(57)【要約】【課題】ＶＣＴシステムにおいて、周波数うなりの問題を解消して、システムのヒステリシスを効果的に低減させる。【解決手段】ＶＣＴシステム１０におけるヒステリシス低減方法が、切り換え可能な少なくとも２つの周波数を有するディザー信号３８を供給する工程８２と、異なる速度におけるエンジンの周波数特性を決定する工程８４と、エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域６６に関連して少なくも一つの周波数うなりポイントを決定する工程８６と、エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域６６の範囲内でエンジンの運転中にディザー信号周波数を変えて、周波数うなりの影響を低減させる工程８８とから構成されている。これにより、周波数うなりの問題を解消して、システムのヒステリシスを効果的に低減できる。【選択図】　　図４
2004019662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）システム１０においてヒステリシスの影響を低減させるためのヒステリシス低減方法であって、
ａ）切り換え可能な少なくとも２つの周波数を有するディザー信号３８を供給する工程８２と、
ｂ）異なる速度におけるエンジンの周波数特性を決定する工程８４と、
ｃ）エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域６６に関連して少なくも一つの周波数うなりポイントを決定する工程８６と、
ｄ）エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域６６の範囲内でエンジンの運転中にディザー信号周波数を変えて、周波数うなりの影響を低減させる工程８８と、を備えたヒステリシス低減方法。
【請求項２】
請求項１において、
ディザー信号周波数を変化させた後に、エンジンが前記近傍領域の外側で運転されているとき、ディザー信号周波数を所定の値に変える工程９０をさらに備えた、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記所定の値が元のディザー信号周波数である、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記少なくとも一つの周波数うなりポイントが、エンジン周波数の第１の調波に関係している、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記少なくとも一つの周波数うなりポイントが、エンジン周波数におけるより高次の第２の調波に関係している、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項６】
請求項１において、
ディザー周波数の変化が、パルス幅変調のデューティサイクルを変えることによって、達成されている、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項７】
請求項１において、
ディザー周波数の変化が、コイルの電流の強さを変えることによって、達成されている、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【請求項８】
請求項１において、
可変カムタイミングシステムが、ＣＴＡ型またはＯＰＡ型の可変カムタイミングシステムである、
ことを特徴とするヒステリシス低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ：　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｃａｍｓｈａｆｔ　ｔｉｍｉｎｇ）　システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、ディザー周波数制御に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムにおいて、スプールバルブを駆動するのに電子ソレノイドが使用されており、スプールバルブは、ＶＣＴ装置を駆動するオイルの流れを制御している。ソレノイドは、好ましくは、パルス幅変調型または電流制御型のいずれかである。
【０００３】
静止摩擦および動摩擦の影響を低減させるために、ソレノイドへの入力信号に対して、ディザー信号が与えられている。ディザー信号は、通常、信号の全振幅の一部であり、固定周波数を有している。
【０００４】
