠轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很大時(shí)，過程轉(zhuǎn)到步驟S330。相反地，當(dāng)步驟S320的判定結(jié)果為NO時(shí)，即當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)90能夠轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很小時(shí)，過程轉(zhuǎn)換到步驟S340。
在步驟S330中，ECU70使當(dāng)前的占空比dvt增加一預(yù)定的更新值A(chǔ)。然后，ECU70使用該增加的占空比dvt致動(dòng)OCV80。在步驟S340中，ECU70使當(dāng)前的占空比dvt增加一預(yù)定的更新值B。然后，ECU70使用該增加的占空比dvt致動(dòng)OCV80。
因此，當(dāng)ECU70重復(fù)執(zhí)行步驟S330和S340的過程時(shí)占空比dvt逐漸增大。在此情況下，預(yù)定的更新值A(chǔ)和B設(shè)定為滿足關(guān)系“0＜A＜B”。例如，與重復(fù)步驟S340的過程時(shí)相比，當(dāng)重復(fù)步驟S330的過程時(shí)占空比dvt增加地較慢。這樣，與鎖定機(jī)構(gòu)90在漸變范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很小的范圍相比，在鎖定機(jī)構(gòu)90在漸變范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很大的范圍內(nèi)占空比dvt增加地更慢。
在步驟S145中(即步驟S300到S340)，ECU70用作一指令值設(shè)定裝置，其用于將VVT50的指令值從第一預(yù)定值增加到解鎖指令值然后增加到第二預(yù)定值。
在計(jì)算對(duì)象氣缸組中，例如如圖9的時(shí)間圖中的線101所示，占空比dvt通過反復(fù)執(zhí)行圖5、6和8中所示的一系列過程而發(fā)生改變。
參考圖9，在時(shí)刻t1，通過緊靠控制使占空比dvt保持在“K-X”。此后，當(dāng)目標(biāo)相位vtt設(shè)定在d2之上時(shí)(但是計(jì)算對(duì)象氣缸組鎖定)，在時(shí)刻t2用“K-α”替換該占空比dvt。然后，占空比dvt緩慢地且線性地增加。當(dāng)在時(shí)刻t3占空比dvt達(dá)到“K+β”時(shí)，與前面相比占空比dvt更快地增加。然后，當(dāng)占空比dvt達(dá)到“K+γ”時(shí)，在時(shí)刻t4占空比dvt再次設(shè)定在“K-α”。
當(dāng)占空比dvt從“K-α”變化到“K+γ”時(shí)，存在占空比dvt符合實(shí)際最優(yōu)占空比DF的情況。當(dāng)然，這種情況是當(dāng)壓力室55和56的液壓狀態(tài)處于“最容易解鎖的狀態(tài)”的情況。如前面所述，實(shí)際最優(yōu)占空比DF位于漸變范圍內(nèi)的“K-α”和“K+β”(不包括值“K+β”)之間的可能性很大。為此，與占空比dvt在從“K+β”到“K+γ”的范圍內(nèi)的增加率相比，ECU70為占空比dvt在從“K-α”到“K+β”這一范圍設(shè)定一個(gè)減慢的增加率。即，ECU70在鎖定機(jī)構(gòu)90轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很大的范圍內(nèi)使占空比dvt緩慢地增加。這樣，ECU70使壓力室55和56之間的壓力差隨著占空比dvt的增加而緩慢增加，并且這使得阻止鎖銷92脫離的阻力緩慢增大。這樣可避免出現(xiàn)以下這種狀態(tài)，即由于占空比的突然增加使得容易解鎖的時(shí)間期間太短，從而導(dǎo)致鎖銷92脫離所需的時(shí)間不足。換句話說，進(jìn)一步確保解鎖。
在被認(rèn)為轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的可能性很小的“K+β”到“K+γ”的范圍內(nèi)，與從“K-α”到“K+β”的范圍相比，ECU70使占空比dvt快速增加。這樣，與當(dāng)占空比dvt和在從“K-α”到“K+β”的范圍內(nèi)一樣在范圍“K+β”到“K+γ”內(nèi)緩慢增加時(shí)相比，占空比dvt達(dá)到“K+γ”所需的時(shí)間減少。如果鎖銷縮回控制所需的時(shí)間增加，則會(huì)使正常反饋控制的開始遲后該增加的時(shí)間長(zhǎng)度。然后遲后得到適合于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的氣門正時(shí)。這會(huì)讓駕駛員感到不舒服。因此，為了避免出現(xiàn)這種情況，縮短鎖銷縮回控制所需的時(shí)間是有利的。
ECU70重復(fù)時(shí)刻t2到t4的占空比dvt加控制和減控制，直到對(duì)計(jì)算對(duì)象氣缸組縮回完成標(biāo)記設(shè)定為ON(時(shí)刻t4到t7)。當(dāng)縮回完成標(biāo)記從OFF變?yōu)镺N時(shí)(時(shí)刻t7)，ECU70進(jìn)行正常反饋控制。在線101上，在將占空比dvt設(shè)定為大于“K+γ”的dvtmax后，ECU70根據(jù)目標(biāo)相位vtt和實(shí)際相位vt之間的差逐漸減小占空比dvt。
