專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，并且更特別地涉及能夠抑制或減少在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，例如曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段期間產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年來，已經(jīng)提出和開發(fā)了多種可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其能夠根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作情況可變地調(diào)整調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)。在日本專利臨時(shí)公開No.10-227236(以下稱作“JP10-227236”)中已經(jīng)公開了一種這樣的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)。在JP10-227236中公開的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)包括所謂的旋轉(zhuǎn)葉片式氣門正時(shí)控制(VTC)系統(tǒng)。在這種旋轉(zhuǎn)葉片式VTC系統(tǒng)中，工作流體壓力可選擇地供應(yīng)到限定在旋轉(zhuǎn)葉片殼體中的相位超前和相位滯后腔室中的任一個(gè)內(nèi)，并且工作流體壓力從另一個(gè)中排出，以這樣的方式使固定連接到凸輪軸上的葉片沿正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)方向中的任一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，從而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門正時(shí)(進(jìn)氣門打開正時(shí)和進(jìn)氣門閉合正時(shí))。
當(dāng)起動(dòng)冷態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑溫度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸沿反轉(zhuǎn)方向以預(yù)定曲柄角度旋轉(zhuǎn)用于通過移動(dòng)到其最大相位超前位置的葉片來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)橛行嚎s比在利用保持在最大相位超前位置處的葉片起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變大，因此發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能在冷起動(dòng)操作的曲柄旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)得以提高。
在發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)變熱并且冷卻劑溫度變得足夠高的情況下，葉片根據(jù)曲軸沿正轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的正常曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作而轉(zhuǎn)動(dòng)到其最大相位滯后位置。這是因?yàn)橛行嚎s比在利用保持在最大相位滯后位置處的葉片起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)變小。即，通過這種減壓，可以在起動(dòng)熱發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)使噪音和振動(dòng)衰減或減小。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在JP10-227236公開的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)為熱(即，高冷卻劑溫度)的話，發(fā)動(dòng)機(jī)在相位滯后于進(jìn)氣行程上的活塞下止點(diǎn)(BDC)位置且對(duì)應(yīng)于最大相位滯后位置的進(jìn)氣門閉合正時(shí)情況下曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)并起動(dòng)。因此，一方面，可以通過減壓作用減小噪音和振動(dòng)。另一方面，進(jìn)氣門工作角(即，進(jìn)氣門打開周期)必須設(shè)定為較大值。由于永久壓迫進(jìn)氣門保持關(guān)閉的氣門彈簧的彈簧力的作用，存在氣門操作系統(tǒng)的摩擦損失增大的趨勢(shì)。
增大的摩擦導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段期間的曲軸轉(zhuǎn)速不能充分提高，因此降低了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能。
在混合動(dòng)力車輛上，每輛車都使用自動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止-重新起動(dòng)系統(tǒng)，其能夠在空轉(zhuǎn)期間不根據(jù)司機(jī)的意愿臨時(shí)地自動(dòng)停止內(nèi)燃機(jī)，例如，在自動(dòng)變速器的選擇手柄保持在其空擋位置的特定條件下時(shí)，車輛速度為零，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，剎車踏板壓下，從車輛靜止?fàn)顟B(tài)自動(dòng)重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止和重新起動(dòng)操作被頻繁地執(zhí)行。在混合動(dòng)力車輛上配備的這種發(fā)動(dòng)機(jī)停止-重新起動(dòng)系統(tǒng)中，車輛操作性能極大地受到發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能下降的影響。
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其能夠有效地減少發(fā)電機(jī)起動(dòng)周期內(nèi)，特別地是曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段期間的噪音和振動(dòng)，并且還能夠通過減少氣門操作系統(tǒng)的摩擦而提高發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述及其他目的，內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)包括可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器，和配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)的控制單元，所述控制單元包括處理器，其被編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)到進(jìn)氣行程上的活塞下止點(diǎn)之前的正時(shí)值，其中所述可變氣門致動(dòng)器包括偏壓裝置，其將氣門閉合正時(shí)永久地壓向進(jìn)氣行程上的活塞上止點(diǎn)位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)包括可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器；和配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)的控制單元，所述控制單元包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間通過可變氣門致動(dòng)器將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)到進(jìn)氣行程上的活塞上止點(diǎn)位置之后且活塞下止點(diǎn)位置之前的正時(shí)值的停止控制裝置；用于在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)刻的時(shí)間周期內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)保持在進(jìn)氣行程上的活塞TDC位置之后且活塞BDC位置之前的正時(shí)值的保持裝置；以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)以重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且曲軸轉(zhuǎn)速增大到預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)通過可變氣門致動(dòng)器使進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到接近進(jìn)氣行程上的BDC位置的正時(shí)值的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)包括可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器；和配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)的控制單元，所述控制單元包括處理器，其被編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期和發(fā)動(dòng)機(jī)停止周期中的至少一個(gè)期間內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣行程上的活塞上止點(diǎn)之后且活塞下止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)值，其中所述可變氣門致動(dòng)器包括偏壓裝置，其將進(jìn)氣門閉合正時(shí)永久地壓向預(yù)定正時(shí)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種控制內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的方法，所述可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)使用可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器，該方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間通過可變氣門致動(dòng)器將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣行程上的活塞上止點(diǎn)之后且活塞下止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)值，在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)保持在進(jìn)氣行程上的活塞TDC位置之后且活塞BDC位置之前的預(yù)定正時(shí)值，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)以重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且曲柄轉(zhuǎn)速增大到預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)通過可變氣門致動(dòng)器將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到進(jìn)氣行程上的BDC位置之后且在其附近的正時(shí)值。
通過參照附圖的下列說明將理解本發(fā)明的其他目的和特征。


圖1是顯示了可使用一實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的示意系統(tǒng)圖。
圖2是顯示了該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的透視圖，其包括連續(xù)可變的氣門動(dòng)作和提升控制(VEL)機(jī)構(gòu)及可變氣門正時(shí)控制(VTC)機(jī)構(gòu)。
圖3A-3B是顯示了在小提升控制模式期間進(jìn)氣門VEL機(jī)構(gòu)操作的軸向后視圖。
圖4A-4B是顯示了在大提升控制模式期間進(jìn)氣門VEL機(jī)構(gòu)操作的軸向后視圖。
圖5是可變進(jìn)氣門提升和動(dòng)作(工作角)以及相位特性圖，其由該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)氣門VEL和VTC機(jī)構(gòu)兩者獲得。
圖6是顯示了包括在該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中的VTC機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖7是沿圖6的直線A-A剖開的橫向剖面圖，并且顯示了VTC機(jī)構(gòu)的最大相位超前狀態(tài)。
圖8是沿圖6的直線A-A剖開的橫向剖面圖，并且顯示了VTC機(jī)構(gòu)的最大相位滯后狀態(tài)。
圖9是顯示了在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間進(jìn)氣門閉合正時(shí)和進(jìn)氣門打開正時(shí)的特性圖。
圖10是顯示了在結(jié)合到該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中的控制器內(nèi)執(zhí)行的控制程序的流程圖。
圖11是顯示了第一改進(jìn)控制程序的流程圖。
圖12是顯示了第二改進(jìn)控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參見附圖，尤其是參見圖1-2，圖中顯示了該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)在每個(gè)氣缸具有四個(gè)氣門，即，兩個(gè)進(jìn)氣門4、4(參見圖1-2)和兩個(gè)排氣門5、5(參見圖1)的四沖程多氣缸內(nèi)燃機(jī)中舉例說明。
該多氣缸內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D1的系統(tǒng)圖在下文詳細(xì)描述，該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)可應(yīng)用到該內(nèi)燃機(jī)中。圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)由具有氣缸孔的氣缸體SB、可在該氣缸孔中移動(dòng)或滑動(dòng)通過一沖程的往復(fù)式活塞01、氣缸體SB上的氣缸蓋SH、形成在氣缸蓋SH上的進(jìn)氣口IP和排氣口EP、兩個(gè)進(jìn)氣門4、4、和兩個(gè)排氣門5、5構(gòu)造而成，所述每個(gè)進(jìn)氣門可滑動(dòng)地安裝在氣缸蓋SH上用于打開和關(guān)閉進(jìn)氣口IP的開口端，所述每個(gè)排氣門可滑動(dòng)地安裝在氣缸蓋SH上用于打開和關(guān)閉排氣口EP的開口端。
活塞01經(jīng)連桿03連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸02上。燃燒室04界定在活塞01的活塞頂和氣缸蓋SH的下側(cè)之間。
電子控制的節(jié)氣門裝置SV設(shè)置在進(jìn)氣口IP上游并位于連接到進(jìn)氣口IP的進(jìn)氣管I的進(jìn)氣歧管Ia的內(nèi)部空間中，用于控制吸入空氣量。吸入空氣量可以利用可變氣門致動(dòng)裝置，簡(jiǎn)單地說，利用該可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的可變氣門致動(dòng)器(隨后詳細(xì)描述)進(jìn)行主要控制，同時(shí)電子控制的節(jié)氣門裝置SV可以設(shè)置為輔助地控制吸入空氣量，這是出于安全目的并且為了生成存在于進(jìn)氣系統(tǒng)中的真空，以便使泄漏氣體再循環(huán)系統(tǒng)中的泄漏煙氣再循環(huán)和/或在通常安裝在實(shí)踐中內(nèi)燃機(jī)上的燃油蒸氣污染控制裝置中進(jìn)行濾毒罐凈化。電子控制的節(jié)氣門裝置SV包括圓盤形節(jié)氣門、節(jié)氣門位置傳感器和節(jié)氣門致動(dòng)器，所述節(jié)氣門致動(dòng)器由例如步進(jìn)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。節(jié)氣門位置傳感器設(shè)置為檢測(cè)該節(jié)氣門的實(shí)際節(jié)氣門打開量。節(jié)氣門致動(dòng)器響應(yīng)于來自控制器，準(zhǔn)確地說是電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)22(隨后描述)的控制命令信號(hào)調(diào)節(jié)節(jié)氣門打開量。燃料噴射器或燃料噴射閥(未顯示)設(shè)置在節(jié)氣門裝置SV的下游?；鸹ㄈ?5大體上位于氣缸蓋SH的中部。
如圖1中清楚顯示的，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸02可以利用可逆起動(dòng)電機(jī)(或可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī))07經(jīng)小齒輪機(jī)構(gòu)06沿反轉(zhuǎn)方向和正轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
如圖1-2，特別是圖2中清楚顯示的，該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的可變氣門致動(dòng)器(可變氣門操作裝置)包括可變氣門動(dòng)作和提升控制(VEL)機(jī)構(gòu)1和可變氣門正時(shí)控制(VTC)機(jī)構(gòu)(或可變相位控制機(jī)構(gòu))2。VEL機(jī)構(gòu)1能夠同時(shí)控制、調(diào)節(jié)或改變進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的氣門提升和提升周期(工作角或氣門打開周期)。VTC機(jī)構(gòu)2只能夠使進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的相位超前或滯后，同時(shí)使每個(gè)進(jìn)氣門4的氣門提升和工作角特性保持不變。該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)使用了如日本專利臨時(shí)公開NO.2003-172112中所公開的連續(xù)可變的氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)作為VEL機(jī)構(gòu)1。簡(jiǎn)要地說，如圖2所示，VEL機(jī)構(gòu)1包括圓柱形空心驅(qū)動(dòng)軸6、環(huán)形驅(qū)動(dòng)凸輪7、兩個(gè)可搖擺凸輪9、9和多節(jié)連桿運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置)，所述多節(jié)連桿運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械地連接在驅(qū)動(dòng)凸輪7和可搖擺凸輪對(duì)(9，9)之間，用于傳送由驅(qū)動(dòng)凸輪(偏心凸輪)7產(chǎn)生的扭矩作為可搖擺凸輪9、9中每一個(gè)的擺動(dòng)力。圓柱形空心驅(qū)動(dòng)軸6由氣缸蓋SH的上部中的軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。驅(qū)動(dòng)凸輪7形成為壓配合或整體連接到驅(qū)動(dòng)軸6的外周上的偏心凸輪?？蓳u擺凸輪9、9擺動(dòng)或搖擺地支撐在驅(qū)動(dòng)軸6的外周上并與兩個(gè)氣門挺桿8、8各自的上接觸表面形成滑動(dòng)接觸，所述氣門挺桿8、8位于進(jìn)氣門4、4的氣門桿端部處。換句話說，運(yùn)動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)(或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置)設(shè)置為將驅(qū)動(dòng)凸輪7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(輸入扭矩)轉(zhuǎn)換成每個(gè)進(jìn)氣門4的上下運(yùn)動(dòng)(氣門打開作用力)(即產(chǎn)生每個(gè)可搖擺凸輪9的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)力)。
扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸02通過經(jīng)正時(shí)鏈(未顯示)固定連接到驅(qū)動(dòng)軸6一個(gè)軸向端的正時(shí)鏈輪30傳遞到驅(qū)動(dòng)軸6。如圖2中箭頭所示，驅(qū)動(dòng)軸6的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為順時(shí)針方向。
驅(qū)動(dòng)凸輪7具有軸向孔，其與圓柱形驅(qū)動(dòng)凸輪7的幾何中心相偏移。驅(qū)動(dòng)凸輪7固定連接到驅(qū)動(dòng)軸6的外周上，使得驅(qū)動(dòng)凸輪7的軸向孔的內(nèi)周表面壓配合到驅(qū)動(dòng)軸6的外周上。因此，驅(qū)動(dòng)凸輪7的中心沿徑向方向以預(yù)定偏心距(或預(yù)定偏離值)偏離驅(qū)動(dòng)軸6的軸心。
如圖2、3A-3B和4A-4B所述的軸向后視圖中最佳顯示的，可搖擺凸輪9、9中的每一個(gè)都形成為大體雨滴形凸輪?？蓳u擺凸輪9、9具有相同的凸輪輪廓。可搖擺凸輪9、9與圓柱形空心凸輪軸10的各軸向端部整體形成。圓柱形空心凸輪軸10可旋轉(zhuǎn)地支撐在驅(qū)動(dòng)軸6上。與氣門挺桿8的上接觸表面形成滑動(dòng)接觸的可搖擺凸輪9的外周接觸表面包括凸輪面9a。可搖擺凸輪9的基圓部分與凸輪軸10整體形成或整體連接到其上，以允許可搖擺凸輪9在驅(qū)動(dòng)軸6軸線上進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)?？蓳u擺凸輪9的外周表面(凸輪面9a)由基圓表面、從該基圓表面延伸到凸輪鼻部分的圓弧形斜面、提供最大氣門提升(或最大提升量)的頂圓表面(簡(jiǎn)單地說，頂面)和使所述斜面與頂面相連的提升面構(gòu)成。所述基圓表面、斜面、提升面和頂面根據(jù)可搖擺凸輪9的擺動(dòng)位置抵靠氣門挺桿8的頂面的預(yù)定位置。
運(yùn)動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置)包括布置在驅(qū)動(dòng)軸6上方的搖臂11、將搖臂11的一端(或第一臂部11a)機(jī)械連接到驅(qū)動(dòng)凸輪7上的連桿臂12和將搖臂11的另一端(第二臂部11b)機(jī)械連接到可搖擺凸輪9的凸輪鼻部分上的連桿13。
搖臂11形成有軸向延伸中心孔(通孔)。搖臂11的搖臂中心孔可旋轉(zhuǎn)地裝配到控制凸輪18(隨后描述)的外周上，從而導(dǎo)致?lián)u臂11在控制凸輪18軸線上的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng))。搖臂11的第一臂部11a沿第一徑向方向從軸向中心孔部分伸出，而搖臂11的第二臂部11b沿與所述第一徑向方向完全相反的第二徑向方向從軸向中心孔部分伸出。搖臂11的第一臂部11a利用連接銷14可旋轉(zhuǎn)地銷接到連桿臂12上，而搖臂11的第二臂部11b利用連接銷15可旋轉(zhuǎn)地銷接到連桿13的一端(第一端13a)。
連桿臂12包括較大直徑的環(huán)形基部12a和較小直徑的伸出端部12b，所述較小直徑的伸出端部12b從大直徑環(huán)形基部12a外周的預(yù)定部分徑向向外伸出。大直徑環(huán)形基部12a形成有驅(qū)動(dòng)凸輪保持孔，其可旋轉(zhuǎn)地裝配到驅(qū)動(dòng)凸輪7的外周上。另一方面，連桿臂12的小直徑伸出端部12b利用連接銷14銷接到搖臂11的第一臂部11a上。
連桿13在另一端(第二端13b)利用連接銷16銷接到可搖擺凸輪9的凸輪鼻部分上。
還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，其改變運(yùn)動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)(或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置)的初始致動(dòng)位置(搖臂11的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的支點(diǎn))。如圖3A-3B和4A-4B中清楚顯示的，姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)包括控制軸17和控制凸輪18?？刂戚S17以沿發(fā)動(dòng)機(jī)縱向方向延伸的方式位于驅(qū)動(dòng)軸6的上方并與其平行布置，并且利用與驅(qū)動(dòng)軸6相同的軸承構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐在氣缸蓋SH上?？刂仆馆?8連接到控制軸17的外周上并滑動(dòng)裝配到且擺動(dòng)支撐在形成于搖臂11中的控制凸輪保持孔內(nèi)?？刂仆馆?8充當(dāng)搖臂11的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的支點(diǎn)。控制凸輪18與控制軸17整體形成，使得控制凸輪18固定到控制軸17的外周上?？刂仆馆?8形成為具有圓柱形凸輪輪廓的偏心凸輪?？刂仆馆?8的軸線(幾何中心)相對(duì)于控制軸17的軸線偏移預(yù)定距離。
如圖2所示，姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19包括固定到外殼(未顯示)一端上的齒輪電動(dòng)機(jī)或電氣控制軸致動(dòng)器20，和將電機(jī)20產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給控制軸17的滾珠螺桿運(yùn)動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)(簡(jiǎn)單地說，滾珠螺桿機(jī)構(gòu))21。更詳細(xì)地，電機(jī)20由比例控制型直流(DC)電機(jī)構(gòu)成。響應(yīng)于控制信號(hào)對(duì)電機(jī)20進(jìn)行控制，所述控制信號(hào)由ECU 22的輸出接口電路產(chǎn)生并且其信號(hào)值根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛工作情況確定。
滾珠螺桿機(jī)構(gòu)21包括與電機(jī)20的電機(jī)輸出軸同軸對(duì)準(zhǔn)并連接到其上的滾珠螺桿軸(或蝸桿軸)23、與滾珠螺桿軸23的外周螺紋接合的大致圓柱形可移動(dòng)滾珠螺母24、固定連接到控制軸17的后端17a上的連桿臂25、將連桿臂25機(jī)械連接到滾珠螺母24上的連接構(gòu)件26、以及插入到滾珠螺桿軸23的蝸桿齒和在滾珠螺母24的內(nèi)周壁面中切出的導(dǎo)向槽之間的循環(huán)滾珠。按照傳統(tǒng)的方式，滾珠螺桿軸23的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(輸入扭矩)通過循環(huán)滾珠轉(zhuǎn)換為滾珠螺母24的直線運(yùn)動(dòng)。滾珠螺母24由充當(dāng)偏壓設(shè)備或偏壓裝置的復(fù)位彈簧(盤簧)31的彈簧力以消除彼此螺紋接合的滾珠螺桿軸23和滾珠螺母24之間的間隙這樣的方式軸向壓向電機(jī)20。復(fù)位彈簧31的彈簧力(彈簧偏壓)的方向?qū)?yīng)于使VEL機(jī)構(gòu)偏壓到最小氣門提升和工作角特性(換句話說，沿進(jìn)氣門閉合正時(shí)的最大相位超前方向)的方向。
下面將參照附圖2、3A-3B、4A-4B和圖5簡(jiǎn)要地描述VEL機(jī)構(gòu)1的操作。在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，VEL機(jī)構(gòu)1的電機(jī)20響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)剛要進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)之前從ECU 22的輸出接口電路產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此，滾珠螺桿軸23通過由電機(jī)20產(chǎn)生的輸入扭矩進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而沿使?jié)L珠螺母24接近電機(jī)20的一個(gè)滾珠螺母軸向方向產(chǎn)生滾珠螺母24的最大直線運(yùn)動(dòng)。因此，控制軸17通過包括連接構(gòu)件26和連桿臂25在內(nèi)的聯(lián)動(dòng)裝置沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
如從圖3A-3B中顯示的控制凸輪18的角位置可以看出的，通過控制凸輪18中心圍繞控制軸17中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，控制凸輪18的徑向厚壁部分向上移動(dòng)遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)軸6并且保持在向上移動(dòng)位置，從而使搖臂11的第二臂部11b和連桿13的第一桿端13a之間的樞軸(利用連接銷15的連接點(diǎn))相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸6向上移動(dòng)。因此，可搖擺凸輪9、9中每一個(gè)的凸輪鼻部分通過連桿13的第二桿端13b受力拉起。從驅(qū)動(dòng)軸6的后端觀察，圖3A-3B中顯示的每個(gè)可搖擺凸輪9的角位置從圖4A-4B中顯示的每個(gè)可搖擺凸輪9的角位置向反時(shí)針方向相對(duì)移動(dòng)。
由于控制凸輪18保持在圖3A-3B中顯示的角位置處，當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪7旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿臂12、搖臂11的第一臂部11a、搖臂11的第二臂部11b和連桿13轉(zhuǎn)換成可搖擺凸輪9的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而可搖擺凸輪9的幾乎基圓表面區(qū)域與氣門挺桿8的上接觸表面形成滑動(dòng)接觸(參見圖3A-3B)。因此，實(shí)際的進(jìn)氣門提升變成小提升L1，同時(shí)實(shí)際的進(jìn)氣門工作角變成小工作角D1(參見圖5中顯示的小進(jìn)氣門提升L1和小工作角D1特性)。
因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛完全停止之前，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以調(diào)節(jié)到相位超前的氣門閉合正時(shí)值P1。此外，通過復(fù)位彈簧31的彈簧力，可以使VEL機(jī)構(gòu)確定無疑地壓向最小提升L1和最小工作角D1特性。即，由于復(fù)位彈簧31的彈簧偏壓，VEL機(jī)構(gòu)1傾向于穩(wěn)定地保持為小提升和工作角特性。不管是否存在摩擦阻力，都可以通過復(fù)位彈簧31的彈簧力更穩(wěn)定、確定無疑地將VEL機(jī)構(gòu)1轉(zhuǎn)換到小提升和工作角特性。上述摩擦阻力通常起因于(i)在連桿臂12的驅(qū)動(dòng)凸輪保持孔內(nèi)克服驅(qū)動(dòng)凸輪7(固定到驅(qū)動(dòng)軸6上的偏心凸輪)滑動(dòng)的摩擦，和(ii)在搖臂11的搖臂中心孔內(nèi)克服控制凸輪18(固定到控制軸17上的偏心凸輪)滑動(dòng)的摩擦。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先，點(diǎn)火開關(guān)接通，從而驅(qū)動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07以啟動(dòng)曲軸02的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作。在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段，氣門提升由于復(fù)位彈簧31的彈簧力而維持在小提升特性。同時(shí)，工作角變成小工作角D1。因此，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)(通?？s寫成“IVC”)相位超前于活塞BDC位置。因此，通過小提升和工作角特性實(shí)現(xiàn)的減壓作用和低摩擦作用的協(xié)同作用，使迅速提高曲軸轉(zhuǎn)速成為可能。另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期內(nèi)(發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間)，進(jìn)氣門打開正時(shí)(通常縮寫為“IVO”)設(shè)定為活塞上止點(diǎn)(TDC)位置附近的正時(shí)值。TDC附近的進(jìn)氣門打開正時(shí)值有利地消除了氣門重疊。由于在先提出的適當(dāng)?shù)腎VO和IVC設(shè)定，可以將進(jìn)氣門特性設(shè)定為小提升和工作角特性。
當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速一增大到預(yù)定速度值時(shí)，電機(jī)20就響應(yīng)于控制信號(hào)沿反轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，所述控制信號(hào)由ECU 22的輸出接口電路產(chǎn)生。因此，滾珠螺桿軸23也通過電機(jī)20的電機(jī)輸出軸的反向旋轉(zhuǎn)而沿反轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生滾珠螺母24的反向直線運(yùn)動(dòng)。因此，控制軸17通過聯(lián)動(dòng)裝置(25，26)沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。
通過控制凸輪18的中心圍繞控制軸17的中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，控制凸輪18的徑向厚壁部分朝向驅(qū)動(dòng)軸6略微向下移動(dòng)并保持在略微向下移動(dòng)的位置。因此，搖臂11的姿勢(shì)從圖3A-3B中顯示的搖臂11的角位置略微順時(shí)針移動(dòng)，從而搖臂11的第二臂部11b和連桿13的第一桿端13a之間的樞軸(通過連接銷15而成的連接點(diǎn))也略微向下移動(dòng)。因此，可搖擺凸輪9、9中每一個(gè)的凸輪鼻部分通過連桿13的第二桿端13b而被略微向下推動(dòng)。從驅(qū)動(dòng)軸6的后端觀察，圖3A-3B中顯示的每個(gè)可搖擺凸輪9的角位置從圖3A-4B中顯示的每個(gè)可搖擺凸輪9的角位置向順時(shí)針方向相對(duì)移動(dòng)。
由于控制凸輪18從圖3A-3B所示的角位置移動(dòng)到位于圖3A-3B所示角位置和圖4A-4B所示的角位置的大致中部的中間角位置，在驅(qū)動(dòng)凸輪7轉(zhuǎn)動(dòng)期間，驅(qū)動(dòng)凸輪7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿臂12、搖臂11的第一臂部11a、搖臂11的第二臂部11b和連桿13轉(zhuǎn)換成可搖擺凸輪9的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，基圓表面區(qū)域、斜面區(qū)域、提升面區(qū)域和頂面區(qū)域的一部分與氣門挺桿8的上接觸表面形成滑動(dòng)接觸。因此，當(dāng)從圖3A-3B所示的控制凸輪18的角位置向中間角位置變化時(shí)，實(shí)際的進(jìn)氣門提升和工作角特性可以從小進(jìn)氣門提升L1和小工作角D1迅速變化到中間進(jìn)氣門提升L2和中間角位置D2特性(參見圖5)。即，進(jìn)氣門工作角和進(jìn)氣門提升可以同時(shí)增大。由于氣門提升增大(L1→L2)和工作角增大(D1→D2)，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相位滯后并且被控制到BDC附近的正時(shí)值。因此，有效壓縮比變高以確保良好的燃燒。此外，新鮮空氣的充填效率傾向于變大，從而導(dǎo)致燃燒產(chǎn)生扭矩的增大和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)提高，并因此利用壓縮空氣-燃料混合物的令人滿意的燃燒確保并實(shí)現(xiàn)完全爆燃。
在發(fā)動(dòng)機(jī)加溫之后的低速低負(fù)載范圍內(nèi)，實(shí)際的進(jìn)氣門提升和工作角特性利用VEL機(jī)構(gòu)1進(jìn)行控制或減少到小進(jìn)氣門提升L1和小工作角D1特性。同時(shí)，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC利用VTC機(jī)構(gòu)2相位滯后。因此，其間進(jìn)氣門和排氣門4、5至少部分打開的氣門重疊周期變短，從而提高了燃燒穩(wěn)定性。此外，由于小提升的原因，氣門操作系統(tǒng)的摩擦損失變小，從而確保改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性。
其后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛工作情況從低速低負(fù)載范圍向中速中負(fù)載范圍轉(zhuǎn)換時(shí)，實(shí)際的進(jìn)氣門提升和工作角特性利用由ECU 22電子控制的VEL機(jī)構(gòu)1控制或增大到中間進(jìn)氣門提升L2和中間工作角D2特性。同時(shí)，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC利用VTC機(jī)構(gòu)2相位超前。由于VEL機(jī)構(gòu)1的氣門提升和工作角控制與VTC機(jī)構(gòu)2的相位超前控制相結(jié)合，使得氣門重疊周期變長(zhǎng)，從而減少進(jìn)壓排氣損失并確保減小的燃料消耗。