しかしながら、ソレノイドのディザー周波数がシステムの他の部分の周波数またはその近傍の周波数と合致すると、相対的に高い“周波数のうなり（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｂｅａｔｉｎｇ）”の問題が発生する。
【０００５】
たとえば、内燃機関のバルブ列により発生するカムトルク信号の周波数が、ディザー周波数と合致して周波数のうなりを生じさせるかもしれない。第１の周波数が第２の周波数に類似した特性を有しているとき、周波数のうなりが発生して、不快な結果を生じさせる。
【０００６】
したがって、上記周波数のうなりの問題を解消すると当時に、適切なディザー信号を維持することが望ましい。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、周波数のうなりの問題を解消して、システムのヒステリシスを効果的に低減できるＶＣＴシステムのヒステリシス低減方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＶＣＴシステムにおいてヒステリシスの影響を低減させるための方法であって、切り換え可能な少なくとも２つの周波数を有するディザー信号を供給する工程と、異なる速度におけるエンジンの周波数特性を決定する工程と、エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域に関連して少なくも一つの周波数うなりポイントを決定する工程と、エンジンクランクＲＰＭ値の近傍領域の範囲内でエンジンの運転中にディザー信号周波数を変えて、周波数うなりの影響を低減させる工程とを備えている。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、ディザー信号周波数を変化させた後に、エンジンが前記近傍領域の外側で運転されているとき、ディザー信号周波数を所定の値に変える工程がさらに設けられている。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項２において、前記所定の値が元のディザー信号周波数である。
【００１１】
請求項４の発明では、請求項１において、前記少なくとも一つの周波数うなりポイントが、エンジン周波数の第１の調波に関係している。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項１において、前記少なくとも一つの周波数うなりポイントが、エンジン周波数におけるより高次の第２の調波に関係している。
【００１３】
請求項６の発明では、請求項１において、ディザー周波数の変化が、パルス幅変調のデューティサイクルを変えることによって、達成されている。
【００１４】
請求項７の発明では、請求項１において、ディザー周波数の変化が、コイルの電流の強さを変えることによって、達成されている。
【００１５】
請求項８の発明では、請求項１において、可変カムタイミングシステムが、ＣＴＡ型またはＯＰＡ型の可変カムタイミングシステムである。
【００１６】
本発明によれば、ＶＣＴシステムにおいて、特定のタイプのエンジンに特有の周波数うなりポイント（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｂｅａｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ）　の近辺でディザー信号の変化が提供されている。
【００１７】
したがって、可変カムタイミングシステムにおいて、ヒステリシスの影響を低減させるためのディザー信号を用いる方法が提供されている。
【００１８】
この方法は、以下の工程から構成されている。ａ）切換可能な少なくとも２つの周波数を有するディザーを提供する工程。ｂ）異なる速度においてエンジンの周波数特性を決定する工程。ｃ）エンジン速度の近傍に関連して少なくとも一つの周波数うなりポイントを決定する工程。ｄ）エンジンが当該エンジン速度の近傍で運転されているときにディザー信号の周波数を変える工程。これにより、周波数うなりの影響が低減されて、システムのヒステリシスを効果的に低減できる。
【００１９】
本発明およびその目的をさらに理解するためには、図面、図面の簡単な説明、本発明の好ましい実施態様の詳細な説明および特許請求の範囲に注意が向けられるべきである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムのディザー周波数が、内燃機関のバルブ列により発生するパルスに関連したカムトルク周波数のような、関連するシステムの他の周波数と合致するときの問題に取り組んでいる。