該優(yōu)選實(shí)施例的氣門工作特性控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)當(dāng)ECU70將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定在解鎖狀態(tài)并且改變實(shí)際相位vt時(shí)，ECU70使占空比dvt從第一預(yù)定值“K-α”增加到解鎖占空比R，然后增加到第二預(yù)定值“K+γ”，該第一預(yù)定值“K-α”與該解鎖占空比R不同。因此，即使最適于實(shí)際獲得“最容易解鎖的液壓狀態(tài)(流體壓力狀態(tài))”的實(shí)際最優(yōu)占空比dvt與該解鎖占空比R不同，該漸變的占空比dvt也會(huì)在一個(gè)特定時(shí)刻與實(shí)際最優(yōu)占空比DF相符合。換句話說，與當(dāng)例如一ECU使占空比dvt從解鎖占空比R逐漸變化(逐漸增加或減小)到第一和第二預(yù)定值中的任何一個(gè)時(shí)相比，在該優(yōu)選實(shí)施例中ECU70獲得該“最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)”的可能性很大。ECU70要獲得該“最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)”，不需要使用圖以及根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne、流體粘度等進(jìn)行復(fù)雜地計(jì)算。換句話說，可用一簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地進(jìn)行解鎖。
(2)占空比dvt開始漸變(增加)的值，或下限值“K-α”設(shè)定在當(dāng)控制OCV80時(shí)占空比的可變范圍內(nèi)。因此，與使占空比dvt從該可變范圍的最小占空比增加的ECU相比，該優(yōu)選實(shí)施例的ECU70縮短了從占空比dvt開始增加到占空比dvt達(dá)到實(shí)際最優(yōu)占空比DF的時(shí)間。換句話說，可容易地進(jìn)行解鎖。
(3)在占空比dvt的漸變范圍的一包括解鎖占空比R的部分范圍內(nèi)，占空比dvt的增加率與其它范圍相比減慢。在包括解鎖占空比R的上述部分范圍內(nèi)，存在實(shí)際最優(yōu)占空比DF的可能性與其它范圍相比大。即，在很可能存在“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”的范圍內(nèi)，液壓差的變化減慢。因此，容易解鎖的液壓狀態(tài)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。這確保了實(shí)現(xiàn)解鎖。
在獲得“最容易解鎖的液壓狀態(tài)”的可能性較小的范圍內(nèi)，占空比dvt的增加率相當(dāng)高。這減小了占空比dvt從下限值“K-α”漸變到上限值“K+γ”所需的時(shí)間。
(4)ECU70判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)。當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)時(shí)，ECU70使占空比dvt從下限值“K-α”增加到上限值“K+γ”。換句話說，ECU70沒有進(jìn)行無意義的處理，例如即使鎖定機(jī)構(gòu)90處于解鎖狀態(tài)也增加占空比dvt。這可防止改變實(shí)際相位vt的開始(時(shí)刻)或氣門正時(shí)被遲后。
(5)當(dāng)判定鎖定機(jī)構(gòu)90沒有處于解鎖狀態(tài)時(shí)，ECU70使占空比dvt反復(fù)地從下限值“K-α”漸變到上限值“K+γ”。這進(jìn)一步確保實(shí)現(xiàn)解鎖。
(6)上限值“K+γ”設(shè)定為一位于占空比dvt的可變范圍內(nèi)的值。因此，在該優(yōu)選實(shí)施例中，與將該可變范圍的最大占空比設(shè)定為該漸變范圍的上限值相比，占空比dvt開始增加到達(dá)到該上限值的時(shí)間減小。當(dāng)ECU70如該優(yōu)選實(shí)施例所述使占空比反復(fù)地漸變時(shí)，這種減少時(shí)間的作用是很重要的。
(7)ECU70根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne是大于還是等于一預(yù)定值來判定鎖定機(jī)構(gòu)是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)。即，ECU70根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne進(jìn)行判定，該內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne與作用在鎖定機(jī)構(gòu)90上的液壓相關(guān)。因此，與僅根據(jù)由曲柄角傳感器40和凸輪角傳感器44得到的實(shí)際相位vt進(jìn)行判定的情況相比，判定所需的時(shí)間減少。另外，由于進(jìn)行這種判定，因此例如用于直接檢測(cè)液壓的壓力傳感器不是必需的。
(8)在該優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)影響解鎖的工作油的溫度來設(shè)定用作一判定基準(zhǔn)的預(yù)定值(預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2)，該預(yù)定值用于判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)。
用于使鎖定機(jī)構(gòu)90轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)的液壓受工作油的粘度的影響。該工作油的粘度根據(jù)油溫度而變化。例如，隨著油溫度增加油粘度變低。即使其它條件不變，當(dāng)油溫度發(fā)生變化時(shí)由油泵64產(chǎn)生的液壓也會(huì)波動(dòng)，因此是不穩(wěn)定的。