此后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛工作情況從低或中負(fù)載范圍向高負(fù)載范圍轉(zhuǎn)換時(shí)，電機(jī)20響應(yīng)于控制信號(hào)沿反轉(zhuǎn)方向進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)，所述控制信號(hào)從ECU 22的輸出接口電路產(chǎn)生并根據(jù)所述高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載條件確定。因此，滾珠螺桿軸23進(jìn)一步通過電機(jī)20的電機(jī)輸出軸的反向旋轉(zhuǎn)而沿反轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生滾珠螺母24的進(jìn)一步反向直線運(yùn)動(dòng)。因此，控制軸17通過聯(lián)動(dòng)裝置(25，26)沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。通過控制凸輪18的中心圍繞控制軸17的中心的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，控制凸輪18的徑向厚壁部分進(jìn)一步向下移動(dòng)并保持在向下移動(dòng)位置。因此，搖臂11的姿態(tài)進(jìn)一步順時(shí)針移動(dòng)，從而使搖臂11的第二臂部11b和連桿13的第一桿端13a之間的樞軸(通過連接銷15而成的連接點(diǎn))進(jìn)一步向下移動(dòng)。因此，可搖擺凸輪9、9中每一個(gè)的凸輪鼻部分通過連桿13的第二桿端13b進(jìn)一步受力而被向下推動(dòng)。從驅(qū)動(dòng)軸6的后端觀察，每個(gè)可搖擺凸輪9的角位置進(jìn)一步順時(shí)針移動(dòng)。當(dāng)控制凸輪18移動(dòng)到圖4A-4B中顯示的角位置(適合于高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，在驅(qū)動(dòng)凸輪7旋轉(zhuǎn)期間，驅(qū)動(dòng)凸輪7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過運(yùn)動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)(連桿11，12和13)轉(zhuǎn)換為可搖擺凸輪9擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，基圓表面區(qū)域、斜面區(qū)域、提升面區(qū)域和頂面區(qū)域的一部分與氣門挺桿8的上接觸表面形成滑動(dòng)接觸。因此，當(dāng)從控制凸輪18的中間角位置(適合于中等負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換到圖4A-4B中顯示的角位置(適合于高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，實(shí)際的進(jìn)氣門提升和工作角特性可以從中間進(jìn)氣門提升L2和中間工作角D2特性向大進(jìn)氣門提升L3和大工作角D3特性連續(xù)變化(參見圖5)。
如從圖5中顯示的多個(gè)進(jìn)氣門提升L和進(jìn)氣門工作角D特性曲線(或多個(gè)進(jìn)氣門提升L和提升周期D特性曲線)可以理解，根據(jù)結(jié)合到該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中的VEL機(jī)構(gòu)1，在從低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載到高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的所有發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況中，進(jìn)氣門提升和工作角特性可以從小進(jìn)氣門提升L1和工作角D1特性經(jīng)過中間進(jìn)氣門提升L2和工作角D2特性向大進(jìn)氣門提升L3和工作角D3特性連續(xù)地受控或調(diào)節(jié)，或者反之亦然。即，進(jìn)氣門提升和工作角特性可以被控制或調(diào)節(jié)到適于有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況的最近最新信息的最佳特性。
在所示實(shí)施例中，在先描述的VTC機(jī)構(gòu)2包括所謂的液壓操作的旋轉(zhuǎn)葉片式VTC機(jī)構(gòu)。如圖6和7中所顯示的，VTC機(jī)構(gòu)2包括固定連接到驅(qū)動(dòng)軸6上用于轉(zhuǎn)矩傳遞的正時(shí)鏈輪30、固定連接或螺栓連接到驅(qū)動(dòng)軸6的軸端并且可旋轉(zhuǎn)地容納在正時(shí)鏈輪30的內(nèi)部空間中的四葉葉片構(gòu)件32以及液壓回路33，所述液壓回路33以這種方式液壓操作葉片構(gòu)件32，即使得葉片構(gòu)件32沿正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)方向中選定的一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
正時(shí)鏈輪30包括在其中可旋轉(zhuǎn)地容納葉片構(gòu)件32的大致圓柱形的相位轉(zhuǎn)換器殼體34、密封覆蓋殼體34的前部開口端的盤形前蓋35和密封覆蓋殼體34的后部開口端的盤形后蓋36。殼體34和前后蓋35-36通過擰緊四個(gè)螺栓37彼此軸向整體連接。
殼體34為大體圓柱形形狀并且在兩個(gè)軸向端部開放。殼體34具有四個(gè)圍繞其整個(gè)圓周均勻隔開的極靴34a、34a、34a、34a，并且作為四個(gè)從殼體內(nèi)周徑向向內(nèi)延伸的隔壁。
極靴34a中的每一個(gè)都是截頭圓錐形的(或梯形)形狀，并且具有形成在其大致中心部分中的軸向延伸螺栓插入孔34b，從而使得螺栓37插入到該螺栓插入孔中。如圖7中最佳顯示的那樣，極靴34a中的每一個(gè)都具有形成在其頂部的軸向伸長(zhǎng)的密封槽。四個(gè)細(xì)長(zhǎng)的油密封件38、38、38、38放入并保持在極靴34a的各密封槽中，所述每個(gè)油密封件都具有大致C形的橫截面。盡管在圖7中沒有清楚顯示，但實(shí)際上，四個(gè)片簧以這樣的方式，即使得各油密封件38徑向向內(nèi)壓靠在葉片轉(zhuǎn)子32a(隨后描述)的外周壁表面上的方式放入并保持在極靴34a的各密封槽中。
前述盤形前蓋35具有較大直徑的中心支撐孔35a和在周向上等距隔開的螺栓孔(未標(biāo)號(hào))，其被鉆制成與殼體34的極靴34a的各螺栓插入孔34b軸向相配。
前述盤形后蓋36在其后端整體形成有帶齒部分36a，其與正時(shí)鏈相嚙合。而且，后蓋36具有大致中心軸承孔36b，該軸承孔具有較大直徑。
葉片構(gòu)件32包括形成有中心螺栓插入孔的大致環(huán)形葉片轉(zhuǎn)子32a以及軸向延伸的四個(gè)葉片32b、32b、32b、32b，其圍繞葉片轉(zhuǎn)子32a的整個(gè)圓周均勻隔開并且整體形成在葉片轉(zhuǎn)子32a的外周上。
葉片轉(zhuǎn)子32a的小直徑、圓柱形空心前端部可旋轉(zhuǎn)地支撐在前蓋35的中心孔35a中。葉片轉(zhuǎn)子32a的小直徑、圓柱形空心后端部也可旋轉(zhuǎn)地支撐在后蓋36的軸承孔36b中。
葉片構(gòu)件32的葉片轉(zhuǎn)子32a具有軸向延伸的中心孔14a，葉片安裝螺栓39b插入到該中心孔14a中從而通過軸向擰緊葉片安裝螺栓39b而將葉片構(gòu)件32用螺栓緊固到驅(qū)動(dòng)軸6的前軸向端部上。
四個(gè)葉片32b、32b、32b、32b之一配置為具有倒截頭圓錐形的形狀的橫截面，而剩余的三個(gè)葉片配置為具有大致矩形的橫截面。所述剩余的三個(gè)葉片具有幾乎相同的周向?qū)挾群拖嗤膹较蜷L(zhǎng)度?？紤]到葉片構(gòu)件32的總重量平衡，即，減小具有四個(gè)葉片32b的葉片構(gòu)件32的旋轉(zhuǎn)失衡，具有倒截頭圓錐形形狀的所述一個(gè)葉片的周向?qū)挾瘸叽绱笥谑Ｓ嗳齻€(gè)矩形葉片中每一個(gè)的周向?qū)挾取?br> 四個(gè)葉片32b、32b、32b、32b中每一個(gè)都布置在界定于相關(guān)兩個(gè)相鄰極靴34a、34a之間的內(nèi)部空間中。如圖7中最佳顯示的那樣，四個(gè)頂部密封件40、40、40和40放入并保持在形成于四個(gè)葉片32b的頂部中的各密封槽內(nèi)，每個(gè)頂部密封件都具有大致C形的橫向截面，使得葉片32b中的每一個(gè)可沿相位轉(zhuǎn)換器殼體34的內(nèi)周壁表面滑動(dòng)。盡管在圖7中沒有清楚顯示，實(shí)際上，四個(gè)片簧以這樣的方式，即使得各頂部密封件40徑向向內(nèi)壓靠在殼體34的內(nèi)周壁表面上的方式放入并保持在葉片32b頂部的各密封槽中。每個(gè)葉片32b的后向側(cè)壁表面具有大致圓形的兩個(gè)凹槽32c和32c，作為用于兩排復(fù)位彈簧55-56的彈簧保持孔，所述后向側(cè)壁表面與驅(qū)動(dòng)軸6的旋轉(zhuǎn)方向相反。復(fù)位彈簧55-56布置在設(shè)置于葉片32b的后向側(cè)壁表面中的彈簧保持孔和與葉片32b的后向側(cè)壁表面相對(duì)的極靴34a的彈簧保持側(cè)壁表面之間。
葉片構(gòu)件32的四個(gè)葉片32b和殼體34的四個(gè)極靴34a彼此配合以界定四個(gè)可變?nèi)莘e相位超前室41和四個(gè)可變?nèi)莘e相位滯后室42。更詳細(xì)地，相位超前室41中的每一個(gè)都界定在設(shè)置于葉片32b的后向側(cè)壁表面中的彈簧保持孔和相對(duì)的極靴34a的彈簧保持側(cè)壁表面之間。相位滯后室42中的每一個(gè)都界定在設(shè)置于葉片32b的前向側(cè)壁表面中的無彈簧保持孔和相對(duì)的極靴34a的無彈簧保持側(cè)壁表面之間。
如圖6中清楚顯示的，液壓回路33包括第一液壓管路43和第二液壓管路44，所述第一液壓管路43設(shè)置為向相位超前室41中的每一個(gè)提供工作流體(液體壓力)并將其排出，所述第二液壓管路設(shè)置為向相位滯后室42中的每一個(gè)提供工作流體(液體壓力)并將其排出。即、液壓回路33包括雙液壓管路系統(tǒng)(43，44)。液壓管路43、44中的每一個(gè)都通過電磁螺線管操作的方向控制閥47連接到工作流體供給通道45和工作流體排出通道46上。單向油泵49設(shè)置在供給通道45中用于吸入油盤48中的工作流體并從其排出口排放加壓工作流體。排出通道46的下游端與油盤48連通。
第一和第二液壓管路43、44形成為大致圓柱形流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39。流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的一端(即，第一端部)穿過葉片轉(zhuǎn)子32a的小直徑、圓柱形空心前端部的左側(cè)軸向開口端插入形成于葉片轉(zhuǎn)子32a中的圓柱形孔32d中。流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的另一端(即，第二端部)連接到電磁螺線管操作的方向控制閥47上。三個(gè)環(huán)狀密封件39s、39s、39s設(shè)置在流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的第一端的外周和葉片轉(zhuǎn)子32a的圓柱形孔32d的內(nèi)周之間。更詳細(xì)地，環(huán)狀密封件39s放入并保持在形成于流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的第一端的外周中的各密封槽內(nèi)。這些環(huán)狀密封件39s以液密方式隔在第一液壓管路43的相位超前室連通端口和第二液壓管路44的相位滯后室連通端口之間。
第一液壓管路43還具有工作流體室43a和四個(gè)支管43b、43b、43b、43b。第一液壓管路43穿透流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的第一端面，并且第一液壓管路43的軸向通道與工作流體室43a連通。工作流體室43a形成為葉片轉(zhuǎn)子32a的圓柱形孔32d的面向驅(qū)動(dòng)軸6的內(nèi)半部分。四個(gè)支管43b以這樣的方式，即從圓柱形孔32d的內(nèi)周大致徑向伸出的方式形成在葉片轉(zhuǎn)子32a中。四個(gè)相位超前室41通過各自的支管43b與工作流體室43a連通。
另一方面，第二液壓管路44的軸向通道延伸接近流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39的第一端面。第二液壓管路44還具有環(huán)形室44a和第二工作流體通道44b。環(huán)形室44a形成在流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)39第一端的圓柱形部分的外周中。盡管在附圖中沒有清楚顯示，但是第二工作流體通道44b具有大致L形狀并且形成在葉片轉(zhuǎn)子32a中。環(huán)形室44a和相位滯后室42中的每一個(gè)通過第二工作流體通道44b彼此連通。
在所示實(shí)施例中，電磁螺線管操作的方向控制閥47由彈簧偏置的螺線管激勵(lì)的三位四通方向控制閥構(gòu)成。方向控制閥47使用滑動(dòng)閥芯改變通過方向控制閥的流路。對(duì)于閥芯的給定位置來說，在氣門內(nèi)存在唯一的流路配置。具體地，方向控制閥47設(shè)計(jì)成能在閥芯的三個(gè)位置，即圖6中顯示的彈簧偏置位置、封閉位置(由于平衡的相對(duì)作用力，即，復(fù)位彈簧作用力和螺線管產(chǎn)生的電磁力產(chǎn)生的中間位置)和完全螺線管激勵(lì)位置之間切換。在彈簧偏置位置，建立了第一液壓管路43和供給通道45之間的流體連通，以及第二液壓管路44和排出通道46之間的流體連通。在封閉位置，第一和第二液壓管路43-44中的每一個(gè)與供給通道45和排出通道46中的每一個(gè)之間的流體連通被阻斷。在完全螺線管激勵(lì)位置，建立了第一液壓管路43和排出通道46之間的流體連通，以及第二液壓管路44和供給通道45之間的流體連通。方向控制閥47的閥芯的三個(gè)位置之間的切換操作響應(yīng)于從ECU22的輸出接口電路產(chǎn)生的送向螺線管的控制命令信號(hào)而執(zhí)行。
控制器(ECU)22為VEL機(jī)構(gòu)1和VTC機(jī)構(gòu)2所共有。返回圖1，ECU 22通常包括微型計(jì)算機(jī)。ECU 22包括輸入/輸出接口電路(I/O)、存儲(chǔ)器(RAM，ROM)，以及微處理器或中央處理器(CPU)。ECU 22的輸入/輸出接口電路(I/O)接收來自各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛開關(guān)和傳感器即曲柄角度傳感器27、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、加速器打開傳感器、車速傳感器、范圍齒輪位置開關(guān)(range gear position switch)、驅(qū)動(dòng)軸角位置傳感器28、控制軸角位置傳感器29和空氣流量計(jì)08的輸入信息。在ECU 22內(nèi)部，中央處理器(CPU)允許通過I/O接口對(duì)從前述的發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛開關(guān)和傳感器輸入的信息數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行存取。ECU 22的處理器根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛開關(guān)和傳感器的輸入信息確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛運(yùn)行情況。將曲柄角度傳感器27設(shè)置成用以檢測(cè)曲軸02的角位置(曲柄轉(zhuǎn)角)。驅(qū)動(dòng)軸角位置傳感器28設(shè)置為檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸6的角位置。同樣，根據(jù)來自曲柄角度傳感器27和驅(qū)動(dòng)軸角位置傳感器28的兩個(gè)傳感器信號(hào)，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于正時(shí)鏈輪30的角相位?？刂戚S角位置傳感器29設(shè)置為檢測(cè)控制軸17的角位置?？諝饬髁坑?jì)08設(shè)置為測(cè)量或檢測(cè)流過進(jìn)氣管I的空氣量，并因此檢測(cè)或估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載值。ECU 22的CPU負(fù)責(zé)傳送存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的控制程序并能夠執(zhí)行必要的算術(shù)和邏輯操作，例如，由可逆起動(dòng)電機(jī)07執(zhí)行的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制、通過電子控制的節(jié)氣門裝置SV的節(jié)氣門致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的電子節(jié)氣門打開控制、通過電子燃料噴射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電子燃料噴射控制、由電子點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電子點(diǎn)火控制、由VEL機(jī)構(gòu)1執(zhí)行的氣門提升和工作角控制以及由VTC機(jī)構(gòu)2執(zhí)行的相位控制。計(jì)算結(jié)果(算術(shù)計(jì)算結(jié)果)，即，計(jì)算的輸出信號(hào)通過ECU 22的輸出接口電路傳送給輸出級(jí)，即，電子控制的節(jié)氣門裝置SV的節(jié)氣門致動(dòng)器、燃料噴射系統(tǒng)的電子控制的燃料噴射器、電點(diǎn)火系統(tǒng)的電子控制的火花塞05、VEL機(jī)構(gòu)1的電機(jī)20、用于VTC機(jī)構(gòu)2的方向控制閥47的螺線管以及用于起動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制的可逆起動(dòng)電機(jī)(可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī))07。
對(duì)于包括至少VEL機(jī)構(gòu)1的進(jìn)氣門提升和工作角控制系統(tǒng)來說，通過方向控制閥47的切換操作，工作油供應(yīng)到用于在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC超前的可變?nèi)莘e的相位超前室41中。其后，當(dāng)剛剛達(dá)到期望曲軸轉(zhuǎn)速時(shí)，通過方向控制閥47的切換操作，工作油供應(yīng)到用于使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC滯后的可變?nèi)莘e的相位滯后室42中。
還在葉片構(gòu)件32和外殼34之間設(shè)置有鎖緊機(jī)構(gòu)(或聯(lián)鎖設(shè)備或聯(lián)鎖裝置)，用于通過使葉片構(gòu)件32和外殼34鎖緊并接合而使葉片構(gòu)件32不能相對(duì)于外殼34進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及通過使葉片構(gòu)件32和外殼34松脫(或脫離)而使葉片構(gòu)件32能夠相對(duì)于外殼34進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。即，如隨后所描述的，通過聯(lián)鎖裝置，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可鎖定或固定為進(jìn)氣沖程上的TDC之后且BDC之前的預(yù)定正時(shí)值X(IVC)(參見圖9)。
