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阀开闭时期调整系统

阅读：599发布：2021-03-02

IPRDB可以提供阀开闭时期调整系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种改进用于实现目标旋转相位的控制的阀开闭时期调整系统。在该阀开闭时期调整系统中，包括：变位机构部，使凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转相位变位；锁定机构部，将旋转相位锁定在位于旋转相位的变化范围内的中间锁定相位；油压回路，具有对变位机构部和锁定机构部进行油压驱动的油压控制阀；以及控制单元，具有控制油压控制阀的动作的控制系统。控制单元根据使旋转相位变位的变位力来改变控制系统的时间响应性。，下面是阀开闭时期调整系统专利的具体信息内容。

1.一种阀开闭时期调整系统，包括：

变位机构部，使凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转相位变位；

锁定机构部，将所述旋转相位锁定在位于所述旋转相位的变化范围内的中间锁定相位；

油压回路，具有对所述变位机构部和所述锁定机构部进行油压驱动的油压控制阀；以及控制单元，具有控制所述油压控制阀的动作的控制系统，所述控制单元根据使所述旋转相位变位的变位力来改变所述控制系统的时间响应性。

2.如权利要求1所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述控制单元利用所述旋转相位向滞后角方向变位的滞后角控制模式和所述旋转相位向提前角方向变位的提前角控制模式，改变所述控制系统的时间响应性。

3.如权利要求2所述的阀开闭时期调整系统，其中，以使所述提前角控制模式的时间响应性比所述滞后角控制模式的时间响应性更快的方式，改变所述时间响应性。

4.如权利要求1至3中任一项所述的阀开闭时期调整系统，其中，具有获取与所述油压回路的油压特性有关的特性信息的特性获取部，根据所述特性信息来改变所述控制系统的时间响应性。

5.如权利要求4所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述特性信息包含所述油压回路的油温、油压、油压泵的转速、油劣化度中的至少一者。

6.如权利要求1所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述控制单元包括评价所述油压回路的工作油的劣化度的油劣化度评价部，并且根据所述劣化度改变所述控制系统的时间响应性。

7.如权利要求1至3中任一项所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述控制系统是对所述旋转相位的实际值进行反馈以使所述旋转相位的实际值接近所述旋转相位的目标值的反馈控制系统，通过所述反馈控制系统的时间常数的变更来实现所述时间响应性的变更。

8.如权利要求6所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述控制系统是对所述旋转相位的实际值进行反馈以使所述旋转相位的实际值接近所述旋转相位的目标值的反馈控制系统，在所述控制单元中准备有至少将所述劣化度作为输入参数、导出对向所述油压控制阀输出驱动信号的所述控制系统的时间响应性进行确定的控制常数的映射。

9.如权利要求6或8所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述油劣化度评价部根据利用所述内燃机来行驶的车辆的行驶距离来计算所述劣化度。