【００２１】
図１には、カムトルク駆動の可変カムタイミング（ＶＣＴ）装置のための制御ブロック図１０と、本発明が採用する方法とが示されている。
【００２２】
設定値信号１２がエンジンコントローラ（図示せず）から受け取られて、設定値フィルタ１３に導入される。フィルタ１３は、設定値１２の急峻な変化を滑らかにして、クローズドループ制御応答性に関連するオーバーシュートを低減させる。フィルタ１３でろ過処理された設定値信号１２は、エラー信号３６の一部を構成する。
【００２３】
エラー信号３６を構成する他の部分は、後述する測定位相信号１６である。たとえば、エラー信号３６は、ろ過処理設定値１２から測定位相１６を差し引くことによって、生成される。この時点で、エラー信号３６は、制御法則１８の影響を受ける。
【００２４】
制御法則１８の出力は、ディザー信号３８および零デューティサイクル信号（零命令信号）４０に関連して合計され、ソレノイド（ここでは可変力ソレノイド）２０を駆動するための入力値を形成する。
【００２５】
ディザー信号３８は、ソレノイド２０およびスプールバルブ１４の摩擦ヒステリシスおよび磁気ヒステリシスに打ち勝つように設けられている。零命令信号４０は、スプール１４がその中間位置（零位置）に留まって、いずれの方向への流体の流れも阻止される公称デューティサイクルである。
【００２６】
可変力ソレノイド２０は、中央取付けのスプールバルブであるスプールバルブ１４を移動させて、ＶＣＴ位相器４２内において一方または他方のいずれかの方向への流体の流れを阻止する。これにより、ＶＣＴ位相器４２が、振動するカムトルク４４の作用下で所望の方向に移動できる。
【００２７】
ＶＣＴ位相器４２が、設定値１２によって決定される所望位置に移動するとき、中央取付けのスプールバルブ１４はその中間位置（零位置）に駆動され、これにより、ＶＣＴ位相器は、液圧でロックされ、その場所に停まる。もし設定値１２が変化したり、ＶＣＴ位相器４２が外乱（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）　によって移動するのであれば、上述の処理が、元に戻って再び繰り返される。
【００２８】
カムシャフトおよびクランクシャフトの位置は、それぞれセンサ２２ａ，２４ａによって検出される。センサは、適切な内燃機関のカムシャフトおよびクランクシャフトにそれぞれ固定された回転盤２２，２４の歯の位置を検出する磁気抵抗センサを含む任意のタイプの位置センサでよい。
【００２９】
位置センサ２２ａ，２４ａの検出信号は、典型的には、歯形パルスの形態を有している。歯形パルスは、ブロック４６において位相計算の影響を受け、測定位相１６θ０　の形態で出力される。
【００３０】
上述したように、もしディザー周波数値が他のシステムの周波数の直近近傍にあれば、不快な周波数うなりの現象が発生する。適切な方法を用いることにより、周波数うなりを低減させまたは排除することが望ましい。具体的には、この方法は以下に記述されている。
【００３１】
以下の例は、本発明に関して、必ずしもすべて含まれるものではない。本発明は、種々のタイプの内燃機関へのアプリケーションを意図している。以下に示された具体的なエンジンのタイプは、本発明の単なる例示にすぎない。
【００３２】
Ｉ４シリンダエンジンおよびＶ６シリンダエンジンを含むエンジンのための一組のカムトルクパルス周波数が以下の例によって決定されている。
【００３３】
実例１
（トルクパルス周波数）＝（ＲＰＭ／（２＊６０））＊（カム次数つまり一つのバンクについての１回転ごとのカムパルス）
ここで
“トルクパルス周波数”は、Ｈｚで表される。
“ＲＰＭ”は、１分間のエンジン回転速度を示す。
“２”は、一つのカム回転についての２つのクランク回転を示す。
“６０”＝毎分６０秒
“カム次数”＝Ｉ４エンジンについては４シリンダの４、Ｖ６エンジンの一つのバンクについては３、Ｉ３エンジンについては３
【００３４】
一つのバンクについての１回転ごとのカムパルスにおけるカム次数に関して、Ｖ８エンジンは、たとえ４つのカムローブがあっても、３次のカム次数を有していることが注目される。
【００３５】
これは、もし点火順序が実質的に同時に２つのバルブが開閉するようなものであれば、実際には３つのバルブだけがカム次数に関して重要であるからである。
【００３６】
したがって、５００ＲＰＭで回転するＩ４エンジンのためのトルクパルス周波数は
１６．６６７Ｈｚ＝（５００／１２０）＊４
となる。
【００３７】
実例２