如從圖6的縱剖面可以看出的，鎖緊機(jī)構(gòu)(聯(lián)鎖裝置)包括鎖銷滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)允許孔(簡(jiǎn)單地說，鎖銷孔)50、鎖緊銷51、具有大致C形橫截面并壓入形成于后蓋36中的通孔內(nèi)的接合孔構(gòu)件52、界定在C形接合孔構(gòu)件52中的接合孔52a、彈簧限位器53和復(fù)位彈簧(卷繞式壓縮彈簧)54。鎖銷孔50形成在較大周向?qū)挾?最大周向?qū)挾?的倒截頭圓錐形葉片32b中及形成在后蓋36中，使得鎖銷孔50沿驅(qū)動(dòng)軸6的軸向方向延伸。鎖緊銷51可滑動(dòng)地容納在鎖銷孔50中并具有一端封閉的圓柱形孔。鎖緊銷51的錐形頭部51a與接合孔52a接合或脫離。彈簧限位器53放入由前蓋35的內(nèi)周壁面和鎖銷孔51界定的空間中。復(fù)位彈簧54設(shè)置為使鎖緊銷51永久地壓向接合孔52a的內(nèi)部空間。盡管在圖6中沒有清楚顯示，但是由前后蓋35-36和圓柱形外殼34所構(gòu)造的相位轉(zhuǎn)換器外殼結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)成能通過形成在相位轉(zhuǎn)換器外殼結(jié)構(gòu)中的油孔將相位滯后室42中的工作油(液體壓力)和/或由油泵49排出的工作油(液體壓力)供給到接合孔52a中。
通過復(fù)位彈簧54的彈簧力，鎖緊銷51工作以通過使鎖緊銷51的錐形頭部51a與接合孔52a鎖定并接合在葉片構(gòu)件32到達(dá)其最大相位超前位置的預(yù)定位置而使正時(shí)鏈輪30和驅(qū)動(dòng)軸6不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在從相位滯后室42和/或油泵49傳送到接合孔52a中的液體壓力作用下，通過使鎖緊銷51的錐形頭部51a與接合孔52a松脫(或脫離)而使正時(shí)鏈輪30和驅(qū)動(dòng)軸6能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)。即，鎖緊銷51的錐形頭部51a在從相位滯后室42和/或油泵49供給到接合孔中的液體壓力作用下被壓出接合孔52a。
如先前參照?qǐng)D7所描述的，其中每個(gè)都作為偏壓設(shè)備或偏壓裝置的兩排復(fù)位彈簧55-56布置在設(shè)置于葉片32b的后向側(cè)壁表面中的彈簧保持孔和極靴34a的彈簧保持側(cè)壁表面之間，用于將相關(guān)葉片32b(葉片構(gòu)件32)永久地壓向相位超前側(cè)。在所示實(shí)施例中，復(fù)位彈簧55-56由具有相同尺寸和相同彈簧剛度的盤簧構(gòu)造而成。
如圖7-8中所示，兩個(gè)復(fù)位彈簧55-56彼此平行地布置。如從圖7的橫剖面可以看出的，彈簧55-56中每一個(gè)的軸向長(zhǎng)度的尺寸制成大于設(shè)置在葉片32b的后向側(cè)壁表面中的彈簧保持孔和極靴34a的彈簧保持側(cè)壁表面之間的周向距離，并且葉片32b保持在最大相位超前位置。復(fù)位彈簧(盤簧)55-56具有相同的自由高度。
兩個(gè)平行盤簧55-56的軸線之間的距離預(yù)設(shè)為預(yù)定距離，使得在盤簧55-56中每一個(gè)的最大壓縮變形的情況下盤簧55-56的外周不彼此接觸(參見圖8)。面向相關(guān)葉片32b的盤簧55-56中每一個(gè)的一端保持在裝入凹槽(彈簧保持孔)32c中的薄板彈簧保持器(未顯示)內(nèi)。
下文將詳細(xì)描述VTC機(jī)構(gòu)2的操作，其通常在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間沒有任何故障的情況下運(yùn)行。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到停機(jī)狀態(tài)時(shí)，從ECU 22向方向控制閥47的螺線管的控制電流(激勵(lì)電流)的輸出也停止。因此，方向控制閥47的閥芯移動(dòng)到其彈簧偏置位置，其中第一液壓管路43和供給通道45之間形成流體連通，并且同時(shí)第二液壓管路44和排出通道46之間形成流體連通。因此，葉片構(gòu)件32有朝向相位超前側(cè)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但是從油泵49供給并作用在葉片構(gòu)件32的葉片32b上的液體壓力由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸下降至基本零轉(zhuǎn)速而變成零。
在這些條件下，如圖7中顯示的那樣，通過復(fù)位彈簧55-56的彈簧力，葉片構(gòu)件32順時(shí)針即沿驅(qū)動(dòng)軸6的旋轉(zhuǎn)方向(由圖7中箭頭所指示的)旋轉(zhuǎn)。因此，最大周向?qū)挾鹊牡菇仡^圓錐形葉片32b與面向相位滯后室42的極靴34a的側(cè)壁形成抵靠接合。因此，正時(shí)鏈輪30和驅(qū)動(dòng)軸6之間的相對(duì)相位變?yōu)樽畲笙辔怀皞?cè)。
即，利用在復(fù)位彈簧55-56的彈簧力作用下與極靴34b受壓形成接觸的倒截頭圓錐形葉片32b，如圖9中所顯示的那樣，根據(jù)與VEL機(jī)構(gòu)1的氣門提升和工作角控制(換句話說，氣門動(dòng)作和提升控制)相結(jié)合的VTC機(jī)構(gòu)2的相位控制，傳送其進(jìn)氣沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的兩個(gè)進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以偏置到進(jìn)氣沖程上的TDC之后(ATDC)且在BDC之前(BBDC)并且大致位于TDC和BDC中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示的角位置)。
同時(shí)，通過復(fù)位彈簧54的彈簧力使鎖緊銷51的錐形頭部51a與接合孔52a以這樣的方式即使得正時(shí)鏈輪30和驅(qū)動(dòng)軸6之間不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式形成接合。
VTC機(jī)構(gòu)2的前述操作對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間正常的(無故障的)VTC系統(tǒng)操作。相對(duì)而言，假如VTC系統(tǒng)的方向控制閥47中發(fā)生機(jī)械故障，例如卡住閥芯發(fā)生的話，所述閥芯會(huì)卡在封閉位置，其中第一和第二液壓管路43-44中每一個(gè)與供給和排出通道45-46中每一個(gè)之間的流體連通被截?cái)唷Ｔ趫D6-8中顯示的彈簧加載的四葉片旋轉(zhuǎn)葉片式VTC機(jī)構(gòu)的情況下，即使閥芯卡住，通過復(fù)位彈簧55-56的彈簧力也可以使葉片構(gòu)件32被偏壓到相位超前側(cè)。因此，在故障的VTC系統(tǒng)狀態(tài)(故障VTC系統(tǒng)狀態(tài))和無故障VTC系統(tǒng)狀態(tài)(正常VTC系統(tǒng)狀態(tài))下，也可以通過復(fù)位彈簧55-56的彈簧力將VTC機(jī)構(gòu)切換到最大相位超前位置。在先說明的鎖緊機(jī)構(gòu)或聯(lián)鎖裝置(50，51，52，52a，53，54)為有利或有效的，以通過鎖緊銷51將葉片構(gòu)件32鎖定且接合在適當(dāng)位置上而使葉片構(gòu)件32必定不能相對(duì)于外殼34進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如前所述，可以通過復(fù)位彈簧55-56的彈簧力將VTC機(jī)構(gòu)臨時(shí)移動(dòng)到最大相位超前位置。因此，為了降低VTC系統(tǒng)成本并簡(jiǎn)化VTC機(jī)構(gòu)，可以取消鎖緊機(jī)構(gòu)或聯(lián)鎖裝置(50，51，52，52a，53，54)。相對(duì)而言，為了機(jī)械高精度VTC控制，聯(lián)鎖裝置可以設(shè)置在VEL機(jī)構(gòu)1和VTC機(jī)構(gòu)2中，用于確定可靠地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)(IVC)固定為圖9的預(yù)定正時(shí)值X(IVC)，通過偏壓設(shè)備，即，復(fù)位彈簧31和55-56使進(jìn)氣門閉合正時(shí)(IVC)永久偏置到該正時(shí)值。
接下來，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07被驅(qū)動(dòng)以啟動(dòng)用于曲軸02的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作。在這一曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持在BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。
當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段結(jié)束時(shí)，方向控制閥47的螺線管響應(yīng)于來自ECU 22的控制信號(hào)而切換到其全螺線管激勵(lì)位置，使得第二液壓管路44和供給通道45之間建立流體連通，且在第一液壓管路43和排出通道46之間建立流體連通。在這些條件下，一方面，由油泵49產(chǎn)生的液體壓力通過供給通道45和第二液壓管路44供給到每一個(gè)相位滯后室42中。另一方面，不存在以與發(fā)動(dòng)機(jī)停止?fàn)顟B(tài)相同的方式向每個(gè)相位超前室41中供給液體壓力。即，液體壓力通過第一液壓管路43和排出通道46從每一個(gè)相位超前室41排放到油盤48中，從而每個(gè)相位超前室41中的液體壓力保持在較低水平。大約同時(shí)，供給到相位滯后室42中的工作流體也從相位滯后室42被輸送到接合孔52a中。因此，鎖緊銷51向后移動(dòng)抵抗復(fù)位彈簧54的彈簧偏壓，隨后，鎖緊銷51的錐形頭部51a被壓出接合孔52a。
因此，葉片構(gòu)件32與固定外殼34松脫或脫離。由于相位滯后室42中的液體壓力升高，葉片構(gòu)件32克服復(fù)位彈簧55-56的彈簧力逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(參見圖8)。這導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于相位滯后側(cè)的正時(shí)鏈輪30進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
出于上述原因，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相位滯后到BDC附近的正時(shí)值以增大有效壓縮比，因此確保了良好燃燒。另外，可以提高進(jìn)氣充填效率，從而導(dǎo)致由燃燒產(chǎn)生的扭矩增大，因此確保和實(shí)現(xiàn)了完全爆燃和平穩(wěn)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升。
其后，車輛開始行駛并且發(fā)動(dòng)機(jī)加溫進(jìn)一步提高。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，方向控制閥47的閥芯響應(yīng)于來自ECU 22的控制信號(hào)移動(dòng)到其彈簧偏置位置，以建立第一液壓管路43和供給通道45之間的流體連通，以及第二液壓管路44和排出通道46之間的流體連通。
因此，每一個(gè)相位滯后室42中的液體壓力通過第二液壓管路44和排出通道46被排放到油盤48中，因此每一個(gè)相位滯后室42中的液體壓力變低。相反地，每一個(gè)相位超前室41中的液體壓力變高。
因此，由于相位超前室41中的液體壓力增加以及復(fù)位彈簧55-56的彈簧力的原因，使得葉片構(gòu)件32順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于相位超前側(cè)的正時(shí)鏈輪30進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，VEL機(jī)構(gòu)1被控制至較大的進(jìn)氣門提升和工作角特性。因此，進(jìn)氣和排氣門都打開的氣門重疊周期變長(zhǎng)，從而導(dǎo)致減小的進(jìn)壓排氣損失和提高的燃料經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)將發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況從低速范圍轉(zhuǎn)換到中速范圍、并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換到高速范圍時(shí)，如圖7中顯示的那樣，由于提供給相位超前室41的液體壓力下降以及相位滯后室42中的液體壓力升高，葉片構(gòu)件32克服復(fù)位彈簧55-56的彈簧力逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，正時(shí)鏈輪30和驅(qū)動(dòng)軸6之間的相對(duì)相位變?yōu)橄辔粶髠?cè)。通過由VTC機(jī)構(gòu)2執(zhí)行的相位滯后控制與由VEL機(jī)構(gòu)1執(zhí)行的最大進(jìn)氣門提升和最大工作角控制相結(jié)合，可以使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC充分相位滯后，同時(shí)確保一定的氣門重疊，從而提高新鮮空氣充填效率，并因此確保高發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出。
下文將參照?qǐng)D10的流程圖對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間在ECU 22內(nèi)部執(zhí)行的具體發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序進(jìn)行詳細(xì)描述。圖10的控制程序執(zhí)行為時(shí)間觸發(fā)的中斷程序，其每隔諸如10毫秒的預(yù)定時(shí)間間隔而被觸發(fā)。
在步驟S1，例如當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)(按鍵開關(guān))斷開時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)剛要進(jìn)入其停止?fàn)顟B(tài)之前進(jìn)行檢查以確定是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)停止條件。當(dāng)對(duì)步驟S1的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序返回到第一個(gè)步驟S1。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S1的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S1前進(jìn)到步驟S2。
在步驟S2，通過VTC機(jī)構(gòu)2的相位控制與VEL機(jī)構(gòu)1的氣門提升和工作角控制相結(jié)合而執(zhí)行根據(jù)IVC相位超前控制，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相對(duì)于BDC超前并且控制至進(jìn)氣沖程上ATDC且BBDC并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示且對(duì)應(yīng)于最大相位超前位置的角位置)。
在步驟S3，進(jìn)行檢查以確定由于步驟S2的相位超前控制所獲得的實(shí)際進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC與期望正時(shí)值的偏差(即，誤差信號(hào)值IVCE)是否小于或等于預(yù)定臨界值TH1。當(dāng)對(duì)步驟S3的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，即，當(dāng)偏差大于預(yù)定臨界值(即，IVCE＞TH1)時(shí)，程序從步驟S3返回到步驟S2，從而重新執(zhí)行相位超前控制。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S3的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，當(dāng)偏差小于或等于預(yù)定臨界值(即，IVCE≤TH1)時(shí)，程序從步驟S3前進(jìn)到步驟S4。
在步驟S4，ECU 22輸出發(fā)動(dòng)機(jī)停止信號(hào)用于完全停止發(fā)動(dòng)機(jī)。在步驟S4之后，出現(xiàn)一系列適于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期的步驟S5-S9。
在步驟S5，進(jìn)行檢查以確定是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)條件，例如點(diǎn)火開關(guān)接通條件。當(dāng)對(duì)步驟S5的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，即，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)保持?jǐn)嚅_時(shí)，程序再次返回到步驟S5。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S5的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，在點(diǎn)火開關(guān)剛切換到其接通狀態(tài)之后，程序從步驟S5前進(jìn)到步驟S6。
