专利名称：用于内燃发动机的可变气门正时设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃发动机的可变气门正时装置，该可变气门正时装置包括改变输出转子相对于输入转子的相对旋转相位以改变气门正时的液压可变气门正时机构。
背景技术：
常规的可变气门正时设备通常包括例如在日本专利申请公开N0.2009-203830 (JP-A-2009-203830)中描述的液压可变气门正时机构、液压控制机构和控制器。液压可变气门正时机构通过改变输出转子相对于输入转子的旋转相位来调节气门正时并且通过使输入转子与输出转子接合而将气门正时锁定于最延迟正时。当没有解锁气门正时的请求时，该控制器将液压控制机构的占空比设定在100%。因此，液压控制机构的操作模式改变为气门正时被提前并且被解锁的状态。由此，油被供给到液压可变气门正时机构的提前腔，并且从延迟腔排出。另外，油被供给到解除腔以使锁定销从接合孔中撤出。因此，通过锁定销来解除输入转子与输出转子的接合。然而，如果当气门正时被解锁时占空比被设定在100%，则锁定销可能在锁定销从接合孔中撤出之前压靠接合孔，从而阻止锁定销从接合孔中撤出。
发明内容
本发明提供了一种用于内燃发动机的可变气门正时设备，该可变气门正时设备能够平顺地解锁气门正时。本发明的一个方面提供了一种用于内燃发动机的可变气门正时设备。该可变气门正时设备包括:液压可变气门正时机构，该液压可变气门正时机构具有通过改变输出转子相对于输入转子的旋转相位来改变气门正时的功能以及通过使输入转子与输出转子彼此接合将气门正时锁定于特定正时的功能；液压控制机构，该液压控制机构对液压流体(即，润滑油)被供给到液压可变气门正时机构的模式进行控制；以及控制器，该控制器在设定范围内改变液压控制机构的占空比。设定范围包括不灵敏带和灵敏带。不灵敏带包括保持范围和解除范围。保持范围包括气门正时的变化速度为零时的保持占空比。解除范围为气门正时的变化速度高于气门正时在保持范围内的变化速度并且输入转子与输出转子的接合被解除的范围。灵敏带为气门正时的变化速度高于气门正时在不灵敏带的保持范围和解除范围内的变化速度的范围。当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器将液压控制机构的占空比设定为落在解除范围内的占空比。通过上述可变气门正时设备，当发动机运行状态为解除请求状态时，液压控制机构的占空比被设定为落在解除范围内的占空比。即，当输入转子与输出转子的接合被解除时，液压控制机构的占空比被设定为比灵敏带的占空比更靠近保持范围。由此，可以平顺地解锁气门正时。另外，在可变气门正时设备中，解除范围可以是提前速度(即气门正时被提前时的变化速度)高于保持范围内的提前速度并且输入转子与输出转子的接合被解除的提前解除范围，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在提前解除范围内的占空比。通过上述可变气门正时设备，当发动机运行状态为解除请求状态时，液压控制机构的占空比被设定为落在提前解除范围内的占空比，从而可以降低由于气门正时的高的提前速度引起的输入转子与输出转子的接合未被解除的状况的发生频率。另外，在可变气门正时设备中，气门正时的提前速度为第一提前速度时的占空比可以被设定为第一提前占空比，气门正时的提前速度为比第一提前速度高的第二提前速度时的占空比可以被设定为第二提前占空比，并且从第一提前占空比到第二提前占空比的范围可以被设定为提前解除范围。通过上述可变气门正时设备，当液压控制机构的占空比被设定为落在提前解除范围内，气门正时的提前速度低于第二提前速度。另外，当液压控制机构的占空比被设定为落在灵敏带内时，气门正时的提前速度高于第二提前速度。另外，在可变气门正时设备中，解除请求状态可以为气门正时为特定正时并且发动机运行状态为提前请求状态时的运行状态，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在提前解除范围内的占空比，并且当此后检测或估测到气门正时被改变为比特定正时更提前时，控制器可以将液压控制机构的占空比调节为落在灵敏带内的占空比。通过上述可变气门正时设备，当检测到或估测到气门正时已被改变为比特定正时更提前时，即检测到或估测到输入转子与输出转子的接合被解除时，基于提前请求将占空比从落在不灵敏带内的值改变到落在灵敏带内的值。由此，可以防止气门正时的提前速度在输入转子与输出转子的接合被解除之间升高。另外，在可变气门正时设备中，液压可变气门正时机构可以包括用来提前气门正时的提前腔、用来延迟气门正时的延迟腔、以及用来将气门正时从特定正时解锁的提前解除腔，液压控制机构可以具有多种操作模式，所述多种操作模式具有供给液压流体到液压可变气门正时机构的不同模式，并且作为所述多种操作模式中的一种，液压控制机构可以具有提前解除模式，在该提前解除模式下，液压流体被供给到提前腔和提前解除腔并且延迟腔中的液压流体被保持，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在提前解除范围内的占空比，由此将液压控制机构的操作模式设定为提前解除模式。在上述可变气门正时设备中，当发动机运行状态为解除请求状态时，液压流体被供给到提前腔和提前解除腔并且液压流体被保持在延迟腔中，从而减小气门正时相对于液压流体未被保持在延迟腔中时的气门正时被提前时的速度。由此，可以进一步平顺地解锁气门正时。另外，在可变气门正时设备中，当输出转子相对于输入转子的旋转相位被提前时，液压流体可以被供给到提前腔，而当输出转子相对于输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体可以从提前腔被排出，当输出转子相对于输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体可以被供给到延迟腔，而当输出转子相对于输入转子的旋转相位被提前时，润滑液压流体可以从延迟腔被排出，而当液压控制机构被设定在提前解除模式下时，延迟腔中的液压流体(即，润滑油)可以被保持，并且提前解除腔可以经由提前腔被供给液压流体。因此，当液压控制机构的操作模式被设定为提前解除模式时，液压流体被供给到提前腔，液压流体经由提前腔被供给到提前解除腔，并且延迟腔中的液压流体被保持。这样，输入转子与输出转子的接合被平顺地解除。另外，在可变气门正时设备中，液压可变气门正时机构可以具有通过改变输出转子相对于输入转子的旋转相位来改变进气门的气门正时的功能、以及通过使输入转子与输出转子彼此接合将气门正时保持在作为特定正时的最延迟正时的功能。另外，在可变气门正时设备中，解除范围可以为延迟解除范围，在该延迟解除范围内，延迟速度(即气门正时被延迟时的变化速度)高于保持范围内的变化速度，并且输入转子与输出转子的接合被解除，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器将液压控制机构的占空比设定为落在延迟解除范围内的占空比。通过上述可变气门正时设备，当发动机运行状态为延迟请求状态时，液压控制机构的占空比被设定为落在延迟解除范围内的占空比，从而可以降低由于气门正时的高延迟速度引起的输入转子与输出转子的接合未被解除的状况的发生频率。另外，在可变气门正时设备中，气门正时的延迟速度为第一延迟速度时的占空比可以被设定为第一延迟占空比，气门正时的延迟速度为高于第一延迟速度的第二延迟速度时的占空比可以被设定为第二延迟占空比，并且从第二延迟占空比到第一延迟占空比的范围可以被设定为延迟解除范围。通过上述可变气门正时设备，当液压控制机构的占空比被设定为落在延迟解除范围内时，气门正时的延迟速度小于第二延迟速度。另外，当液压控制机构的占空比被设定为落在灵敏带内时，气门正时的延迟速度高于第二延迟速度。