３０００ＲＰＭで回転するＩ４エンジンのためのトルクパルス周波数は
１００Ｈｚ＝（３０００／１２０）＊４
５００ＲＰＭで回転するＶ６エンジンのためのトルクパルス周波数は
１２．５Ｈｚ＝（５００／１２０）＊３
４０００ＲＰＭで回転するＶ６エンジンのためのトルクパルス周波数は
１００Ｈｚ＝（４０００／１２０）＊３
【００３８】
もし１００Ｈｚが、スプールバルブを駆動するソレノイドのための最適なディザー周波数であるとすれば、Ｉ４エンジンにおいての３０００ＲＰＭおよびＶ６エンジンについての４０００ＲＰＭにおいて、システムがディザー／トルクパルス周波数うなり問題に直面することになる。これは、図２および図３のグラフに示されている。
【００３９】
図２には、Ｉ４エンジンのクランクＲＰＭに関連してＶＣＴトルクパルス周波数を表すグラフ６０が示されている。ソレノイド２０およびバルブ１４の周波数特性がライン６２によって示されている。
【００４０】
理解されるように、ライン６２は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）のようなコントローラによって、またはＥＣＵと連絡するように設けられた別個のコントローラによって制御されている。
【００４１】
カムトルク周波数特性を含むシステムのその他すべての周波数は、ライン６４によって示されている。ライン６４は、直線状でなくてもよい（非線形でもよい）ことが注目される。
【００４２】
実際的な目的のために、我々は、周波数うなりポイントの近傍領域６６における他のシステム周波数の特性に興味があるだけである。近傍領域６６内において、任意の非線形ラインは直線状のライン６４によって近似される。したがって、近傍領域６６内においては、線形分析で十分である。
【００４３】
周波数うなりの現象が近傍領域６６内で発生するということが知られているので、これを避けるのが望ましい。
【００４４】
したがって、Ｉ４エンジンについてのディザー／トルクパルス周波数うなりの問題を回避するために、たとえば３０００ＲＰＭでの第１次の調波一致および６０００ＲＰＭでの第２次の調波一致を有するエンジンまたはその他のシステムは、以下のようにして、周波数うなりを減少させている。
【００４５】
３０００ＲＰＭまたは６０００ＲＰＭに接近したときに、周波数うなりの現象がこの回転数領域の近辺で発生するので、ディザー周波数を切り換えるような方法を用いることができる。
【００４６】
たとえばＲＰＭが３０００ＲＰＭに向かって増加すると、２６００ＲＰＭにおいて、ディザー周波数は、元の１００Ｈｚから７５Ｈｚに切り換えられる。３６００ＲＰＭにおいて、ディザー周波数は、再び１００Ｈｚに切り換えられる。
【００４７】
同様に、エンジンＲＰＭが３０００ＲＰＭに向かって減少すると、ディザー周波数が３５００ＲＰＭにおいて７５Ｈｚに切り換えられる。そして、ＲＰＭが３０００ＲＰＭよりも下降すると、２５００ＲＰＭにおいて、ディザー周波数が１００Ｈｚに切り換えられる。
【００４８】
２５００／２６００ＲＰＭおよび３５００／３６００ＲＰＭ領域間の１００ＲＰＭの理由は、ヒステリシスバンドを提供して単一のＲＰＭ数でのディザー周波数の切り換えを防止するように用いるためである。
【００４９】
６０００ＲＰＭにおける第２の調波ライン６８については、ＲＰＭの増加時にディザー周波数を７５Ｈｚに切り換えるために、ＲＰＭ領域が５６００ＲＰＭになっている。
【００５０】
同様に、ＲＰＭが５５００ＲＰＭに減少すると、ディザー周波数が７５Ｈｚから１００Ｈｚに変化する。この場合においても、１００ＲＰＭのヒステリシスバンドが再び採用されている。
【００５１】
理解されるように、上記ＲＰＭの値は、エンジン型であり、エンジンに特有のものである。したがって、ＲＰＭ値は、Ｉ４エンジンのタイプまたはロットが異なれば、異なってくる。
【００５２】
さらに、本発明は、Ｉ４型エンジンに限定されるものではない。ディザー周波数うなりの問題を有する他のタイプのエンジンについても、本発明の教示によって実行可能である。Ｖ６またはＩ３エンジンの他の例が後述されている。
【００５３】
図３（ａ）に示すように、Ｖ６エンジンまたはＩ３エンジンの単一のバンクが、４０００ＲＰＭの点においてディザー／トルクパルス周波数うなりの問題を保有している。
【００５４】
ＲＰＭが４０００ＲＰＭに向かって増加すると、ディザー周波数は、３５００ＲＰＭで１００Ｈｚから７５Ｈｚに切り換えられる。４６００ＲＰＭにおいて、ディザー周波数は切り換えられて１００Ｈｚに戻る。
【００５５】
