用于控制内燃机的气门工作特性的控制装置 【技术领域】
本发明涉及一种控制发动机气门(阀)的装置，尤其涉及一种用于改变内燃机进气门和排气门的气门工作特性(开闭特性)的控制装置(控制器)。
背景技术
传统的用于控制发动机气门的气门正时(配气正时，配气相位)的控制装置的例子在日本专利申请公开No.2001-55935中所公开。该控制装置包括一用于通过改变凸轮轴的相对旋转相位以改变气门正时的可变(气门)机构，和一用于在相对旋转相位位于预定锁定相位的时候锁定凸轮轴的相对旋转的锁定机构。在该控制装置中，相对旋转相位的改变，亦即气门正时地变化，通过对凸轮轴的相对转动的解锁而成为可能。该控制装置还包括一用于探测凸轮轴的相对转动的解锁的装置。当解锁操作被探测装置探测出时，控制装置提供相对旋转相位的反馈控制，以使该相对旋转相位逼近目标相对旋转相位。
当这样一个气门正时控制装置应用于具有多个气缸组的内燃机，例如用于V型发动机时，通常要为每个气缸组提供一独立的可变机构和一锁定机构。在这样的结构中，理想状况是所有可变机构的相对旋转相位都相同。使用这样的配置是因为，当这些可变机构的相对旋转相位出现差异时，会由于气缸组之间的转矩差异而产生转矩的变化。
当这些锁定机构之一的某一个解锁操作没有被适时地执行时，凸轮轴的相对旋转相位就没有被适时地解锁。在对应那个没有能解锁凸轮轴相对旋转的锁定机构的可变机构中，其相对旋转相位就被保持在锁定相位。在相应于解锁凸轮轴的相对转动的锁定机构的其它可变机构中，可采用前述的反馈控制。即相对旋转相位只在其他可变机构中变为目标旋转相位。因此，在已对相对旋转解锁的可变机构与未对相对旋转解锁的可变机构之间产生了一个相对旋转相位差，并且这种情况下产生转矩变化。
【发明内容】
本发明提供了这样一种控制装置，它可以预防由多个内燃机气缸组之间气门工作特性差异引起的气缸组之间输出特性的不平衡。
本发明的一个方面是提供一种用于控制一内燃机的多个气缸组的发动机气门的气门工作特性的控制装置。该控制装置包括：多个可变机构，每个可变机构对应一个相关联(相互作用)的气缸组而设置，用于改变相关联气缸组的气门工作特性。多个锁定机构-每个锁定机构对应一个相关联的可变机构而设置，锁定相关联的可变机构的操作，从而将相关联气缸组的气门工作特性保持在一锁定值。一设定装置根据发动机的工作状况为气门工作特性设定目标值。一驱动装置驱动每个可变机构以使气门工作特性逼近目标值。一判断装置判断与每个锁定机构相关联的可变机构的操作是否被锁定。一限定装置，当至少一可变机构的操作被锁定时，限定操作被解锁的至少一可变机构的气门工作特性的目标值，以减小目标值与锁定值之间的差异。
本发明的另一个方面是，提供一种用于控制内燃机的多个气缸组的发动机气门的气门正时的控制装置。该控制装置包括多个滑轮，每个滑轮对应一个与其相关联的气缸组而设置。多个轴，每个轴连接到一个与相关联的滑轮上，用于驱动与其相关联的发动机气门。多个可变机构，每个可变机构对应一个与其相关联的气缸组而设置，通过改变滑轮和轴之间的相对旋转相位以改变气门正时。多个锁定机构，每个锁定机构对应一个与其相关联的可变机构而设置，用于锁定该相关联的可变机构的操作，以使滑轮和轴之间的相对旋转相位保持在锁定值。一电子控制单元，根据内燃机的工作状况为滑轮与轴之间的相对旋转相位设定目标相位，控制每个可变机构以使滑轮与轴之间的相对旋转相位逼近目标相位，判断与每个锁定机构相关联的各可变机构的操作是否被锁定，并且当至少一可变机构的操作被锁定时，限定其操作被解锁的至少一可变机构的的目标值，以减小目标值与锁定值之间的差异。
本发明的再一个方面是，提供一种用于控制内燃机的多个气缸组的发动机气门的气门正时的方法。该方法包括根据内燃机的工作状况为气门正时设定目标值，改变气门正时以使气门正时逼近目标值，将气门正时锁定于一锁定值上，判断气门正时是否被锁定，并且当至少一可变机构的气门正时被锁定时，限定其气门正时被解锁的至少一可变机构的气门正时的目标值，以减小目标值与锁定值之间的差异。
本发明的其他方面和优点将通过结合相应的附图，以及对本发明原理的举例而在下文的描述中呈现。
【附图说明】
本发明，及其目的和优点，可参照下面对当前优选实施例并结合相应附图的描述，得以最佳的理解。这些附图包括：
图1是带有根据本发明优选实施例的控制装置的汽油发动机系统的示意图；
图2是图1中所示控制装置的示意图；
图3是包括于图1中控制装置中的锁定机构的剖面图；
图4是图3中所示锁定机构的剖面图；
图5是由结合于图1所示控制装置中的电子控制单元(ECU)执行处理的主流程图；
图6是本优选实施例中回撤(retract)完成标记设定处理的流程图；
图7是本优选实施例中冷却剂温度与预定速度之间的关系映射；
图8是本优选实施例中锁销回撤控制处理的流程图；
图9是表示本优选实施例中占空比(duty ratio，负载比)变化的正时图。
具体实施形式
根据本发明优选实施例的控制装置将在下文中结合图1至图9加以描述。图1是带有根据本发明优选实施例的控制装置的汽油发动机系统的示意图。
内燃式V型6缸发动机10具有一包括隔开预定角度的多个V型排列的气缸的气缸体11，和连接于气缸体11顶端的一右气缸盖12R和一左气缸盖12L。相应地，发动机10包括一左气缸组LS和一右气缸组RS。
发动机10具有活塞13，每个活塞往复运动地设置在气缸体11的一个气缸中。一曲轴14连接于每个活塞13的底端。曲轴14由各活塞13的往复运动带动旋转。