另外，在可变气门正时设备中，解除请求状态可以为气门正时为特定正时并且发动机运行状态为延迟请求状态时的运行状态，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在延迟解除范围内的占空比，并且当此后检测或估测到气门正时已被改变为比特定正时更延迟时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在灵敏带内的占空比。通过上述可变气门正时设备，当检测到或估测到气门正时已被改变为比特定正时更延迟时时，即，当检测到或估测到输入转子与输出转子的接合被解除时，基于延迟请求将占空比从落在不灵敏带内的值改变到落在灵敏带内的值。由此，可以防止气门正时的延迟速度在输入转子与输出转子的接合被解除之前被升高。另外，在可变气门正时设备中，液压可变气门正时机构可以包括用来提前气门正时的提前腔、用来延迟气门正时的延迟腔、以及用来将气门正时从特定正时解锁的延迟解除腔，液压控制机构可以具有多种操作模式，所述多种操作模式具有供给液压流体到液压可变气门正时机构的不同模式，并且作为所述多种操作模式中的一种，液压控制机构可以具有延迟解除模式，在该延迟解除模式下，液压流体被供给到延迟腔和延迟解除腔并且提前腔中的液压流体被保持，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以将液压控制机构的占空比设定为落在延迟解除范围内的占空比，由此将液压控制机构的操作模式设定为延迟解除模式。通过上述可变气门正时设备，当发动机运行状态为解除请求状态时，液压流体被供给到延迟腔和延迟解除腔并且提前腔中的液压流体被保持，从而气门正时的延迟速度低于提前腔中的液压流体未被保持时的延迟速度。由此，可以进一步平顺地解锁气门正时。另外，在可变气门正时设备中，当输出转子相对于输入转子的旋转相位被提前时，液压流体可以被供给到提前腔，而当输出转子相对于输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体可以从提前腔被排出，而当液压控制机构被设定在延迟解除模式下时，提前腔中的液压流体可以被保持，当输出转子相对于输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体可以被供给到延迟腔，而当输出转子相对于输入转子的旋转相位被提前时，液压流体可以从延迟腔被排出，并且延迟解除腔可以经由延迟腔被供给液压流体。通过上述可变气门正时设备，当液压控制机构的操作模式被设定为延迟解除模式时，液压流体被供给到延迟腔，液压流体经由延迟腔被供给到延迟解除腔，并且提前腔中的液压流体被保持。这样，输入转子与输出转子的接合被平顺地解除。另外，在可变气门正时设备中，液压可变气门正时机构可以具有通过改变输出转子相对于输入转子的旋转相位来改变排气门的气门正时的功能、以及通过使输入转子与输出转子彼此接合将气门正时保持在作为特定正时的最提前正时的功能。另外，在可变气门正时设备中，控制器在发动机被起动之后可以学习保持占空比，并且当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器可以基于学习到的保持占空比来设定解除范围。
以下将参照附图描述本发明的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相同的附图标记指示相同的元件，在附图中:图1是根据本发明的实施方式的内燃发动机的构造的示意图；图2A是根据本实施方式的可变气门正时机构的结构的截面图；图2B是沿图2A中的线A-A截取的截面图；图3是根据本实施方式的相位锁定机构的结构的截面图；图4是根据本实施方式的液压控制装置的示意图；图5A、图5B和图5C是根据本实施方式的控油阀的结构的截面图；图6A和图6B是根据本实施方式的控油阀的结构的截面图；图7是示出根据本实施方式的控油阀中的占空比与变化速度之间的相互关系的曲线图；图8A、图8B和图8C是示出在根据本实施方式的控油阀中，气门正时的变化速度、限制销的移位速度以及限制销压靠接合孔的挤压力之间的相互关系的曲线图；图9是示出通过对根据本实施方式的可变气门正时装置的反馈控制进行的气门正时变化的时间图；图10是示出由电子控制单元执行的对根据本实施方式的可变气门正时装置的“气门正时控制”的过程的流程图；以及图11是示出根据本实施方式的可变气门正时装置中的占空比变化和气门正时改变的时间图。
具体实施例方式将参照图1至图11描述本发明的实施方式。图1示出了内燃发动机的总体构造。内燃发动机I包括发动机本体10、可变气门正时装置20、液压控制装置50和控制器90。发动机本体10包括气缸体11、气缸盖12和油底壳13。可变气门正时装置20包括设置在气缸盖12中的气门机构的部件。液压控制装置50向发动机本体10等供给液压流体(B卩，油)。控制器90全面地控制这些装置。可变气门正时装置20由进气门21、排气门23、进气凸轮轴22、排气凸轮轴24和可变气门正时机构30形成。进气门21和排气门23打开或关闭相应的燃烧室14。进气凸轮轴22和排气凸轮轴24分别向下推动这些气门。可变气门正时机构30改变进气凸轮轴22相对于曲轴15的旋转相位(以下称为“气门正时VT”)。液压控制装置29包括油泵52、油通路51和控油阀60。油泵52将在油底壳13中收集的油排出。油通路51将从油泵52中排出的油供给到内燃发动机I的各个部分。控油阀60对将油供给到可变气门正时机构30的模式进行控制。控制器90包括电子控制单元91和各种传感器，例如曲柄位置传感器92和凸轮位置传感器93。电子控制单元91执行各种例如控制内燃发动机的运行的过程。曲柄位置传感器92将表示曲轴15的旋转角度的信号输出到电子控制单元91。凸轮位置传感器93将表示进气凸轮轴22的旋转角度的信号输出到电子控制单元91。电子控制单元91计算以下值作为在各种控制中使用的参数。具体地，基于来自曲柄位置传感器92的信号输出计算表示曲轴15的旋转角度的值(以下称为“曲柄角信号CA”)。另外，基于来自凸轮位置传感器93的信号输出计算表示进气凸轮轴22的旋转角度的值(以下称为“进气凸轮角信号DA”)。此外，基于曲柄角信号CA和进气凸轮角信号DA计算表示气门正时VT的值(以下称为“实际相位角VTR”)。由电子控制单元91执行的控制包括气门正时控制，可变气门正时机构30通过气门正时控制被控制为调节气门正时VT。在气门正时控制中，气门正时VT根据发动机运行状态在最提前气门正时VT (以下称为“VTmax”)和最延迟气门正时VT (以下称为“VTmin”)之间改变。另外，当内燃发动机I停止时，气门正时VT被改变为VTmin (特定相位)。将参照图2A和图2B描述可变气门正时机构30的构造。应当指出，附图中的箭头X表示曲轴15(链轮33)和进气凸轮轴22的旋转方向X。可变气门正时机构30包括壳体转子31、叶片转子35和相位锁定机构40。壳体转子31与曲轴15同步地旋转。叶片转子35与进气凸轮轴22同步地旋转。相位锁定机构40将气门正时VT锁定于VTmax。壳体转子31由链轮33、壳体本体32和盖34形成。链轮33经由正时链与曲轴15联接。壳体本体32位于链轮33内并且与链轮33 —体地旋转。盖34附接至壳体本体32。壳体本体32包括三个分隔壁31A，这三个分隔壁31A径向地朝向壳体转子31的旋转轴(进气凸轮轴22)突出。叶片转子35固定于进气凸轮轴22的一端并且设置在壳体本体32内部的空间中。叶片转子35具有伸入到相应的叶片容纳腔37中的三个叶片36。叶片容纳腔37各自形成在壳体本体32的相邻的分隔壁31A之间。每个叶片36将相应的叶片容纳腔37分隔为提前腔38和延迟腔39。