10.如权利要求6或8所述的阀开闭时期调整系统，其中，所述油劣化度评价部根据利用所述内燃机来行驶的车辆的油更换后的经过时间来计算所述劣化度。

说明书全文

阀开闭时期调整系统

技术领域

[0001] 本发明涉及对从动侧旋转部件相对于与内燃机的曲轴同步旋转的驱动侧旋转部件的相对旋转相位进行控制的阀开闭时期调整系统。

背景技术

[0002] 以往以来，已知一种阀开闭时期控制装置，为了将从动侧旋转部件相对于驱动侧旋转部件的相对旋转相位（以下，简称旋转相位）保持在规定的中间旋转相位（锁定旋转相位或锁定位置），所述阀开闭时期控制装置包括由形成在从动侧旋转部件上的锁定凹部和相对于该锁定凹部能够进退的油压式锁定体构成的油压式锁定机构。此外，在此，将锁定体插入锁定凹部称作锁定或锁定动作，将锁定体从锁定凹部脱离称作解锁或解锁动作。在如此构成的阀开闭时期控制装置中，在产生锁定请求或解锁请求的情况下，需要以使对从动侧旋转部件相对于驱动侧旋转部件的相对旋转相位进行变位的动作以及锁定动作、解锁动作顺畅地进行的方式，控制油压控制阀。
[0003] 在专利文献1中，公开了使用一个油压控制阀来控制旋转相位的变位和锁定销的动作这两者的阀开闭时期控制装置。在该装置中，控制向油压控制阀发送的驱动信号（驱动电流）的控制单元将针对油压控制阀的控制的控制区域分成多个控制区域，并使至少一个控制区域中的驱动电流控制特性不同于其他的控制区域中的驱动电流控制特性。详细而言，在要求相位变位控制的精度和稳定性的确保的控制区域中，将驱动电流控制的响应速度（时间常数）设定在能够防止过冲和振荡（overshoot·hunting）的范围内，另一方面，在要求高响应化的控制区域中，将驱动电流控制的响应速度（时间常数）高响应化。例如，在向锁定方向/解锁方向驱动锁定销的锁定销控制区域中，进行高响应化，在将旋转相位向根据运转条件所设定的目标旋转相位进行变位控制的控制区域中，进行能够确保精度和稳定性的低响应化。
[0004] 在该装置中，通过利用锁定动作和解锁动作控制、以及旋转相位变位控制来设定不同的响应速度，旨在使各个动作最优地被执行。然而，由于在判定锁定请求或解锁请求之后，在锁定动作和解锁动作控制中进行响应速度的变更设定，因此，当该判定定时过于提前或过于滞后时，发生无法进行适当的阀开闭时期的控制这样的不良情况。
[0005] 在专利文献2中，公开了如下的内燃机的控制装置，其包括：能够改变凸轮轴相对于曲轴的旋转相位的相位可变机构、以及能够连续地改变进气阀的提升量的可变阀提升机构。在该装置中，在低负载侧的运转区域和高负载侧的运转区域中划分模式，通过各模式，划分提前关闭动作和滞后关闭动作，并改变进气阀关闭定时设定或目标气缸空气量。另外，在模式转移时，能够适当地调整气缸空气量并切实地防止异常燃烧，并且能够减小泵损失并提高发动机运转效率。然而，在该装置中，虽然在低负载侧和高负载侧划分运转区域，但是没有关于可变阀的控制动作中的模式划分的记载，对于阀开闭时期控制中的控制模式的调整没有进行考虑。
[0006] 在专利文献3中，公开了如下的阀开闭时期控制装置，其包括：相位转换机构，其通过相对于通过可动的分隔部件使容积互补地可变的两种压力室分别供给和排出工作流体，使相对于曲轴同步旋转的驱动侧旋转部件与相对于凸轮轴一体旋转的从动侧旋转部件的相对相位（旋转相位）变位；以及锁定机构，能够将所述相对相位固定在适于所述内燃机的起动的中间锁定相位，并且通过工作流体进行所述相对相位的固定解除。该阀开闭时期控制装置包括：控制用于旋转相位变位的工作油供给的第一控制阀；以及控制用于锁定动作的工作油供给的第二控制阀。控制单元中保存和存储与发动机的运转状态相对应的最佳的相对相位，并且被构成为针对另外检测出的运转状态（发动机转速、冷却水温度等）能够获得最佳的相对相位。点火开关的启动/关闭信息、来自检测发动机油温的油温传感器的信息等也被输入控制单元中。该阀开闭时期控制装置为根据运转状态来计算最佳的目标相对相位（目标旋转相位）的结构，但关于为了实现所计算出的目标旋转相位对用于驱动油压控制阀的操作量的运算没有详细记载。尤其是，关于使旋转相位变位的动作以及使锁定动作或解锁动作顺畅进行那样的油压控制阀的控制，没有特别地进行考虑。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1：日本特开2011―058444号公报（段号〔0002－0011〕〔0043－0049〕、图9）
[0010] 专利文献2：日本特开2009―243372号公报（段号〔0029－0125〕、图5，12）[0011] 专利文献3：日本特开2009―074384号公报（段号〔0012－0040〕、图1）发明内容
[0012] 鉴于上述情况，本发明的目的是改进以往的阀开闭时期控制，以使改变旋转相位的动作和锁定动作或解锁动作顺畅进行。
[0013] 为实现上述目的，本发明的阀开闭时期调整系统包括：变位机构部，使凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转相位变位；锁定机构部，将所述旋转相位锁定在位于所述旋转相位的变化范围内的中间锁定相位；油压回路，具有对所述变位机构部和所述锁定机构部进行油压驱动的油压控制阀；以及控制单元，具有控制所述油压控制阀的动作的控制系统，所述控制单元被构成为根据使所述旋转相位变位的变位力来改变所述控制系统的时间响应性。
[0014] 在该结构中，由于根据使凸轮轴相对于曲轴的旋转相位变位的变位力来改变控制系统的时间响应性，所以能进行适于各个特性的控制，从而能够以使对旋转相位进行变位的动作和锁定动作或解锁动作可靠地进行的方式，控制油压控制阀。作为变位力的一例，可例举作用于转子上的凸轮的扭矩变动或作用于转子上的油压。
[0015] 在本发明的优选实施方式中，所述控制单元利用所述旋转相位向滞后角方向变位的滞后角控制模式和所述旋转相位向提前角方向变位的提前角控制模式，改变所述控制系统的时间响应性。
[0016] 在该结构中，由于将使旋转相位向提前角方向或滞后角方向变位的旋转相位变位控制划分为向滞后角方向变位的控制和向提前角方向变位的控制，所以能进行适合于各个特性的控制，从而能够以使对旋转相位进行变位的动作和锁定动作或解锁动作可靠地进行的方式，控制油压控制阀。
[0017] 在本发明的优选实施方式中，以使所述提前角控制模式的时间响应性比所述滞后角控制模式的时间响应性更快的方式，改变所述时间响应性。该特征的导入是基于发明人的以下的认知：当在汽车等的内燃机的阀开闭位置控制中，旋转相位向提前角方向变位的时机是驾驶员踩踏加速踏板时，因此要求时间响应性高速（响应速度快），相对于此，旋转相位向滞后角方向改变时不要求高速的时间响应性。即，向滞后角方向变位时，采用使锁定控制可靠执行的控制模式（滞后角控制模式），向提前角方向变位时，采用重视高速的时间响应性的控制模式（提前角控制模式）。由此，阀开闭时期调整系统的控制系统能够确保必要的响应性的同时，可靠地进行针对锁定机构部的锁定油压控制。
[0018] 另外，根据油压特性，油压控制阀的滑阀的动作、由从油压控制阀供给的油压实现的旋转相位变位机构部和锁定机构部的动作（旋转相位、锁定动作、解锁动作）的时间响应性变动。为消除由这种变动引起的系统的不稳定，在本发明优选的一个实施方式中，具有获取与所述油压回路的油压动态特性有关的特性信息的特性获取部，根据所述特性信息来改变所述控制系统的时间响应性。
[0019] 作为确定油压动态特性值的特性信息，可例举出油压回路的油温、油压、油压泵的转速、油劣化度等，所以采用所述特性信息包含所述油压回路的油温、油压、油压泵的转速、油劣化度中的至少一者的构成即可。但是，如果考虑附加成本，优选利用油温、油压、油压泵的转速或油劣化度中的出于其他的目的已经获得的要素。
[0020] 还有，在本发明的优选实施方式中，所述控制单元包括评价所述油压回路的工作油的劣化度的油劣化度评价部，并且被构成为根据所述劣化度改变所述控制系统的时间响应性。
[0021] 如果油压回路的工作油（也简称为油）继续劣化，则油压回路、尤其是油压控制阀的油压动态特性产生变化，其结果是，组入有该油压控制阀的时间响应性产生变化，使旋转相位变位的动作和锁定动作或解锁动作的可靠性下降。对于该问题，根据本发明的上述结构，通过评价包含油压控制阀的油压回路中的工作油的劣化度，并根据该被评价的劣化度改变控制系统的时间响应性，能够解决上述问题。例如，工作油的粘性下降时，包含油压控制阀的油压控制系统的时间响应性下降，但这种下降通过相应地提高输出向油压控制阀输出的驱动信号的控制系统的时间响应性能够进行补偿。由此，即使环境条件变化，也能长期获得使旋转相位变位的动作和锁定动作或解锁动作的可靠性。
[0022] 还有，考虑到在以往的阀开闭时期调整系统的控制系统中广泛利用反馈控制系统这一情况，优选通过改变反馈控制系统的时间常数来实现根据本发明的时间响应性的变更。
[0023] 当阀开闭时期调整系统的控制系统中利用反馈控制系统的情况下，通过改变反馈控制系统的时间响应性，能够简单且可靠地实现根据本发明的时间响应性的变更。因此，在本发明的优选实施方式中，所述控制系统被构成为：对所述旋转相位的实际值进行反馈以使所述旋转相位的实际值接近所述旋转相位的目标值的反馈控制系统，在所述控制单元中准备有至少将所述劣化度作为输入参数、导出对向所述油压控制阀输出驱动信号的所述控制系统的时间响应性进行确定的控制常数的映射。由于预先创建这样的映射，所以能简单地实现能够补偿劣化度的变化的控制系统。另外，如果想使该控制系统的时间响应性还依赖于其他参数、例如目标旋转相位，则创建将目标旋转相位也作为输入参数、导出确定时间响应性的控制常数的映射即可。
[0024] 汽车用内燃机中的工作油的劣化依赖于其行驶距离和油更换后的经过时间。由于内燃机（发动机）中搭载有油过滤器，所以从刚更换油后到行驶至规定距离，油过滤器有效地发挥作用以吸附异物，所以油几乎不发生劣化。但是，受到来自发动机的热的影响，发生氧化或炭化，油量下降，所以这些因素成为油劣化的主要原因。还有，油过滤器用于吸附油中的异物，由于随着使用、吸附力下降，所以在规定距离以上的行驶中，油劣化呈二次曲线状发展。从这一点看，能够预先预测基于行驶距离的油劣化曲线。
[0025] 另外，与行驶距离相比，油劣化较少，但由于经过较长时间时油自身氧化，因此也能够预先预测基于从油更换后的经过时间的油劣化曲线。
[0026] 从这一点看，在本发明的优选的一个实施方式中，所述油劣化度评价部被构成为根据利用所述内燃机来行驶的车辆的行驶距离来计算所述劣化度。另外，在本发明的优选的另一个实施方式中，所述油劣化度评价部被构成为根据利用所述内燃机来行驶的车辆的油更换后的经过时间来计算所述劣化度。
[0027] 当然，也可以将这两种劣化度的计算方法组合。如果根据车辆的行驶距离或油更换后的经过时间这两者来导出劣化度，并预先创建用于根据该导出的劣化度来导出用于控制系统的时间响应性变更的变更指令值的映射，则即使采用简单的结构，即使工作油的劣化长期发展，也能实现使旋转相位变位的动作和锁定动作或解锁动作的可靠性。

