(57)【要約】      （修正有）【課題】切換えのための油圧エネルギと電気エネルギ消費を低減する。【解決手段】可変エンジンバルブタイミング制御システムは、第一と第二アクチュエータポート６６、７０を備えたカム位相アクチュエータ６８を有する。第一制御バルブ４６は第一アクチュエータポート６６とエンジンオイルポンプ４２又は第一バルブポートとを選択的に結合する。第二制御バルブ４８は第二アクチュエータポート７０とエンジンオイルポンプ４２又は第二バルブポートとを選択的に結合する。個別のチェックバルブは、オイルがカム位相アクチュエータ６８から第一と第二制御バルブ４６、４８を通ってエンジンオイルポンプ４２へ逆流するのを防止する。第一バルブポートと第二バルブポートは液体リザーバ４４に接続されている。【選択図】図３
2014173601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプとリザーバとクランクシャフトとカムシャフトを有する内燃機関のシリンダバルブタイミングを変化させる制御システムであって、
前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を調整するための、第一アクチュエータポートと第二アクチュエータポートを有するカム位相アクチュエータと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第一ポートと、第二ポートと、前記カム位相アクチュエータの第一アクチュエータポートと流体連通した第一ワークポートとを備え、第一流体経路が前記第一ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第一位置と、第二流体経路が前記第二ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第二位置とを有する第一制御バルブと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第三ポートと、第四ポートと、前記カム位相アクチュエータの第二アクチュエータポートと流体連通した第二ワークポートとを備え、第三流体経路が前記第三ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる１つの位置と、第四流体経路が前記第四ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる他の位置とを有する第二制御バルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第一流体経路のみを通って前記ポンプから前記カム位相アクチュエータの方向へ流れるように制限する第一チェックバルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第三流体経路のみを通って前記ポンプから前記カム位相アクチュエータの方向へ流れるように制限する第二チェックバルブと、
からなる制御システム。
【請求項２】
前記第一制御バルブの前記第二ポートと前記第二制御バルブの前記第四ポートとが前記リザーバと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記第一制御バルブの前記第二ポートが前記第二アクチュエータポートと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記第二制御バルブの前記第四ポートが前記第一アクチュエータポートと流体連通していることを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
動作可能に接続されて流体が前記第二ポートから前記第二アクチュエータポートの方向へのみ流れるように制限する第三チェックバルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第四ポートから前記第一アクチュエータポートの方向へのみ流れるように制限する第四チェックバルブと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に三方弁であることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に電動バルブであることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
前記第一制御バルブを前記第一位置に向かって付勢する第一バネと、前記第二制御バルブを前記1つの位置に向かって付勢する第二バネとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