每个提前腔38相对于叶片36位于进气凸轮轴22的旋转方向X上的在后侧。每个延迟腔39位于进气凸轮轴22的旋转方向X上的在前侧。每个提前腔38的容积和每个延迟腔39的容积随着通过控油阀60向可变气门正时机构30供给油的状态而变化。将描述可变气门正时机构30的运行。当油被供给到提前腔38并从延迟腔39排出时，提前腔38扩张并且延迟腔39收缩，这导致叶片转子35相对于壳体转子31朝向提前侧旋转，即沿进气凸轮轴22的旋转方向X旋转。由此，气门正时VT被提前。当叶片转子35相对于壳体转子31朝向提前侧完全旋转时，即当叶片转子35相对于壳体转子31的旋转相位被设定在旋转方向X上的最提前侧时，气门正时VT被设定为VTmax。当油从提前腔38被排出并被供给到延迟腔39时，延迟腔39扩张并且提前腔38收缩，这导致叶片转子35相对于壳体转子31朝向延迟侧旋转，即沿与进气凸轮轴22的旋转方向X相反的方向旋转。由此，气门正时VT被延迟。当叶片转子35相对于壳体转子31朝向延迟侧完全旋转时，即当叶片转子35相对于壳体转子31的旋转相位被设定在旋转方向X上的最后侧时(以下称为“最延迟相位PB”)，气门正时VT被设定为VTmin。将参照图3描述相位锁定机构40的结构。相位锁定结构40由限制销41、容纳腔42、接合孔48和致动部43形成。叶片36中的一个叶片设置有限制销41。容纳腔42容纳限制销41。接合孔48接合限制销41。致动部43致动限制销41。接合孔48在当叶片转子35相对于壳体转子31旋转到最延迟相位PB时与限制销41的位置相对应的位置处设置在链轮33的壁面上。致动部43包括限制弹簧44、弹簧腔45、延迟解除腔46和提前解除腔47。限制弹簧44设置在叶片36中并且沿一个方向挤压限制销44。弹簧腔45形成在叶片36中并容纳限制弹簧44。延迟解除腔46形成在叶片36中并且用来致动限制销41。提前解除腔47形成在链轮33中并用来致动限制销41。延迟解除腔46由限制销41的滑动部41b、限制销41的侧表面和容纳限制销41的容纳腔42的壁面来围绕。延迟连通通路46a在容纳腔42的壁面处开放。延迟连通通路46a提供延迟腔39与延迟解除腔46之间的流体连通。油通过延迟连通通路46a被供给到延迟解除腔46。当油被供给到延迟解除腔46时，液压被施加至限制销41的滑动部41b，从而限制销41抵抗限制弹簧44的力而沿将被容纳在叶片36中的方向(以下称作“容纳方向ZB”)上移位。由于延迟解除腔46与延迟腔39中的一个延迟腔流体连通，因此当油被供给到延迟腔39时，限制销41在容纳方向ZB上移位。接合孔48的内部空间用作提前解除腔47。提前连通通路47a通向提前解除腔47。提前连通通路47a提供提前解除腔47与提前腔38中的一个提前腔之间的流体连通。油通过提前连通通路47a被供给到提前解除腔47。当油被供给到提前解除腔47时，液压被施加到限制销41的远端面41a，从而限制销41沿容纳方向ZB移位。由于提前解除腔47与提前腔38中的一个提前腔流体流通，因而当油被供给到提前腔38时，限制销41沿容纳方向ZB移位。如果没有油被供给到延迟解除腔46或提前解除腔47，则限制销41在限制弹簧44的力的作用下沿从叶片36突出的方向(以下称为“突出方向ZA”)移位。在突出方向ZA上的力施加在限制销41上时，当叶片转子35相对于壳体转子31旋转并且随后限制销41移位到接合孔48时，限制销41被推到接合孔48中。由此，壳体转子31被固定于叶片转子35。接下来将描述可变气门正时机构30的操作与相位锁定机构40的操作之间的相互关系。当检测到提前气门正时VT的请求时，油被液压控制装置50供给到提前腔38。此时，油还被供给到提前解除腔47。因此，在限制销41容纳在容纳腔42中的情况下，叶片转子35相对于壳体转子朝向提前侧旋转。当检测到延迟气门正时VT的请求时，液压控制装置50将油供给到延迟腔39。此时，油还被供给到延迟解除腔46。因此，如果限制销41容纳在容纳腔42中，则叶片转子35相对于壳体转子31朝向延迟侧旋转。当发动机停止时存在完全延迟气门正时VT的请求时，液压控制装置50继续将油供给到延迟腔39。由此，叶片转子35相对于壳体转子31朝向延迟侧旋转。另外，液压随着由于发动机停止造成的油泵52的旋转降低而逐渐降低。因此，提前解除腔47中的液压和延迟解除腔46中的液压均降低，使得限制销41沿着突出方向ZA被迫压。当叶片转子35相对于壳体转子31的旋转相位为最延迟相位PB时，限制销41配合到接合孔48中。由此，气门正时VT被锁定于VTmin。将参照图4描述如何通过液压控制装置50来供给润滑油。可变气门正时机构30包括两种类型的液压腔，具体地，为提前腔38和延迟腔39，提前腔38和延迟腔39的润滑油被供给的状态和润滑油被排出的状态由液压控制装置50进行切换。提前腔38中的一个提前腔与提前解除腔47经由提前连通通路47a而流体连通。延迟腔39中的一个延迟腔与延迟解除腔46经由延迟连通通路46a而流体连通。从油泵52排出的油经由供油通路54或进油通路被供给到控油阀60。根据控油阀60的操作模式来控制油通过油通路51的流动，如下所述。当控油阀60在第一操作模式(以下称为“第一模式MD1”)下操作时，油被供给到提前腔38并且从延迟腔39排出。具体地`，油经由提前油通路55被供给到提前腔38，而延迟腔39中的油经由延迟油通路56被排出。从延迟腔39排出的油经由控油阀60和排油通路53返回到油底壳13。当控油阀60在第二操作模式(以下称为“第二模式MD2”)下操作时，油被供给到提前腔38并且油向延迟腔39的流动被中断。具体地，油经由提前油通路55被供给到提前腔38，而延迟油通路56被关闭。当控油阀60在第三操作模式(以下称为“第三模式MD3”)下操作时，油向提前腔38的供给和油向延迟腔39的供给通过关闭延迟油通路56和提前油通路55被中断。即，提前腔38中的液压和延迟腔39中的液压保持恒定。当控油阀60在第四操作模式(以下称为“第四模式MD4”)下操作时，油向提前腔38的流动被中断并且油被供给到延迟腔39。具体地，油经由延迟油通路56被供给到延迟腔39，而提前油通路55被关闭。当控油阀60在第五操作模式(以下称为“第五模式MD5”)下操作时，油从提前腔38排出并供给到延迟腔39。具体地，油经由提前油通路55从提前腔38被排出，并且油经由延迟油通路56被供给到延迟腔39。从提前腔38排出的油经由控油阀60和排油通路53返回到油底壳13。将参照图5A至图5C描述控油阀60的结构。控油阀60包括套筒61和阀芯62。套筒61具有多个端口。阀芯62设置在套筒61内。阀芯62相对于套筒61移位以改变所述多个端口之间的流体连通状态，从而调节油向提前腔38和延迟腔39的流动或油从提前腔38和延迟腔39的流动。在套筒61中形成有提前端口 61a、延迟端口 61b、供给端口 61c、第一排出端口 61d和第二排出端口 61e。提前端口 61a与提前油通路55相连。延迟端口 61b与延迟油通路56相连。供给端口 61c与供油通路54相连。第一排出端口 61d与排油通路53相连。第二排出端口 61e与排油通路53相连。阀芯弹簧63设置在阀芯62的远端处。阀芯弹簧63朝向延迟端口 61b挤压阀芯62。驱动机构设置在阀芯62的近端部分处。驱动机构抵抗阀芯弹簧63致动阀芯62。驱动机构基于来自电子控制单元91的占空比输出来致动阀芯62。阀芯62中的以下阀元件在阀芯62相对于套筒61移位时改变各个端口的开度。即，阀芯62包括提前阀64、延迟阀65和关闭阀66。提前阀64改变供给端口 61c、第一排出端口 61d和提前端口 61a的开度。延迟阀65改变供给端口 61c、延迟端口 61b和第二排出端口 61e的开口面积。关闭阀66设置在阀芯62的一端处。控油阀60相对于阀套61在阀芯62的轴向方向上移位，以将油流向提前腔38和延迟腔39或从提前腔38和延迟腔39流出的状态改变为第一模式MDl至第五模式MD5中的任一模式。