因此，例如當(dāng)工作油的粘度足夠高而能夠解鎖時(shí)(即鎖定機(jī)構(gòu)90實(shí)際上已處于解鎖狀態(tài))，ECU70防止占空比dvt以不必要的方式漸變。結(jié)果，可避免實(shí)際相位vt開始變化的時(shí)刻發(fā)生遲后。此外，即使工作油(的粘度)太低而不能解鎖(即鎖定機(jī)構(gòu)90實(shí)際上還沒有處于解鎖狀態(tài))，ECU70也防止占空比dvt不進(jìn)行漸變。
當(dāng)油泵64如該優(yōu)選實(shí)施例所述由內(nèi)燃機(jī)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，除了油溫度以外，作用在鎖定機(jī)構(gòu)90上的液壓還受到內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne的影響。在該優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)工作油的溫度設(shè)定用作一判定基準(zhǔn)的預(yù)定值(預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2)，該預(yù)定值用于判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)。換句話說，在設(shè)定預(yù)定值(預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2)時(shí)考慮油溫度和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne。這樣可提高判定準(zhǔn)確性。
(9)鎖定機(jī)構(gòu)90根據(jù)壓力室55和56的液壓進(jìn)行解鎖。因此，用于解鎖的致動(dòng)器不是必需的。這使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯本發(fā)明可表現(xiàn)為許多其它的特定形式而不偏離本發(fā)明的精神或范圍的。具體地說，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可表現(xiàn)為以下形式。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)影響解鎖的油溫度改變用于判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)的預(yù)定值(預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2)?；蛘?，該預(yù)定值(預(yù)定轉(zhuǎn)速r1和r2)也可以是單獨(dú)一個(gè)固定值。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，ECU70根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ne判定鎖定機(jī)構(gòu)90是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)?；蛘撸珽CU也可以僅根據(jù)實(shí)際相位vt判定鎖定機(jī)構(gòu)90的狀態(tài)。另外，可用一傳感器檢測(cè)鎖銷92在接納孔91中的位置，并且ECU70可根據(jù)該傳感器的檢測(cè)結(jié)果判定鎖定機(jī)構(gòu)90的狀態(tài)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)沒有確定鎖閉機(jī)構(gòu)處于解鎖狀態(tài)時(shí)，ECU70進(jìn)行的鎖銷縮回控制使占空比dvt反復(fù)地從下限值“K-α”漸變到上限值“K+γ”?？蛇x擇地，一旦該漸變的占空比dvt達(dá)到該上限值，ECU70就可以結(jié)束該鎖銷縮回控制，從而不進(jìn)行再次漸變。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，用于鎖銷縮回控制的漸變范圍的上限值“K+γ”小于用于控制OCV80的占空比dvt的可變范圍的最大占空比。但是，該最大占空比可設(shè)定為該上限值。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，只有當(dāng)鎖定判定裝置(ECU70)判定鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)時(shí)，才進(jìn)行鎖銷縮回控制。或者，也可以省略與鎖定判定有關(guān)的處理。更具體地說，在使占空比dvt進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的漸變后，ECU70可轉(zhuǎn)到正常反饋控制而不進(jìn)行該鎖定判定過程。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，保持占空比K包含在用于鎖銷縮回控制的占空比漸變范圍內(nèi)。但是，該保持占空比K也可以排除在該漸變范圍之外。例如，該漸變范圍的下限值可以設(shè)定在保持占空比K和解鎖占空比R之間。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)在圖5的流程圖的過程開始之后還根本沒有執(zhí)行步驟S125和S140中用于設(shè)定占空比dvt的處理時(shí)，ECU70在步驟S300中確定小于“K-α”的預(yù)定占空比dvt。可選擇地，ECU70也可以在步驟S300中確定值為“K-α”的占空比dvt。在此情況下，步驟S300的判定結(jié)果將為NO。因此，ECU70在步驟S330中用“K-α+A”來替換占空比dvt。
