迄今为止，已经公开了一种装置，其中目标扭矩根据加速器开启和 发动机转速设定，进气门的工作特性可改变，从而可以获得等效于目标 扭矩的目标进气量(参阅日本未审查专利公开No.6-272580)。
此外，也已经公开了一种可以使发动机气门的气门升程随发动机气 门工作角一起改变的可变气门动作和升程机构(参阅日本未审查专利公 开No.2001-012262)。
在此，由于进气门的开启面积和汽缸中工作介质总量之间的关系恒 定，因此根据进气门的开启面积可估计出汽缸中工作介质的总量。
注意，汽缸中工作介质的总量是新鲜空气量和汽缸中残余气体量的 总和。
此外，汽缸中残余气体量包括气门重叠时喷回到进气侧的气体量， 在进气门关闭时喷回到进气侧的气体量，以及未通过排气门放出而保留 在汽缸中的残余气体量。
在进气门开启面积较大的区域中，汽缸中的气体温度随着残余气体 的增加而升高，并且容积效率随着气体温度的升高而降低。
因此，在进气门开启面积较大的区域中，汽缸中工作介质的总量相 对于开启面积的增加而减小。
因此，在进气门开启面积较大的区域中，存在两个对应于汽缸内工 作介质的总量的开启面积。
在此，如果认为汽缸内工作介质的总量不相对于开启面积的增大而 改变，那么就可能确定一个对应于汽缸内工作介质总量的开启面积。
然而，如果认为汽缸内工作介质总量不相对于开启面积的增大而改 变，那么就会引起控制误差出现的问题。
此外，对于根据进气门的关闭定时而改变的每一有效汽缸容积，都 存在进气门开启面积和进气门通气量之间的相互关系。
因此，在利用可以使气门升程随气门工作角一起改变的可变气门机 构来控制进气量的系统中，需要为每一有效汽缸容积(进气门关闭时) 准备用来表示开启面积和气门通气量之间的相互关系的表。
然而，如果为每一有效汽缸容积准备用来显示开启面积和气门通气 量的表，那么需要大储存容量并且为与每一表匹配需要大量的处理。

因此，本发明的一个目的是，根据进气门的开启面积和气门通气量 之间的相互关系，高精度地控制通过进气门的气体量。
本发明的另一目的是，在需要少量匹配处理以及无需大储存容量的 情况下，能够控制气门的通气量。
为了达到上述目的，本发明是这样构成的，即，计算出流入发动机 汽缸的新鲜空气量和进气门开启时从汽缸内部喷吐回进气侧的气体量， 并且根据新鲜空气量和预定倍数的进气门开启时喷回气体量来计算通过 进气门的气体量，从而可根据该进气门通气量来控制可变气门机构。
另外，根据本发明，预先存储进气门开启面积的等效值和气门通气 量之间的相互关系，参考该相互关系将进气门开启面积的等效值转换成 气门通气量，根据通过转换得到的气门通气量和所需气门通气量之间的 比率来修正所述开启面积的等效值，通过参照基于修正的开启面积等效 值和所需气门通气量的相互关系而获得的气门通气量来计算所需有效汽 缸容积，通过在该容量可以获得在开启区域的等效值时的所需气门通气 量，由此可以根据所需有效汽缸容积来控制可变气门机构。
根据参照附图而进行的下列描述，本发明的其他目的和特点将变得 易于理解。

图1为一实施例中内燃机的系统结构图。
图2为显示可变气门动作和升程机构的剖视图(图3的A-A剖视图)。
图3为可变气门动作和升程机构的侧视图。
图4为可变气门动作和升程机构的顶部俯视图。
图5为显示用于可变气门动作和升程机构中的偏心凸轮的立体图。
图6为显示在低升程状态下可变气门动作和升程机构的操作的剖视 图(图3中B-B线剖视图)。
图7为显示在高升程状态下可变气门动作和升程机构的运行的剖视 图(沿图3中B-B线剖取)。
图8为对应于可变气门动作和升程机构中摆动凸轮的底端面和凸轮 表面的气门升程特性图。
图9为显示可变气门动作和升程机构的气门定时和气门升程的特性 图。
图10为显示可变气门动作和升程机构中的控制轴的旋转驱动机构的 立体图。