在步驟S6，借助于起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07通過驅(qū)動(dòng)曲軸02從而啟動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作。更加具體地，在步驟S6的初始階段，ECU 22的處理器確認(rèn)或確定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作是否剛好在發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止之前通過步驟S1-S3啟動(dòng)，并且進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相位超前到由圖9中的“X(IVC)”指示的最大相位超前位置。假定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作在相位超前到最大相位超前位置的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC時(shí)起動(dòng)的話，在曲柄02第一圈期間，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。因此，在曲柄02第一圈期間活塞通過BDC時(shí)，氣缸內(nèi)壓力傾向于變成低于大氣壓的負(fù)壓值。當(dāng)曲軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)壓力壓縮到略高于大氣壓的壓力值。因此，有效壓縮比變小，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的減壓狀態(tài)。因此，可以充分減少曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和振動(dòng)。通過所述減壓作用可以提高曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段的曲柄轉(zhuǎn)速。在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段，最好將進(jìn)氣門打開正時(shí)IVO控制至TDC附近的正時(shí)值以便消除氣門重疊周期。另一方面，在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC被控制至BDC之前的正時(shí)值。因此，可以通過VEL機(jī)構(gòu)1將進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的工作角設(shè)定為前述小工作角D1，從而有效減少氣門操作系統(tǒng)的摩擦損失，并進(jìn)一步提高曲軸轉(zhuǎn)速。這確保了提高的起動(dòng)性。除上述之外，由于曲軸轉(zhuǎn)速提高的作用，可以有效降低起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07上的負(fù)載。另外，即使當(dāng)包括在VTC機(jī)構(gòu)2中的方向控制閥47的閥芯卡住和/或即使當(dāng)VEL機(jī)構(gòu)1中由于(i)抵抗連桿臂12的驅(qū)動(dòng)凸輪保持孔內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)凸輪7的滑移運(yùn)動(dòng)的摩擦和(ii)抵抗搖臂11的搖臂中心孔內(nèi)部的控制凸輪18的滑移運(yùn)動(dòng)的摩擦而產(chǎn)生較大摩擦阻力時(shí)，也可以通過包括在VTC機(jī)構(gòu)2中的復(fù)位彈簧55-56的彈簧偏壓和/或包括在VEL機(jī)構(gòu)1中的復(fù)位彈簧31的彈簧偏壓將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC從BDC(相位滯后側(cè))強(qiáng)制偏壓或移動(dòng)到TDC附近的正時(shí)值(相位超前側(cè))。如上所述，可以確保減壓作用。換句話說，可以通過VEL機(jī)構(gòu)1的復(fù)位彈簧31和VTC機(jī)構(gòu)2的復(fù)位彈簧55-56提供機(jī)械的故障保險(xiǎn)作用。當(dāng)ECU 22的處理器在上述曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)步驟S6開始時(shí)確定進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC還沒有超前到由圖9中“X(IVC)”指示的最大相位超前位置時(shí)，在啟動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作之前或在初始曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC通過由彼此結(jié)合的VEL機(jī)構(gòu)1和VTC機(jī)構(gòu)2而被控制至最大相位超前位置。步驟S6之后，步驟S7發(fā)生。
在步驟S7，進(jìn)行檢查以確定關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)速的最近最新的信息是否達(dá)到其期望轉(zhuǎn)速值。即，進(jìn)行檢測(cè)以確定有關(guān)曲柄單位時(shí)間轉(zhuǎn)數(shù)的最新信息數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)速值。當(dāng)對(duì)步驟S7的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序再次返回到步驟S7。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S7的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S7前進(jìn)到步驟S8。
在轉(zhuǎn)換到步驟S8的時(shí)間點(diǎn)，通過由前述小提升和工作角特性實(shí)現(xiàn)的減壓作用和低摩擦作用的協(xié)同作用，曲軸轉(zhuǎn)速迅速提高，同時(shí)有效地抑制或減少曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間(發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間)不希望的振動(dòng)。
在步驟S8，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的工作角通過由VEL機(jī)構(gòu)1執(zhí)行的工作角增大控制而變大或增大。同時(shí)，通過由VTC機(jī)構(gòu)2執(zhí)行的相位控制，驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于曲軸02的角相位被控制至相位滯后側(cè)。即，通過由彼此結(jié)合的VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2執(zhí)行的IVC相位滯后控制，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以迅速調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)，因此，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以滯后到稍微通過BDC位置的正時(shí)值，即，在BDC之后且其附近的正時(shí)值(參見圖9中由“Y(IVC)”指示的角位置)。
在步驟S9，燃料在進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC剛剛相位滯后到由“Y(IVC)”指示的正時(shí)值之后開始噴入每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，隨后對(duì)噴射的燃料點(diǎn)火。這樣，實(shí)現(xiàn)了良好的完全爆燃。
假定進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC固定為適合于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段的相位超前正時(shí)值。在這種情況下，存在由于較低有效壓縮比的原因而在點(diǎn)燃噴射燃料時(shí)燃燒惡化增大的趨勢(shì)，因此，通過燃燒不可能產(chǎn)生足夠的扭矩(令人滿意的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。相對(duì)而言，根據(jù)該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，在快速的曲軸轉(zhuǎn)速提高之后，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以迅速調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)(由圖9中“Y(IVC)”指示的正時(shí)值)。因此，可以將有效壓縮比調(diào)高，從而確保噴射到燃燒室中的燃料的良好點(diǎn)燃性，因而縮短完全爆燃時(shí)間。因此，在從曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)開始到完全爆燃的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，可以獲得良好的起動(dòng)性，從而確保足夠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此外，在冷態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，從而確保足夠的驅(qū)動(dòng)扭矩(即，由燃燒產(chǎn)生的足夠扭矩)。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以通過彼此結(jié)合的VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2保持在進(jìn)氣沖程上的ATDC且BBDC并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示的角位置)。因此，由于在初始曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間由減壓實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)減少和曲軸轉(zhuǎn)速提高，以及由于通過將進(jìn)氣門工作角適當(dāng)?shù)卦O(shè)定到小工作角D1特性實(shí)現(xiàn)的氣門操作系統(tǒng)的摩擦減少和進(jìn)一步曲軸轉(zhuǎn)速提高，可以使兩個(gè)矛盾的要求，即降低的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音/振動(dòng)和提高的起動(dòng)性(迅速的曲軸轉(zhuǎn)速提高)協(xié)調(diào)或平衡。
特別地，根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)，VEL機(jī)構(gòu)1與VTC機(jī)構(gòu)2一起使用，因此可以使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC朝向活塞TDC位置進(jìn)一步接近或進(jìn)一步相位超前。因此，可以更加確定地實(shí)現(xiàn)或促進(jìn)開始周期噪音/振動(dòng)減少作用和提高的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性。
此外，根據(jù)所示實(shí)施例的系統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下，可以通過鎖緊機(jī)構(gòu)或聯(lián)鎖裝置(50，51，52，52a，53，54)將VTC機(jī)構(gòu)2的葉片構(gòu)件32鎖定在適當(dāng)位置(例如，最大相位超前位置)。因此，這有效防止或避免了在發(fā)電機(jī)起動(dòng)期間由交變扭矩引起的葉片構(gòu)件32的不穩(wěn)定的順時(shí)針和逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)(卡嗒卡嗒的(rattling)運(yùn)動(dòng))。因此，可以更加確定無疑地實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)起動(dòng)期間減少的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音/振動(dòng)以及提高的起動(dòng)性。
另外，根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)，在剛剛達(dá)到預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)速之后，通過VEL機(jī)構(gòu)1可以對(duì)進(jìn)氣門4、4進(jìn)行前述的工作角增大控制，從而延長(zhǎng)進(jìn)氣門打開周期。在延長(zhǎng)的進(jìn)氣門打開期間，由于氣門彈簧力使氣門操作系統(tǒng)的摩擦趨于增大，但是VTC機(jī)構(gòu)2操作以通過所述增大的摩擦將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC偏置到相位滯后側(cè)。這是因?yàn)橛捎诳朔D(zhuǎn)的負(fù)載(摩擦)增大，使葉片構(gòu)件32(慣性質(zhì)量)趨于在正時(shí)鏈輪30左側(cè)。特別地，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，由于氣門操作系統(tǒng)的摩擦和/或作用在凸輪軸上的交變扭矩的原因，存在進(jìn)氣門打開正時(shí)IVO和進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相對(duì)于曲軸02的旋轉(zhuǎn)的滯后增大的趨勢(shì)。因此，在已經(jīng)達(dá)到預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)速之后，由于氣門操作系統(tǒng)增大的摩擦，VTC機(jī)構(gòu)2的葉片構(gòu)件32(慣性質(zhì)量)的相位可以朝向最大相位滯后位置調(diào)節(jié)。由于上面討論的原因，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，可以避免朝向相位滯后側(cè)的VTC機(jī)構(gòu)2的相位控制的響應(yīng)性惡化，這可能由于永久強(qiáng)制或偏置進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC到相位超前側(cè)的復(fù)位彈簧55-56的彈簧力而出現(xiàn)。
此外，根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)，即使當(dāng)包括在VTC機(jī)構(gòu)2中的方向控制閥47的閥芯卡住，也可以通過包括在VTC機(jī)構(gòu)2中的復(fù)位彈簧55-56的彈簧偏壓使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC從BDC(相位滯后側(cè))強(qiáng)制偏置或移動(dòng)到由圖9中“X(IVC)”指示的最大相位超前位置。因此，可以更加確定無疑地提供由這種機(jī)械故障保險(xiǎn)功能(即，復(fù)位彈簧55-56)實(shí)現(xiàn)的減壓作用。
此外，根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)，VEL機(jī)構(gòu)1通過電機(jī)20致動(dòng)，同時(shí)VTC機(jī)構(gòu)2由液壓驅(qū)動(dòng)。因此，即使當(dāng)液體壓力在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間(或在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段)未充分提高時(shí)，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的工作角也可以通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的VEL機(jī)構(gòu)1迅速增大，從而使氣門操作系統(tǒng)的摩擦趨于立即增大。如在先所述那樣，由于氣門操作系統(tǒng)增大的摩擦作用，可以提高液壓致動(dòng)的VTC機(jī)構(gòu)2向相位滯后側(cè)的切換操作的響應(yīng)性。在使用彼此結(jié)合的VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2的實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的情況下，可以確保VTC機(jī)構(gòu)2的相位滯后控制的充分高的響應(yīng)性。
該實(shí)施例的在先描述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)使用液壓致動(dòng)的VTC機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于正時(shí)鏈輪的角相位，即，進(jìn)氣門4的氣門正時(shí)變化可以通過使用如日本專利臨時(shí)公開No.2004-11537(對(duì)應(yīng)于美國(guó)專利NO.6,805,081)中所公開的設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置而實(shí)現(xiàn)，而代替使用液壓驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片式VTC機(jī)構(gòu)。對(duì)于設(shè)置在螺旋盤形VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的具體結(jié)構(gòu)而言，美國(guó)專利No.6,805,081的示教結(jié)合在此作為參考。簡(jiǎn)要地講，相對(duì)相位角變換器(相對(duì)相位改變裝置)設(shè)置在裝接在正時(shí)鏈輪30上且由曲軸02驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)環(huán)和固定連接到驅(qū)動(dòng)軸6的前端的從動(dòng)構(gòu)件之間，用于改變驅(qū)動(dòng)軸6(從動(dòng)構(gòu)件)相對(duì)于正時(shí)鏈輪30(驅(qū)動(dòng)環(huán))的角相位。相對(duì)相位角變換器包括螺旋盤和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)裝置。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)裝置的徑向外部機(jī)械地連接到正時(shí)鏈輪30和螺旋盤上，使得聯(lián)動(dòng)裝置的徑向外部沿形成在正時(shí)鏈輪30中的導(dǎo)向槽滑動(dòng)并沿形成在螺旋盤中的螺旋導(dǎo)向槽滑動(dòng)。另一方面，聯(lián)動(dòng)裝置的徑向內(nèi)部固定連接到驅(qū)動(dòng)軸6上。當(dāng)螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪30的相位角變化時(shí)，聯(lián)動(dòng)裝置的外部相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸6軸線的徑向位置改變，并且因此出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于正時(shí)鏈輪30的相位變化。為了改變螺旋盤相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸6的相位角，使用了滯后制動(dòng)裝置。螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)的滯后制動(dòng)裝置相對(duì)于螺旋盤的制動(dòng)作用響應(yīng)于控制電流進(jìn)行控制，所述控制電流由ECU 22產(chǎn)生并且其當(dāng)前值根據(jù)有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛工作情況的最近最新的信息進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)或調(diào)整，使得由曲柄角表示的進(jìn)氣門4的相位得到適當(dāng)控制(相位超前或相位滯后)。即，螺旋盤大體上與正時(shí)鏈輪的旋轉(zhuǎn)同步地轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪的角位置可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛工作情況通過滯后制動(dòng)裝置進(jìn)行控制。根據(jù)螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪的角位置的變化，驅(qū)動(dòng)軸6與曲軸02的相對(duì)相位受到控制(超前或滯后)。