将参照图5A至图6B描述阀芯62的每种操作模式与位置之间的相互关系。应当指出，第一位置PSl至第四位置PS4不表示预定的位置，而是表示满足以下油在相应的位置流向提前腔38和延迟腔39或从提前腔38和延迟腔39流出的状态的位置关系。如图5A中所示，当控油阀60在第五模式MD5下操作时，阀芯62相对于套筒61处于第一位置PS1，并且在所述端口之间保持以下的流体连通状态。即，在提前端口 61a与第一排出端口 61d之间以及在延迟端口 61b与供给端口 61c之间建立流体连通。在所述端口之间建立上述流体连通状态，以使油从提前腔38被排出并且油被供给到延迟腔39。如图5B中所示，当控油阀60在第四模式MD4下操作时，阀芯62相对于套筒61处于第二位置PS2，并且在所述端口之间保持以下的流体连通状态。S卩，提前端口 61a被提前阀64关闭，并且在延迟端口 61b与供给端口 61c之间建立流体连通。此时延迟端口 61b的开口面积小于其在第五模式MD5下的开口面积。因而，油向提前腔38的流动被中断，并且少量油被供给到延迟腔39。如图5C中所示，当控油阀60在第三模式MD3下操作时，阀芯62相对于套筒61处于第三位置PS3，并且在所述端口之间保持以下的流体连通状态。S卩，提前端口 61a被提前阀64关闭，并且延迟端口 61b被延迟阀65关闭。因而，提前腔38中的液压和延迟腔39中的液压被保持。如图6A中所示，当控油阀60在第二模式MD2下操作时，阀芯62相对于套筒61处于第四位置PS4，并且在所述端口之间保持以下的流体连通状态。具体地，在提前端口 61b与供给端口 61c之间建立流体连通，而延迟端口 61b被延迟阀65关闭。此时提前端口 61a的开口面积小于其在第一模式MDl下的开口面积，将在后面对此进行描述。当在所述端口之间建立上述流体连通状态时，油被供给到提前腔38，并且油向延迟腔39的流动被中断。如图6B中所示，当控油阀60的操作被设定于第一模式MDl时，阀芯62相对于套筒61的位置为第五位置PS5，并且在所述端口之间建立以下的流体连通状态。具体地，在提前端口 61a与供给端口 61c之间以及在延迟端口 61b与第二排出端口 61e之间建立流体连通。当在所述端口之间建立上述流体连通状态时，油被供给到提前腔38，并且从延迟腔39排出。将参照图7描述输入到控油阀60的占空比与气门正时VT的变化速度SP之间的相互关系。应当指出，占空比与阀芯位置相关联。占空比的设定范围被划分为延迟灵敏带ARl、不灵敏带AR2和提前灵敏带AR3。不灵敏带AR2被进一步划分为延迟解除范围BR1、保持范围BR2和提前解除范围BR3。这些范围基于气门正时VT的变化速度SP的变化率来划分。应当指出，不灵敏带AR2表示这样的范围:在该范围内，在延迟侧，气门正时VT的变化速度SP相对于占空比的变化率小于在延迟灵敏带ARl内的变化率，并且在提前侧，气门正时VT的变化速度SP相对于占空比的变化率小于在提前灵敏带AR3内的变化率。延迟灵敏带ARl为气门正时VT被延迟时的变化速度SP高于预定的变化速度(以下称为“第二延迟速度A2”)的范围。当占空比被设定在延迟灵敏带ARl内时，阀芯62被放置在第一位置PSl处,并且控油阀60在第五模式MD5下被驱动。延迟解除范围BRl为气门正时VT被延迟时的变化速度SP等于或超过预定变化速度(以下称为“第一延迟速度Al”)并且等于或小于第二延迟速度A2的范围。S卩，如果气门正时VT以第一延迟速度Al改变时的占空比为第一延迟占空比DHXl并且气门正时VT以第二延迟速度A2改变时的占空比为第二延迟占空比DHX2，则延迟解除范围BRl由第二延迟占空比DHX2与第一延迟占空比DHXl之间的范围来限定。当占空比被设定在延迟解除范围BRl内时，阀芯62被放置在第二位置PS2处，并且控油阀60在第四模式MD4下被驱动。保持范围BR2为以下范围，该范围包括在气门正时VT被延迟时的变化速度SP在第一延迟速度Al以下的范围以及气门正时VT被提前时的变化速度SP在预定变化速度(以下称为“第一提前速度BI”)以下的范围。当占空比被设定为在保持范围BR2内减小时，阀芯62被放置在第三位置PS3处，并且控油阀BR3在第三模式MD3下被驱动。提前解除范围为气门正时VT被提前时的变化速度SP等于或超过第一提前速度BI并且等于或小于预定变化速度(以下称为“第二提前速度B2”)的范围。S卩，如果气门正时VT以第一提前速度BI改变时的占空比为第一提前占空比DHYl并且气门正时VT以第二提前速度B2改变时的占空比为第二提前占空比DHY2，则提前解除范围BR3由第二延迟占空比DHY2与第一延迟占空比DHYl之间的范围来限定。当占空比被设定在提前解除范围BR3内时，阀芯62被放置在第四位置PS4处，并且控油阀60在第二模式MD2下被驱动。提前灵敏带AR3为气门正时VT被提前时的变化速度SP高于第二提前速度B2的范围。当占空比被设定在提前灵敏带AR3内时，阀芯62被放置在第五位置PS5处，并且控油阀60在第一模式MDl下被驱动。气门正时VT的变化速度SP与控油阀60的操作之间的相互关系如下。当占空比落在延迟灵敏带ARl内时，气门正时VT被延迟时的变化速度SP随着占空比的减小而增大。上述操作是由于以下原因:当占空比落在延迟灵敏带ARl内时，控油阀60在第五模式MD5下被驱动。随着占空比在上述范围内增大，提前端口 61a和延迟端口 61b的开口面积增大，因而叶片转子35朝向延迟侧的旋转速度增大。
当占空比落在延迟解除范围BRl内时变化速度SP相对于占空比的变化率小于当占空比落在延迟灵敏带ARl内时变化速度SP相对于占空比的变化率。上述操作是由于以下原因:当占空比落在延迟解除范围BRl内时，控油阀60在第四模式MD4下被驱动。在第四模式MD4下，油被供给到延迟端口 61b，而提前端口 61a被关闭，以将油保持在提前腔38中，因而抑制了叶片转子35的旋转。当占空比落在保持范围BR2内时变化速度SP相对于占空比的变化率小于当占空比落在延迟灵敏带AR1、延迟解除范围BR1、提前解除范围BR3或提前灵敏带AR3内时变化速度SP相对于占空比的变化率。也就是说，当控油阀60在第三模式MD3下被驱动时，提前端口 61a被提前阀64关闭且延迟端口 61b被延迟阀65关闭。然而，当提前端口 61a和延迟端口 61b以这种方式被关闭时，少量的油通过提前阀64与提前端口 61a之间的间隙或延迟阀65与延迟端口 61b之间的间隙泄漏。因此，当占空比落在保持范围BR2内并且占空比与保持占空比DHA偏离时，叶片转子35朝向提前侧或延迟侧旋转。应当指出，保持占空比DHA定义为叶片转子35的位置不改变时的占空比。当占空比落在提前解除范围BR3内时变化速度SP相对于占空比的变化率小于当占空比落在提前灵敏带AR3内时变化速度SP相对于占空比的变化率。上述操作是由于以下原因:当占空比落在提前解除范围BR3内时，控油阀60在第二模式MD2下被驱动。在第二模式MD2下，油被供给到提前端口 61a，而延迟端口 61b被关闭，以将油保持在延迟腔39中，因而抑制了叶片转子35的旋转。当占空比落在提前灵敏带AR3内时，气门正时VT被提前时的变化速度SP随着占空比的增大而增大。上述操作是由于以下原因:当占空比落在提前灵敏带AR3内时，控油阀60在第一模式MDl下被驱动。随着占空比在上述范围内增大，提前端口 61a和延迟端口61b的开口面积增大，因而叶片转子35以更高的速度朝向提前侧旋转。将参照图8A至图SC描述输入到控油阀60的占空比、限制销41的移位速度以及限制销41被压入到接合孔48中的挤压力(接合力)之间的相互关系。图8A是图7中的部分放大的曲线图。图8B是示出限制销41的移位速度相对于占空比的曲线图。图SC是限制销41被压入到接合孔48中的挤压力的曲线图。当占空比落在延迟灵敏带ARl内时，控油阀60在第五模式MD5下被驱动。