附图说明

[0028] 图1是概略性图示本发明的阀开闭时期调整系统的基本的控制流程的示意图。
[0029] 图2是示出阀开闭时期控制装置的全体结构的侧视剖面图。
[0030] 图3是图2的III－III剖视图。
[0031] 图4是示出限制机构和锁定机构的结构的分解图。
[0032] 图5A是示出发动机起动时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0033] 图5B是示出发动机起动时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0034] 图6A是示出解除锁定状态时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0035] 图6B是示出解除锁定状态时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0036] 图7A是解除限制状态时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0037] 图7B是示出解除限制状态时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0038] 图8A是示出保持限制解除状态和解锁状态时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0039] 图8B是示出保持限制解除状态和解锁状态时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0040] 图9A是示出通常运转状态下的提前角控制时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0041] 图9B是示出通常运转状态下的提前角控制时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0042] 图10A是示出通常运转状态下的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0043] 图10B是示出通常运转状态下的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0044] 图11A是示出锁定动作开始时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0045] 图11B是示出锁定动作开始时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0046] 图12A是示出实现限制状态时的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0047] 图12B是示出实现限制状态时的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0048] 图13A是示出锁定状态下的限制机构和锁定机构的状态的俯视图。
[0049] 图13B是示出锁定状态下的限制机构和锁定机构的状态的剖视图。
[0050] 图14是示出控制单元的功能的功能框图。
[0051] 图15是示出第一实施方式的阀开闭时期调整系统中目标值和控制量之间的关系的一例的示意图。
[0052] 图16是示出针对VVT机构的旋转相位控制程序的一例的流程图。
[0053] 图17是图示起动到解锁的旋转相位变位行程的示意图。
[0054] 图18是概略性地图示第二实施方式的阀开闭时期调整系统的基本的控制流程的示意图。
[0055] 图19是示出控制单元的功能的功能框图。
[0056] 图20是示出针对VVT机构的旋转相位控制程序的一例的流程图。
[0057] 图21是示出起动至解锁的旋转相位变位行程的示意图。