一曲柄转角传感器40被置于曲轴14附近，并且，对应曲轴14的旋转速度，该曲柄转角传感器40产生周期性脉冲型曲柄转角信号。如下文所描述，当气缸识别传感器42产生基准位置信号之后，电子控制单元(ECU)通过对曲柄转角传感器40所产生的曲柄转角信号计数而计算出曲轴14的转速(发动机转速)。
气缸体11的内壁和气缸盖12L、12R以及活塞13的顶部构成一个用于空气-燃料混合物的燃烧的燃烧室15。用于对混合物点火的火花塞16安装于气缸盖12L和12R的顶部，以延伸入燃烧室15中。每个火花塞16通过点火线圈(图中未示出)被连接于一点火器19，并且根据ECU70发出的点火信号，同步于曲柄转角被施加高电压。
在气缸盖12L、12R的排气凸轮轴33L、33R附近，分别安装了气缸识别传感器42，该传感器按照与排气凸轮轴33L和33R旋转相关的预定速率产生基准位置信号。该基准位置信号用于区别这些气缸，和用于探测曲轴14的基准位置。
一用于探测流经冷却剂流动通道的冷却剂温度的冷却剂温度传感器43被安装于气缸体11上。ECU70使用冷却剂温度te作为发动机温度。每个气缸盖12L和12R，都具有进气口22和排气口32。进气口22连接于进气通道20上，排气口32连接于排气通道30上。一进气门(发动机阀)21安装于气缸盖12的每个进气口22处，一排气门31安装于气缸盖12的排气口32处。
一用于驱动进气门21的左进气凸轮轴23L安装于左气缸组LS的每个进气门21上方。一用于驱动进气门21的右进气凸轮轴23R安装于右气缸组RS的每个进气门21上方。一用于驱动排气门31的左排气凸轮轴33L安装于左气缸组LS的每个排气门31上方。一用于驱动排气门31的右排气凸轮轴33R安装于右气缸组RS的每个排气门31上方。
进气正时滑轮27固定在进气凸轮轴23L和23R两者的一端，排气正时滑轮34固定在排气凸轮轴33L和33R两者的一端。正时滑轮27和34都连接于曲轴14上，以通过一正时皮带35实现同步旋转。
因此，在发动机10的操作(作动)过程中，一旋转驱动力由曲轴14处通过正时皮带35和正时滑轮27、34传递到凸轮轴23L、23R、33L和33R上。通过由旋转驱动力带动的凸轮轴23L、23R、33L和33R的转动，使每个进气门21和每个排气门31打开与闭合。气门21和31是通过预定的开闭正时驱动的，该开闭正时与活塞13的往复运动和曲轴14的转动同步，也就是说，同步于发动机10的四个冲程顺序，即进气冲程、压缩冲程，燃烧/膨胀冲程、和排气冲程。
凸轮转角传感器44L和44R分别安装于进气凸轮轴23L和23R的附近。该凸轮转角传感器44L和44R包括连接于进气凸轮轴23L和23R上的电磁拾取器(图中未示出)和磁性转子(图中未示出)。此外，沿着磁性转子的外圆周以等间距成形有齿。凸轮转角传感器44L和44R随着进气凸轮轴23的转动产生脉冲式凸轮转角信号。
一空气滤清器24连接于进气通道20的进气口，同样，在进气通道20中置有一节气门26，该节气门通过连接加速器踏板(图中未示出)而被驱动。进入发动机10的空气量，是通过开启和关闭节气门26来限定的。
一用于测定节气门开度ta的节气门传感器45被设置于节气门26附近。此外，一用于抑制吸气脉动的缓冲罐(气压缓冲器)25安装在节气门26的下游一侧。该缓冲罐25带有一个用于测定缓冲罐25内部的进气压力的进气压力传感器46。一用于向燃烧室15供给燃料的喷射器17置于每个气缸进气口22的附近。喷射器17是通过电流控制打开的电磁阀。燃料通过燃料泵(图中未示出)供给至每个喷射器17。
因此，在发动机10的操作过程中，被空气滤清器24过滤后的空气被导入进气通道20。在空气被引入的同时，每个喷射器17向进气口22喷射燃料。结果，在每个进气口22产生了空气-燃料混合物，并且该混合物通过在进气过程中打开进气门21而被引导入燃烧室15中。然后，在燃烧室15中的混合物燃烧，并产生废气。这些废气通过一个置于排气通道30里的催化转化器28被排放入大气中。
本优选实施例中的发动机10中，可变气门正时机构(以下用VVT表示)50L和50R改变进气门21的定时操作(开闭)特性，亦即改变进气门21的开闭定时，以改变气门重叠量。该VVT50L和VVT50R分别安装于左气缸组LS和右气缸组RS的进气正时滑轮27上，并且由液压力驱动。该VVT50L和VVT50R通过改变进气凸轮轴23L、23R相对每个进气正时滑轮27的实际相对旋转相位来连续(无级)改变进气门21的气门正时。分别连接至该VVT50L和VVT50R的是液动阀(油控阀)(下文以“OCV”表示)80L、80R，和油泵64L、64R。
VVT50L和VVT50R的系统结构将结合图2和图3在下文中描述。为简化起见，图2没有对左气缸组LS的VVT50L和右气缸组RS的VVT50R加以区分。图2示意性地表示出了气门工作特性控制装置和进气凸轮轴23用的VVT50。
VVT50的控制装置具有ECU70。该ECU70根据各种传感器发出的输入信号，通过控制OCV80把进气门21限定于一目标气门正时(VVT控制)。
图2中所示的VVT50具有一个基本呈圆形的壳体51，和容纳于壳体51之内的叶片轮毂52。该壳体51连接到进气正时滑轮27上，并随之一体转动。叶片轮毂52连接到进气凸轮轴23上，并随之一体转动。在本优选实施例中，如图2中所示，进气凸轮轴23沿顺时针方向转动。