此时，提前腔38和延迟腔39的开口面积大于其在第四模式MD4下的开口面积。因此，叶片转子35以比在第四模式MD4下的速度高的速度朝向延迟侧旋转。当限制销41被容纳在容纳腔42中时，限制销41在第五模式MD5下被压入到容纳腔42中的挤压力大于限制销41在第四模式MD4下被压入到容纳腔42中的挤压力。因此，当叶片转子35沿着延迟方向的旋转在限制销41被容纳在容纳腔42中之前被加速时，更难以从接合孔48中撤出限制销41。应当指出，可变气门正时机构30将气门正时VT锁定于VTmin，从而在限制销41与接合孔48接合的状态下，叶片转子35在第五模式MD5下不朝向延迟侧旋转。然而，如果当气门正时VT在VTmin时，占空比落在延迟灵敏带ARl内，则更难以将限制销41从接合孔48中撤出。当占空比落在延迟解除范围BRl内时，控油阀60在第四模式MD4下被驱动。此时，延迟端口 61b的开口面积小于其在第五模式MD5下的开口面积并且延迟端口 61b被关闭。因此，叶片转子35以比在第五模式MD5下的速度低的速度朝向延迟侧旋转。当限制销41与接合孔48接合时，限制销41在第四模式MD4下被压入到接合孔48中的挤压力小于限制销41在第五模式MD5下被压入到接合孔48中的挤压力。为此，限制销41在第四模式MD4下比在第五模式MD5下更容易被撤出。另外，延迟端口 61b的开口面积大于其在第三模式MD3下的开口面积。因此，限制销41的移位速度高于其在第三模式MD3下的移位速度。因此，限制销41可以比其在第三模式MD3下更快地从接合孔48中撤出。当占空比落在保持范围BR2内时，控油阀60在第三模式MD3下被驱动。此时，由于提前端口 61a和延迟端口 61b被关闭并且仅存在少量的泄漏，因此提前端口 61a和延迟端口 61b的开口面积均小于其在第二模式MD2下或第四模式MD4下的开口面积。因此，叶片转子35朝向延迟侧旋转和限制销41沿容纳方向ZB移位的速度也小于其在第四模式MD4下的速度。另外，叶片转子35朝向提前侧旋转和限制销41沿容纳方向ZB移位的速度也小于其在第二模式MD2下的速度当占空比设定在保持占空比DHA时，提前端口 61a和延迟端口 61b被关闭，从而叶片转子35相对于壳体的位置和限制销41相对于壳体的位置被保持。当占空比落在提前解除范围BR3内时，控油阀60在第二模式MD2下被驱动。此时，提前端口 61a的开口面积小于其在第一模式MDl下的开口面积，并且延迟端口 61b被关闭。因此，叶片转子35朝向提前侧旋转的速度小于其在第一模式MDl下的速度。当限制销41与接合孔48接合时，限制销41在第二模式MD2下被压入到接合孔48中的挤压力小于限制销41在第一模式MDl下被压入到接合孔48中的挤压力。为此，限制销41在第二模式MD2下比在第一模式MDl下更容易被撤出。另外，提前端口 61a的开口面积大于其在第三模式MD3下的开口面积。因此，限制销41的移位速度高于其在第三模式MD3下的移位速度。因此，限制销41可以比在第三模式MD3下更快地从接合孔48中被撤出。当占空比落在提前灵敏带AR3内时，控油阀60在第一模式MDl下被驱动。此时，提前端口 61a的开口面积和延迟端口 61b的开口面积大于其在第二模式MD2下的开口面积。因此，叶片转子35朝向提前侧旋转的速度高于其在第二模式MD2下的速度。当限制销41已经进入容纳腔42时，限制销41在第一模式MDl下压靠容纳腔42的挤压力大于限制销41在第二模式MD2下压靠容纳腔42的挤压力。因此，当叶片转子35沿提前方向的旋转在限制销41进入容纳腔42之前被加速时，限制销41与接合孔48接合，如图3所示，这使得更难以从接合孔48中撤出限制销41。在这种情况下，抑制了叶片转子35沿提前方向的旋转，从而延迟了气门正时VT的提前。接下来，将描述用于将气门正时VT改变为目标气门正时(以下称为“目标相位角VTT")的气门正时控制。气门正时控制包括反馈控制、保持学习控制和预控制。反馈控制使实际相位角VTR在控制期间接近于目标相位角VTT。在保持学习控制中，学习保持占空比DHA。预控制在反馈控制之前执行。反馈控制以以下方式执行。基于运行状态和发动机负荷状态来获得适于这些状态的目标相位角VTT。另外，电子控制单元91基于曲柄角信号CA和进气凸轮角信号DA来获得处理期间的实际相位角VTR。这些值被周期性地更新。因而，实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD被确定，并且基于相位差VTD确定控油阀60的占空比。将参照图9描述在反馈控制期间实际相位角VTR与占空比之间的相互关系。随着实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD增加，占空比被设定为更远离保持占空比DHA。随着实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD减小，占空比被设定为更靠近保持占空比DHA。另外，当实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD在阈值(以下称为“偏差阈值XA”)以下时，占空比被设定为保持占空比DHA。偏差阈值XA是用来判定实际相位角VTR是否已接近于目标相位角VTT的预设值。接下来，将描述保持学习控制。保持占空比DHA根据发动机运行状态——即，发动机是否为冷、暖或暖机状态一而变化。这是由于油的粘性和可变气门正时机构30的构件之间的间隙根据发动机运行状态而变化，以改变流经套筒61的每个端口的润滑油的阻力，结果，改变了使阀芯62移位到预定位置的驱动力。因此，在发动机运行期间周期性地执行保持学习控制。 保持学习控制包括在发动机起动时执彳丁的初始学习和在初始学习完成后执彳丁的运行学习。在初始学习中学习到的占空比作为基准占空比DHK被存储。只要发动机在运行，基准占空比DHK就不改变。在运行学习中学习到的占空比每次被更新作为保持占空比DHA。用于运行学习的相同方法也可以用于初始学习；然而，这两种学习方法无论是在学习时间上还是在是否被更新上均彼此不同。当判定实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD已经在一段预定时期内保持小于偏差阈值XA时，执行保持学习控制。即，当实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD下降到偏差阈值XA以下时，临时存储此时的占空比。在运行学习的情况下，所存储的占空比用来更新保持占空比DHA。在初始学习的情况下，所存储的占空比被设定并保存为基准占空比DHK。接下来，将描述预控制。气门正时VT随着运行状态的变化和发动机负荷的变化而改变，不管发动机是否正在起动、冷、还是在发动机暖机后的某时。当发动机起动时，气门正时VT在VTmin。当运行状态和发动机负荷在发动机起动之后变化时，气门正时VT从VTmin被提前到预定气门正时VT。然而，当发动机起动时，限制销41与接合孔48接合,从而，当根据反馈控制改变气门正时VT时，限制销41可以与接合孔48接合以抑制叶片转子35的旋转。具体地，当目标相位角VTT被设定为远离最延迟正时VTmin时，控油阀60的占空比通过反馈控制被设定为大的值，以使控油阀60在第一模式MDl下被驱动，从而难以从接合孔48中撤出限制销41。然后，为了抑制由于限制销41与接合孔48的接合而导致的与叶片转子35的提前的干涉，在反馈控制之前执行预控制。即，在预控制中，当存在限制销41配合在接合孔48中的可能性时，即，当气门正时VT为VTmin时，根据提前请求来执行第二模式MD2(提前解除模式)，以从接合孔中48撤出限制销41。此外，基于实际相位角VTR来判定气门正时VT是否为VTmin。