在包含解鎖占空比R的占空比dvt的部分漸變范圍內(nèi)，占空比dvt的增加率可以等于或高于其它范圍的增加率。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，在鎖銷縮回控制期間占空比dvt的漸變率設(shè)定為兩個(gè)增加率，減慢的增加率對(duì)應(yīng)于預(yù)定的更新值A(chǔ)，而高增加率對(duì)應(yīng)于預(yù)定的更新值B。但是，該漸變(過程)也可以有任意數(shù)量的增加率。另外，占空比dvt可沿一曲線(例如二維曲線)進(jìn)行變化(增加或減小)。
在鎖銷縮回控制中，占空比dvt可以在從上限值到下限值的漸變范圍內(nèi)漸變(減小)。另外，在該優(yōu)選實(shí)施例中，上限值和保持占空比K之間的差大于下限值和保持占空比K之間的差。但是，上限值和保持占空比K之間的差也可以小于下限值和保持占空比K之間的差。
ECU70可通過一獲知過程(learning process)用一占空比周期性地替換該保持占空比K，該替換的占空比是使壓力室55和56之間的實(shí)際壓力差為零的占空比。在此情況下，需要在設(shè)定用于鎖銷縮回控制的占空比dvt的漸變范圍時(shí)，考慮壓力室55和56之間的實(shí)際壓力差為零時(shí)的占空比和保持占空比K的獲知值之間的誤差。換句話說，即使誤差最大，優(yōu)選地實(shí)際最優(yōu)占空比DF也包含在該漸變范圍內(nèi)。
在鎖銷縮回控制中占空比dvt的漸變范圍可能小于對(duì)于實(shí)際最優(yōu)占空比DF的解鎖占空比R的離散范圍。即，當(dāng)解鎖占空比R發(fā)生離散時(shí)，該解鎖占空比R可能被排除在漸變范圍之外。即使在這種情況下，與例如當(dāng)占空比dvt固定為解鎖占空比R而不進(jìn)行漸變時(shí)相比，占空比dvt與實(shí)際最優(yōu)占空比DF相符合的可能性還是很高的。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)氣缸組LS和RS中的至少一個(gè)處于鎖定狀態(tài)并且在步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt大于或等于一確定的預(yù)定相位d1時(shí)，用該預(yù)定相位d1替換目標(biāo)相位vtt。但是，如果目標(biāo)相位vtt小于該預(yù)定相位d1時(shí)，可用一不同于該預(yù)定相位d1的相位來替換目標(biāo)相位vtt?？捎靡粋€(gè)在小于或等于該預(yù)定相位d1的范圍內(nèi)變化的值來替換目標(biāo)相位vtt。在該優(yōu)選實(shí)施例中，ECU70必須用一大于或等于預(yù)定相位d2的值來替換目標(biāo)相位vtt，以便能夠轉(zhuǎn)換到圖5的流程圖中的步驟S140的正常反饋控制。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)ECU70判定兩個(gè)氣缸組LS和RS中的至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)時(shí)，將這兩個(gè)氣缸組LS和RS的目標(biāo)相位vtt限制在相同的范圍內(nèi)。該優(yōu)選實(shí)施例并不局限于這種設(shè)置。只要可以抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，ECU70可以將兩個(gè)氣缸組LS和RS的目標(biāo)相位vtt限制在不同范圍內(nèi)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，ECU70判定在步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt是否小于一預(yù)定相位d1(步驟S110的過程)。當(dāng)目標(biāo)相位vtt小于該預(yù)定相位d1時(shí)，ECU70保持該目標(biāo)相位vtt不變。但是，步驟S110的判定過程可以省略。在此情況下，當(dāng)判定兩個(gè)氣缸組LS和RS中的至少一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)時(shí)，不管步驟S100中計(jì)算出的目標(biāo)相位vtt的大小如何，ECU70都用該預(yù)定相位d1替換該目標(biāo)相位vtt。
當(dāng)ECU70判定兩個(gè)氣缸組LS和RS的兩個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)90都處于鎖定狀態(tài)時(shí)，不需要限制目標(biāo)相位vtt。即，ECU70可以僅在判定一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)90處于鎖定狀態(tài)時(shí)限制目標(biāo)相位vtt。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，通過使預(yù)定相位d1不為零而將目標(biāo)相位vtt限制在一與鎖定相位不同的相位?？蛇x擇地，也可通過將預(yù)定相位d1設(shè)定為零而將目標(biāo)相位vtt設(shè)定在鎖定相位。