因此，在使用設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的VEL機(jī)構(gòu)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的情況下，設(shè)置在螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置不包括復(fù)位彈簧，如設(shè)置在液壓致動(dòng)的VTC機(jī)構(gòu)中用于在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間通過彈簧偏壓使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC強(qiáng)制偏置到圖9中由“X(IVC)”指示的最大相位超前位置的復(fù)位彈簧。因此，取代復(fù)位彈簧，設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置具有螺旋盤停止位置控制裝置(簡(jiǎn)單地說，停止控制裝置)，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛要進(jìn)入其停止?fàn)顟B(tài)之前將螺旋盤停止或鎖定在相對(duì)于正時(shí)鏈輪的預(yù)定角位置上。還設(shè)置有螺旋盤保持裝置，簡(jiǎn)單地說是保持裝置(換句話說，IVC相位保持裝置)，用于將螺旋盤保持在前述預(yù)定角位置上。停止控制裝置和保持裝置由電動(dòng)輔助制動(dòng)裝置構(gòu)造而成。輔助制動(dòng)裝置插入到正時(shí)鏈輪和螺旋盤之間，并且響應(yīng)于由ECU22產(chǎn)生的控制電流而致動(dòng)或停止。當(dāng)控制電流較大(接通)時(shí)，輔助制動(dòng)裝置被致動(dòng)以停止或保持螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪的旋轉(zhuǎn)。相反地，當(dāng)控制電流較小(斷開)時(shí)，輔助制動(dòng)裝置被停止以允許螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪旋轉(zhuǎn)。這樣，輔助制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)成能通過螺旋盤使進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持或維持在由圖9中“X(IVC)”指示的最大相位超前位置。
取代使用輔助制動(dòng)裝置，可以使用內(nèi)置步進(jìn)電機(jī)作為停止控制裝置和保持裝置。所述內(nèi)置步進(jìn)電機(jī)能夠可變地調(diào)節(jié)螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪的角相位。
下文將參照?qǐng)D11的流程圖詳細(xì)描述第一改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序，其在結(jié)合于使用設(shè)置在螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置和電動(dòng)VEL機(jī)構(gòu)1的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中的ECU 22內(nèi)部執(zhí)行。
在步驟S11，例如當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)(按鍵開關(guān))斷開時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)剛要進(jìn)入其停止?fàn)顟B(tài)之前進(jìn)行檢查以確定是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)停止條件。當(dāng)對(duì)步驟S11的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序返回到第一個(gè)步驟S11。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S11的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S11前進(jìn)到步驟S12。
在步驟S12，根據(jù)通過與VEL機(jī)構(gòu)1的氣門提升和工作角控制相結(jié)合的設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的相位控制而執(zhí)行的IVC相位超前控制，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相對(duì)于BDC相位超前并且調(diào)節(jié)至進(jìn)氣沖程上ATDC且BBDC并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示且對(duì)應(yīng)于最大相位超前位置的角位置)。
在步驟S13，進(jìn)行檢查以確定由于步驟S12的相位超前控制所獲得的實(shí)際進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC與期望正時(shí)值的偏差(即，誤差信號(hào)值IVCE)是否小于或等于預(yù)定臨界值TH1。當(dāng)對(duì)步驟S13的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，即，當(dāng)偏差大于預(yù)定臨界值(即，IVCE＞TH1)時(shí)，程序從步驟S13返回S12，從而重新執(zhí)行相位超前控制。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S13的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，當(dāng)偏差小于或等于預(yù)定臨界值(即，IVCE≤TH1)時(shí)，程序從步驟S13前進(jìn)到步驟S14。
在步驟S14，對(duì)于IVC相位保持控制來說，通過設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的輔助制動(dòng)裝置使制動(dòng)力施加給螺旋盤，從而通過使螺旋盤保持在預(yù)定角位置上而使進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持在由圖9中“X(IVC)”指示的最大相位超前位置上。另一方面，通過復(fù)位彈簧31的彈簧偏壓將VEL機(jī)構(gòu)1調(diào)節(jié)到最小提升L1和最小工作角D1特性。
在步驟S15，ECU 22輸出發(fā)動(dòng)機(jī)停止信號(hào)用于完全停止發(fā)動(dòng)機(jī)。
在步驟S16，為了在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC連續(xù)地保持在預(yù)定正時(shí)值(即，由圖9中“X(IVC)”指示的最大相位超前位置)，輔助制動(dòng)裝置被致動(dòng)以利用由該輔助制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力使螺旋盤相對(duì)于正時(shí)鏈輪的旋轉(zhuǎn)停止而將螺旋盤保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在步驟S16之后，出現(xiàn)一系列適于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期的步驟S17-S22。
在步驟S17，進(jìn)行檢查以確定是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)條件，例如點(diǎn)火開關(guān)接通。當(dāng)對(duì)步驟S17的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，即，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)保持?jǐn)嚅_時(shí)，程序再次返回到步驟S17。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S17的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，在點(diǎn)火開關(guān)剛切換到其接通狀態(tài)之后，程序從步驟S17前進(jìn)到步驟S18。
在步驟S18，借助于起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07通過驅(qū)動(dòng)曲軸02啟動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作。更加具體地，在步驟S18的初始階段，ECU 22的處理器確認(rèn)或確定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作是否在發(fā)動(dòng)機(jī)剛完全停止之前，在進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相位超前到由圖9中的“X(IVC)”指示的最大相位超前位置處啟動(dòng)。假定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作在超前到最大相位超前位置的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC時(shí)起動(dòng)的話，在曲柄02第一圈期間，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持在BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。因此，當(dāng)活塞在曲柄02第一圈期間通過BDC時(shí)，氣缸內(nèi)壓力傾向于變成低于大氣壓的負(fù)壓值。當(dāng)曲軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)壓力壓縮到略高于大氣壓的壓力值。因此，有效壓縮比變小，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的減壓狀態(tài)。因此，可以充分減少曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)初期階段發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和振動(dòng)。可以通過所述減壓作用促進(jìn)曲軸轉(zhuǎn)速提高及有效減少曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段時(shí)的開始周期的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。此外，在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。因此，可以通過VEL機(jī)構(gòu)1將進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的工作角設(shè)定為前述小工作角D1，從而有效減少氣門操作系統(tǒng)的摩擦損失，并進(jìn)一步提高曲軸轉(zhuǎn)速。這確保了提高的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性。除上述之外，由于曲軸轉(zhuǎn)速提高作用，可以有效降低起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07上的負(fù)載。步驟S18之后，出現(xiàn)步驟S19。
在步驟S19，進(jìn)行檢查以確定關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)速的最近最新的信息是否達(dá)到其期望轉(zhuǎn)速值。即，進(jìn)行檢測(cè)以確定有關(guān)曲柄單位時(shí)間轉(zhuǎn)數(shù)的最新信息數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)速值。當(dāng)對(duì)步驟S19的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序再次返回到步驟S19。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S19的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S19前進(jìn)到步驟S20。
在步驟S20，對(duì)于IVC相位保持釋放控制來說，進(jìn)行輔助的制動(dòng)釋放處理以通過設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的輔助制動(dòng)裝置釋放施加到螺旋盤上的制動(dòng)力。
在步驟S21，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的工作角通過由VEL機(jī)構(gòu)1執(zhí)行的工作角增大控制而變大或增大。同時(shí)，通過利用滯后制動(dòng)裝置控制設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的螺旋盤的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)軸6相對(duì)于曲軸02的角相位調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)。即，通過由彼此結(jié)合的VEL機(jī)構(gòu)1和設(shè)置在螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置執(zhí)行的IVC相位滯后控制，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以迅速調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)，因此，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以滯后到稍微通過BDC位置的正時(shí)值，即，在BDC之后且在其附近的正時(shí)值(參見圖9中由“Y(IVC)”指示的角位置)。
在步驟S22，燃料在進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC的相位滯后控制剛調(diào)節(jié)到由“Y(IVC)”指示的正時(shí)值之后開始噴入每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，隨后對(duì)噴射的燃料點(diǎn)火。這樣，實(shí)現(xiàn)了良好的完全爆燃。如上所述，使用設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置和電動(dòng)VEL機(jī)構(gòu)1的第一改型的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)(參見圖11)可以提供與使用液動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉片式VTC機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)VEL機(jī)構(gòu)1的實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)(參見圖1-10)相同的作用。
此外，在發(fā)電機(jī)起動(dòng)期間，可以通過輔助制動(dòng)裝置確定無疑地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持在預(yù)定正時(shí)值，從而避免由作用在驅(qū)動(dòng)軸6上的交變扭矩引起的不穩(wěn)定的順時(shí)針和逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)(卡嗒卡嗒的運(yùn)動(dòng))，從而防止設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置的不穩(wěn)定的相位控制。
根據(jù)使用設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置和電機(jī)驅(qū)動(dòng)VEL機(jī)構(gòu)1的第一改型的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)(參見圖11)，VTC機(jī)構(gòu)的VTC相位可以通過滯后制動(dòng)裝置進(jìn)行電氣控制而非液壓控制。此外，在使螺旋盤的角位置相對(duì)于正時(shí)鏈輪保持在預(yù)定位置時(shí)，利用電動(dòng)輔助制動(dòng)裝置對(duì)螺旋盤進(jìn)行制動(dòng)。甚至在寒冷區(qū)域或甚至在寒帶，無論工作流體的粘度如何，都可以容易可靠地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到在BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。
如上所述的發(fā)明構(gòu)思可以應(yīng)用于使用并聯(lián)混合系統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛(HV)的內(nèi)燃機(jī)，所述并聯(lián)混合系統(tǒng)使用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)(電動(dòng)機(jī))作為車輛的驅(qū)動(dòng)能源。在該發(fā)明構(gòu)思可以應(yīng)用于混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，可以提供與圖1-10所示實(shí)施例的系統(tǒng)和圖11所示第一改型的系統(tǒng)相同的操作和作用，即，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)期間減少的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、平穩(wěn)曲軸轉(zhuǎn)速提高、縮短的完全爆燃時(shí)間(快速完全爆燃)，所有這些都有助于提高的起動(dòng)性。在頻繁地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)停止和重新起動(dòng)操作的混合動(dòng)力車輛所具有的發(fā)動(dòng)機(jī)停止重新起動(dòng)系統(tǒng)中，提高的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性的優(yōu)點(diǎn)極大。在這種混合動(dòng)力車輛中，重新起動(dòng)操作自動(dòng)啟動(dòng)而不依賴于駕駛員的意愿。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音/振動(dòng)降低作用是極為有利的，以消除駕駛員在發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)操作期間經(jīng)受令人不舒服的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音/振動(dòng)的任何不自然的感覺。此外，在混合車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過電動(dòng)發(fā)電機(jī)(電動(dòng)機(jī))而不是利用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行曲軸旋轉(zhuǎn)。因此，可以通過電動(dòng)發(fā)電機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸更快地旋轉(zhuǎn)。