多个沿径向延伸的叶片53形成于叶片轮毂52的圆周上。多个沿圆周方向延伸的凹部54形成于壳体51的内圆周上，以使得上述各叶片53分别地置于该多个凹部54内。(点火)提前压力室55和(点火)延迟压力室56在每个凹部54内由各叶片53限定构成。尽管在图2中示出两个叶片53和两个凹部54，但叶片和凹部的数量可根据需要改变。
提前压力室55和延迟压力室56每一个都通过一个相应油流通道连接于OCV80上。操作油由连接于曲轴14的油泵64供给至OCV80。该OCV80根据输入至OCV80的电压的占空比dvt，限定供给至提前压力室55或延迟压力室56的操作油的量。具体地，该OCV80基于ECU70发出的命令信号工作，从而向提前压力室55和延迟压力室56提供操作油，或者从提前压力室55和延迟压力室56排出操作油。结果，根据提前压力室55和延迟压力室56的液压压力差，叶片轮毂52相对于壳体51旋转。因此进气凸轮轴23的实际相对旋转相位相对于进气正时滑轮27而变化，因此改变进气门21的气门正时。
VVT50的气门正时控制将在下文中具体表述。
ECU70接受反应发动机工作状态的各种信号，如：由冷却剂温度传感器43发出的与冷却剂温度信息有关的信号，曲轴转角传感器40发出的曲轴转角信号，气缸识别传感器42发出的基准位置信号，凸轮转角传感器44L和44R发出的凸轮转角信号，以及节气门传感器45发出的与节气门开度ta有关的信号。ECU70基于包含于这些信号中的参数计算出叶片轮毂52的目标相对旋转相位(以下称“目标相位”)vtt，以获得适合于该发动机工作状态的气门正时。该ECU70基于曲轴转角信号和凸轮转角信号决定叶片轮毂52的实际相对旋转相位(以下称“实际相位”)vt。
当实际相位vt不同于目标相位vtt时，该ECU70通过设定占空比dvt控制OCV80，以从提前压力室55和延迟压力室56之一中排放操作油，并且为提前压力室55和延迟压力室56的另一者提供操作油。结果，根据提前压力室55和延迟压力室56的压力差，叶片轮毂52相对壳体51转动，这样，实际相位vt逼近于目标相位vtt。
作为这样调整的结果，当目标相位vtt和实际相位vt匹配时，该ECU70将占空比dvt设定为一保持占空比K(例如，大约为50％)，用以停止为提前压力室55和延迟压力室56提供操作油，或者从它们中排放操作油。其结果是，通过均等地保持提前压力室55和延迟压力室56的压力，叶片轮毂52的实际相位vt也得到保持。
在OCV80的控制中，ECU70根据目标相位vtt和实际相位vt之间的差值设定占空比dvt。也就是说，目标相位vtt与实际相位vt的差异越大，ECU70设定的占空比dvt就会越偏离保持占空比K。
另外，当目标相位vtt处于实际相位vt的提前侧时，ECU70就会将占空比dvt设定为保持占空比K与100％之间的一个值。在这样的情况下，占空比dvt越远离保持占空比K，与延迟压力室56相比提前压力室55的压力就越大。相反地，如果目标相位vtt处于实际相位vt的延迟侧时，ECU70就会将占空比dvt设定为保持占空比K与0％之间的一个值。在这样的情况下，占空比dvt就越远离保持占空比K，与提前压力室55相比延迟压力室56的压力就越大。也就是说，目标相位vtt与实际相位vt之间的差异越大，两个压力室55和56之间的压力差就越大。其结果是，实际相位vt快速地向目标相位vtt收敛。
VVT50的叶片轮毂52可以在如下两个相位之间的范围相对旋转，其一是叶片53接触凹部54一壁时的相位，另一是叶片53接触凹部54的另一相对壁时的相位。该相对旋转的相位范围等同于本优选实施例的气门正时控制中的实际相位vt的控制范围。下面，叶片轮毂52在延迟方向(即进气凸轮轴23转向的反向)上相对转动的最远位置称为“最大延迟位置”。当OCV80未被ECU70所控制时，该最大延迟位置被设定为叶片轮毂52的初始位置，亦即发动机停转时的位置。叶片轮毂52在提前方向(即进气凸轮轴23的转向)上相对转动的最远位置称为“最大提前位置”。在本优选实施例的VVT50中，在提前压力室55和延迟压力室56的压力控制下，叶片轮毂52在从最大延迟位置到最大提前位置之间的范围内相对转动。
VVT50具有一锁定机构90，用于在压力降低，例如起动发动机时对叶片轮毂52的相对旋转进行控制(锁定)。如图2中所示，有一个沿平行于进气凸轮轴23轴向延伸的阶梯式接收孔91，成形于多个叶片52中的一个之上。一锁销92置于该阶梯式接收孔91内往复运动。
锁销92沿着进气凸轮轴23的轴向，在锁销92的外表面贴着上述接收孔91的内表面滑动的状态下，在图3中所示的伸出位置和图4中所示的收回位置之间运动。锁销92被弹簧93强制推向壳体51。有一个具有增大直径的台阶92a成形于锁销92的基部。一个环状解锁压力室94形成于该台阶92a和接收孔91的台阶91a之间。一连通解锁压力室94和延迟压力室56的延迟油路95成形于叶片53内部。延迟压力室56的压力通过延迟油路95传递至解锁压力室94。因而，当延迟压力室56的压力增加时，解锁压力室94的压力也增加。
一锁定孔96成形于壳体51中，当叶片轮毂52置于最大延迟位置时，锁销92插入该锁定孔96中。如图3所示，当锁销92由于弹簧93施加的力而插入该锁定孔96时，叶片轮毂52被机械地固定于壳体51之上，并且叶片轮毂52的相对旋转被限定(锁定)住了。也就是说，在这种相对旋转(可变操作)被限定的状态(锁定状态)下，实际相位vt保持处于最大延迟相位(锁定相位)。当进气凸轮轴23的实际相位vt达到一预定锁定相位时，该锁定机构90通过锁定实际相位vt的可变操作把进气门21的气门正时锁定在一预定锁定值。