图11为所述实施例中可变气门定时机构的纵剖视图。
图12为显示所述实施例中进气门的所需关闭定时的计算的框图。
图13为显示所述实施例中所需气门通气量的计算的框图。
图14为显示所述实施例中在进气门关闭定时的喷回气体量的计算的 框图。
图15为显示所述实施例中在每一关闭定时进气门的开启面积和气门 通气量之间关系的曲线图。
图16为显示所述实施例中进气门的所需开启定时的计算的框图。
图17为显示所述实施例中进气门的目标工作特性的计算的框图。

图1为根据本发明的包括可变气门机构的用于车辆的内燃机的系统 结构图。
在图1中，在内燃机101的进气通道102中，设置有电控节气门104以 通过节流电动机103a来驱动节气门103b开启和关闭。
空气通过电控节气门104和进气门105被吸入到燃烧室106中。
燃烧过的废气通过排气门107从燃烧室106中排出。
然后，燃烧过的废气被废气净化催化剂108净化，而后，通过回气管 109排入大气。
排气门107通过沿轴向支撑在排气侧凸轮轴110上的凸轮111来驱动， 从而以固定的气门升程量、气门工作角和气门开启/关闭定时开启和关 闭。
进气门105的气门升程和气门工作角通过可变气门动作和升程机构 (以下称为VEL)112被连续地改变。
在进气侧凸轮轴113的端部，设置有可变气门定时机构(以下称为 VTC)114，该机构通过改变进气侧凸轮轴113相对于曲柄轴的旋转相位来 连续地改变进气门105工作角的中心相位。
结合有微型计算机的控制单元115，接收检测信号，这些信号来自： 加速器开度传感器APS116，用来检测进气量(质量流量)Qa的空气流量 计117，从曲柄轴获得旋转信号Ne的曲柄角传感器118，用来检测进气侧 凸轮轴113的旋转位置的凸轮传感器119，以及用来检测节气门103b的开 度TVO的节流传感器120等。
然后，通过由VEL112和VTC114控制进气门105的工作特性，控制单元 115调节内燃机101中的工作介质的量。
另外，控制单元115控制节气门103b的开启，从而产生用于筒内净化 和漏气处理的固定负压(如，-50mmHg)。
在此，将描述VEL112的结构。
如图2至图4所示，VEL112包括：一对进气门105、105；由汽缸盖11 的凸轮轴支承部14可旋转地支撑的空心凸轮轴13；由凸轮轴13轴向支撑 的作为旋转凸轮的两个偏心凸轮15、15；由凸轮轴支承部14可旋转地支 撑的并设置于凸轮轴13的上部位置的控制轴16；一对由控制轴16摆动支 撑并穿过控制凸轮17的摇臂18、18；以及一对分别通过气门推杆19、19 的相互独立设置于进气门105、105上端部的摆动凸轮20、20。
偏心凸轮15、15分别通过连接臂25、25与摇臂18、18连接，而摇臂 18、18通过连接件26、26与摆动凸轮20、20连接。
如图5所示，每一偏心凸轮15形成大致为环形，其包括小直径凸轮体 15a和整体形成于凸轮体15a外表面上的凸缘部15b。凸轮轴插孔15c沿轴 向形成通过偏心凸轮15的内部，并且凸轮体15a的中心轴线X还与凸轮轴 13的中心轴线Y偏移一预定量。
偏心凸轮15、15在气门推杆19、19外侧分别通过凸轮轴插孔15c受压 并固定到凸轮轴13上，从而不与气门推杆19、19发生干涉。同时，凸轮 体15a的外周面15d、15d形成为相同的凸轮外形。
如图4所示，每一摇臂18弯曲且大致形成为曲柄形状，而其中央底部 18a可旋转地支撑在控制凸轮17上。
通过一个端部18b形成销孔18d，且该端部18b从底部18a的外端部突 出形成。与连接臂25的末端部连接的销21被压入销孔18d。通过另一端部 18c形成销孔18e，且该端部18c从底部18a的内端部突出形成。与每一连 接件26、26的一端部26a(后面将要描述)连接的销28被压入销孔18e中。