具体实施方式

[0058] 〔第一实施方式〕
[0059] 在说明本发明涉及的阀开闭时期调整系统的第一实施方式之前，使用图1的示意图说明本发明的概略的说明。该系统包括通过控制单元9控制的阀开闭时期调整机构（以下，称作“VVT机构”）1。VVT机构1在下面详细说明，其包括：变位机构部，使凸轮轴19相对于内燃机（也表述为发动机）E的曲轴18的旋转相位向提前角方向D1或滞后角方向D2变位；以及锁定机构部60（在图1中未示出），将所述旋转相位锁定在位于所述旋转相位的变化范围内的中间锁定相位。变位机构部和锁定机构部60通过油压控制阀72（在图1中图未示）动作，所述油压控制阀72通过驱动信号（例如，PWM信号）被进行驱动控制。控制单元9构筑了基于从发动机ECU11赋予的成为旋转相位的控制目标的基本目标旋转相位（在图1中，使用θ0表示）来输出向油压控制阀72输出的驱动信号的反馈控制系统。
[0060] 本发明的重要的特征在于，控制单元9具有使旋转相位向滞后角方向D2变位的滞后角控制模式和使旋转相位向提前角方向D1变位的提前角控制模式，通过滞后角控制模式和提前角控制模式改变反馈控制系统的时间响应性。在本实施方式中，在提前角控制模式中赋予与滞后角控制模式相比更高速的时间响应性。在图1的反馈控制系统中，时间响应性的调整通过时间常数的调整来进行。因此，该时间响应性的调整通过在提前角控制模式时赋予具有使基准时间常数减少的值的提前角方向系数（图1中表示为“提前”）来调整，在滞后角控制模式时赋予具有使基准时间常数增加的值的滞后角方向系数（图1中表示为“滞后”）来进行。这里，将使用提前角方向系数或滞后角方向系数被调整的时间常数赋予被构筑为PID的控制器。其结果是，在提前角控制模式时，对时间响应性高的操作量进行运算输出。由于确定为提前角控制模式的、旋转相位向提前角方向D1的变位与驾驶员踩踏加速踏板时的事件相关联，因此，时间响应性高的操作量使得控制量的响应性也高，从而获得反应良好的运转性。相反，在滞后角控制模式时，对时间响应性低的操作量进行运算输出。由于确定为滞后角控制模式的、旋转相位向滞后角方向D2的变位大多与伴随锁定机构60的锁定动作或解锁的事件相关联，所以时间响应性较低时能提高锁定动作或解锁的可靠性。
[0061] 根据实际上在VVT机构1中检测出的旋转变位的测量值即实际旋转变位位置、和下一目标旋转变位位置，能够确定对滞后角控制模式和提前角控制模式的选择，即、使旋转相位向滞后角方向D2变位或者使旋转相位向提前角方向D1变位。还有，由于用角度（度）测定旋转相位，所以在本说明书中旋转相位具有相同意思并也使用角度来表示。另外，也可以根据经由凸轮轴19作用于内部转子3上的凸轮的扭矩变动（变位力的一例）来选择滞后角控制模式和提前角控制模式。
[0062] 该控制单元9中选择性地还准备有对时间响应性进行调整的另一个调整参数。该调整参数是与包含对VVT机构1的动作进行控制的油压控制阀72的油压回路7中的油压动态特性有关的特性信息（图1中表示为“特”）。根据油压动态特性，油压控制阀72的滑阀的动作、由从油压控制阀72供应的油压实现的变位机构部和锁定机构部60的动作（旋转相位、锁定动作、解锁动作）的时间响应性发生变动。由于该变动视作控制系统的干扰，因此根据特性信息来计算用于补偿该干扰的修正系数，使用该修正系数调整时间常数，由此控制量的可靠性提高。作为决定油压动态特性值的特性信息，可例举油压回路7的油温、油压、油压泵71的转速、油劣化度等，但是优选以其他目的获取的数据。
[0063] 这里，利用油压回路7的油温：T、与油压泵71的转速相对应的发动机转速：Ne。为了发动机控制，始终检测发动机转速：Ne，由于与发动机转速相关联的油压泵71的转速与油压关联，所以具有作为特性信息的价值。如果使用油压传感器等检测油压时，也可以使用油压代替发动机转速：Ne。还有，作用于内部转子3的油压（变位力的一例），不仅能够用作确定油压动态特性值的特性信息，还能用作用于选择滞后角控制模式和提前角控制模式的信息。
[0064] 还有，将上述特性信息、旋转相位变位的方向性（滞后角方向D2或提前角方向D1）作为输入参数，预先创建导出时间常数调整用的修正系数的映射时，能够以较低的运算负载迅速地进行时间常数的计算。
[0065] 反馈系统自身是公知的结构，根据VVT机构1中的旋转相位的测量值（旋转相位的实际值）即实际角度（图1中表示为θr）、和目标值即目标角度（图1中表示为θ）之差即偏差（图1中表示为Δθ），计算操作量：S。还有，根据计算出的操作量生成驱动信号：D，并将该驱动信号输出至油压控制阀72。
[0066] 根据图2至图13说明本发明的实施方式。首先，根据图2和图3，说明VVT机构1的整体结构。
[0067] （整体结构）
[0068] VVT机构1具有：与发动机E的曲轴18同步旋转的作为驱动侧旋转部件的外部转子2；以及与外部转子2同轴地配置并与凸轮轴19同步旋转的作为从动侧旋转部件的内部转子
3。
[0069] 外部转子2由以下部件构成：后板21，被安装在连接有凸轮轴19这一侧；前板22，被安装在与连接有凸轮轴19一侧相反的一侧；以及外壳23，被后板21和前板22夹持。内装在外部转子2中的内部转子3一体地被组装在凸轮轴19的前端部，并能够相对于外部转子2在一定的范围内相对旋转。
[0070] 曲轴18旋转驱动时，其旋转驱动力经由设置在曲轴18上的输出链轮17和卷绕在输出链轮17上的动力传递部件10被传递到后板21的链轮部21a，外部转子2向图3所示的RD方向旋转驱动。伴随外部转子2的旋转驱动，内部转子3向RD方向旋转驱动，从而凸轮轴9旋转。
[0071] 在外部转子2的外壳23中，向径向内侧方向突出的多个突出部24沿周向相互分离地形成。由该突出部24和内部转子3形成油压室4。在本实施方式中，在三个位置设置有油压室4，但不限于此。
[0072] 各油压室4通过成为内部转子3的一部分的分隔部31或被安装在内部转子3上的叶片32，被分成提前角室41和滞后角室42这两部分。在形成在分隔部31上的限制部件收容部51和锁定部件收容部61中，分别收容有限制部件5和锁定部件6，构成了限制机构50及锁定机构部60。此外，在本发明中，也将进行提前角方向D1和滞后角方向D2的旋转变位的机构统一称作变位机构部。该变位机构部中还包含限制机构50。关于它们的结构在后面说明。
[0073] 形成在内部转子3上的提前角通路43与提前角室41连通。同样地，形成在内部转子3上的滞后角通路44与滞后角室42连通。提前角通路43和滞后角通路44经由油压回路7针对提前角室41和滞后角室42供给或排出工作油，从而使油压作用于作为变位机构部的主要构件的分隔部31或叶片32。如此，使内部转子3相对于外部转子2的相对旋转相位向图3的提前角方向D1或滞后角方向D2变位，或者保持在任意的相位。此外，作为工作油，通常使用发动机油。
[0074] 外部转子2和内部转子3能够相对旋转移动的一定的范围与在油压室4的内部分隔部31或叶片32能够变位的范围对应。提前角室41的容积最大时的相位是最大提前角相位，滞后角室42的容积最大时的相位是最大滞后角相位。即，相对旋转相位能够在最大提前角相位和最大滞后角相位之间变位。
[0075] 在内部转子3和前板22上设置有扭簧8。通过扭簧8以使相对旋转相位向提前角方向D1变位的方式对内部转子3及外部转子2施力。
[0076] 以下，关于油压回路7的结构进行说明。油压回路7具有：油压泵71，通过发动机E驱动从而进行工作油的供给；螺线管式油压控制阀72，控制工作油相对于提前角通路43和滞后角通路44的供给和排出；升压机构73，对来自油压泵71的工作油进行升压；以及储存工作油的储油罐74。
[0077] 油压控制阀72基于从控制单元9输出的驱动信号进行动作。油压控制阀72具有：第一位置72a，允许工作油向提前角通路43的供给，允许工作油从滞后角通路44的排出从而进行提前角控制；第二位置72b，禁止向提前角通路43及滞后角通路44的工作油供给和排出从而进行相位保持控制；以及第三位置72c，允许来自提前角通路43的工作油排出，允许工作油向滞后角通路44的供给从而进行滞后角控制。由控制单元9基于驱动信号使油压控制阀72动作。本实施方式的油压控制阀72被构成为在没有来自控制单元9的驱动信号的状态下，在第一位置72a进行提前角控制。
[0078] （限制机构）
[0079] 关于将相对旋转相位限制在最大滞后角相位至中间锁定相位的范围（以下，称为“限制范围Lr”）的限制机构50的结构，基于图4进行说明。中间锁定相位是指通过后述的锁定机构部60锁定时的相对旋转相位。
[0080] 限制机构50主要由以下部件构成：带台阶的圆筒形的限制部件5；限制部件收容部51，收容限制部件5；以及长孔形状的限制凹部52，以使限制部件5能够嵌入的方式形成在后板21的表面上。