一解锁压力室97在锁销92的顶端和锁定孔96的内壁之间被限定构成。一提前油路98成形于叶片53和壳体51的滑动表面上，该提前油路是解锁压力室97和提前压力室55之间的连接通路。提前压力室55的压力通过提前油路98传递至解锁压力室97。因而，当提前压力室55的压力增加时，解锁压力室97的压力也增加。
解锁压力室94和97的油操作压力作用在使锁销92从锁定孔96中脱离的方向上。从而，当提前压力室55和延迟压力室56两者或其中之一的压力增加，并且解锁压力室94和97的压力充分地增加时，锁销92被移向使得锁销92与锁定孔96分离的方向，如图4中所示。因此，锁定机构90使叶片轮毂52的相对旋转解除锁定。在优选实施例中，锁定机构90解锁相对旋转的状态称作解锁状态。
在优选实施例中，连接于提前压力室55的解锁压力室97具有一个比连接与延迟压力室56的解锁压力室94的作用面积更大的作用面积，液压力作用在该作用面积上，从而使锁销92从锁定孔96中释放(脱离)出来。即相对于延迟压力室56的压力来说，作用在锁销92上的沿着使锁销92从锁定孔96中分离(脱离)方向上的力，受提前压力室压力55的影响较大。
在优选实施例中，在刚起动发动机之后液压力很低的时候，叶片轮毂52的相对旋转被锁定在最大延迟位置，即锁定相位。之后，随着着发动机转速ne的提高，油泵64L和64R能够为压力室55和56提供足够的油(压)。然后，锁定机构90解除对叶片轮毂52相对旋转的锁定，并且VVT50改变叶片轮毂52的实际相位vvt。ECU70执行对叶片轮毂52相对旋转的早期解锁的控制。该控制的结果是抑止由实际相位vt的差异，也就是，发动机10左右气缸组LS、LR之间的气门正时的差异而引起的转矩波动，并快速实现适于发动机10的工作状态的气门正时。
由ECU70执行的对VVT50的控制的详细处理顺序，将在下文中结合图5至图8中的流程图进行描述。
这些流程图中所示的系列处理，在由ECU70执行的预定控制循环中，在左气缸组LS和右气缸组LS间交替重复。
如图5的流程图所示，ECU70首先在步骤S100中计算目标相位vtt。如前所述，ECU70基于前面提到的参数计算目标相位vtt，以获取一个适合于发动机10工作状态的气门正时。该ECU70执行步骤S100中的处理作为基于发动机10工作状态设定目标相位vtt，也就是目标气门正时(目标值)的设定手段。在优选实施例中，目标相位vtt和实际相位vt通过使用前面所提到的锁定相位作为基准(零)而被设定。在叶片轮毂52离开锁定相位至提前侧的同时，目标相位vtt增加。
在步骤S105中，由ECU70判断是否至少气缸组LS和RS之一的回撤完成标记是OFF，该“回撤完成标记”显示锁销92是否已经与锁定孔96脱离(完全回撤)，亦即，是否锁定机构90处于解锁状态。具体地，该回撤完成标记在锁销92插入锁定孔96中的锁定状态下设置为OFF，在锁销92与锁定孔96脱离的解锁状态下设置为ON。在初始状态下，气缸组LS和RS两者的回撤完成标记都被预先设置为OFF。
在优选实施例的步骤S105和以后提到的步骤S130中，ECU70用作一个判断锁定机构90是否处于锁定状态或解锁状态的装置。
当在步骤S105中的判断结果是是时，即确定两个气缸组LS和RS中的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，处理进入步骤S110。相反地，当在步骤S105中的判断结果是否时，即确定两个气缸组LS和RS的锁定机构90都处于解锁状态时，处理进入步骤S120。
在步骤S110中，ECU70判断在步骤S100中计算出的目标相位vtt是否大于预定相位(预定极限值)d1。该预定相位d1被设定为一个大于零的值，即设定为一个处于该锁定相位的提前侧的相位。
当步骤S110中的判断结果为是时，即当目标相位vtt大于预定相位d1时，在步骤S115中ECU70将目标相位vtt设定为预定相位d1。也就是说，当步骤S100中计算出的目标相位vtt大于预定相位d1时，目标相位vtt就被预定值d1所替代。当目标相位vtt等于预定值d1时。目标相位保持不变。当步骤S110中的判断结果为否时，即当目标相位vtt在步骤S100中的计算结果小于预定值d1时，目标相位vtt的值不被替代，并且处理进入步骤S120。通过这些处理，目标相位vtt被限定在小于预定相位d1的范围内。
当ECU70(判断装置)判定两个锁定机构90中的至少一个处于锁定状态时，ECU70在步骤S115中将每个VVT50的目标相位vtt限定在锁定相位和预定相位d1之间的范围内。即在步骤S115中，ECU70用作一限定装置，用于将VVT50的气门正时的目标值限定在解锁状态，以使锁定值之间的差异减小。此外，在步骤S110中，ECU70用作一个禁止装置，当目标相位vtt处于预定相位d1的锁定相位侧时，禁止限定装置对目标相位vtt的限定。
当OCV80被致动以使叶片轮毂52的实际相位vt逼近被限定的目标相位vtt时，实际相位vt被限定为小于预定相位d1。例如，两个VVT50中一个可能处于锁定状态，而另一个VVT50可能处于解锁状态。在这种情况下，两个VVT50之间，即两气缸组LS和RS之间的实际相位vt的差异，被限定到小于预定相位d1，即使是在解除锁定的叶片轮毂52由OCV80致动而产生相对转动的情况下，也是如此。预定相位d1被设定为一个值，该值可以充分抑止因实际相位vt之间的差异，亦即气门正时之间的差异，而引起的发动机10的转矩波动。