将参照图10描述所执行的包括预控制、反馈控制和保持学习控制的气门正时控制。预控制包括步骤S110、步骤S140和步骤S150。应当指出，通过电子控制单元91以预定时间间隔执行上述过程。在步骤SlOO中，判定初始解除是否完成。当发动机已起动后通过将控油阀60设定为处于第二模式MD2 (提前解除模式)下而使限制销41从接合孔48中撤出时，初始解除完成。当初始解除仍未完成时，执行步骤SlOl至步骤S103的控制。S卩，在步骤101中，基于发动机转速来判定发动机起动是否完成，并且，如果发动机起动完成，则假定存在解除限制销41与接合孔48的接合的解除请求而将控油阀60设定在第二模式MD2 (提前解除模式)下。然后，在经过预定时期后，在发动机起动后初始解除的完成被记录为标志F。当初始解除完成后，执彳丁步骤SI 10和随后步骤。在步骤SI 10和随后步骤中，执打基于目标相位角VTT来改变气门正时VT的反馈控制和在反馈控制之前的预控制。在步骤SI 10中，判定反馈控制中的相位变化请求是否为相对于实际相位角VTR使气门正时VT提前的提前请求以及实际相位角VTR是否在VTmin。即，通过上述过程，判定是否有必要将限制销41与接合孔48脱离(提前解除请求)。实际上，除非存在直接检测限制销41的运动的传感器，否则不可能判定限制销41是否与接合孔48接合。因此，在这种控制中，当实际相位角VTR为最延迟正时VTmin时，假定有必要将限制销41与接合孔48脱离(解除请求状态)。因而，判定存在提前解除请求。除非满足改变气门正时的请求为提前请求并且实际相位角VTR在VTmin的条件，否则在步骤S120中执行反馈控制以将气门正时VT改变为目标相位角VTT。在反馈控制之后，在步骤S130中执行保持学习控制以更新保持占空比DHA。相反，如果在步骤SllO中改变气门正时的请求为提前请求并且实际相位角VTR在VTmin，则在步骤S140中将控油阀60的占空比设定为落在提前解除范围BR3内(以下称为“解除占空比DHF”)。此时，控油阀60在第二模式MD2(提前解除模式)下被驱动。解除占空比DHF通过将之前获得的修正量添加到基准占空比DHK来获得。获得该修正量以使得当修正量被添加到基准占空比DHK时，由此产生的占空比落在提前解除范围BR3 内。随后，在步骤S150中，判定实际相位角VTR是否为VTmin。例如，判定实际相位角VTR是否比相对于VTmin设定在提前侧的判定角VTJ更提前。通过这样做，判定气门正时VT是否被锁定，即限制销41是否与接合孔48脱离。如果在步骤S150中的判定为否定的，则执行反馈控制。相反，如果该判定为肯定的，则该过程结束，并且在经过预定时间间隔后再次执行步骤SllO至步骤S150的过程。即，当确定限制销41与接合孔脱离时，则执行反馈控制和保持学习控制。这样，在气门正时控制中，在反馈控制执行之前，判定是否存在气门正时被锁定的可能性。例如，当气门正时VT在VTmin时，直到在步骤S140和步骤S150中判定气门正时未被锁定才执彳了反馈控制。如果判定气门正时不为Vtmin，则执彳了反馈控制。将参照图11描述当实际相位角VTR在VTmin时执行气门正时控制时气门正时VT的改变和占空比的变化的示例。在时刻t0，实际相位角VTR在VTmin，并且占空比为保持占空比DHA。此时，目标相位角VTT在VTmin，并且实际相位角VTR在VTmin附近。实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD在偏差阈值XA以下，从而占空比在反馈控制期间维持在保持占空比DHA。在时刻tl，电子控制单元91基于发动机负荷和运行状况发出提前请求，并且目标相位角VTT被设定。然后，通过预控制来判定实际相位角VTR在VTmin并且提前请求被发出。从而，占空比被设定为解除占空比DHF。
在时刻t2，实际相位角VTR比VTmin更提前。然后，通过气门正时控制的预控制来判定实际相位角VTR比判定角VTJ更提前。从而，通过反馈控制基于目标相位角VTT设定占空比。在此之后，通过反馈控制周期性地更新占空比。在时刻t3，当实际相位角VTR已与目标相位角VTT接近并且已判定实际相位角VTR相对于目标相位角VTT的相位差VTD在偏差阈值XA以下时，判定实际相位角VTR已接近于目标相位角VTT，并且占空比维持在保持占空比DHA。根据本实施方式，可以获得以下有益效果。首先，如果发动机已经起动或如果实际相位角VTR在VTmin并且存在提前气门正时VT的提前请求，则视为处于解除请求状态。然后，当发动机运行状态为上述解除请求状态时，控制器90将占空比设定为落在提前解除范围BR3内。因此，当壳体转子31与叶片转子35脱离时，控油阀60的占空比被设定为低于灵敏带中的占空比。因此，可以降低因气门正时VT的高的提前速度引起的壳体转子31保持与叶片转子35接合的情形的发生频率。即，可以平顺地解锁气门正时VT。在本实施方式中，气门正时VT的提前速度为第一提前速度BI时的占空比被设定为第一提前占空比DHYl，而气门正时VT的提前速度为比第一提前速度BI高的第二提前速度B2时的占空比被设定为第二提前占空比DHY2。从第一提前占空比DHYl到第二提前占空比DHY2的范围被设定为提前解除范围BR3。通过上述配置，当控油阀60的占空比落在提前解除范围BR3内时，气门正时VT的提前速度低于第二提前速度B2。另外，当控油阀60的占空比落在提前提前灵敏带AR3内时，气门正时VT的提前速度高于第二提前速度B2。(3)在本实施方式中，当发动机运行状态为解除请求状态时，控制90将控油阀60的占空比设定为落在提前解除范围BR3内的占空比。在此之后，当检测到气门正时VT比VTmin更提前时，控油阀60的占空比被调节为落在提前灵敏带AR3内的占空比。在上述配置中，如果气门正时VT比VTmin更提前，S卩，如果检测到壳体转子31与叶片转子35的脱离，则基于提前请求将占空比从落在不灵敏带AR2内的值调节到落在提前灵敏带AR3内的值。由此，可以防止气门正时VT的提前速度在壳体转子31与叶片转子35脱离之前增大。在本实施方式中，当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器90将控油阀60的占空比设定为落在提前解除范围BR3内的占空比，由此将控油阀60的操作模式设定为第二模式MD2 (提前解除模式)。通过上述配置，当发动机运行状态为解除请求状态时，油被供给到提前腔38和提前解除腔47并且油被保持在延迟腔39中，从而气门正时VT的提前速度小于当油未被保持在延迟腔39中时的提前速度。由此，可以平顺地解锁气门正时VT。(5)在本实施方式中，提前解除腔47经由提前腔38中的一个提前腔被供给油。通过上述配置，当控油阀60的操作模式被设定为第二模式MD2 (提前解除模式)时，油经由提前腔38中的一个提前腔被供给到提前腔38并被供给到提前解除腔47，并且油被保持在延迟腔39中。这样，壳体转子31可以与叶片转子35平顺地脱离。在本实施方式中，控制器90学习保持占空比DHA。当发动机运行状态为解除请求状态时，提前解除范围BR3基于在发动机起动后学习到的基准占空比DHK来设定。