[0081] 限制部件5是将直径不同的圆筒进行4级层叠而成的形状。该4级的圆筒从后板21这一侧按顺序被称为第一台阶部5a、第二台阶部5b、第三台阶部5c及第四台阶部5d。第二台阶部5b被构成为其直径比第一台阶部5a的直径小，由此，在前板22这一侧，第二台阶部5b、第三台阶部5c、第四台阶部5d依次直径变大。此外，第三台阶部5c是为减小后述的第一油压室55的容积来提高向第一油压室55供给工作油时的限制部件5的动作性而设置的。
[0082] 第一台阶部5a形成为能够嵌入限制凹部52，在第一台阶部5a嵌入限制凹部52时，相对旋转相位被限制在限制范围Lr内。在第四台阶部5d上形成有圆筒形的凹部5f，弹簧53被收容于其中。另外，为缓和限制部件5向施力方向移动时的工作油的阻力并提高动作性，在限制部件5的中心部形成有通孔5g。
[0083] 在限制部件5和前板22之间设置有塞部件54，在该塞部件54和凹部5f的底面之间安装有弹簧53。形成在塞部件54上的切口部54a在限制部件5向前板22这一侧移动时，能够将工作油经由未图示的排出流路排出到VVT机构1的外部，有助于提高限制部件5的动作性。
[0084] 限制部件收容部51沿着凸轮轴9的旋转轴芯（以下，称为“旋转轴芯”）的方向形成在内部转子3上，并从前板22一侧到后板21一侧贯穿内部转子3。限制部件收容部51是例如将直径不同的圆筒状的空间进行两级层叠而成的形状，并以使限制部件5能够在其内部移动的方式形成。
[0085] 限制凹部52是以旋转轴芯为中心的圆弧状，其径向上的位置与后述的锁定凹部62略微不同地形成。限制凹部52如下构成：在限制部件5与第一端部52a抵接的状态时，相对旋转相位成为中间锁定相位，在限制部件5与第二端部52b抵接的状态时，相对旋转相位成为最大滞后角相位。即，限制凹部52与限制范围Lr对应。
[0086] 限制部件5被收容在限制部件收容部51，并且通过弹簧53始终向后板21这一侧被施力。当限制部件5的第一台阶部5a嵌入限制凹部52时，相对旋转相位被限制在限制范围Ｌr内，从而形成“限制状态”。当第一台阶部5a抵抗由弹簧53产生的施加力而从限制凹部52退出时，限制状态被解除，成为“限制解除状态”。
[0087] 将限制部件5收容在限制部件收容部51时，限制部件5和限制部件收容部51形成第一油压室55。当向第一油压室55供给工作油、油压作用于第一受压面5e时，限制部件5抵抗弹簧53的施加力而向前板22这一侧移动，从而成为限制解除状态。关于相对于第一油压室55供给和排出流体的流路的结构在后面说明。
[0088] （锁定机构部）
[0089] 关于将相对旋转相位锁定在中间锁定相位的锁定机构部60的结构，基于图4进行说明。锁定机构部60主要由以下部件构成：带台阶的圆筒形的锁定部件6；收容锁定部件6的锁定部件收容部61；以及圆孔形状的锁定凹部62，以使锁定部件6能够嵌入的方式形成在后板21的表面上。
[0090] 锁定部件6具有例如将直径不同的圆筒进行3级层叠而成的形状。该3级圆筒从后板21这一侧按顺序被称为第一台阶部6a、第二台阶部6b及第三台阶部6c。第一台阶部6a、第二台阶部6b、第三台阶部6c依次直径变大。
[0091] 第一台阶部6a形成为能够嵌入锁定凹部62，在第一台阶部6a嵌入锁定凹部62的状态时，相对旋转相位被锁定在中间锁定相位。在第三台阶部6c到第二台阶部6b的一部分上，形成有圆筒形的凹部6f，弹簧63被收容在其中。另外，为缓和锁定部件6向施力方向移动时的工作油的阻力并提高动作性，在锁定部件6的中心部形成有通孔6g。
[0092] 在锁定部件6和前板22之间设置有塞部件64，在该塞部件64和凹部6f的底面之间安装有弹簧63。形成在塞部件64上的切口部64a在锁定部件6向前板22这一侧移动时，能够通过未图示的排出流路将工作油排出到VVT机构1的外部，有助于提高锁定部件6的动作性。
[0093] 锁定部件收容部61沿着旋转轴芯的方向形成在内部转子3，从前板22一侧到后板21一侧贯穿内部转子3。锁定部件收容部61是将直径不同的圆筒状的空间进行3级层叠而成的形状，并以使锁定部件6能够在其内部移动的方式形成。
[0094] 锁定部件6被收容在锁定部件收容部61中，并且通过弹簧63始终向后板21这一侧被施力。锁定部件6的第一台阶部6a嵌入锁定凹部62时，相对旋转相位被锁定在中间锁定相位，从而形成“锁定状态”。当第一台阶部6a抵抗由弹簧63产生的施加力而从锁定凹部62退出时，锁定状态被解除，成为“解锁状态”。
[0095] 将锁定部件6收容在锁定部件收容部61时，通过锁定部件6和锁定部件收容部61形成第二油压室65及第三油压室66。当向第二油压室65供给工作油、油压作用于第二受压面6d时，锁定部件6抵抗弹簧63的施加力而向前板22这一侧移动，从而成为解锁状态。另外，向第三油压室66供给工作油，油压作用于第三受压面6e时，锁定部件6的解锁状态被保持。关于相对于第二油压室65及第三油压室66供给和排出工作油的流路的结构在后面说明。
[0096] 下面根据图4和图5说明解除限制流路、排放流路86、解锁流路88和连通流路89。
[0097] （解除限制流路）
[0098] 用于实现限制解除状态的解除限制流路具有限制时连通路径82和解除时连通路径83。限制时连通路径82由后述的后板通路84、第一贯通路径85a及供给路径85c构成，是为了解除限制状态而向第一油压室55供给工作油的流路。另外，解除时连通路径83是在限制部件5从限制凹部52退出时为了保持限制解除状态而向第一油压室55供给工作油的流路。
[0099] 后板通路84是形成在后板21的内部转子3这一侧的表面上的槽状的通路，并与提前角室41连通。后板通路84被构成为仅在限制部件5处于限制范围Lr内的规定的提前角侧的范围（以下，称为“可解除限制范围Lt”）内时，能够与构成转子通路85的一部分的第一贯通路径85a连通。此外，限制部件5在可解除限制范围Lt的范围内是指：第一台阶部5a完全位于可解除限制范围Lt的区域内。
[0100] 转子通路85是形成在内部转子3上的通路，由第一贯通路径85a、第二贯通路径85b、供给路径85c及排出路径85d构成。第一贯通路径85a及第二贯通路径85b沿旋转轴芯的方向连续地呈直线地形成在内部转子3的径向外侧的侧面上。第一贯通路径85a的后板21这一侧的端部被构成为在限制部件5处于可解除限制范围Lt内时，与后板通路84连通。另外，第二贯通路径85b的前板22这一侧的端部与排出路径85d连接。供给路径85c从第一贯通路径85a和第二贯通路径85b的边界部分支，并与第一油压室55连通。排出路径85d以俯视L字形形成在内部转子3的前板22这一侧的表面上，并且被构成为仅在限制部件5处于比可解除限制范围Lt更靠提前角侧的规定的范围时，与后述的排出孔87连通。
[0101] 如上所述，限制时连通路径82由后板通路84、第一贯通路径85a及供给路径85c构成。因此，限制部件5处于可解除限制范围Lt内时，后板通路84和第一贯通路径85a连通，由此，限制时连通路径82与第一油压室55连通并供给工作油，使油压作用于第一受压面5e从而解除限制状态。
[0102] 解除时连通路径83是形成在内部转子3内的管状的通路，并与提前角室41连通。在限制部件5从限制凹部52退出而成为限制解除状态时，解除时连通路径83与第一油压室55连通并从提前角室41供给流体，使油压作用于第一受压面5e从而保持限制解除状态。
[0103] 此外，被构成为：限制部件5抵抗弹簧53的施加力而向前板22这一侧移动时，在解除时连通路径83与第一油压室55连通的定时，供给路径85c通过第一台阶部5a被切断与第一油压室55的连通。即，向第一油压室55供给工作油的通路以成为限制时连通路径82或解除时连通路径83的任一者的方式被择一地构成。通过该结构，要从第一油压室55排出工作油的情况下，能够从第一油压室55经由供给路径85c（后述的排放流路86的一部分）排出工作油的同时，切断从解除时连通路径83的工作油供给。
[0104] 但是，严密来说，被构成为：在限制时连通路径82和解除时连通路径83的切换时，工作油从限制时连通路径82及解除时连通路径83两者中被供给到第一油压室55。这是为了防止在限制时连通路径82和解除时连通路径83的切换时发生任一连通路径都没有连接到第一油压室55的状况时，第一油压室55临时处于密闭状态，导致损害限制部件5的限制、解除动作的顺畅性。
[0105] （排放流路）
[0106] 排放流路86是在限制部件5嵌入限制凹部52时、为了迅速排出构成限制部件5的移动阻力的第一油压室55内的工作油的流路。排放流路86由供给路径85c、第二贯通路径85b、排出路径85d及排出孔87构成。排出孔87形成为沿旋转轴芯的方向贯穿前板22。
[0107] 排放流路86被构成为：仅在限制部件5处于比可解除限制范围Lt更靠提前角侧的规定的范围时连通，在限制部件5处于可解除限制范围Lt内时不连通。通过该结构，防止后板通路84和第一贯通路径85a连通时从提前角室41供给的工作油直接经由排放流路86排出。