在步骤S120中，ECU70判断目标相位vtt是否大于或等于预定相位d2。该预定值d2被设定为满足如下关系：0＜d2≤d1。当步骤S120中的判断结果为否，即目标相位vtt小于预定相位d2时，ECU70在步骤S125中执行邻接控制处理。在该邻接控制处理中，为使叶片轮毂52的相对旋转朝向最大延迟位置以确保使实际相位vt设定为零，ECU70执行液压压力控制。
具体地，ECU70将提供给OCV80的电压占空比dvt设定为“K-X”。此处，K为前面提到的保持占空比，X是一个为确保叶片轮毂52的相对旋转至最大延迟位置而设定的占空比(比如，20％)。因此，在优选实施例中，若在步骤S120的处理中目标相位vtt大于预定相位d2时，叶片轮毂52相对转动至最大延迟位置而不是朝目标相位vtt相对转动。
当步骤S120中的判断结果为是时，ECU70在步骤S130中执行回撤完成标记设定处理。在回撤完成标记设定处理中，ECU70根据发动机10的工作状态设定作为步骤S105中的判定对象的标记的ON/OFF状态。
具体地，在如图6中流程图所示的回撤完成标记设定处理中，ECU70首先在步骤S200中判断发动机10是否处于完全加速状态。例如，ECU70基于节气门传感器45测定的节气门开度ta是否达到一预定角度(比如，30度)来判断该完全加速状态。如果节气门开度ta达到一预定角度，ECU70判定完全加速状态的存在，如果未达到该预定角度，则判定非完全加速状态的存在。
当步骤S200中的判断结果为是时，即发动机10处于完全加速状态，可以认为发动机转速ne快速地提高。因此，与发动机转速ne的快速提高相应而快速提高的油泵64的排放压力被认为是一个足以使锁销92与锁定孔96分离的值，并且ECU70在步骤S210中设置回撤完成标记为ON。当步骤S200中的判断结果为否时，处理进入步骤S220。
在步骤S220中，ECU70判断是否至少满足如下两个条件之一：其一是实际相位vt超出预定相位d3，另一个是发动机转速ne超过预定转速r1。该预定相位d3设定成满足关系式“0＜d3＜d1”。如果实际相位vt大于或等于预定相位d3，就认为叶片轮毂52被完全从锁定位置(最大延迟位置)移开，同时锁定机构90处于解锁状态。预定转速r1是一假设状态的发动机转速的值，在这种状态下，由发动机10驱动的油泵64的排放压力大于足够高从而使锁定机构处于解锁状态。也就是说，当步骤S220中的判断结果为是时，ECU70在步骤S210中设置回撤完成标记为ON。
当步骤S220中的判断结果为否时，ECU70判断实际相位vt是否小于预定相位d4，并且发动机转速ne是否小于预定转速r2。该预定相位d4的设定满足关系式“0＜d4＜d3”。当实际相位vt小于预定相位d4时，很可能叶片轮毂52位于锁定位置或在其附近，并且锁定机构90被设置为锁定状态。预定转速r2的设定满足关系式“0＜r2＜r1”。该预定转速r2是当油泵64的排放压力不足以使锁定机构90设置为解锁状态时的假定发动机转速。
当步骤S230中的判断结果为是时，ECU70认为锁定机构90被当前实际相位vt和发动机转速ne设置为锁定状态。因而，ECU70在步骤S240中将回撤完成标记设置为OFF。当步骤S230中的判断结果为否时，ECU70不执行在步骤S210和S240中的回撤完成标记设定处理，并且图6所示流程图中的处理终止。在本优选实施例的回撤完成标记设定处理中，可能会在步骤S220的判断参考值(预定相位d3和预定转速r1)与步骤S230的判断参考值(预定相位d4和转速r2)之间存在一数值上的差。在步骤S220和S230之间存在一个涉及前述数值差的滞后关系。
在优选实施例中，ECU70依照由冷却剂温度传感器43测定的冷却剂温度te来设定预定转速r1。例如，ECU70基于图7所示的表格M101设定预定转速r1。该表格M101体现出冷却剂温度te与预定转速ne之间的关系，并被预先储存在ECU70中。冷却剂温度te越高，预定转速r1就越高，如表格M101所示。预定转速r2设定为一从预定转速r1中减去滞后部分而得到的值。
之所以预定转速r1和r2的设定要依照冷却剂温度，是因为即使在相同的发动机转速ne下，油泵64的排放压力也可能会由于油的粘度会随油温度变化而造成不同。如果冷却剂温度te高，由于冷却剂的影响，则假定油温高，油的粘度低。这种情况下，认为油泵64的液压力会相应地低。基于这个理由，ECU70使用冷却剂温度te作为估计油温的一个参数来根据温度te来设定转速r1和r2。这样，ECU70借助于因受油温影响而引起的油泵64排放压力的改变而调整作为判断用参考值的预定转速r1和r2。
在步骤S135中，ECU70判断作为当前处理对象的气缸组LS和RS(计算对象气缸组)的回撤完成标记是否为ON。当步骤S135中的判断结果为是时，即计算对象气缸组的锁定机构90被认为处于解锁状态时，处理进入步骤S140，并且ECU70执行通常反馈控制处理。在该通常反馈控制中，ECU70计算对应于如前所述的目标相位vtt和实际相位vt的差异的占空比dvt。接着，ECU70使用计算出的占空比dvt来控制OCV80，以使实际相位vt逼近目标相位vtt。