還是在使用電氣連接到汽車電池上的電動(dòng)發(fā)電機(jī)并能夠進(jìn)行電力運(yùn)行方式和再生運(yùn)行方式的混合動(dòng)力車輛的情況下，電動(dòng)發(fā)電機(jī)在用于能量再生的再生運(yùn)行方式期間用作發(fā)電機(jī)，其通過再生制動(dòng)作用發(fā)電并且對(duì)電池充電。在車輛減速期間，可以利用彼此結(jié)合的VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到進(jìn)氣沖程上的TDC之后(ATDC)且BDC之前(BBDC)并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示的角位置)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，從而確保增大的再生能量(再生電能)。因此，可以顯著提高混合動(dòng)力車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。
如在先描述的，在利用VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)至進(jìn)氣沖程上的ATDC且BBDC并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(參見圖9中由“X(IVC)”指示的角位置)時(shí)，該實(shí)施例的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)配置為通過由VEL機(jī)構(gòu)1的復(fù)位彈簧31和VTC機(jī)構(gòu)2的復(fù)位彈簧55-56所產(chǎn)生的機(jī)械的故障保險(xiǎn)功能而將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC穩(wěn)定地偏置到最大相位超前側(cè)，從而確保將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC切換到進(jìn)氣沖程上的ATDC且BBDC并且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值(對(duì)應(yīng)于圖9中由“X(IVC)”指示的最大相位超前位置)的高響應(yīng)性。因此，可以縮短對(duì)再生制動(dòng)開始點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間并確保提高的燃料經(jīng)濟(jì)性。
此外，根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)，適合于車輛減速期的進(jìn)氣門閉合正時(shí)可設(shè)定為與適合于發(fā)電機(jī)起動(dòng)周期和發(fā)動(dòng)機(jī)停止周期中任意一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)大體相同。通過這種對(duì)于車輛減速期的IVC設(shè)置，可以將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC保持在基本恒定的正時(shí)值，而不管VEL機(jī)構(gòu)1的操作響應(yīng)性和VTC機(jī)構(gòu)2的操作響應(yīng)性如何，也不管從車輛開始減速的時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完全停止的時(shí)刻的所用時(shí)間如何。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，可以有效地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC時(shí)的不希望波動(dòng)抑制或減小至最低，從而確保穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性。
另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，ECU 22的處理器可以配置為利用混合動(dòng)力車輛的電動(dòng)發(fā)電機(jī)(還作為大扭矩性能曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī))以這樣的方式即使得發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止在進(jìn)氣門4、4打開的相位(或曲軸02的曲柄角)的方式控制曲軸02的角相位。
在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的初期階段，氣缸內(nèi)壓力在進(jìn)氣門4、4打開的時(shí)間段內(nèi)變成大氣壓。其后，在進(jìn)氣門4、4關(guān)閉，即在進(jìn)氣門閉合正時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，氣缸內(nèi)壓力保持在大氣壓左右。與從進(jìn)氣門閉合正時(shí)開始的活塞的進(jìn)一步下行沖程相一致，氣缸內(nèi)壓力進(jìn)一步降低。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，空氣燃料混合物的壓縮變得穩(wěn)定。盡管很難經(jīng)常發(fā)生，假定發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止在進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC之后的曲柄角(曲軸02的角相位)，進(jìn)氣門4、4保持關(guān)閉，即，處于壓縮沖程開始時(shí)。在這些條件下，即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止在進(jìn)氣門4、4關(guān)閉的曲軸02的角相位，由于大氣逐漸流入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，隨著時(shí)間流逝，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的氣缸內(nèi)壓力變成大氣壓。因此，氣缸內(nèi)壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)保持在大氣壓左右。在氣缸內(nèi)壓力大致保持在大氣壓的條件下起動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作的情況下，由于曲軸02的初始角相位波動(dòng)，壓縮沖程上的TDC時(shí)的空氣燃料混合物壓縮傾向于變得過大或波動(dòng)。這導(dǎo)致不穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性的問題。相對(duì)而言，通過在先討論的曲軸停止角位置控制，根據(jù)該控制，曲柄02的角相位調(diào)節(jié)至進(jìn)氣門4、4打開的預(yù)定曲柄角，從而可以避免上述問題。
現(xiàn)在參見圖12，其顯示了在ECU 22內(nèi)部執(zhí)行的第二改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序，所述ECU 22結(jié)合在使用VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中，充分考慮了VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中任意一個(gè)的故障與否。即使當(dāng)VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中任意一個(gè)在IVC相位控制期間發(fā)生故障，其中進(jìn)氣門閉合正時(shí)在達(dá)到預(yù)定曲柄轉(zhuǎn)速之后變化到相位滯后側(cè)，所述系統(tǒng)可以執(zhí)行圖12的第二改進(jìn)程序，根據(jù)該程序，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以利用VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中無故障的機(jī)構(gòu)可靠地調(diào)節(jié)至相位滯后側(cè)。
在能夠執(zhí)行圖12的第二改進(jìn)程序的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的情況下，可以通過VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中無故障的機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)，從而確?？s短的完全爆燃時(shí)間。
另外，在利用VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中無故障的機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到相位滯后側(cè)時(shí)，與為無故障機(jī)構(gòu)預(yù)設(shè)或預(yù)編程的常規(guī)期待值相比，可以逐漸補(bǔ)償由無故障機(jī)構(gòu)執(zhí)行的相位滯后控制的控制量的期望值。由于只通過無故障機(jī)構(gòu)執(zhí)行的相位滯后控制的適當(dāng)補(bǔ)償?shù)钠谕?，進(jìn)氣門閉合正時(shí)的實(shí)際相位滯后量可以更接近由正常操作的VEL和VTC機(jī)構(gòu)執(zhí)行的總IVC相位滯后量。因此，當(dāng)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性，在從曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)開始點(diǎn)到完全爆燃的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間，當(dāng)VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中任意一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)所獲發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性可提高至VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2都正常操作時(shí)所獲的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性。下文將參照?qǐng)D12的流程圖詳細(xì)描述第二改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序，充分考慮了針對(duì)VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中任意一個(gè)出現(xiàn)故障的防范措施。
在步驟S31，例如當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)剛要進(jìn)入其起動(dòng)狀態(tài)之前進(jìn)行檢查以確定是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)條件。當(dāng)對(duì)步驟S31的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序返回到第一個(gè)步驟S31。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S31的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S31前進(jìn)到步驟S32。
在步驟S32，根據(jù)與VEL機(jī)構(gòu)1的小氣門提升和小工作角相結(jié)合的由VTC機(jī)構(gòu)2的相位超前控制執(zhí)行的IVC相位超前控制，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC相對(duì)于BDC超前并且調(diào)節(jié)至BDC之前且大致位于TDC和BDC的中點(diǎn)處的正時(shí)值。由于包括在VEL機(jī)構(gòu)1中的復(fù)位彈簧31的彈簧偏壓和包括在VTC機(jī)構(gòu)2中的復(fù)位彈簧55-56的彈簧偏壓，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以穩(wěn)定地偏置到由圖9中“X(IVC)”指示并對(duì)應(yīng)于最大相位超前位置的預(yù)定角位置。因此，可以容易且快速地實(shí)現(xiàn)IVC相位超前控制。
在步驟S33，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)操作利用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)07通過驅(qū)動(dòng)曲軸02而起動(dòng)，隨后由于由小進(jìn)氣門提升和小工作角產(chǎn)生的前述減壓作用和低摩擦損失作用，使曲軸轉(zhuǎn)速傾向于迅速提高。
在步驟S34，進(jìn)行檢查以確定關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)速的最近最新的信息是否達(dá)到其期望轉(zhuǎn)速值。即，進(jìn)行檢測(cè)以確定有關(guān)曲柄單位時(shí)間轉(zhuǎn)數(shù)的最新信息數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)速值。當(dāng)對(duì)步驟S34的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，程序再次返回到步驟S34。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S34的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，程序從步驟S34前進(jìn)到步驟S35。
在步驟35，VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2都以這樣的方式即使得進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC被調(diào)節(jié)至BDC之后且其附近的正時(shí)值(參見由圖9中“Y(IVC)”指示的角位置)的方式操作。
在步驟36，進(jìn)行檢查以確定在從VTC機(jī)構(gòu)2的相位滯后控制的開始點(diǎn)計(jì)算的預(yù)定經(jīng)過時(shí)間(預(yù)定時(shí)間周期)之后是否已經(jīng)達(dá)到VTC機(jī)構(gòu)2的期望相位滯后位置。當(dāng)對(duì)步驟S36的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，ECU 22的處理器確定在VTC機(jī)構(gòu)2中出現(xiàn)故障(即，VTC系統(tǒng)故障)，因此程序從步驟S36前進(jìn)到步驟S37。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S36的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，當(dāng)ECU 22的處理器確定VTC機(jī)構(gòu)2無故障(正常操作)時(shí)，程序從步驟S36前進(jìn)到S38。
在步驟S37，VEL機(jī)構(gòu)1(VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中無故障的一個(gè))的期望氣門提升L和工作角D特性逐漸得到補(bǔ)償，使得期望工作角設(shè)定為大于中間工作角D2的工作角，用于僅通過無故障的VEL機(jī)構(gòu)1將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到大致對(duì)應(yīng)于由圖9中“Y(IVC)”指示的角位置的正時(shí)值。
在步驟38，進(jìn)行檢查以確定在從VEL機(jī)構(gòu)1的氣門提升和動(dòng)作控制(具體地，工作角增大控制)的開始點(diǎn)計(jì)算的預(yù)定經(jīng)過時(shí)間之后是否已經(jīng)達(dá)到VEL機(jī)構(gòu)1的期望工作角D2。當(dāng)對(duì)步驟S38的答復(fù)為否定(NO)時(shí)，ECU 22的處理器確定在VEL機(jī)構(gòu)1中出現(xiàn)故障(即，VEL系統(tǒng)故障)，因此程序從步驟S38前進(jìn)到步驟S39。相反地，當(dāng)對(duì)步驟S38的答復(fù)為肯定(YES)時(shí)，即，當(dāng)ECU 22的處理器確定VEL機(jī)構(gòu)1無故障(正常操作)時(shí)，程序從步驟S38前進(jìn)到S40。
在步驟S39，VTC機(jī)構(gòu)2(VTC機(jī)構(gòu)1-2中無故障的一個(gè))的期望相位滯后量逐漸得到補(bǔ)償，使得到相位滯后側(cè)的期望相位轉(zhuǎn)換角增大，用于僅通過無故障的VTC機(jī)構(gòu)2將進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC調(diào)節(jié)到大致對(duì)應(yīng)于由圖9中“Y(IVC)”指示的角位置的正時(shí)值。
在步驟S40，為了完全爆燃控制，通過電子燃油噴射系統(tǒng)和電子點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)燃料噴射和點(diǎn)火定時(shí)進(jìn)行電子控制。在步驟S40開始的時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC已經(jīng)調(diào)節(jié)到由圖9中“Y(IVC)”指示的期望正時(shí)值，因此，進(jìn)氣充填效率變高。因此，可以實(shí)現(xiàn)良好的完全爆燃。
在所示實(shí)施例中，作為可變氣門致動(dòng)裝置，可變氣門動(dòng)作和提升(VEL)機(jī)構(gòu)1和可變氣門正時(shí)控制(VTC)機(jī)構(gòu)2都被使用。使用VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2兩者不總是必需的。進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC和進(jìn)氣門打開正時(shí)IVO可以通過VEL和VTC機(jī)構(gòu)1-2中任意一個(gè)進(jìn)行改變。盡管使用VEL機(jī)構(gòu)1作為可變氣門提升機(jī)構(gòu)，作為其替代可以使用另一種可變氣門提升機(jī)構(gòu)，例如兩級(jí)或多級(jí)可變氣門提升(VVL)機(jī)構(gòu)。盡管可以使用液壓致動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片式VTC機(jī)構(gòu)或者設(shè)置于螺旋盤式VTC機(jī)構(gòu)中的滯后制動(dòng)裝置作為可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)，但是作為其替代可以使用另一種相位控制機(jī)構(gòu)，例如可軸向移動(dòng)的螺旋齒輪型VTC機(jī)構(gòu)。