エンジンＲＰＭが４０００ＲＰＭに向かって減少すると、ディザー周波数は４５００ＲＰＭで７５Ｈｚに切り換えられる。そして、ＲＰＭが４０００ＲＰＭよりも減少すると、３６００ＲＰＭにおいて、ディザー周波数は１００Ｈｚに切り換えられる。３５００／３６００ＲＰＭおよび４５００／４６００ＲＰＭ領域間の１００ＲＰＭが、ヒステリシスバンにおいて形成される。
【００５６】
異なるシステムは異なるディザー周波数値を要求するので、ディザー周波数の値がシステムに特有のものであるということが注目される。言い換えれば、他のディザー周波数は、本発明のアプリケーションのために選択される。
【００５７】
また、本発明が依然として適用される大きな値にまでＲＰＭが及ぶことは妥当性がある。また、各図は、第１および第２の調波領域においてディザー周波数を切り換えることを示している。
【００５８】
もし必要であれば、他の調波領域に対して同じ方法を適用することも妥当性がある。理解されるように、７５または１００Ｈｚ以外のディザー周波数を使用するようにしてもよい。
【００５９】
図３（ｂ）に示すように、もしエンジン速度の運転範囲内において何ら第２の調波の影響がなければ、単一の周波数切り換えで十分である。
【００６０】
たとえば、エンジンの最大運転速度が６０００ＲＰＭであって、第２の調波のスロープ６９ｂが現在の周波数特性ライン６２と交差しておらず、またはこのライン６２から十分に離れているのであれば、エンジン運転領域において第２の調和に関連して周波数うなりの現象は発生しない。したがって、この特定のケースにおいては、第２の調波について周波数の切り換えは必要ではない。
【００６１】
図４には、周波数うなりの現象を低減させるための方法を採用するフローチャート８０が示されている。ステップ８２において、制御可能な周波数を有するディザー信号が供給される。このディザー信号は、コントローラによって切り換え可能に制御される少なくとも２つの周波数を有していることが必要である。
【００６２】
次に、ステップ８４において、エンジン周波数特性の決定がなされる。ステップ８６では、少なくとも一つの周波数うなりポイントが決定される。周波数うなり現象は、いくつかのエンジンシステムの固有周波数とディザー周波数との間で発生するが、これは、エンジン速度（ｒｐｍ）とともに変化し、適切な測定装置によって検出される。
【００６３】
もしエンジン特性ライン６４が現在のディザー特性ライン６２と交差するのであれば、ステップ８８において、ディザー周波数が変化させられる。言い換えれば、もし周波数うなり現象がエンジンｒｐｍの範囲に関連する近傍領域６６で発生すれば、ステップ９０に示すように、ディザー周波数が切り換えられる、つまり元の周波数から新しい周波数に変えられる。
【００６４】
エンジン速度が周波数うなりポイントまたはその近傍領域６６から離れて増加または減少したとき、ディザー周波数は再び変えられる。たとえば、ディザー周波数は、切り換えられて元の周波数に戻る。
【００６５】
調波により周波数うなりの現象が発生するという点で、もし調波周波数が問題を提起するのであれば、ディザー周波数が他の値に変化させられる。たとえば、図３（ａ）に示すように、ディザー周波数は、７５Ｈｚから１００Ｈｚに戻るように変化して元の値に戻る。
【００６６】
図５は、ＶＣＴシステムの一つのタイプを示す概略図である。同図には、スプールバルブが閉じて流体が流れていない零位置が示されている。
【００６７】
ソレノイド２０は、スプールバルブ１４の第１の端部５０に第１の力を作用させることによって、スプールバルブ１４と係合している。第１の力は、スプールバルブ１４の第２の端部１７においてスプリング２１により作用する力と釣り合っており、これにより、零位置が維持されている。
【００６８】
スプールバルブ１４は、それぞれ流体の流れを阻止する第１のブロック１９および第２のブロック２３を有している。ソレノイド２０は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）型可変力ソレノイドまたは電流制御ソレノイドである。
【００６９】
位相器４２は、ハウジング５７をアドバンスチャンバＡおよびリタードチャンバＲに限定するベーン５８を有している。典型的には、ハウジング５７およびベーン５８は、図示しないクランクシャフトおよびカムシャフトにそれぞれ連結されている。
【００７０】
ベーン５８は、アドバンスチャンバＡおよびリタードチャンバＲ内の流量を調整することによって、ハウジング５７に対して移動するように許容されている。
【００７１】