举例来说，在步骤S140中，计算对象气缸组的锁定机构90处于解锁状态，另一气缸组的锁定机构90处于锁定状态。计算对象气缸组的VVT50被如此控制，以至于实际相位vt逼近于被限定在一限定范围内(小于预定相位d1)的目标相位vtt。该处于锁定状态的VVT50的叶片轮毂52处于锁定位置。因此，两气缸组LS和RS的实际相位vt的差被限定为小于或等于预定相位d1。其结果是，限制了由实际相位vt的差异，即气门正时之间的差异，而引起的发动机10的转矩波动。
在两压力室55和56之间具有压力差的条件下，当锁销92与锁定孔96分离时，在锁销92和锁定孔96之间存在一摩擦力，并且该摩擦力反向作用于锁销92的分离方向。该摩擦力是对抗锁销92分离的阻力，它妨碍由锁定状态向解锁状态的转变，是解锁失败的一个原因。
近年来，发动机10的实际转速范围变得更低了，因而使得确保油泵64的排放压力变得困难了。因此，使锁销92朝分离方向移动的力不足够，并且解锁功能失效很容易发生。而且，为了改进VVT50的响应，存在把VVT50设计得具有更大体积，以及减小进气门21与进气凸轮轴23之间摩擦力的趋势。用这种方式获得的该改进的响应，往往是增加在锁销92完全分离之前的阻力。这会导致解锁失败。
因此，为了使锁定机构90切换至解锁状态，理想的是，使用OCV80控制液压力以消除两压力室55和56之间的压力差。换句话说，就是需要实现下面的条件，即液压力提供的相对旋转作用力不作用在叶片轮毂52上。在这样的条件下，前面提到的阻力不存在了，锁销92平滑地与锁定孔96分离。为了实现该压差的消除，在OCV80的控制中，占空比dvt可以被设定为保持占空比K。然而，实际上，当两压力室55和56之间压力差实际变为零时，占空比是离散的，并且由于操作油温度的变化或发动机转速ne的变化使得它不同于保持占空比K。因此，即便占空比dvt被设定为保持占空比K，相对旋转作用力也会因离散度而作用在叶片轮毂52上，从而产生阻力。
在优选实施例中，当步骤S135中的判断结果为否时，即计算对象气缸组的锁定机构90被认为处于锁定状态时，ECU70在步骤S145中执行锁销回撤控制。在该锁销回撤控制中，ECU70控制供给VVT50的液压力，以使被锁定的锁定机构90尽快切换至解锁状态。具体地，该ECU70通过从预定范围的下限至上限逐步改变占空比dvt，以快速移动锁定机构90至解锁状态。该预定范围中包括保持占空比K，因此预定范围下限小于该保持占空比K，而上限则高于该保持占空比K。
如图8所示的锁销回撤控制中，首先，ECU70在步骤S300中判断当前设定的占空比dvt是否大于或等于“K+γ”，或者它是否小于“K-α”。K的值就是前面提到的保持占空比。还有，α的设定满足关系式“0＜α＜X”。当压力室55和56之间的压力差实际为零时，该占空比dvt从保持占空比K到延迟侧时是离散的，而α设定为一个比该离散值的最大占空比还要大的预定占空比(例如，5％)。“K-α”等值于上述预定范围的下限值。此外，γ的设定满足关系式“α＜γ”。当压力室55和56之间的压力差实际为零时，占空比dvt从占空比K至提前侧是离散的。γ设定为一个比该离散值的最大占空比还要大的预定占空比。“K+γ”等值于该预定范围的上限值。
当步骤S300中的判断结果为是时，ECU70认为占空比dvt超出了预定范围，因此在步骤S310中占空比dvt的值被下限值“K-α”所代替。接下来，ECU70利用该占空比dvt致动OCV80。
图5中的流程图的处理开始之后，在ECU70不执行步骤S125或步骤S140中的占空比dvt的设定处理而直接在步骤S300中执行判断处理的情况下，ECU70判定占空比dvt是预先设定的初始值，比如，小于“K-α”的预定的占空比dvt。在此情况下，ECU70于步骤S310中设定占空比为“K-α”。
可选地，当步骤S300中的判断结果为否时，ECU70在步骤S320中判断在步骤S300中判定的占空比dvt是否小于“K+β”。此处，β设定为一满足关系式“β＜γ”的预定值。在本优选实施例中，实验证明，当压力室55和56之间的压力差为零时，占空比dvt有很大的可能位于从“K-α”至“K+β”的范围内(不包括“K+β”一值)，而该范围又处于预定的范围内。也就是说，在步骤S320中，ECU70判断该处于预定范围内的判断对象占空比dvt，是否处于一个可能转换到解锁状态的范围内。
当步骤S320中的判断结果为是时，即，锁定机构90具有转变至解锁状态的很大可能性时，处理进入步骤S330。相反的，当步骤S320中的判断结果为否时，即，锁定机构90只有转变至解锁状态的很小可能性时，处理进入步骤S340。
在步骤S330中，ECU70将预定占空比A加到当前占空比dvt上。然后，ECU70使用相加后的占空比dvt致动OCV80。在步骤S340中，ECU70将预定占空比B加到当前占空比dvt上。然后，ECU70使用相加后的占空比dvt致动OCV80。
因此，当ECU70重复执行步骤S330和S340时，占空比dvt逐渐增加。在这种情况下，预定占空比A和B的设定满足关系式“0＜A＜B”。比如，占空比dvt在步骤S330中的处理被重复执行时比在S340中的处理被重复执行时增加更加缓和。通过这种方式，与低可能性的范围比较，占空比dvt在一预定范围内的锁定机构90很可能转换到解锁状态的范围内，增加更缓慢。
在计算对象气缸组中，通过重复循环图5、图6和图8中的系列处理，占空比dvt发生改变，例如，如图9的正时图中的迹线101所指出的那样。