保持占空比DHA通过学习在叶片转子35的位置不改变时的占空比来设定；然而，由于发动机运行状态的变化的影响，所学习到的值可能与叶片转子35的位置不改变时的占空比偏离。在发动机起动之后，与之后的发动机运行期间相比，各种参数的变化较小并且内燃发动机I是稳定的。因此，在发动机起动之后学习保持占空比DHA时的错误学习的频率小于在发动机运行期间学习保持占空比DHA时的错误学习的频率。由此，通过这种配置，可以抑制设定的提前解除范围BR3与实际的提前解除范围BR3之间的偏差。应当指出，本发明并不限于上述实施方式；该实施方式可以变更为以下替代实施方式。另外，以下替代实施方式不仅可以应用于上述实施方式，而且还可以实现不同替代实施方式的结合。在上述实施方式中，如图10中所示，在发动机起动之后，判定限制销41是否与接合孔48脱离；然而，可以省略在发动机起动之后的限制销41与接合孔48的脱离(步骤SlOl至步骤S103)和关于解除的判定(步骤S100)。即，在根据本实施方式的可变气门正时机构30中，当发动机起动之后提前解除腔47中的液压升高时，限制销41与接合孔48脱离。因此，可以省略发动机起动之后限制销41与接合孔48脱离的步骤。在上述实施方式中，如图10中所示，当检测到将气门正时VT改变为目标相位角VTT的请求时，控油阀60的占空比被设定为落在提前解除范围BR3内的解除占空比DHF。在此之后，判定实际相位角VTR是否为VTmin。然而，可以省略上述判定(步骤S150)。替代上述判定，可以在控油阀60的占空比被设定为解除占空比DHF后经过预定时期后执行后续步骤。即，假定在经过预定时期后实际相位角VTR从VTmin提前，然后执行后续的反馈控制。在上述实施方式中，基于基准占空比DHK来计算解除占空比DHF，以使其为落在提前解除范围BR3内的预定值。然而，解除占空比DHF还可以落在提前解除范围BR3中的狭窄范围内。例如，解除占空比DHF可以设定为提前解除范围BR3的提前侧一端处的占空比附近的值。在上述实施方式中，如果气门正时VT相对于占空比的变化速度SP与阀芯62的位置紧密关联，则设定提前解除范围BR3的占空比的范围。可替代地，提前解除范围BR3的占空比的范围可以由叶片转子35的提前旋转速度相对于壳体转子31的关系限定。例如，与叶片转子35的提前旋转速度相对于壳体转子31的变化率增加时的第二提前旋转速度相对应的占空比被设定为第二提前占空比DHW2，而与低于第二提前旋转速度的第一提前旋转速度相对应的占空比被设定为第一提前占空比DHW1。提前解除范围BR3可以设定为从第一提前占空比DHWl到第二提前占空比DHW2的范围。另外，提前解除范围BR3可以仅仅由气门正时VT的变化速度SP的关系来限定。例如，在图7中示出的变化速度SP相对于占空比的曲线图中，在变化速度SP的变化率增加时的占空比被设定为第二提前占空比DHZ2，而通过从第二提前占空比DHZ2减去预定值而获得的占空比被设定为第一提前占空比DHZ1。然后，提前解除范围BR3被设定为从第一提前占空比DHZl到第二提前占空比DHZ2的范围。另外，每个占空比可以仅仅由阀芯62在套筒61中的相对位置来限定。例如，阀芯62相对于套筒61处于第四位置PS4，与提前侧一端的位置相对应的占空比被设定为第二提前占空比DHU2，而与延迟侧一端的位置相对应的占空比被设定为第一提前占空比DHUI。然后，提前解除范围BR3被设定为从第一提前占空比DHUl到第二提前占空比DHU2的范围。在上述实施方式中，本发明应用于包括用于将气门正时VT锁定在VTmin的相位锁定机构40的可变气门正时机构30。然而，本发明可以应用于执行具有当气门正时被提前时抑制从延迟腔39排出油并将油供给到提前解除腔47的模式的液压控制的任何机构。在上述实施方式中，本发明应用于包括使用一个限制销41将壳体转子31锁定于叶片转子35的相位锁定机构40的可变气门正时机构30。然而，本发明还可以应用于包括使用两个限制销41将壳体转子31锁定于叶片转子35的相位锁定机构40的可变气门正时机构30。在上述实施方式中，限制销41设置在叶片转子35中，而接合孔48形成在壳体转子31中。然而，限制销41也可以设置在壳体转子31中而接合孔48形成在叶片转子35中。在上述实施方式中，限制销41与接合孔48在叶片转子35的轴向方向上接合或解除接合。然而，限制销41与接合孔48可以形成为使得限制销41与接合孔48在叶片转子35的径向方向上接合或解除接合。在上述实施方式中，本发明应用于将气门正时VT锁定在VTmin的可变气门正时机构30。然而，本发明还可以应用于将气门正时VT锁定在最提前正时VTmax的可变气门正时机构30。以下，将描述本发明应用于将气门正时VT锁定在最提前正时VTmax的可变气门正时机构30的具体示例。为排气凸轮轴24提供将气门正时VT锁定在最提前正时VTmax的可变气门正时机构30。当气门正时VT为最提前正时VTmax时，可变气门正时机构30的相位锁定机构40将叶片转子35相对于壳体锁定在最提前相位PC。提前腔38、提前解除腔47和提前油通路55之间的相互关系以及延迟腔39、延迟解除腔46和延迟油通路56之间的相互关系与上述实施方式中的这些相互关系相同。然而，提前解除腔47与延迟解除腔46之间的相互关系与上述实施方式中提前解除腔47与延迟解除腔46之间的相互关系相反。即，延迟解除腔46与接合孔48相对应，而提前解除腔47与设置在叶片36中的一个叶片中的液压腔相对应。当改变气门正时的请求为延迟请求并且实际相位角VTR为最提前正时VTmax时，控油阀60的占空比被设定为落在延迟解除范围BRl内的解除占空比DHF。此时，控油阀60在第四模式MD4(延迟解除模式)下被驱动。由此，气门正时VT以比控油阀60设定在第五模式MD5下时的速度低的速度被延迟。另外，限制销41以比控油阀60设定在第三模式MD3下时的速度高的速度沿容纳方向ZB移位。由此，可以平顺地从接合孔48中解除限制销41。在这种情况下，延迟解除范围BRl可以以与上述实施方式中的方式相同的方式设定。然而，延迟解除范围BRl还可以以如下方式设定。例如，延迟解除范围BRl可以仅仅由叶片转子35的延迟速度相对于壳体转子31的相互关系来限定。例如，与第二延迟旋转速度一在该第二延迟旋转速度下，叶片转子35相对于壳体转子31的延迟旋转速度的变化率随着占空比的减小而增大一相对应的占空比可以被设定为第四延迟占空比DHW4，而与比第二延迟旋转速度低的第一延迟旋转速度相对应的占空比可以被设定为第三延迟占空比DHW3。因此，延迟解除范围BRl可以为从第四延迟占空比DHW4到第三延迟占空比DHW3的范围。另外，延迟解除范围BRl可以仅仅基于气门正时VT的变化速度SP的关系来限定，或者延迟解除范围BRl可以限定为阀芯62相对于套筒61的位置的关系。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的可变气门正时设备，所述可变气门正时设备包括:液压可变气门正时机构，所述液压可变气门正时机构通过改变输出转子相对于输入转子的旋转相位来改变气门正时并且还通过使所述输入转子与所述输出转子接合而将气门正时锁定于特定正时；液压控制机构，所述液压控制机构对液压流体被供给到所述液压可变气门正时机构的模式进行控制；以及控制器，所述控制器在设定范围内改变所述液压控制机构的占空t匕，所述可变气门正时设备的特征在于: 所述设定范围包括不灵敏带和灵敏带， 所述不灵敏带包括保持范围和解除范围， 所述保持范围包括气门正时的变化速度为零时的保持占空比， 所述解除范围为气门正时的变化速度高于气门正时在所述保持范围内的变化速度并且所述输入转子与所述输出转子的接合被解除的范围， 所述灵敏带为气门正时的变化速度高于气门正时在所述不灵敏带的所述保持范围和所述解除范围内的变化速度的范围，并且 当所述发动机运行状态为解除请求状态时，所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述解除范围内的占空比。
2.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述解除范围为气门正时以高于所述保持范围内的速度的速度被提前并且所述输入转子与所述输出转子脱离的提前解除范围；并且 当所述发动机运行状态为解除请求状态时，所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述提前解除范围内的占空比。