在ECU70的VVT控制(相當(dāng)于圖5的流程圖所示的一系列過程)中，可省略步驟S105、S110和S115的處理，或者與緊靠控制有關(guān)的過程(例如步驟S120，S125)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，與提前壓力室55相連通的解鎖壓力室97和與遲后壓力室56相連通的解鎖壓力室94相比，在鎖銷92與鎖孔96脫離的方向上具有較大的液壓作用表面積。但是，提前側(cè)上的解鎖壓力室97的作用表面積可以小于遲后側(cè)上的解鎖壓力室94的作用表面積。在此情況下，實(shí)際最優(yōu)占空比DF小于或等于保持占空比K。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，壓力室55和56的液壓使鎖銷92移動(dòng)?？蛇x擇地，可以獨(dú)立于用于向兩個(gè)壓力室55和56提供液壓的液壓通道而提供一液壓通道，并且可在該液壓通道內(nèi)設(shè)置獨(dú)立于油泵64的液壓源，從而使用該液壓源向鎖銷92提供液壓。在此情況下，當(dāng)作用在鎖銷92上的液壓超過一預(yù)定壓力時(shí)，可將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定為解鎖狀態(tài)?？蛇x擇地，當(dāng)作用在鎖銷92上的液壓小于一預(yù)定壓力時(shí)，可將鎖定機(jī)構(gòu)90設(shè)定為鎖定狀態(tài)。該優(yōu)選實(shí)施例并不局限于使用液壓，這是因?yàn)?，例如專用制?dòng)器如一電磁制動(dòng)器或類似物也可使鎖銷92移動(dòng)。在此情況下，實(shí)際最優(yōu)占空比DF基本上等于保持占空比K。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，通過銷狀鎖銷92與鎖孔96的接合來鎖定輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該優(yōu)選實(shí)施例并不局限于這種設(shè)置，這是因?yàn)橐部捎靡环卿N狀構(gòu)件來鎖定輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，盡管本發(fā)明應(yīng)用于一種具有一用于在最大遲后位置鎖定輪轂52的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)90的裝置，但本發(fā)明并不局限于這種設(shè)置。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于一種具有一用于在最大遲后位置和最大提前位置之間的一個(gè)位置鎖定相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)的裝置。
本發(fā)明還可設(shè)置一控制器的排氣側(cè)上，該控制器用于改變排氣門31的氣門正時(shí)并具有一位于排氣凸輪軸33(33L，33R)上的VVT。由于本發(fā)明還可應(yīng)用在用于改變進(jìn)氣門21和排氣門31的氣門正時(shí)的控制器的進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)上，因此本發(fā)明不局限于僅用于改變排氣門31的氣門正時(shí)的控制器。
使用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)不局限于V型內(nèi)燃機(jī)，它可以是例如一臥式對(duì)置型內(nèi)燃機(jī)。另外，本發(fā)明可用于其中串聯(lián)排列的多個(gè)氣缸分成多個(gè)氣缸組且每個(gè)氣缸組具有獨(dú)立的凸輪軸和VVT的內(nèi)燃機(jī)，或者具有單獨(dú)一個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)。
氣缸組的數(shù)量不局限于兩個(gè)，可以是例如三個(gè)或更多。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于具有多個(gè)氣缸組的內(nèi)燃機(jī)?？蛇x擇地，本發(fā)明可用于僅具有一個(gè)氣缸組的內(nèi)燃機(jī)，該氣缸組使用相同的凸輪軸和VVT。
本示例和實(shí)施例都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明不局限于這里給出的細(xì)節(jié)，它可以在所附的權(quán)利要求書的范圍及其等同物內(nèi)進(jìn)行變型。
權(quán)利要求
1.一種用于控制內(nèi)燃機(jī)(10)的氣門正時(shí)的控制器，該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸(14)和一凸輪軸(23，23L，23R)，該控制器包括一可變機(jī)構(gòu)(50)和一鎖定機(jī)構(gòu)(90)，該可變機(jī)構(gòu)(50)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(27)，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室(55)和一遲后壓力室(56)，該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變氣門正時(shí)，該壓力差由一可變指令值(dvt)設(shè)定，該鎖定機(jī)構(gòu)(90)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部(92)，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部(96)，當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位與一預(yù)定的鎖定相位相符合時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合以鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該控制器的特征在于，當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值(R)時