参照图9，在t1时刻，通过邻接控制，占空比dvt被保持在“K-X”。接着，当目标相位vtt被设定在d2之上时(但计算对象气缸组时被锁定)，于t2时刻占空比dvt被“K-α”替代。再接着，占空比dvt缓和地并且线性地增加。当占空比dvt在t3时刻达到“K+β”时，占空比dvt比以往增长得更快。然后，在t4时刻，当占空比dvt达到“K+γ”时，该占空比dvt被再一次设定为“K-α”。
占空比dvt从“K-α”改变至“K+γ”的同时，作用于叶片轮毂52的相对旋转的方向由延迟一侧转变到提前一侧。在该切换发生的瞬间，不必说，压力室55与56之间的压力差为零，并且锁销92很容易从锁定孔96中分离出来。在本优选实施例中，如前所描述，当该压力差实际为零时占空比dvt很可能处于从“K-α”到“K+β”的范围之内(不包括“K+β”一值)。基于这个原因，相对于由“K+β”到“K+γ”范围内占空比dvt的增加率而言，ECU70为占空比dvt在范围“K-α”至“K+β”内设定了一缓和的增加率。也就是说，在锁定机构90具有向解锁状态转变的高可能性的范围里，ECU70缓和地增大占空比dvt。通过这种方式，基于占空比dvt的增加，ECU70缓慢地增加压力室55和56之间的压差，同时这也缓慢的增加了阻碍锁销92分离的阻力。通过这样的操作，锁销92从锁定孔96中的分离可得以确保。
相对于从“K-α”到“K+β”的范围而言，在被认为是使锁定机构具有向解锁状态转变的的低可能性从“K+β”到“K+γ”的范围内，ECU70快速地增加占空比dvt。相对于采取和“K-α”到“K+β”范围内一样缓慢增加的“K+β”到“K+γ”范围内的占空比dvt相比，通过这样的方式，使得占空比dvt攀升至“K+γ”所需的时间缩短了。如果锁销回撤控制所需的时间增加，那么通常反馈控制的开始就会因为该增加的时间长度而推迟。那么，适合发动机工作状态的气门正时的获取就被推迟了。这对于驾驶员来说是不合适的。因此为了避免这种状况，较好的是缩短锁销回撤控制所需的时间。
ECU70重复着t2到t4时间段内的占空比dvt的加减控制，直到计算对象气缸组的回撤完成标记被设置为ON为止(t4至t7时间段内)。当回撤完成标记由OFF变为ON时(t7时刻)，ECU70进入通常反馈控制处理。在迹线101中，根据目标相位vtt与实际相位vt之间的差异，ECU70在将占空比dvt设定为大于“K+γ”的dvtmax之后，又逐渐减小它。
ECU70和OCV80形成了一个用于驱动每个可变机构(VVT50)的驱动装置，以使实际相位vt逼近目标相位vtt，即，使进气门21的气门正时逼近目标气门正时(目标值)。
本优选实施例中气门工作特性控制装置的优点将在下文中描述。
(1)当ECU70判定两气缸组LS和RS的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，两个VVT50的目标相位vtt被限定在一个从锁定相位到预定限定值(预定相位d1)之间的范围之内。因而，通过控制VVT50使实际相位vt逼近被限制的目标相位vtt，各VVT50的实际相位vt之间的差异被限制。通过这种方式，由气门正时之间差异引起的内燃机转矩波动得到了抑制。
举例来说，也许有这样一种情况，即两个锁定机构90都处于锁定状态，但之后其中一个切换至解锁状态。此情况下，在本优选实施例中，目标相位vtt在切换发生之前被设定为一个小于预定相位d1的值。试想，与本优选实施例不同，当这两个锁定机构90中的某一特定的锁定机构90处于锁定状态时，假设ECU70会限定实际相位vt。那么在这样的情况下，在该特定的锁定机构90切换至解锁状态之后，ECU判定该锁定机构90处于解锁状态，并在之后限定目标相位vtt。与这种情况相比，在优选实施例中，实际相位vt的差异被很快地限制，而不具有存在于前述判断过程中的处理延迟。
(2)ECU70在步骤S115的处理中将目标相位vtt设定为一个不同于锁定相位的预定相位d1。因而，在处于锁定状态的VVT50中，实际相位vt被保持在一不同于锁定状态的目标相位vtt。也就是说，在VVT50中，锁定机构90被保持在解锁状态，并且可抑制锁定机构90的一个不必要锁定(错误锁定)。
(3)当步骤S100中计算出的目标相位vtt小于预定相位d1时，ECU70保持目标相位vtt不变。也就是说，当步骤S100中计算出的目标相位vtt小于预定相位d1时，ECU70不增加该目标相位vtt，即目标相位vtt没有偏离锁定相位。因而，在省去不必要地增加两VVT50气门正时之间差异的情况下，转矩波动得到了抑制。
本领域的技术人员应该明白，在不离背本发明思想和本发明范围的前提下，本发明可以具体化为很多其他特定形式。特别地，应该知道本发明可具体化为以下形式。
在优选实施例中，当ECU70判定两气缸组LS和RS的至少一个锁定机构90处于锁定状态，并且步骤S100中计算出的目标相位vtt大于某一预定相位d1时，目标相位vtt被固定预定相位d1所替代。同时，ECU70可以用除该预定相位d1之外的相位来替代该目标相位vtt，只要该相位处于上面描述的限定范围内即可。此外，ECU70可以用一个根据条件不同可在所述限定范围内变化的值替代该目标相位vtt。在优选实施例中，ECU70必须用一个大于预定相位d2的值替代该目标相位vtt，以切换到图5所示流程图中的步骤S140的通常反馈控制。