3.根据权利要求2所述的可变气门正时设备，其特征在于， 气门正时的提前速度为第一提前速度时的占空比被设定为第一提前占空比，气门正时的提前速度为高于所述第一提前速度的第二提前速度时的占空比被设定为第二提前占空比，并且从所述第一提前占空比到所述第二提前占空比的范围被设定为所述提前解除范围。
4.根据权利要求2或3所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述解除请求状态为气门正时为所述特定正时并且所述发动机运行状态为提前请求状态时的运行状态，并且 当所述发动机运行状态为所述解除请求状态时，所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述提前解除范围内的占空比，并且如果此后气门正时变为比所述特定正时更提前，则所述控制器将所述液压控制机构的占空比调节为落在所述灵敏带内的占空比。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述液压可变气门正时机构包括用来提前气门正时的提前腔、用来延迟气门正时的延迟腔、以及用来将气门正时从所述特定正时解锁的提前解除腔， 所述液压控制机构构造为具有供给液压流体到所述液压可变气门正时机构的多种操作模式，并且所述多种操作模式包括提前解除模式，在所述提前解除模式下，液压流体被供给到所述提前腔和所述提前解除腔并且液压流体被保持在所述延迟腔中，并且 当所述发动机运行状态为所述解除请求状态时， 所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述提前解除范围内的占空比，从而将所述液压控制机构的操作模式设定为提前解除模式。
6.根据权利要求5所述的可变气门正时设备，其特征在于， 当所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被提前时，液压流体被供给到所述提前腔，并且当所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体从所述提前腔被排出， 当所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被延迟时，液压流体被供给到所述延迟腔，当所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被提前时，液压流体从所述延迟腔被排出，并且当所述液压控制机构被设定在所述提前解除模式下时，液压流体被保持在所述延迟腔中，并且 所述提前解除腔经由所述提前腔被供给液压流体。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述液压可变气门正时机构通过改变所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位来改变进气门的气门正时，并且通过使所述输入转子与所述输出转子接合而将气门正时保持在作为所述特定正时的最延迟正时。
8.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述解除范围为延迟解除范围，在所述延迟解除范围内，延迟速度高于所述保持范围内的变化速度，并且所述输入转子与所述输出转子的接合被解除，所述延迟速度是气门正时被延迟时的变化速度，并且 当所述发动机运行状态为所述解除请求状态时，所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述延迟解除范围内的占空比。
9.根据权利要求8所述的可变气门正时设备，其特征在于， 气门正时的延迟速度为第一延迟速度时的占空比被设定为第一延迟占空比，气门正时的延迟速度为高于所述第一延迟速度的第二延迟速度时的占空比被设定为第二延迟占空比，并且从所述第二延迟占空比到所述第一延迟占空比的范围被设定为所述延迟解除范围。
10.根据权利要求8或9所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述解除请求状态为气门正时为所述特定正时并且所述发动机运行状态为延迟请求状态时的运行状态，并且 当所述发动机运行状态为所述解除请求状态时，所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述延迟解除范围内的占空比，并且如果此后气门正时变为比所述特定正时更延迟，则所述控制器将所述液压控制机构的占空比调节为落在所述灵敏带内的占空比。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述液压可变气门正时机构包括用来提前气门正时的提前腔、用来延迟气门正时的延迟腔、以及用来将气门正时从所述特定正时解锁的提前解除腔， 所述液压控制机构构造为具有供给液压流体到所述液压可变气门正时机构的多种操作模式，并且所述多种操作模式包括延迟解除模式，在所述延迟解除模式下，液压流体被供给到所述延迟腔和所述延迟解除腔并且液压流体被保持在所述提前腔中，并且如果所述发动机运行状态为所述解除请求状态，则所述控制器将所述液压控制机构的占空比设定为落在所述延迟解除范围内的占空比，从而将所述液压控制机构的操作模式设定为延迟解除模式。
12.根据权利要求11所述的可变气门正时设备，其特征在于， 如果所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被提前，则液压流体被供给到所述提前腔，如果所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被延迟，则液压流体从所述提前腔被排出，如果所述液压控制机构被设定在所述延迟解除模式下，则所述提前腔中的液压流体被保持， 如果所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被延迟，则液压流体被供给到所述延迟腔，如果所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位被提前，则液压流体从所述延迟腔被排出，并且 所述延迟解除腔经由所述延迟腔被供给液压流体。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述液压可变气门正时机构通过改变所述输出转子相对于所述输入转子的旋转相位来改变排气门的气门正时，并且通过使所述输入转子与所述输出转子接合将气门正时保持在最提如正时。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的可变气门正时设备，其特征在于， 所述控制器在发动机起动之后`学习所述保持占空比，并且如果所述发动机运行状态为所述解除请求状态，则所述控制器基于学习到的保持占空比来设定所述解除范围。
全文摘要
一种可变气门正时设备，包括改变气门正时并且将气门正时锁定于最延迟正时的可变气门正时机构；对液压流体被供给到可变气门正时机构的模式进行控制的控油阀；以及控制器，控制器在设定范围内改变控油阀的占空比，设定范围包括提前灵敏带(AR3)、延迟灵敏带(AR1)、保持范围(BR2)、提前解除范围(BR3)和延迟解除范围(BR1)。在提前解除范围(BR3)内，气门正时的变化速度高于气门正时在保持范围(BR2)内的变化速度，并且壳体转子与叶片转子脱离。当发动机运行状态为解除请求状态时，控制器将控油阀的占空比设定在提前解除范围(BR3)内。
文档编号F01L1/344GK103109051SQ201180021593
公开日2013年5月15日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月28日
发明者林田笃史, 守谷嘉人, 藤村治仁, 加茂吉朗 申请人:丰田自动车株式会社