控制凸轮17形成为圆柱形且被固定到控制轴16的外周。如图2所示， 控制凸轮17的中心轴线P1位置与控制轴16的中心轴线P2位置偏移α。
如图2、图6和图7所示，摆动凸轮20形成为大致侧向U形，而支撑孔 22a通过大致为环形的底端部22形成。凸轮轴13被插入支撑孔22a以被可 旋转地支撑。同时，销孔23a通过设置在摇臂18的另一端部18c的端部23 形成。
底端部22侧的基圆表面24a和从基圆表面24a到端部23边缘的以弧形 延伸的凸轮表面24b，形成在摆动凸轮20的底面。基圆表面24a和凸轮表 面24b在每一气门推杆19的上表面的预定位置处接触，该位置与摆动凸轮 20的摆动位置相对应。
即，如图2所示，根据图8所示的气门升程特性，基圆表面24a的预定 角度范围θ1为基圆区间，而从凸轮表面24b的基圆区间θ1到预定角度范 围θ2之间的范围称为斜坡区间，和从凸轮表面24b的斜坡区间θ2到预定 角度范围θ3之间的范围为升程区间。
连接臂25包括环形底部25a和在底部25a的外表面的预定位置上突出 形成的突出端25b。可与偏心凸轮15的凸轮体15a的外表面旋转配合的装 配孔25c形成在底部25a的中心位置处。同时，销21可旋转地插入其中的 销孔25d形成为通过突出端25b。
连接臂25和偏心凸轮15构成摆动驱动件。
连接件26形成为预定长度的线性形状，且销插孔26c、26d形成为通 过两圆形端部26a、26b。被压入摇臂18的另一端部18c的销孔18d和摆动 凸轮20的端部23的销孔23a的销28、29的端部，分别可旋转地插入到销插 孔26c、26d中。
限制连接臂25和连接件26的轴向移动的扣环30、31、32设置在相应 的销21、28、29的端部。
如图10所示，控制轴16被设置在其一端部的致动器201，如直流伺服 电动机，驱动以在预定角度范围内旋转。通过由致动器201改变控制轴16 的角度，使得每一进气门105、105的气门升程量和气门工作角连续地变 化(参照图9)。
即，在图10中，致动器(如直流伺服电动机)201的转动通过传动件 202传递到丝杠203，以改变螺母204的轴向位置，且轴203穿过所述螺母 204插入。
控制轴16通过一对支柱205a、205b的带动而转动，每一支柱安装在 控制轴16的末端，且其另一端固定到螺母204上。
在该实施例中，如图中所示，当螺母204的位置靠近传动件202时， 气门升程量降低，而当螺母204的位置远离传动件202时，气门升程量升 高。
此外，用来检测控制轴16的角度的电位计型角辨向器206设置于控制 轴16的末端。控制单元115反馈控制致动器201，以使角辨向器206检测到 的实际角度值与目标角度值一致。
下面，根据图11来描述VTC114的结构。
注意，VTC114并不局限于图11所示，并且其可以是连续地改变凸轮 轴相对于曲轴的旋转相位的结构。
该实施例中的VTC114为叶片型可变气门定时机构，其包括：通过定 时链由曲柄轴120可旋转地驱动的凸轮轴链轮51(定时链轮)；固定到进 气侧凸轮轴113的端部并可旋转地容置于凸轮轴链轮51内的旋转件53；使 旋转件53相对于凸轮轴链轮51旋转的液压回路54；以及在多个预定位置 可选择地锁定凸轮轴链轮51和旋转件53之间的相对旋转位置的锁定机构 60。
凸轮轴链轮51包括：转动部(图中未示出)，在其外圆周上具有与 定时链(或定时带)啮合的齿；位于转动部之前以可旋转地容置旋转件 53的壳体56；以及用来关闭壳体56的前后开口的前盖和后盖(图中未示 出)。
壳体56显示为具有前后两端开口的圆柱形，并具有沿圆周方向相互 间隔90度设置在内圆周表面上的四个分隔部63，并且四个分隔部63分别 沿壳体56的轴向设置且在横切面上显示为梯形。