[0108] （解锁流路）
[0109] 解锁流路88是形成在内部转子3内的管状的通路，并与滞后角室42连通。解锁流路88是从滞后角室42向第二油压室65供给工作油，并使油压作用于第二受压面6d，使锁定部件6从锁定凹部62退出的流路。
[0110] （连通流路）
[0111] 连通流路89是形成在内部转子3内的管状的通路，并在限制解除状态、且锁定部件6向前板22这一侧发生一定程度移动的状态下，使第一油压室55和第三油压室66连通。当解除时连通路径83、第一油压室55、连通流路89及第三油压室66连通时，从提前角室41被供给到第一油压室55的工作油还被供给到第三油压室66，从而能够保持限制解除状态和解锁状态。
[0112] （解除锁定时和解除限制时的动作）
[0113] 关于使用以上说明的限制机构50、锁定机构部60及各流路将锁定状态解除的顺序，基于图5至图8进行说明。
[0114] 发动机起动时的状态如图5所示。在发动机起动时，由于油压控制阀72处于第一位置72a，所以进行提前角控制。但是，由于限制部件5处于可解除限制范围Lt的范围外，所以工作油没有从限制时连通路径82供给到第一油压室55。另外，由于解除时连通路径83也不与第一油压室55连通，所以工作油没有被供给到第一油压室55。因此，锁定状态被维持。
[0115] 在发动机起动后，首先，为解除锁定状态，切换到滞后角控制时的状态如图6所示。此时，经由解锁流路88从滞后角室42向第二油压室65供给工作油，锁定部件6从锁定凹部62退出，由此锁定状态被解除。锁定状态被解除后，限制部件5在限制凹部52内向滞后角方向D2移动。
[0116] 当未图示的相位传感器检测到处于限制部件5位于可解除限制范围Lt内的相对旋转相位时，发动机ECU11切换到提前角控制。此时的状态如图7所示。由于后板通路84和第一贯通路径85a连通，所以从限制时连通路径82向第一油压室55供给工作油。然后，限制部件5从限制凹部52退出，限制状态被解除。
[0117] 通过提前角控制来保持限制解除状态及解锁状态时的状态如图8所示。此时，第一油压室55和第三油压室66通过连通流路89连通，从而从提前角室41被供给到第一油压室55的工作油还被供给到第三油压室66。其结果是，限制解除状态及解锁状态被保持。
[0118] （通常运转状态下的动作）
[0119] 接下来，关于按照上述顺序实现限制解除状态及解锁状态、而处于通常的运转状态时的动作，基于图9和图10进行说明。
[0120] 在通常的运转状态下进行了提前角控制时的状态如图9所示。提前角控制时，如上所述，由于提前角室41、解除时连通路径83、第一油压室55、连通流路89以及第三油压室66连通，所以在限制解除状态及解锁状态被保持的状态下进行提前角动作。
[0121] 在通常的运转状态下进行了滞后角控制时的状态如图10所示。此时，由于从滞后角室42向第二油压室65供给工作油，所以解锁状态被保持。另一方面，由于没有向第一油压室55供给工作油，所以限制部件5通过弹簧53被施力，从而与后板21抵接。但是，由于限制部件5在后板21的表面上滑动，所以不会对运转产生障碍。另外，由于限制凹部52和锁定凹部62形成于在径向上错开的位置上，所以限制部件5不会嵌入锁定凹部62。
[0122] （限制时和锁定时的动作）
[0123] 最后，关于首先实现限制状态之后达到锁定状态的顺序，基于图11至图13进行说明。
[0124] 图11中示出了：通过提前角控制，排出路径85d和排出孔87连通，进行相位旋转直到达到排放流路86发挥功能的位置的状态。此时，由于从提前角室41向第一油压室55及第三油压室66供给工作油，所以保持了限制解除状态及解锁状态。由于排放流路86连通，所以按照以下的顺序使限制部件5嵌入限制凹部52时，从第一油压室55中排出工作油，能够迅速地达到限制状态。
[0125] 图12示出了切换到滞后角控制而实现了限制状态的状态。如果限制部件5嵌入限制凹部52之后还维持滞后角控制，则限制部材5位于可解除限制范围Lt内，接下来切换到提前角控制时，限制状态将被解除。因此，达到限制状态之后，限制部材5位于可解除限制范围Lt内，后板通路84和第一贯通路径85a连通之前，需要切换为提前角控制。
[0126] 限制部件5进入可解除限制范围Lt之前切换到提前角控制时，不向第一油压室55供给工作油，从而限制部件5在不从限制凹部52退出的情况下进行提前角动作。其结果是，限制部件5与限制凹部52的第一端部52a抵接。此时，由于向连通流路89的工作油供给被切断，所以锁定部件6通过弹簧63被施力，从而嵌入锁定凹部62，由此实现图13所示的锁定状态。
[0127] 使用图14所述的功能框图，说明基于来自发动机ECU11的动作指令来控制如上构成的VVT机构1的变位机构部和锁定机构部60的控制单元9。在该实施方式中，来自发动机ECU11的动作指令中，包含基本目标角度（旋转相位）及其动作行程中的锁定动作或解锁动作的有无信息。锁定动作或解锁动作的有无信息可以由控制单元9侧根据基本目标角度判定。
[0128] 控制单元9包含数据输入输出部91、控制特性确定部92、修正映射94、目标修正部95、以及反馈控制部96。数据输入输出部91接收由发动机ECU11发送来的基本目标角度或从其他的图未示的ECU等接收数据，并将数据向所要求的控制单元9内的各功能部传送。从来自发动机ECU11的基本目标角度：θ0中读取锁定动作或解锁动作的有无信息：Ron、Roff，并且基本目标角度：θ0自身向目标修正部95被传送。
[0129] 控制特性确定部92具有根据车辆状况改变反馈控制部96中的时间响应性的功能。基本目标角度、对应于油压泵71的转速的发动机转速（图14中表示为rpm）、油压回路7中的油温（图14中表示为T）、作为VVT机构1的实际旋转相位的实际角度（图14中表示为θr）等检测数据被输入到控制特性确定部92中。控制特性确定部92具有模式判定部921和特性获取部922。
[0130] 模式判定部921判定接下来要进行的旋转相位变位控制是伴随着向滞后角方向D2的变位的控制（滞后角控制模式），还是伴随着向提前角方向D1的变位的控制（提前角控制模式）。作为其判定结果的模式种类信息（图14中表示为M，其内容为提前角或滞后角）被发送给目标修正部95或反馈控制部96。
[0131] 特性获取部922获取与油压回路7中的油压动态特性有关的特性信息。该油压动态特性是尤其与油压控制阀72的响应性相关的工作油特性，一般情况下油粘性或油压发挥较大的作用。由于油粘性依赖于油温，所以这里不测量油粘性而使用油温代替。另外，也不测量油压，而使用发动机转速代替。即，在本实施方式中，将油温和发动机转速作为与油压动态特性有关的特性信息进行输入。将构成这些特性信息的参数直接作为油压动态特性，或将根据它们计算的特性参数作为油压动态特性（图14中表示为C）发送给目标修正部95或反馈控制部96。
[0132] 目标修正部95将从数据输入输出部91接收到的基本目标角度和锁定动作或解锁动作的有无信息作为输入参数，使用修正映射94，导出用于实现最适于运转状态或车辆特性的控制量的目标角度（图14中表示为θ），输出给反馈控制部96。此时，根据需要，从控制特性确定部92读出动态油压特性或模式种类信息（提前角控制模式或滞后角控制模式），用于目标角度的计算。
[0133] 反馈控制部96包含偏差计算部961、操作量计算部962、控制常数计算部963、以及驱动控制部964。偏差计算部961根据从目标修正部95发送来的目标角度和作为控制量的实际角度之差求出偏差。操作量计算部962作为输入偏差来输出操作量（图14中表示为S）的控制器发挥功能，一般被构成为PID控制器，但是也可以采用其他形式的控制器。控制常数计算部963设定操作量计算部962中的时间响应性，在本实施方式中，设定该反馈控制部96的时间常数。关于该时间常数的计算，基本上，利用从控制特性确定部92发送来的模式种类信息的内容（提前角控制模式或滞后角控制模式）。在提前角控制模式的情况下，减小时间常数以提高控制的时间响应性，在滞后角控制模式的情况下，增大时间常数以降低控制的时间响应性。还有，根据从控制特性确定部92发送来的油压动态特性，如果该油压动态特性使时间响应性下降，则减小时间常数以调整该下降，如果该油压动态特性使时间响应性提高，则增大时间常数以调整其过高。驱动控制部964根据从操作量计算部962输出的操作量，生成并输出对VVT机构1的油压控制阀72的螺线管进行驱动的驱动信号（本实施方式中为PWM信号）。