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)，該控制器還包括一指令值設(shè)定裝置(70)，該指令值設(shè)定裝置(70)用于使該指令值從第一預(yù)定值(K-α)逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值(K+β)，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其特征在于，該最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)是這樣一種狀態(tài)，其中從使該凸起部與該凹部脫離的第一個(gè)力中減去由于該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而作用在與該第一個(gè)力的方向相反方向上的第二個(gè)力所得到的值最大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制器，其特征在于，該指令值在包括該解鎖指令值的第一范圍和不包括該解鎖指令值的第二范圍內(nèi)變化，并且該指令值設(shè)定裝置使該指令值在該第一范圍內(nèi)比在該第二范圍內(nèi)增加或減小得更緩慢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制器，其特征在于，該控制器還包括一用于判定該鎖定機(jī)構(gòu)是否鎖定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鎖定判定裝置(70)，當(dāng)該鎖定判定裝置判定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被鎖定時(shí)，該指令值設(shè)定裝置使該指令值從該第一預(yù)定值增加或減小到該第二預(yù)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的控制器，其特征在于，當(dāng)該鎖定判定裝置判定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被鎖定時(shí)，該指令值設(shè)定裝置使該指令值從該第一預(yù)定值反復(fù)增加或減小到該第二預(yù)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的控制器，其特征在于，該指令值可在一預(yù)定的可變范圍內(nèi)變化，并且該第二預(yù)定值在該可變范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的控制器，其特征在于，該鎖定機(jī)構(gòu)通過作用在該鎖定機(jī)構(gòu)上的流體壓力解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且該鎖定判定裝置根據(jù)一判定基準(zhǔn)判定該鎖定機(jī)構(gòu)是否正鎖定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)根據(jù)該鎖定機(jī)構(gòu)中的流體溫度改變?cè)撆卸ɑ鶞?zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的控制器，其特征在于，該鎖定機(jī)構(gòu)與由該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的一壓力源相連接，以利用該壓力源產(chǎn)生的流體壓力解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且該鎖定判定裝置根據(jù)該內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速是否大于或等于一判定基準(zhǔn)值來判定該鎖定機(jī)構(gòu)是否正鎖定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制器，其特征在于，該鎖定判定裝置根據(jù)該鎖定機(jī)構(gòu)中的流體的溫度來改變?cè)撆卸ɑ鶞?zhǔn)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制器，其特征在于，該鎖定機(jī)構(gòu)利用施加在該鎖定機(jī)構(gòu)上的流體壓力解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且施加在該鎖定機(jī)構(gòu)上的流體壓力是用該提前壓力室和該遲后壓力室的至少一個(gè)中的流體壓力產(chǎn)生的。
11.一種用于控制內(nèi)燃機(jī)(10)的氣門正時(shí)的控制器，該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸(14)和一凸輪軸(23，23L，23R)，該控制器包括一可變機(jī)構(gòu)(50)和一鎖定機(jī)構(gòu)(90)，該可變機(jī)構(gòu)(50)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(27)，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室(55)和一遲后壓力室(56)，該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變?cè)摎忾T正時(shí)，該壓力差由一可變的指令值(dvt)設(shè)定，該鎖定機(jī)構(gòu)(90)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部(92)，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