旋转件53固定到进气侧凸轮轴113的前端部，其包括环形底部77，在 底部77的外圆周面沿圆周方向相互间隔90度设置有四个叶片78a、78b、 78c、78d。
第一到第四叶片78a到78d分别为大致梯形的横截面。所述叶片设置 于每一分隔部63之间的凹部中，从而在凹部中沿旋转方向形成前后空间。 从而形成提前角侧液压腔82和延迟角侧液压腔83。
锁定机构60具有这样的结构，即，锁紧销84在旋转件53的最大延迟 角侧上的旋转位置处(在参考工作状态下)插入接合孔(图中未示出) 中。
液压回路54具有双系统油压通道，即用于相对于提前角侧液压腔82 供油压和排油压的第一油压通道91和用于相对于给延迟角侧液压腔83供 油压和排油压的第二油压通道92。通过用来切换通道的电磁换向阀95， 所述两个油压通道91、92分别与供给通道93和排放通道94a、94b连接。
用于抽吸油盘96中的油的发动机驱动油泵97设置于供给通道93内， 且排放通道94a和94b的下游端与油盘96连通。
第一油压通道91在旋转件53的底部77中大致径向形成，且其连接到 与每一提前角侧液压腔82的连通的四个分支路径91d上。第二油压通道92 连接到向每一延迟角侧液压腔83开口的四个回油孔92d上。
通过电磁换向阀95，设置内部短管阀以控制在各个油压通道91和92、 供给通道93和排放通道94a和94b之间的相对切换。
根据添加有颤动信号的负荷控制信号，控制单元115控制供给用来驱 动电磁换向阀95的电磁致动器99的电量。
例如，当负荷比0％的控制信号(OFF信号)输出到电磁致动器99时， 从油泵97抽吸的液压流体通过第二油压通道92供给到延迟角侧液压腔 83，且提前角侧液压腔82中的液压流体通过第一油压通道91从第一排放 通道94a排放到油盘96中。
因此，当提前角侧液压腔82中的内压降低时，延迟角侧液压腔83中 的内压升高，并且旋转件53通过叶片78a至78d旋转到最大延迟角侧。这 导致气门的开启期间(开启定时和关闭定时)被延迟。
另一方面，当负荷比100％的控制信号(ON信号)输出到电磁致动器 99时，液压流体通过第一油压通道91供应到提前角侧液压腔82的内侧， 和延迟角侧液压腔83中的液压流体通过第二油压通道92和第二排放通道 94b排放到油盘96中，从而延迟角侧液压腔83变为低压。
因此，旋转件53通过叶片78a至78d满转到提前角侧。由此，进气门 105的开启期间(开启定时和关闭定时)被提前。
注意，可变气门定时机构114并不局限于上述叶片型机构，并且其可 为日本未审查专利公开No.2001-041013和2001-164951中公开的结构，其 中凸轮轴相对于曲柄轴的旋转相位通过电磁离合器(电磁制动器)的摩 擦制动而改变，或者其可为日本未审查专利公开No.9-195840中公开的结 构，其中斜齿轮通过液压工作。
下面参考框图，将描述控制单元115对VEL112和VTC114的控制。
图12中的框图显示了进气门105所需的关闭定时的计算。
在图12中，根据加速器开启等计算出的所需的发动机转矩被转换成 b101中的所需容积流量比率TQHOST(所需新鲜空气量)。
在b102中，根据所需容积流量比率TQHOST、进气门105的上游压力和 所需残余气体比率计算出进气门105中的所需气门通气量。
b102中所需气门通气量的计算如图13中的框图所示。
在图13的b501中，根据所需容积流量比率TQHOST和发动机转速Ne计 算出目标残余气体比率。
在b502中，根据目标残余气体比率和所需容积流量比率TQHOST计算 出目标残余气体质量。
在b503中，所述目标残余气体质量分成在排气门107的关闭定时未被 排出而保留在汽缸中的残余气体量，以及在气门重叠时(在进气门的开 启定时)喷回到进气管侧的喷回气体量。