[0134] 该控制单元9对VVT机构1的控制的重要的特征是：根据VVT机构1的旋转相位变位的方向性，改变反馈控制部96的时间响应性。为了示意性地说明上述情况，图15中例示了以旋转相位为纵轴、以时间经过为横轴的、表示目标值（目标角度）的变化的曲线图（图15中的上侧）和表示控制量（实际角度）的变化的曲线图（图15中的下侧）。目标值的曲线图向下变化的行程为滞后角方向D2的变位，因此执行使时间常数大于基准的滞后角控制模式下的反馈控制。相反，目标值的曲线图向上变化的行程为提前角方向D1的变位，因此执行使时间常数大于基准的提前角控制模式下的反馈控制。从图15的2个曲线图能够理解两个不同控制模式下的反馈控制的情形。
[0135] 利用图16所示的流程图说明具有上述结构的、本发明涉及的阀开闭时期调整系统的实施方式中的对VVT机构1进行的旋转相位控制程序。
[0136] 首先，作为向该系统输入的输入参数，读入发动机转速：Ne、节流阀开度：Th、实际角度：θr、油温：T、发动机信息：E（#50）。这里的发动机信息：E中包含表示发动机起动时、发动机停止时、怠速停止时等各种运转状态的数据。从所读入的输入参数中导出所需的作为阀开闭定时的VVT机构1的旋转相位、即基本目标角度：θ0（#52）。关于基本目标角度：θ0的导出，使用预先设定的映射：Map（Ne、T、Th）。
[0137] θ0=Map（Ne、T、Th）
[0138] 关于该基本目标角度：θ0的导出，可以在发动机ECU11中进行并传送给控制单元9，也可以在控制单元9中导出。
[0139] 利用确定函数：F，根据基本目标角度：θ0、实际角度：θr、发动机信息：E来确定锁定和解锁标识RF的设定（#54），锁定和解锁标识RF表示锁定机构部60中的锁定部件6的锁定动作或解锁动作。
[0140] RF=F（θ0、θr、E）
[0141] 接下来，目标修正部95利用目标角度导出函数或映射：G求出目标角度：θ（#56）。
[0142] θ=G（θ0、RF）
[0143] 同时，模式判定部921计算旋转相位变位的方向：Dθ是提前角方向D1还是滞后角方向D2，将计算结果设定成还作为标识变量的Dθ（#58）。
[0144] 偏差计算部961求出目标角度：θ和实际角度：θr的差分、即偏差Δθ（#60）。
[0145] Δθ=θr―θ
[0146] 还有，控制常数计算部963读入特性信息：C、旋转相位变位的方向：Dθ等（#62），将发动机转速：Ne、油温：T、旋转相位变位的方向：Dθ、特性信息：C的任一者作为输入参数，利用映射：Map2，导出控制常数（这里是时间常数）：K（#64）。
[0147] K=Map2（Ne、T、Dθ、C）
[0148] 通过使用新导出的控制常数：K再设定的操作量计算部962计算操作量：S（#66）。
[0149] S=H（Δθ、K）
[0150] 运算输出的操作量：S通过驱动控制部964被生成作为PWM信号的驱动信号：D（#68）。
[0151] D=PWM（S）
[0152] 所生成的驱动信号：D被发送给油压控制阀72，以控制VVT机构1的变位机构部和锁定机构部60。
[0153] 通过重复这样的旋转相位控制程序，实现旋转相位变位的特定行程，利用图17的示意图说明上述情况的一例（起动到解锁）。尽管未图示，但该行程的出发点是运转停止时，限制部件5和锁定部件6分别嵌入限制凹部52和锁定凹部62中。
[0154] 步骤（1）
[0155] 虽然未图示，在起动时，一旦油压施加于提前角室41之后，为了滞后角控制，向滞后角室42供给工作油。此时，被供给到滞后角室42的工作油进入锁定凹部62，将锁定销6上推。
[0156] 步骤（2）
[0157] 锁定部件6从锁定凹部62被上推时，通过施加于滞后角室42的油压使旋转相位向滞后角方向D2变位。
[0158] 步骤（3）
[0159] 在变位至规定的旋转相位时，停止向滞后角室42供给工作油，接下来，为了提前角控制，向提前角室41供给工作油。供给到提前角室41的工作油将限制部件5从限制凹部52上推时，用于保持锁定部件6的上推（解锁）。
[0160] 步骤（4）
[0161] 当限制部件5从限制凹部52中被上推时，通过施加于提前角室41的油压，使旋转相位向提前角方向D1变位。
[0162] 步骤（5）
[0163] 还有，旋转相位向提前角方向D1的变位使得锁定部件6的上推（解锁）被保持，因此越过锁定位置进一步前进。由此，变位继续进行直至达到适于加速的提前角位置。
[0164] 〔第二实施方式〕
[0165] 在说明本发明涉及的阀开闭时期调整系统的第二实施方式之前，利用图18的示意图说明本发明的概略的说明。在本实施方式以后的说明中，对与第一实施方式相同的结构的部位标注相同的附图标记，并省略与相同结构有关的说明。该系统具有通过控制单元90控制的VVT机构1。VVT机构1在后面进行详细说明，其具有：变位机构部，使凸轮轴19相对于发动机E的曲轴18的旋转相位向提前角方向D1或滞后角方向D2变位；以及锁定机构部60（图18中未图示），将所述旋转相位锁定在位于所述旋转相位的变化范围内的中间锁定相位上。
变位机构部和锁定机构部60通过油压控制阀72（图18中未图示）进行动作，该油压控制阀72通过驱动信号（例如，PWM信号）被进行驱动控制。控制单元90构成反馈控制系统，该反馈控制系统根据从发动机ECU11赋予的构成旋转相位的控制目标的基本目标旋转相位（图18中表示为θ0），输出向油压控制阀72输出的驱动信号。
[0166] 根据包含控制VVT机构1的油压动作的油压控制阀72的油压回路7中所使用的工作油的油压动态特性，油压控制阀72的滑阀的动作、由从油压控制阀72供给的油压实现的变位机构部和锁定机构部60的动作（旋转相位、锁定动作、解锁动作）的时间响应性会变动。对油压动态特性产生影响的因素之一是工作油的劣化。
[0167] 因此，在本发明中，控制单元90根据包含控制VVT机构1的油压动作的油压控制阀72的油压回路7中所使用的工作油的劣化度的评价结果，改变控制系统的时间响应性。补偿由油劣化引起的油压动态特性的下降、进一步补偿因油压动态特性的下降引起的包含油压控制的控制系统全体的时间响应性的下降。为了实现这样的补偿效果，这里，选择能够根据劣化度来补偿下降的时间响应性的时间响应性，根据该时间响应性，改变规定反馈控制系统的时间响应性的控制系数（图18中表示为K）、例如时间常数。
[0168] 还有，由于对油压动态特性产生影响那样的油劣化的主要原因是车辆的行驶距离或油更换后的经过时间，因此，在图18中，这样的信息从传感器ECU12中作为特性信息（图18中表示为“特”）被获得。另外，作为油劣化以外对油压动态特性产生影响的因素，当同时考虑油温（图18中表示为T）和发动机转速时，这些值也被包含在特性信息中，用作时间响应性变更的主要原因。为了进行发动机的控制，发动机转速始终被检测，由于与发动机转速相关联的油压泵71的转速与油压关联，所以具有作为特性信息的价值。在使用油压传感器等检测油压时，也可以使用油压（变位力的一例）代替发动机转速：Ne。此外，除油压以外，经由凸轮轴19作用于内部转子3上的凸轮的扭矩变动（变位力的一例）也能够用作改变时间响应性的特性信息。
[0169] 另外，在图18的发明示意图中，选择性地，基本目标角度（图18中表示为θ0）也根据基于特性信息确定的时间响应性进行修正。该被修正后的基本目标角度作为目标角度（图18中表示为θ），成为反馈控制的目标值。
[0170] 还有，根据上述特性信息确定时间响应性时，优选根据作为输入参数的特性信息，如图18中示意性所示，预先创建从各种已准备好的时间响应性中进行选择的映射。
[0171] 反馈系统自身是公知的结构，根据VVT机构1中的旋转相位的测量值（旋转相位的实际值）即实际角度（图18中表示为θr）、和目标值即目标角度：θ之差的偏差（图18中表示为Δθ），计算操作量：S。还有，根据计算出的操作量生成驱动信号：D，并将该驱动信号输出至油压控制阀72。
[0172] 由于VVT机构1的结构与图2至图13所示的第一实施方式中的结构相同，因此省略详细说明。
[0173] 使用图19所示的功能框图，说明基于来自发动机ECU11的动作指令来控制VVT机构1的变位机构部和锁定机构部60的控制单元90。在该实施方式中，来自发动机ECU11的动作指令中，包含作为基本目标旋转相位的基本目标角度θ0及其动作行程中的锁定动作或解锁动作的有无信息（在图19中表示为Ron或Roff）。锁定动作或解锁动作的有无信息可以由控制单元90侧根据基本目标角度判定。
[0174] 控制单元90包含数据输入输出部91、油劣化度评价部97、修正映射94、目标修正部95、以及反馈控制部96。数据输入输出部91接收从发动机ECU11发送来的基本目标角度：θ0或从其他的未图示的ECU等接收数据，并将数据向所要求的控制单元90内的各功能部传送。
从来自发动机ECU11的基本目标角度：θ0中读取锁定动作或解锁动作的有无信息：Ron、Roff，并且基本目标角度：θ0自身向目标修正部95被传送。
[0175] 油劣化度评价部97具有根据行驶距离或油更换后经过时间或者它们双方导出油劣化度的功能。即，可根据以下函数或映射导出劣化度（图19中表示为Z）。Z=B（行驶距离和/或油更换后经过时间）