前記第一チェックバルブが前記第一制御バルブと一体化し、前記第二チェックバルブが前記第二制御バルブと一体化していることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１０】
ポンプとリザーバとクランクシャフトとカムシャフトを有する内燃機関のシリンダバルブタイミングを変化させる制御システムであって、
前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を調整するための、第一アクチュエータポートと第二アクチュエータポートを有する第一カム位相アクチュエータと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第一ポートと、前記リザーバと流体連通した第二ポートと、前記第一アクチュエータポートと流体連通した第一ワークポートとを備え、第一流体経路が前記第一ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第一位置と、第二流体経路が前記第二ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第二位置とを有する第一制御バルブと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第三ポートと、前記リザーバと流体連通した第四ポートと、前記カム位相アクチュエータの第二アクチュエータポートと流体連通した第二ワークポートとを備え、第三流体経路が前記第三ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる１つの位置と、第四流体経路が前記第四ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる他の位置とを有する第二制御バルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第一流体経路のみを通って前記ポンプから前記第一ワークポートの方向へ流れるように制限する第一チェックバルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第三流体経路のみを通って前記ポンプから前記第二ワークポートの方向へ流れるように制限する第二チェックバルブと、
からなる制御システム。
【請求項１１】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に三方弁であることを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に電動バルブであることを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記第一制御バルブを前記第一位置に向かって付勢する第一バネと、前記第二制御バルブを前記1つの位置に向かって付勢する第二バネとをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記第一チェックバルブが前記第一制御バルブと一体化し、前記第二チェックバルブが前記第二制御バルブと一体化していることを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記第一ワークポートと流体連通した1つのアクチュエータポートと、前記第二ワークポートと流体連通した他のアクチュエータポートと、を有する第二カム位相アクチュエータをさらに備え、
前記第一カム位相アクチュエータの位相が、前記カムシャフトの回転中で、第一範囲の角度の間、変化し、前記第二カム位相アクチュエータの位相が、前記カムシャフトの回転中で、第二範囲の角度の間、変化することを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１６】
ポンプとリザーバとクランクシャフトとカムシャフトを有する内燃機関のシリンダバルブタイミングを変化させる制御システムであって、
前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を調整するための、第一アクチュエータポートと第二アクチュエータポートを有する第一カム位相アクチュエータと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第一ポートと、第二ポートと、前記カム位相アクチュエータの第一アクチュエータポートと流体連通した第一ワークポートとを備え、第一流体経路が前記第一ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第一位置と、第二流体経路が前記第二ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第二位置とを有する第一制御バルブと、