在b504中，在气门重叠时的喷回气体量被加倍。
在b505中，两倍的气门重叠时的喷回气体量和在b506中计算的在进 气门105关闭定时的喷回气体量被加到一起。
假设在气门重叠时喷回到进气管侧的气体再次流入汽缸中。结果， 所述气体两次通过进气门105，因此被加倍。
然而，所述喷回气体无须加倍，并且喷回气体如何增加应当根据气 门重叠时的喷回气体的实际行为适当地设定。
在b507中，作为质量计算的在气门重叠时将喷回气体量的两倍气体 量与在进气门105关闭时的喷回气体量的总和被转换为容积流量比率。
然后，在b508中，在b507中获得的容积流量比率和所需的容积流量 比率TQHOST被加到一起，并且相加的结果最终作为所需气门通气量而输 出。
即，根据新鲜空气量、在气门重叠时喷回气体量的双倍(在进气门 开启时的所述喷回气体量)和在进气门关闭定时的喷回气体量计算出所 需的气门通气量。
在进气门关闭时的喷回气体量按框图14所示计算。
在图14中，在b601中，根据进气门105的目标关闭时和VEL112中控制 轴16的目标角TGVEL获得与喷回气体量相互关联的进气门105的开启面积 AIVC。
在b602中，在b601中获得的开启面积AIVC被转换成在进气门关闭时 的基本喷回气体量WIVCO。
另一方面，在b603中，基于进气压力Pm的修正值KPMPE被计算出，且 在b604中，基于发动机转速Ne的修正值KHOSNE被计算出。
然后在b605中，修正值KPMPE被乘以基本喷回气体量WIVCO，和在b606 中，b605中的相乘结果进一步与修正值KHOSNE相乘。b606中的相乘结果 作为在进气门关闭时的最终喷回气体量输出。
相对进气门105开启面积的增加，以上述方式计算的所需气门通气量 在所有区域内都趋于增加，如图15所示。
因此，根据气门通气量和开启面积之间的相互关系，可基本确定所 需开启面积以获得所需气门通气量。
然后，根据气门通气量和开启面积之间的实际相互关系可获得开启 面积以获得所需气门通气量，由此能够高精度地控制气门工作特性。
在此，返回图12中的框图继续进行描述。
在b103中，设定VEL12中的控制轴16的角INPVEL，从而计算进气门的 目标开启定时和目标关闭定时。
从而角INPVEL被修正，以便对控制范围内的每一气门升程量计算目 标开启定时和目标关闭定时。
在b104中，角INPVEL被转换成进气门105的开启面积TVELAA。
在b105中，开启面积TVELAA除以此时的发动机转数(rmp)。
在b106中，b105中相除的结果进一步除以发动机101的活塞位移 VOL#，从而开启面积TVELAA被转换成状态量AADNV。
在b107中，状态量AADNV被转换成进气门105通气量的基准值。
对每一有效汽缸容积，所述状态量AADNV和所述气门通气量之间的相 互关系都是存在的。在此，准备了当有效汽缸容积为100％时它们之间相 互关系的表。
注意，当在进气门的关闭时产生下死点时，所述有效汽缸容积为 100％。
然后，参照上述转换表，从而所述状态量AADNV被转换成气门通气量 基准值。
在b108中，气门通气量基准值除以包括新鲜空气量的所述气门通气 量、在气门重叠时的喷回气体量的双倍以及进气门关闭时的喷回气体量。
在b109中，b108中的计算结果乘以状态量AADNV。
即，来自b109的输出具有下列值。
来自b109的输出量AADNV′＝AADNV×(气门通气量基准值/所需气门 通气量)
在b110中，通过参照与在b107中参照的相同的转换表，可获得对应 于在b109中修正的状态量AADNV′的气门通气量。
在b111中，所需气门通气量除以在b110中获得的所述气门通气量， 以获得所需汽缸容量比率。