[0176] 行驶距离或油更换后经过时间能从传感器ECU12中作为行驶信息接收，但是在本实施方式中采用如下结构：作为行驶信息，仅接收行驶距离，根据劣化度―行驶距离曲线计算劣化度。
[0177] 还有，对控制系统的时间响应性产生影响的油压回路7中的油压动态特性也受油粘性和油压影响。因此，油劣化度评价部97优选具有根据与油粘性或油压有关的信息来输出改变时间响应性的附加指令的功能。此时，由于油粘性依赖于油温，所以这里不测量油粘性而用油温代替，也可以不测量油压而用与同油压有关的油压泵71的转速相关联的发动机转速来代替。可将该附加指令整合成劣化度，发送给反馈控制部96。
[0178] 目标修正部95将从数据输入输出部91接收到的基本目标角度和锁定动作或解锁动作的有无信息作为输入参数，使用修正映射94，导出用于实现最适于运转状态或车辆特性的控制量的目标角度（图中表示为θ），输出给反馈控制部96。
[0179] 反馈控制部96包含偏差计算部961、操作量计算部962、控制常数计算部963、以及驱动控制部964。偏差计算部961根据从目标修正部95发送来的目标角度和作为控制量的实际角度之差求出偏差。操作量计算部962作为输入偏差来输出操作量（图19中表示为S）的控制器发挥功能，一般被构成为PID控制器，但是也可以采用其他形式的控制器。控制常数计算部963设定操作量计算部962中的时间响应性，在本实施方式中，设定该反馈控制部96的时间常数。关于该时间常数的计算，基于从油劣化度评价部97发送来的劣化度，导出适当的时间常数。驱动控制部964根据从操作量计算部962输出的操作量，生成并输出对VVT机构1的油压控制阀72的螺线管进行驱动的驱动信号（本实施方式中为PWM信号）。
[0180] 利用图20所示的流程图说明具有上述结构的、本发明涉及的阀开闭时期调整系统的实施方式中的对VVT机构1进行的旋转相位控制程序。
[0181] 首先，作为向该控制系统输入的输入参数，读入发动机转速：Ne、节流阀开度：Th、实际角度：θr、油温：T、发动机信息：E（#500）。这里的发动机信息：E中包含表示发动机起动时、发动机停止时、怠速停止时等各种运转状态的数据。从所读入的输入参数中导出所需的作为阀开闭定时的VVT机构1的旋转相位、即基本目标角度：θ0（#520）。关于基本目标角度：θ0的导出，使用预先设定的映射：Map（Ne、T、Th）。
[0182] θ0=Map（Ne、T、Th）
[0183] 关于该基本目标角度：θ0的导出，可以在发动机ECU11中进行并传送给控制单元90，也可以在控制单元90中导出。
[0184] 利用确定函数：F，根据基本目标角度：θ0、实际角度：θr、发动机信息：E，确定锁定和解锁标识FF的设定（#540）。锁定和解锁标识RF表示锁定机构部60中的锁定部件6的锁定动作或解锁动作。
[0185] RF=F（θ0、θr、E）
[0186] 接下来，目标修正部95利用目标角度导出函数或映射：G，求出目标角度：θ（#560）。
[0187] θ=G（θ0、RF）
[0188] 同时，油劣化度评价部97根据行驶距离计算工作油的劣化度（#580）。
[0189] Z=B（行驶距离）
[0190] 接下来，偏差计算部961求出目标角度：θ和实际角度：θr的差分、即偏差Δθ（#600）。
[0191] Δθ=θr―θ
[0192] 还有，控制常数计算部963将从油劣化度评价部97给出的劣化度：Z、根据需要附加使用的发动机转速：Ne、油温：T等作为输入参数，利用映射：Map2，导出控制常数（这里是时间常数）：K（#640）。
[0193] K=Map2（Z、Ne、T）
[0194] 通过使用新导出的控制常数：K再设定的操作量计算部962计算操作量：S（#660）。
[0195] S=H（Δθ、K）
[0196] 通过驱动控制部964将运算输出的操作量：S生成作为PWM信号的驱动信号：D（#680）。
[0197] D=PWM（S）
[0198] 所生成的驱动信号：D被发送给油压控制阀72，以控制VVT机构1的变位机构部和锁定机构部60。
[0199] 通过重复这样的旋转相位控制程序，实现旋转相位变位的特定行程，利用图21的示意图说明上述情况的一例（起动到解锁）。
[0200] 尽管未图示，但该行程的出发点是运转停止时，限制部件5和锁定部件6分别嵌入限制凹部52和锁定凹部62中。
[0201] 步骤（1）
[0202] 虽然未图示，在起动时，一旦油压施加于提前角室41之后，为了滞后角控制，向滞后角室42供给工作油。此时，被供给到滞后角室42的工作油进入锁定凹部62，将锁定部件6上推。
[0203] 步骤（2）
[0204] 锁定部件6从锁定凹部62被上推时，通过施加于滞后角室42的油压使旋转相位向滞后角方向D2变位。
[0205] 步骤（3）
[0206] 在变位至规定的旋转相位时，停止向滞后角室42供给工作油，接下来，为了提前角控制，向提前角室41供给工作油。供给到提前角室41的工作油将限制部件5从限制凹部52上推时，还用于保持锁定部件6的上推（解锁）。
[0207] 步骤（4）
[0208] 当限制部件5从限制凹部52中被上推时，通过施加于提前角室41的油压，使旋转相位向提前角方向D1变位。
[0209] 步骤（5）
[0210] 还有，旋转相位向提前角方向D1的变位使得锁定部件6的上推（解锁）被保持，因此越过锁定位置进一步前进。由此，变位继续进行直至达到适于加速的提前角位置。
[0211] 〔其他实施方式〕
[0212] （1）在上述各实施方式中，为了容易理解地说明控制单元9、90的功能，将其结构按功能进行了划分，但该功能框是为了说明，本发明不限于这样划分的功能框。例如，也可在反馈控制部96的外部进行时间常数的计算。另外，也可在发动机ECU11内构成控制单元9、90自身。相反，也可在第二控制单元之间划分控制单元9、90的功能。
[0213] （2）导入到控制单元9、90的各种函数或映射都是为了便于说明而采用的词语，其包含根据输入参数进行输出的运算器、表格、神经网络、数据库等各种方式。
[0214] （3）在上述实施方式中，确定时间响应性的时间常数每次被计算，但是也能采用以下结构：预先以可选的方式准备旋转相位向滞后角方向D2变位的滞后角控制时所设定的滞后角用时间响应性、和上述旋转相位向提前角方向D1变位的提前角控制时所设定的提前角用时间响应性，对旋转变位方向性的确定进行相应而选择。此时，上述滞后角用时间响应性设为以锁定动作的可靠性为优先的要素，上述提前角用时间响应性被预先设定成以上述旋转相位的变位顺畅性为优先的要素。
[0215] （4）为了时间响应性的变更，除改变控制系统的时间常数以外，还可以在控制系统中导入延迟回路或导入使操作量平稳的滤波器。
[0216] （5）这里所使用的油压这一词语意为流体压力，这里的工作油在本发明的全文内能替换为各种传递压力的流体。
[0217] 工业实用性
[0218] 本发明可用于如下的阀开闭时期调整系统，该阀开闭时期调整系统具有：变位机构部，使凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转相位变位；锁定机构部，将上述旋转相位锁定在位于上述旋转相位的变化范围内的中间锁定相位；油压回路，具有对上述变位机构部和上述锁定机构部进行油压驱动的油压控制阀；以及控制单元，具有控制上述油压控制阀的动作的控制系统。
[0219] 附图标记说明
[0220] 1：VVT机构
[0221] 18：曲轴
[0222] 19：凸轮轴
[0223] 31：分隔部（变位机构部）
[0224] 32：叶片（变位机构部）
[0225] 41：提前角室
[0226] 42：滞后角室
[0227] 5：限制部件
[0228] 52：限制凹部
[0229] 60：锁定机构部
[0230] 6：锁定部件
[0231] 62：锁定凹部
[0232] 7：油压回路
[0233] 71：油压泵
[0234] 72：油压控制阀
[0235] 9、90：控制单元
[0236] 92：控制特性确定部
[0237] 921：模式判定部
[0238] 922：特性获取部
[0239] 95：目标修正部
[0240] 96：反馈控制部
[0241] 961：偏差计算部
[0242] 962：操作量计算部
[0243] 963：控制常数计算部
[0244] 964：驱动控制部
[0245] 97：油劣化度评价部
[0246] E：发动机（内燃机）
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凸轮轴调整装置-专利编号CN107075982B 2020-05-11 994
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