前記ポンプからの流体を受け取るために動作可能に接続された第三ポートと、第四ポートと、前記第一カム位相アクチュエータの第二アクチュエータポートと流体連通した第二ワークポートとを備え、第三流体経路が前記第三ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる１つの位置と、第四流体経路が前記第四ポートと前記第二ワークポートの間に設けられる他の位置とを有する第二制御バルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第一制御バルブの前記第一流体経路のみを通って前記ポンプから前記第一ワークポートの方向へ流れるように制限する第一チェックバルブと、
動作可能に接続されて流体が前記第二制御バルブの前記第三流体経路のみを通って前記ポンプから前記第二ワークポートの方向へ流れるように制限する第二チェックバルブと、
流体が前記第一制御バルブの前記第二ポートから前記第二アクチュエータポートの方向にのみ流れる流体経路を提供する第三チェックバルブと、
からなる制御システム。
【請求項１７】
前記第二制御バルブの前記第四ポートが前記リザーバと流体連通していることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１８】
流体が前記第二制御バルブの前記第四ポートから前記第一アクチュエータポートの方向にのみ流れる流体経路を提供する第四チェックバルブをさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１９】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に三方弁であることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項２０】
前記第一制御バルブと前記第二制御バルブが、共に電動バルブであることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項２１】
前記第一制御バルブを前記第一位置に向かって付勢する第一バネと、前記第二制御バルブを前記1つの位置に向かって付勢する第二バネとをさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項２２】
前記第一チェックバルブが前記第一制御バルブと一体化し、前記第二チェックバルブが前記第二制御バルブと一体化していることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【請求項２３】
前記第一ワークポートと流体連通した1つのアクチュエータポートと、前記第二ワークポートと流体連通した他のアクチュエータポートと、を有する第二カム位相アクチュエータをさらに備え、
前記第一カム位相アクチュエータの位相が、前記カムシャフトの回転中で、第一範囲の角度の間、変化し、前記第二カム位相アクチュエータの位相が、前記カムシャフトの回転中で、第二範囲の角度の間、変化することを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のためのシリンダバルブタイミング可変システムに関し、具体的には、クランクシャフトとカムシャフト間の位相関係を変化させるアクチュエータを油圧駆動する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、クランクシャフトを駆動するように接続されたピストンを含んだ複数のシリンダを有している。各シリンダは、シリンダ内に流入する空気の流れとシリンダから流出する排気ガスの流れを制御する２つ以上のバルブを有している。バルブはクランクシャフトと機械的に接続されて回転するカムシャフトによって動作する。ギア、チェーン、又はベルトがクランクシャフトをカムシャフトと結合させるために用いられてきた。各シリンダの燃料サイクルの間に、適切な回数バルブが開閉することが重要である。従来、バルブタイミング関係は、クランクシャフトとカムシャフト間の機械的な結合によって固定されていた。
【０００３】
バルブタイミングの固定された設定は、すべてのエンジンの動作速度に対して最良の全体動作を生み出す妥協であった。しかし、もしバルブタイミングがエンジン速度、エンジン負荷、及び他の因子の関数として変化すれば、最適なエンジン性能が得られることが知られていた。エンジンのコンピュータ制御の出現で、現在の動作条件に基づき、最適なシリンダバルブタイミングを決定し、それに応じてタイミングを調整することが可能になった。