在优选实施例中，当ECU70判定两气缸组LS和RS的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，两气缸组LS和RS的目标相位vtt被限定在相同的范围之内。本优选实施例并不仅限于此。只要转矩波动可以被抑制，ECU70可以将两气缸组LS和RS的目标相位vtt限定于一不同的范围内。
在优选实施例中，ECU70判断步骤S100中算出的目标相位vtt是否小于一预定相位d1(步骤S110的处理)。当目标相位vtt小于预定相位d1时，ECU70保持目标相位vtt不变。但是，步骤S110中的判断处理就可以被省略掉了。在这种情况下，当ECU70判定两气缸组LS和RS的至少一个锁定机构90处于锁定状态时，它就用预定相位d1替代目标相位vtt，而不考虑步骤S100中计算出的目标相位vtt的大小。
当ECU70判定两气缸组LS和RS的两个锁定机构90都处于锁定状态时，目标相位vtt不需要被限定。也就是说，ECU70也可以只在锁定机构90的其中之一处于锁定状态的情况下才限定目标相位vtt。
当ECU70判定两气缸组LS和RS的锁定机构90中只有一个处于锁定状态时，也可以只为另一个锁定机构90，即，处于解锁状态的锁定机构90而限定目标相位vtt。
在优选实施例中，通过设定一个不同于零的预定相位d1，从而目标相位vtt被限定在一个不同于锁定相位的相位上。可替换地，也可以通过设定一个等于零的预定相位d1，将该目标相位vtt设定为该锁定相位。
当压力室55与56之间的压差实际为零时，ECU70可以通过一个学习处理周期性地替换保持占空比K，以设定占空比dvt。在这种情况下，当压力室55和56之间的压差为零时，理想的是，预定占空比α和γ要大于保持占空比K的习得数值和占空比dvt之间的最大误差。
在优选实施例中，用于判断占空比dvt是否要改变的参考值(预定转速r1和r2)，是依照影响解锁的油温而设定的。本优选实施例并不仅限于此，因为一单独的固定值可以被预先设定为判断参考值(预定转速r1和r2)。
在锁销回撤控制中，ECU70可以在预定范围内，将占空比dvt从上限值减小到下限值。在优选实施例中，相对于下限值来说，上限值可能会更加偏离保持占空比K。相反地，相对于上限值来说，下限值可能会更加偏离占空比dvt。
在优选实施例中，若步骤S125和S140中的占空比dvt设定处理没有在图5所示流程图的处理开始之后被执行，则ECU70在步骤S300中确定一小于“K-α”的预定占空比dvt。可替换地，ECU70也可以在步骤S300中确定一值为“K-α”的占空比dvt。在这种情况下，由于步骤S300中的判断结果为否，因而在步骤S300中，ECU70用“K-α+A”来替代占空比dvt。
由ECU70执行的VVT控制(等同于图5中流程图所示的一系列的处理)中，涉及邻接控制(例如，步骤S120，S125)的处理，或者涉及锁销回撤控制(例如，步骤S135，S145)的处理可以被省略。
在优选实施例中，锁销92由压力室55和56的液压力推动。可替换地，可提供与为两压力室55和56提供液压力的液压通路分离的一液压通路，和一个与该油泵64分离并在该液压通路中的液压源，如此，就可以使用该液压源为锁销92提供液压力。在这样的情形下，当作用在锁销92上的液压力超出一预定压力时，锁定机构90可以被设定为解锁状态。可替换地，当作用在锁销92上液压力小于一预定压力时，锁定机构90可以被设定为解锁状态。本优选实施例并未被限定于只用液压，因为像电磁致动器或此一类的专用致动器也可以移动锁销92。
在优选实施例中，在使锁销92脱离锁定孔96方向上，连通提前压力室55的解锁压力室97相对于连通延迟压力室56的解锁压力室94来说，具有更大的液压作用面积。但是，在提前侧的解锁压力室97的作用面积可小于延迟侧的解锁压力室94的作用面积。
在优选实施例中，叶片轮毂52的相对旋转由锁销92与锁定孔96的接合而锁定。优选实施例并不限制于这种配置，因为叶片轮毂52的相对旋转也可以被非锁销形元件锁定。
在优选实施例中，尽管本发明可用到一个带有一个用于将叶片轮毂52的相对旋转锁定在最大延迟位置的锁定机构90的装置上，但本发明并不仅限于这种布置。例如，本发明可用到另一个带有一个用于将该相对旋转锁定于最大延迟位置和最大提前位置之间的某一位置的锁定机构的装置上。在这种情况下，在从锁定位置到某一预定值的限定范围内，一限定装置可以将目标相位vtt限定在锁定位置的提前侧和延迟侧。此外，该限定也可以只用于提前侧或只用于延迟侧。
本发明也可以为排气侧提供一控制装置，用于改变排气门31的气门正时，并且为排气凸轮轴33(33L，33R)配备一VVT。本发明不限于只改变排气门31的气门正时的控制装置，因为本发明也可以为进气侧和排气侧都提供控制装置，以改变进气门21和排气门31两者的气门正时。
本发明涉及的内燃机并不仅限于V型发动机，比如也适用于卧式对置发动机。还有，本发明也适用于下述发动机：在该发动机中，多个气缸直列排列，并分成多个气缸组，每个气缸组都具有独立的凸轮轴和VVT。
气缸组的数量并未仅限于两个，例如也可以三个或更多。
除气门正时外，例如，单个进气门的提升量，单个排气门的提升量，或两气门的操作期间的重叠量，也可以被用作上面提到过的气门工作特性。
这些举例和实施例都应该被认为是说明性的，而非限定性的，而且本发明并不仅限于此处给出的这些细节，而是可以在各个所附的权利要求的范围和等效范围内进行修改。