部，當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位與一預(yù)定的鎖定相位相符合時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合，以便鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該控制器的特征在于，該提前壓力室和該遲后壓力室中的流體向該凸起部施加用以使該凸起部脫離該凹部的第一個(gè)力，并且當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值(R)時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入這樣一種狀態(tài)，其中從該第一個(gè)力中減去由于該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而在與該第一個(gè)力的方向相反的方向上作用在該凸起部上的第二個(gè)力所得到的值最大，該控制器還包括一控制單元(70)，該控制單元(70)用于使該指令值從第一預(yù)定值(K-α)逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值(K+β)，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的控制器，其特征在于，該控制單元使該指令值增加或減小，同時(shí)改變?cè)撝噶钪档脑黾勇驶驕p小率。
13.一種用于控制內(nèi)燃機(jī)(10)的氣門正時(shí)的方法，該內(nèi)燃機(jī)包括一曲軸(14)，一凸輪軸(23，23L，23R)，一可變機(jī)構(gòu)(50)，和一鎖定機(jī)構(gòu)(90)，該可變機(jī)構(gòu)包括一與該曲軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(27)，和限定在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸之間并容納流體的一提前壓力室(55)和一遲后壓力室(56)，其中該可變機(jī)構(gòu)根據(jù)該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差來改變?cè)撏馆嗇S相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位以改變氣門正時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的任何一個(gè)上的凸起部(92)，和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)子和該凸輪軸的另一個(gè)上的凹部(96)，其中當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位與一預(yù)定的鎖定相位相符合時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)使該凸起部與該凹部相接合，以便鎖定該凸輪軸相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該方法包括用一可變的指令值(dvt)設(shè)定該提前壓力室中的流體壓力和該遲后壓力室中的流體壓力之間的差，該方法的特征在于，當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值(R)時(shí)，該可變機(jī)構(gòu)進(jìn)入最容易解鎖的流體壓力狀態(tài)，該方法還包括使該指令值從第一預(yù)定值(K-α)逐漸增加或減小到該解鎖指令值然后到第二預(yù)定值(K+β)，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，該方法還包括判定該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是否被鎖定，其中當(dāng)該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被鎖定時(shí)，所述逐漸增加或減小該指令值包括使該指令值從該第一預(yù)定值逐漸增加或減小到該第二預(yù)定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于可容易地進(jìn)行解鎖的內(nèi)燃機(jī)氣門的鎖定機(jī)構(gòu)(90)的控制器。一VVT(50)根據(jù)一提前壓力室(55)的液壓和一遲后壓力室(56)的液壓之間的差來改變一凸輪軸(23，23L，23R)相對(duì)于一帶輪(27)的旋轉(zhuǎn)相位以便改變氣門正時(shí)。該液壓差由一可變的指令值(dvt)設(shè)定。當(dāng)該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位符合一鎖定相位時(shí)，鎖定機(jī)構(gòu)使一鎖銷(92)與一鎖孔(96)相接合。當(dāng)該指令值設(shè)定為一解鎖指令值(R)時(shí)，該VVT進(jìn)入最容易解鎖的液壓狀態(tài)。一ECU(70)使該指令值從一下限值(K－α)逐漸增加到該解鎖指令值然后到上限值(K+β)，以便解鎖該凸輪軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F01L1/344GK1616807SQ20041009040
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者廣渡誠(chéng)治, 井戶側(cè)正直, 寺岡正彥 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社