【０００４】
典型的な可変シリンダタイミングシステムを図１に示す。そこでは、エンジンコンピュータ１１が最適なバルブタイミングを決定し、ポンプ１３からカム位相アクチュエータ１２への加圧オイルの流れを制御する４方向電気油圧式バルブ１０に電流を加える。ポンプ１３は一般的には潤滑油をエンジンを通して送るために用いられる従来品である。カム位相アクチュエータ１２は、カムシャフト１４をエンジンのクランクシャフトの別のプーリーと係合するタイミングベルトで駆動されるプーリー１６に結合させる。プーリーの代わりに、鎖歯車、ギア、又は他の駆動手段を用いて、機械的にカムシャフト１４とクランクシャフトを結合させることができる。センサ２１がカムシャフト１４の角度位相を示す電気的フィードバック信号をエンジンコンピュータ１１に供給する。
【０００５】
さらに図２を参照して、カム位相アクチュエータ１２はカムシャフト１４に固定されたローター２０を有している。カム位相アクチュエータ１２はタイミングベルトプーリー１６内の４つの部屋２５に外向きに突出した４枚の羽根２２を有しており、それによって各部屋内のそれぞれの羽根と対向した側に第一と第二空洞２６、２８を形成している。アクチュエータマニホールド１５内の第一ポート１８は、第一経路３０によって第一空洞２６と接続され、第二経路３３は第二ポート１９と第二空洞２８を結合する。
【０００６】
カム位相アクチュエータ１２の第一、第二ポート１８、１９へのエンジンオイルの供給を選択的に制御することで、回転するプーリー１６とカムシャフト１４の間の角度位相関係を、シリンダバルブタイミングに対して進めたり遅らせたり変化させることができる。電気油圧式バルブ１０を中央又は中立の位置に付勢すると、ポンプ１３からの流体は各タイミングプーリー部屋２５内の第一と第二空洞２６、２８の両方に均等に供給される。ローター羽根２２の両側に均等に加わった圧力は、プーリー部屋２５内のこれらの羽根の現在位置を維持させる。エンジンが動作中の大部分の時間、電気油圧式バルブ１０は中央位置で動作する。この中央位置を維持させるために、電気油圧式バルブ１０に電流を加える必要があることに注意すべきである。
【０００７】
電気油圧式バルブ１０の別の位置では、ポンプ１３からの加圧オイルが第一ポート１８に加えられて、他のオイルは第二ポート１９からリザーバ１７（例えばオイルパン）に排出される。加圧オイルは第一空洞２６に運ばれて、それによってローター２０をタイミングベルトプーリー１６に対して時計回りに回転させ、バルブタイミングを進めることになる。電気油圧式バルブ１０のまた別の位置では、ポンプ１３からの加圧オイルは第二ポート１９に加えられて、他のオイルは第一ポート１８からリザーバ１７へ排出される。この場合、加圧オイルは第二空洞２８に送られ、それによってローター２０をタイミングベルトプーリー１６に対して反時計回りに回転させ、バルブタイミングを遅らせることになる。
【０００８】
例えば右、左、時計回り、反時計回りなど、ここで述べている方向関係と動きへの言及は、図面に示されたコンポーネントの向きを参照しているが、これは機械に取り付けられたコンポーネントに対して同じであるとは限らない。ここで用いる用語「直接接続された」は、関連する油圧コンポーネントが導管によって互いに接続され、バルブやオリフィスなどの、本来導管が制限する範囲を超えて流体の流れを制限し制御する他の介在要素が含まれないことを意味する。ここで用いられている、「流体連通された」コンポーネントは、流体がこれらのコンポーネントの間を流れるように、動作可能に接続されていることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
カム位相アクチュエータ１２の動作には、カムシャフトのトルクプロファイルに打ち勝ってカムタイミングを調整するために、エンジンオイルポンプからの相当なオイル圧とオイル流が必要である。加えて、電気油圧式バルブ１０は、エンジン動作の大部分の時間、中央位置に配置されている間、電流を消費する。油圧エネルギーと電気エネルギー消費を低減して、カム位相システムの効率を改善することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ポンプとリザーバとクランクシャフトとカムシャフトを有する内燃機関のシリンダバルブタイミングを変化させる制御システムを提供する。このシステムは、第一アクチュエータポートと第二アクチュエータポートに選択的に加えられ排出されるオイルに応じて、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を調整するカム位相アクチュエータを備えている。
【００１１】