所需汽缸容量比率＝所需气门通气量/对应于AADNV′的气门通气量
在b112中，所需汽缸容量比率根据当时的发动机转速Ne被转换成进 气门105的所需关闭定时。
进气门105的所需关闭定时设定成这样，即，进气门105在所需汽缸 容量比率变为较小时的下死点之前关闭。
对每一有效汽缸容积都存在状态量AADNV和气门通气量之间的相互 关系。如图15所示，状态量AADNV的特征线和气门通气量的特征线之间具 有相似性。
在此，当基于根据基准气门通气量/所需气门通气量修正的状态量 AADNV′参照有效汽缸容积＝100％时的相互关系，相当于参照通过类似放 大基于状态量AADNV可获得所需气门通气量的有效汽缸容积的相互关系 而获得的相互关系。
然后，所需气门通气量除以通过参考基于状态量AADNV′在有效汽缸 容积＝100％时的相互关系而获得的气门通气量，从而可根据当时的所述角 INPVEL获得有效汽缸容积以获得所需气门通气量。
如果所述结构是这样的，即，可根据当时的所述角INPVEL获得有效 汽缸容积以获得所需气门通气量，如上所述，那么由于仅需存储有效汽 缸容积＝100％时的状态量AADNV和气门通气量之间的相互关系，因此就可 能降低存储容量和匹配处理。
另一方面，进气门105的所需开启定时如图16的框图所示设定。
在b201中，目标残余气体比率根据所需容积流量比率TQHOST和所述 发动机转速Ne设定。
在b202中，目标残余气体质量根据目标残余气体比率和所需容积流 量比率TQHOST计算。
在b203中，目标残余气体质量被分成在排气门107关闭时如其本来一 样保留于汽缸中的部分，和在气门重叠时将喷回的部分。
在b204中，进气门105的所需开启定时根据气门重叠时的所述喷回部 分、发动机转速Ne和进气压计算。
图17的框图示出了基于进气门105的所需关闭定时和所需开启定时 在VEL112中控制轴16的控制目标角TGVEL的计算，以及VTC114进行提前角 控制目标的计算。
在b301中，所需工作角REQEVENT根据进气门105的所需关闭定时和所 需开启定时计算出。
在b302中，角INPVEL被转换成进气门105的工作角CALEVENT。
然后，在b303中，控制目标角TGVEL根据上述REQEVENT和CALEVENT计 算出。
具体地，对于每一角INPVEL，计算REQEVENT和CALEVENT之间的偏差 并储存，以选择在偏差绝对值变为最小时的角INPVEL、所需关闭定时和 所需开启定时的组合。
然后，偏差绝对值变为最小时的角INPVEL被设定成控制目标角 TGVEL，并且对应于偏差绝对值变为最小时的角INPVEL计算出的所需关闭 定时和所需开启定时被设定为最终目标开启/关闭定时，从而与所述控制 目标角TGVEL一起被输出到b304。
在b304中，为在控制目标角TGVEL获得目标开启/关闭定时的气门定 时的提前角目标，也就是VTC114的控制目标TGVTC，被设定。
然后，根据控制目标TGVTC控制VTC114，且根据控制目标TGVTC控制 进气门105的工作角的中心相位提前或延迟，该中心相位根据控制目标角 TGVEL确定。
这样，进气门105在开口面积和开启/关闭定时被驱动，此时可获得 所需气门通气量和所需残余气体比率。
本文参考并结合2002年12月2日申请的日本专利申请 No.2002-350276和2002-350277的全部内容，并要求其优选权。。
尽管仅挑选实施例来描述本发明，但是对本领域的普通技术人员来 说，根据本公开在不脱离所附权利要求限定的本发明范围的情况下可以 做不同的变更和修改是显而易见的。
另外，根据本发明实施例的上述说明仅为示例性的，目的并不是限 定由所附权利要求和他们的等同物限定的本发明。