如從圖5所示的氣門間隙線和相位超前氣門閉合正時(shí)值P1可以理解，在所示實(shí)施例中，進(jìn)氣門4、4中每一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC被定義為進(jìn)氣門座的位置?？蛇x地，進(jìn)氣門閉合正時(shí)IVC可以定義為實(shí)際的有效閉合定時(shí)，例如，除了適度傾斜斜面區(qū)域之外的提升面區(qū)域的結(jié)束點(diǎn)。在所述斜面區(qū)域，氣體流速充分小。從有效進(jìn)氣門閉合正時(shí)的觀點(diǎn)看，可以不考慮斜面區(qū)域。
日本專利申請(qǐng)No.2006-247523(于2006年9月13日申請(qǐng))和No.2005-377011(于2005年12月28日申請(qǐng))的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
盡管上面描述了執(zhí)行本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于在此顯示和描述的特定實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)，如下列權(quán)利要求所限定的那樣。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，包括可變氣門致動(dòng)器，其可變地調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)；和控制單元，其配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)；所述控制單元包括處理器，其被編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)到進(jìn)氣沖程上的活塞下止點(diǎn)(BDC)位置之前的正時(shí)值，其中，可變氣門致動(dòng)器包括偏壓裝置，其永久地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)朝進(jìn)氣沖程上的活塞上止點(diǎn)(TDC)偏置。
2.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器包括可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)，其只改變進(jìn)氣門的相位，同時(shí)保持進(jìn)氣門的氣門提升和工作角特性不變。
3.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器包括可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)，其同時(shí)改變進(jìn)氣門的氣門提升和工作角。
4.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器包括同時(shí)改變進(jìn)氣門的氣門提升和工作角的可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)；和只改變進(jìn)氣門的相位同時(shí)保持進(jìn)氣門的氣門提升和工作角不變的可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增大到預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)至接近進(jìn)氣沖程上的BDC位置的正時(shí)值。
6.如權(quán)利要求4所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增大至預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，通過由可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行的工作角增大控制和由可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行的相位滯后控制將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)至接近進(jìn)氣沖程上的BDC位置的正時(shí)值。
7.如權(quán)利要求6所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，并且所述可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)為液壓致動(dòng)的。
8.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器和控制單元安裝在應(yīng)用并聯(lián)混合系統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛上，所述并聯(lián)混合系統(tǒng)使用用于車輛的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為在車輛減速期間，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)至進(jìn)氣沖程上的活塞BDC位置之前的正時(shí)值。
10.如權(quán)利要求9所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于適合于車輛減速期的進(jìn)氣門閉合正時(shí)設(shè)定為與適合于發(fā)動(dòng)機(jī)停止周期和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期中任意一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)大體上相同。
11.如權(quán)利要求1所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，還包括可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，其適于使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸沿反轉(zhuǎn)方向和正轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，其中，處理器進(jìn)一步編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，通過可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)以這樣的方式，即在進(jìn)氣門打開的相位處完全停止發(fā)動(dòng)機(jī)的方式控制曲軸的角相位。
12.如權(quán)利要求6所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)與可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中任意一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，通過可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)與可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中的無故障機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)至進(jìn)氣沖程上的活塞BDC位置之前的正時(shí)值。
13.如權(quán)利要求12所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為增大無故障機(jī)構(gòu)的控制量的期望值。
14.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，包括可變氣門致動(dòng)器，其可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)；和控制單元，其配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)；該控制單元包括(a)停止控制裝置，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間通過可變氣門致動(dòng)器將進(jìn)氣門閉合正時(shí)調(diào)節(jié)到進(jìn)氣沖程上的活塞上止點(diǎn)(TDC)之后且活塞下止點(diǎn)(BDC)位置之前的正時(shí)值；(b)保持裝置，用于在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)保持在進(jìn)氣沖程上的活塞TDC位置之后且活塞BDC位置之前的正時(shí)值；和(c)控制裝置，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)由曲柄起動(dòng)而用于發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)并且曲柄轉(zhuǎn)速增大至預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，通過可變氣門致動(dòng)器將相位滯后的進(jìn)氣門閉合正時(shí)到接近進(jìn)氣沖程上的BDC位置的正時(shí)值。
15.如權(quán)利要求2所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，還包括設(shè)置在可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中的聯(lián)鎖裝置，用于將進(jìn)氣門閉合正時(shí)固定為進(jìn)氣沖程上的活塞BDC位置之前的正時(shí)值。
16.如權(quán)利要求3所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，還包括設(shè)置在可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)中的聯(lián)鎖裝置，用于將進(jìn)氣門閉合正時(shí)固定為進(jìn)氣沖程上的活塞BDC位置之前的正時(shí)值。
17.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)包括可變氣門致動(dòng)器，其可變地調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)；和控制單元，其配置為連接到至少可變氣門致動(dòng)器上，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地控制進(jìn)氣門閉合正時(shí)；所述控制單元包括處理器，其編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)停止中的至少一個(gè)期間，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣沖程上的活塞上止點(diǎn)(TDC)之后且活塞下止點(diǎn)(BDC)位置之前的正時(shí)值，其中，所述可變氣門致動(dòng)器包括偏壓裝置，其永久地將進(jìn)氣門閉合正時(shí)朝預(yù)定正時(shí)值偏置。
18.如權(quán)利要求17所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器包括同時(shí)改變進(jìn)氣門的氣門提升和工作角的可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)和只改變進(jìn)氣門的相位同時(shí)保持進(jìn)氣門的氣門提升和工作角特性不變的可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)。
19.如權(quán)利要求18所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增大到預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到進(jìn)氣沖程上的BDC位置之后且在其附近的正時(shí)值。
20.如權(quán)利要求18所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增大至預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，通過由可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行的工作角增大控制和由可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行的相位滯后控制將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到進(jìn)氣沖程上的BDC位置之后且在其附近的正時(shí)值。
21.如權(quán)利要求20所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，并且所述可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)為液壓致動(dòng)的。
22.如權(quán)利要求17所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述可變氣門致動(dòng)器和控制單元安裝在應(yīng)用并聯(lián)混合系統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛上，所述并聯(lián)混合系統(tǒng)使用用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。
23.如權(quán)利要求22所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為在車輛減速期間，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣沖程上的活塞TDC位置之后且活塞BDC位置之前的正時(shí)值。
24.如權(quán)利要求23所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于適合于車輛減速期的進(jìn)氣門閉合正時(shí)設(shè)定為與適合于發(fā)動(dòng)機(jī)停止周期和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期中任意一個(gè)的進(jìn)氣門閉合正時(shí)大體上相同。
25.如權(quán)利要求17所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，還包括可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，其適于使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸沿反轉(zhuǎn)方向和正轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，其中，處理器進(jìn)一步編程為在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，通過可逆曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)以這樣的方式即在進(jìn)氣門打開的相位處完全停止發(fā)動(dòng)機(jī)的方式控制曲軸的角相位。
26.如權(quán)利要求20所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為當(dāng)可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)和可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中任意一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，通過可變氣門動(dòng)作和提升控制機(jī)構(gòu)和可變氣門正時(shí)控制機(jī)構(gòu)中的無故障機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到進(jìn)氣沖程上的活塞TDC位置之后且在活塞BDC位置之前的預(yù)定正時(shí)值。
27.如權(quán)利要求26所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元進(jìn)一步編程為增大無故障機(jī)構(gòu)的控制量的期望值。
28.如權(quán)利要求17所述的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)，還包括聯(lián)鎖裝置，用于將進(jìn)氣門閉合正時(shí)臨時(shí)固定為預(yù)定正時(shí)值，所述進(jìn)氣門閉合正時(shí)通過偏壓裝置永久地偏置到該預(yù)定正時(shí)值。
29.一種控制內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)的方法，所述可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)使用可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器，所述方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停止期間，通過可變氣門致動(dòng)器將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣沖程上的活塞上止點(diǎn)(TDC)之后且在活塞下止點(diǎn)(BDC)位置之前的正時(shí)值；在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)刻到發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位保持在進(jìn)氣沖程上的活塞TDC位置之后且在活塞BDC位置之前的預(yù)定正時(shí)值；和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由曲柄起動(dòng)而用于發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)并且曲軸轉(zhuǎn)速增大到預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位滯后到進(jìn)氣沖程上的BDC位置之后且在其附近的正時(shí)值。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)的可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)中，該可變氣門致動(dòng)系統(tǒng)使用能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況可變地調(diào)節(jié)至少進(jìn)氣門閉合正時(shí)的可變氣門致動(dòng)器，控制單元的處理器被編程為在發(fā)電機(jī)起動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)停止中至少一個(gè)期間，將進(jìn)氣門閉合正時(shí)相位超前到進(jìn)氣沖程上的活塞上止點(diǎn)位置之后且活塞下止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)值?？勺儦忾T致動(dòng)器包括偏壓裝置，通過該裝置將進(jìn)氣門閉合正時(shí)永久偏壓到預(yù)定正時(shí)值。
文檔編號(hào)F02D13/02GK1991135SQ20061015623
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者中村信, 原誠(chéng)之助 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所