第一制御バルブは、前記ポンプからのオイルを受け取るために動作可能に接続された第一ポートと、第二ポートと、前記カム位相アクチュエータの第一アクチュエータポートと流体連通した第一ワークポートとを有している。前記第一制御バルブは、第一流体経路が前記第一ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第一位置と、第二流体経路が前記第二ポートと前記第一ワークポートの間に設けられる第二位置とを有している。
【００１２】
第二制御バルブは、前記ポンプからのオイルを受け取るために動作可能に接続された第三ポートと、第四ポートと、前記カム位相アクチュエータの第二アクチュエータポートと流体連通した第二ワークポートとを有している。１つの位置では、前記第二制御バルブは前記第三ポートと前記第二ワークポートの間に第三流体経路を設け、他の位置では、前記第四ポートと前記第二ワークポートの間に第四流体経路を設ける。
【００１３】
第一チェックバルブは、動作可能に接続されて流体が前記第一流体経路のみを通って前記ポンプから前記カム位相アクチュエータの方向へ流れるように制限する。第二チェックバルブは、動作可能に接続されて流体が前記第三流体経路のみを通って前記ポンプから前記カム位相アクチュエータの方向へ流れるように制限する。
【００１４】
この制御システムの１つの実施例では、第一制御バルブの第二ポートと第二制御バルブの第四ポートは、リザーバと流体連通している。
【００１５】
この制御システムの別の実施例では、第一制御バルブの第二ポートは、第二アクチュエータポートと流体連通し、第二制御バルブの第四ポートは、第一アクチュエータポートと流体連通している。この実施例では、第三チェックバルブが動作可能に接続されて、流体が前記第二ポートから前記第二アクチュエータポートの方向へのみ流れるように制限し、第四チェックバルブが動作可能に接続されて、流体が前記第四ポートから前記第一アクチュエータポートの方向へのみ流れるように制限する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１はカム位相アクチュエータを備えた従来の可変カム調整システムの概略図である。
【図２】図２は図１の線２−２に沿ったカム位相アクチュエータの断面図である。
【図３】図３は本発明に係る油圧回路の第一実施例の概略図である。
【図４】図４は第一実施例のカム位相アクチュエータの径方向断面図である。
【図５】図５は本発明に係る油圧回路の第二実施例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
初めに図３を参照して、第一カム位相制御システム４０は、エンジンを潤滑にするためにリザーバ４４からオイルを供給する従来のオイルポンプ４２によって供給されたオイルを利用している。オイルポンプ４２の出口は、第一と第二制御バルブ４６、４８に接続されている。各制御バルブ４６、４８は、電気油圧式で、ｏｎ／ｏｆｆ又は比例式の、三方バルブで、エンジンコンピュータ４５からの信号によって動作する。１つの実施例では、エンジンコンピュータ４５はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を加えて、ｏｎ／ｏｆｆの３方バルブを動作させ、バルブを通る流体の流れの比例変化を得る。各典型的な制御バルブ４６，４８は、それぞれ一体化チェックバルブ５０、５２を備えている。第一制御バルブ４６はオイルポンプ４２の出口からのオイルを受け取る第一ポート５３を有し、戻りライン５６を介してリザーバ４４と流体連通した第二ポート５５を有している。第一制御バルブ４６が図示の第一位置にある時、第一経路が第一ポート５３と第一ワークポート５４の間に設けられる。第一バネ６１が第一制御バルブ４６を第一位置に向かって付勢する。第一チェックバルブ５０はオイルが第一経路を第一ポート５３から第一ワークポート５４の方向にのみ流れるのを許容し、反対方向にオイルが流れるのを防止する。エンジンコンピュータ４５からの電流によって第一ソレノイドアクチュエータ６３が作動すると、第一制御バルブ４６は第二位置に移動する。第二位置では、第一制御バルブ４６は第一ワークポート５４と第二ポート５５の間の、そしてリザーバ４４に繋がる双方向の第二経路を提供する。
【００１８】
第二制御バルブ４８は、オイルポンプ４２の出口と接続した第三ポート５７を有し、戻りライン５６を介してリザーバ４４と接続した第四ポート５９を有している。図示の第二制御バルブ４８の１つの位置では、第三ポート５７と第二ワークポート５８の間に第三経路が設けられる。第二バネ６２が第一制御バルブ４６を１つの位置に向かって付勢する。第三経路を通る流体の流れは、第二チェックバルブ５２によって第三ポート５７から第二ワークポート５８への一方向のみに制限される。第二制御バルブ４８の他の位置は、第二ワークポート５８と第四ポート５９の間の双方向の第四経路を提供する。エンジンコンピュータ４５からの電流が第二ソレノイドアクチュエータ６４を作動させて、第二制御バルブ４８を他の位置へ移動させる。
【００１９】
第一カム位相制御システム４０は、エンジンのクランクシャフトとカムシャフト間の回転関係を変化させるカム位相アクチュエータ６８を備えている。カム位相アクチュエータ６８はこの目的のために用いられる従来の油圧駆動装置であって、図１と２に示したアクチュエータと同様のものとすることができる。カム位相アクチュエータ６８は、第一制御バルブ４６の第一ワークポート５４と直接接続された第一アクチュエータポート６６を有し、第二制御バルブ４８の第二ワークポート５８と直接接続された第二アクチュエータポート７０を有している。
【００２０】
エンジンコンピュータ４５が第一と第二ソレノイドアクチュエータ６３、６４に電流を加えない場合、２つの制御バルブ４６、４８はバネ６１、６２によって図３に示す位置に付勢される。この状態では、オイルポンプ４２の出口からの等しい圧力がカム位相アクチュエータ６８の両方のアクチュエータポート６６、７０に加えられる。第一と第二制御バルブ４６、４８の第一と第二チェックバルブ５０、５２はオイルがカム位相アクチュエータ６８から出ていくのを防止するので、たとえ遅いエンジン速度でポンプ出口圧力が低くても、たとえエンジンが停止していても、アクチュエータは現在の位相位置を保持する。カム位相アクチュエータを最後の動作位置に保持することは、オイルポンプ４２によって生み出されるオイル圧力が最低の初期の遅い速度であっても、エンジンが再スタートする時に適切なバルブタイミングが用いられることが確実になる。
【００２１】
エンジンが動作中の大部分の時間に生じる、カム位相アクチュエータ６８の位置を保持するために第一と第二制御バルブ４６、４８を消勢することは、電力とオイルポンプ４２からの油圧エネルギーの両方を節約することになる。従って、本発明のカム位相制御システムは、図１に示す４方向バルブを用いた従来のシステムより消費エネルギーが少ない。
【００２２】
従来のカム位相アクチュエータには、カム位相を調整しない間、アクチュエータを固定位置に保持するためのロック機構も必要であった。カム位相アクチュエータ６８が調整中でない時に、チェックバルブ５０、５２がオイルをカム位相アクチュエータ６８内に保持し、カム位相関係が変化するのを防止するので、第一カム位相制御システム４０にはロック機構が不要である。
【００２３】
まだ図３を参照して、第一カム位相制御システム４０はカム位相調整時に使用するためのカムトルクによる双方向環境発電を提供する。これによってさらにエネルギーが節約され、ゼロに近いオイル圧力供給下でカム位相の調整を可能にする。
【００２４】
カム位相アクチュエータ６８を調整してシリンダバルブタイミングを進めるために、第一制御バルブ４６は消勢された状態を維持する一方で、第二制御バルブ４８は第二ワークポート５８がリザーバ戻りライン５６と接続された第四ポート５９と接続される位置に移動する。これにより、オイルポンプ４２からの加圧流体が第一アクチュエータポート６６に供給され、他の流体は第二アクチュエータポート７０から排出されてリザーバ４４に戻る。これにより、カム位相アクチュエータ６８はクランクシャフトとカムシャフトの間の位相関係を変化させて、シリンダバルブタイミングを進める。カム位相が所望の角度に達すると、カム位相アクチュエータ６８上のセンサが検出して、エンジンコンピュータ４５が第二ソレノイドアクチュエータ６４を消勢して、第二制御バルブ４８は図示の位置に戻り、調整されたカム位相は維持される。
【００２５】
エンジンシリンダバルブがトルクをカムシャフトに加え、それによってカム位相アクチュエータ内のコンポーネントの位置関係が変化し、その結果クランクシャフトとカムシャフトの間の位相関係も変化することを理解すべきである。カムシャフトの回転の特定のセグメントの間、正味のトルクが所望の方向へのカム位相の調整を補助し、それによってポンプ圧力による調整力を補う。他の回転セグメントの間、正味のトルクは所望のカム位相調整に対抗する。これらの後者のセグメントを通して、カムシャフトトルクはカム位相アクチュエータ６８がオイルを第一制御バルブ４６を介してオイルポンプ４２へ押し戻させるように働く。例えばそのような後方への流れは、エンジン速度が遅い時に、ポンプが低出力圧を生成して生じる。第一カム位相制御システム４０では、第一と第二チェックバルブ５０、５２がそのような反対方向への流れを防ぎ、それによってシステムが例えば低いポンプ出力圧、オイル温度、エンジン速度などのエンジン状態の広い範囲にわたって効率的に動作できるようになっている。従って、本発明のシステムは回転方向の正味のカムシャフトトルクをカム位相調整のために活用し、一方で所望のカム位相調整に対抗するカムトルクの悪影響を抑止している。換言すれば、本発明の制御システムは正のカムトルクエネルギーを利用し、一方で負のカムトルクエネルギーの悪影響を防いでいる。
【００２６】
このカムトルクのカム位相調整での利用は、エネルギーを節約し、ゼロに近いオイル供給圧でのカム位相調整を可能にしている。
【００２７】
カム位相アクチュエータ６８を調整してシリンダバルブタイミングを遅らせるために、第一制御バルブ４６が電気的に作動して、第一ワークポート５４が第二ポート５５と接続し、それによって流体がカム位相アクチュエータ６８からリザーバ４４へ排出されるのを可能にしている。同時に、第二制御バルブ４８が消勢されて、バネ６２によって図示の位置に付勢される。この位置で、オイルポンプ４２からのオイルがカム位相アクチュエータ６８の第二ワークポート５８と第二アクチュエータポート７０に加えられる。この状態では、第二チェックバルブ５２が正のカムトルクエネルギーを利用し、負のカムトルクエネルギーの悪影響を防止する。
【００２８】
図３の回路に関して、チェックバルブ５０、５２は第一と第二制御バルブ４６、４８と一体化する代わりに、これらのバルブの外側の第一と第三ポート５３、５７に接続された導管内に設けることもできることを理解すべきである。
【００２９】
まだ図３を参照して、もしエンジンがデュアルカムシャフトを有している場合、第二カム位相アクチュエータ７２がもう一つのカムシャフトに対して設けられ、この第二カム位相アクチュエータ７２はそれぞれ第一と第二制御バルブ４６、４８の第一ワークポート５４、第二ワークポート５８と接続されたアクチュエータポート７４、７５を有している。第一と第二カム位相アクチュエータ６８、７２は、カムシャフト１４の各回転のほんの一部の間に、第一通路３０が第一アクチュエータポートと連通し、第二通路３３が第二アクチュエータポートと連通する以外は、図１、２のカム位相アクチュエータ１２と同じである。第一カム位相アクチュエータ６８の詳細を示す図４をさらに参照して、アクチュエータマニホールド７６内の第一アクチュエータポート６６が、ローター２０が回転する穴の周囲を９０度にわたって延在する弓形の凹部７７に向かって開いている。ローター２０内の半径方向の開口部７８が外周面から第一空洞２６に続く第一通路３０まで延在している。マニホールドの弓状凹部７７とローターの半径方向の開口部７８は、カムシャフトが回転して０度から９０度の間に位置する時に流体連通するように配置されている。第一カム位相アクチュエータ６８の第二アクチュエータポート７０は、カムシャフトが０度から９０度の間、同様に第二空洞２８に続く第二通路３３と流体連通するように配置されている。他の角度や角度範囲を２つ以上のカム位相アクチュエータに用いることができるのは、当業者には理解できるだろう。
【００３０】
各回転において、カムシャフトが１８０度から２７０度の間にある時に第一と第二アクチュエータポート７４、７５がそれぞれ第一と第二通路３０、３３と連通するように弓状凹部７７が設けられていることを除いて、第二カム位相アクチュエータ７２は第一カム位相アクチュエータ６８と同じ設計である。弓状凹部の角度オフセットのおかげで、カムシャフトの各回転の間に、第二カム位相アクチュエータ７２の第一と第二空洞２６、２８が制御バルブワークポートと接続される前に、第一カム位相アクチュエータ６８の第一と第二空洞２６、２８は異なる時間に制御バルブワークポート５４、５８と接続する。これによって、２つのカム位相アクチュエータ６８、７２によって提供されるカムシャフト位相が、別個に制御可能になる。デュアルカムシャフトが０度から９０度の間にある時、制御バルブ４６、４８がエンジンコンピュータ４５によって作動して、第一カム位相アクチュエータ６８の位相を変化させ、デュアルカムシャフトが１８０度から２７０度の間にある時、制御バルブが作動して、第二カム位相アクチュエータ７２の位相を変化させる。
【００３１】
図５を参照して、本発明の制御システムの第二実施例は、カム位相アクチュエータから排出された流体を用いた再生を提供する。この再生回路は、カム位相アクチュエータ及び制御バルブからエンジンへ漏出した流体を置き換えるために必要なオイル量を削減する。
【００３２】
第二カム位相制御システム８０では、従来のオイルポンプ８２がリザーバ８４（例えばエンジンオイルパン）からの流体を一対の電気油圧式三方制御バルブ８６，８８に供給する。オイルポンプ８２の出口は第一制御バルブ８６の第一ポート９２と接続され、第一制御バルブ８６は第二ポート９４と第一ワークポート９３も有している。第一ワークポート９３はカム位相アクチュエータ１０４の第一アクチュエータポート１０６と直接接続され、第二ポート９４は第一再生ライン１００によって第二アクチュエータポート１０８と結合している。第三チェックバルブ９５はオイルが第一再生ライン１００を第二ポート９４から第二アクチュエータポート１０８の方向にのみ流れるのを可能にしている。
【００３３】
オイルポンプ８２の出口は第二制御バルブ８８の第三ポート９６とも接続されており、第二制御バルブ８８は同様に第四ポート９８と第二ワークポート９７も有している。第二ワークポート９７はカム位相アクチュエータ１０４の第二アクチュエータポート１０８と直接接続され、第四ポート９８は第二再生ライン１０２によって第一アクチュエータポート１０６と結合している。第四チェックバルブ９９はオイルが第二再生ライン１０２を第四ポート９８から第一アクチュエータポート１０６の方向にのみ流れるのを可能にしている。
【００３４】
もしエンジンが複数のカムシャフトを有している場合、個別のカム位相アクチュエータを各カムシャフトに対して設けることができ、各アクチュエータはカム位相アクチュエータ１０４に対するのと同様な態様で２つの制御バルブ８６、８８のワークポート９３、９７と結合することができる。
【００３５】
２つの制御バルブ８６、８８を消勢すると、第二カム位相制御システム８０は、両方の制御バルブ４６、４８を消勢した時の第一カム位相制御システム４０と同様に機能する。シリンダバルブタイミングを進めたい場合、第一制御バルブ８６は消勢された状態を維持し、第二制御バルブ８８は電気的に動作させて、第二ワークポート９７と第四ポート９８を接続する位置に動かす。この状態では、オイルポンプ８２からの加圧オイルが第一制御バルブ８６を通ってカム位相アクチュエータ１０４の第一アクチュエータポート１０６に加えられる。同時に、オイルが第二アクチュエータポート１０８から流出して、第二制御バルブ８８と第四チェックバルブ９９と第二再生ライン１０２を通って流れる。第二再生ライン１０２を通って流れるオイルは、第一ワークポート９３から流れ出たポンプからのオイルと合流する。従って、第二アクチュエータポート１０８から排出されたオイルは再生態様で第一アクチュエータポート１０６に供給され、それによってカム位相アクチュエータ１０４を動作させるために必要なオイルポンプ８２からのオイル量を低減することができる。この油圧再生は、オイルポンプ８２によって消費されるエネルギー量を削減する。加えて、ポンプが第二カム位相制御システム８０にもオイルを供給するために、エンジンを効率的に潤滑するのに、オイルポンプ８２は著しく大きな寸法である必要はない。
【００３６】
同様に、シリンダバルブタイミングを遅らせたい場合、第一制御バルブ８６を付勢して、第一ワークポート９３と第二ポート９４を接続する位置に動かす。同時に、第二制御バルブ８８は消勢状態を維持して、ポンプ出力オイルが第三ポート９６から第二ワークポート９７へ移動するための経路を提供する。この動作モードでは、カム位相アクチュエータ１０４の第一アクチュエータポート１０６から排出されたオイルは再生態様で第一制御バルブ８６と第三チェックバルブ９５と第一再生ライン１００を通って第二アクチュエータポート１０８へフィードバックされる。再生流はオイルポンプ８２から第二制御バルブ８８を通って運ばれた必要な追加の流れと合流して、カム位相アクチュエータ１０４を作動させる。
【００３７】
図５の第二実施例は、アクチュエータポート１０６、１０８の１つのみに再生ラインを設けて、他方のアクチュエータポートには設けないように変形することができる。例えば、第一再生ライン１００を第一制御バルブ８６の第二ポート９４とリザーバ８４を接続するラインに置き換えることができる。この変形例では、第二ポート９４から出る流れはリザーバ８４に戻され、一方で第二制御バルブ８８の第四ポート９８から出る流れは第二再生ライン１０２を通って第一アクチュエータポート１０６に流れる状況を維持する。
【００３８】
前述の記載は、主として本発明の１つ以上の実施例を対象にしている。本発明の範囲内の様々な代替案に対して多少の配慮はなされているが、当業者が本発明の実施例の開示から明らかな追加の代替案に気付くことが予想される。従って、本発明の範囲は以下の請求項から決定すべきであって、上記開示によって限定すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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【選択図】図３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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