ベーン５８をアドバンス側に向かって移動させるのが望ましい場合には、チャンバＡ内の流体がダクト４からダクト８を通って排出されるように、ソレノイド２０がスプールバルブ１４を元の零位置からさらに右方に移動させる。ブロック１９をさらに右方にスライドさせて流体連絡が生じるようにすることによって、流体がさらに流れまたは外部排出口（図示せず）と流体連絡する。
【００７２】
それと同時に、流体源からの流体は、ダクト５１を通り、一方向バルブ１５を介してダクト１１と一方向に流体連絡しており、ダクト５を介してチャンバＲに流体を供給している。このことは、ブロック２３がさらに右方に移動して上記一方向流体連絡を発生させることにより、生じる。
【００７３】
所望のベーン位置に到達したとき、スプールバルブは、左方に移動して零位置に戻るように命令される。これにより、クランクシャフトおよびカムシャフト間の新しい位相関係が維持されることになる。
【００７４】
図５から分かるように、周波数うなりの現象は、零位置の付近においてスプールバルブ１４の位置を変化させ、これにより、流体の漏れがいくらか生じる。このことは、ベーン５８を過度に移動させまたは振動させる。したがって、ディザー周波数がうなりポイントの近傍において変化する方法およびシステムを提供する必要がある。
【００７５】
図６には、カムトルク駆動（ＣＴＡ：Ｃａｍ　Ｔｏｒｑｕｅ　Ａｃｔｕａｔｅｄ）　型ＶＣＴシステムが示されている。ＣＴＡシステムは、ベーン９４２を移動させるのに、エンジンバルブを開閉する力によって生じるカムシャフト内のトルク逆転現象を使用している。
【００７６】
ＣＴＡシステムの制御バルブは、アドバンスチャンバ９２からリタードチャンバ９３への流体の流れまたはその逆方向の流体の流れを許容しており、これにより、ベーン９４２を移動させ、または流体の流れを停止させてベーン９４２を所定位置にロックしている。
【００７７】
ＣＴＡ位相器はまた、漏れによるオイル損失を補填するためにオイル入力９１３を有しているが、位相器を移動させるのに、エンジンオイル圧を使用していない。
【００７８】
ＣＴＡ位相器システムの運転は以下のとおりである。
図６は、スプールバルブ１４がアドバンス端部９８およびリタード端部９１０の双方において流体の循環を停止させていることにより、理想的には流体の流れが生じていない零位置を示している。
【００７９】
カムの角度関係が変化するように要求されたとき、ベーン９４２は移動しなければならない。スプールバルブ１４と係合するソレノイド９２０は、スプールを零位置から離れる側に移動させるように命令され、これにより、ＣＴＡの内部で流体の循環を生じさせる。
【００８０】
ＣＴＡ内の循環は、理想的には、流体源９１３から流入する流体を何ら用いることなく局所的な流体のみを使用しているということが注目される。しかしながら、通常の運転中には、いくらか流体の漏れが発生する。
【００８１】
損失した流体は、一方向バルブ９１４を介して流体源９１３によって補填される必要がある。この場合の流体はエンジンオイルであり、流体源９１３はエンジンオイルポンプである。
【００８２】
ＣＴＡ位相器システムには、二つのシナリオがある。第１は、アドバンス型シナリオであって、アドバンスチャンバ９２が零位置におけるよりも多量の流体で満たされる必要がある。言い換えれば、チャンバ９２の大きさまたは容量が増加している。アドバンス型シナリオは、以下のようにして達成されている。
【００８３】
好ましくはパルス幅変調（ＰＷＭ）型であるソレノイド９２０は、スプールバルブ１４の左側部分９１９がアドバンス端部９８において流体の流れを依然として停止させるように、スプールバルブ１４を右方に押圧する。それと同時に、右側部分９２０がさらに右方に移動して、リタード部９１０をダクト９９と流体連絡させる。
【００８４】
カムシャフトに固有のトルク逆転現象のために、リタードチャンバ９３から排出した流体は、リタード端部９１０およびダクト９９を通り、一方向バルブ９６およびダクト９４を介してアドバンスチャンバ９２に流入する。
【００８５】
同様に、リタードシナリオである第２のシナリオにおいては、リタードチャンバ９３が零位置におけるよりも多量の流体で満たされる必要がある。言い換えれば、チャンバ９３の大きさまたは容量が増加している。リタードシナリオは、以下のようにして達成される。
【００８６】
好ましくはパルス幅変調（ＰＷＭ）型であるソレノイド９２０がスプールバルブ１４との係合力を減少させることにより、弾性部材９２１がスプール１３を左方に移動させる。スプールバルブ１４の右側部分９２０は、リタード端部９１０における流体の流れを停止させる。
【００８７】
それと同時に、左側部分９１９が左方に移動することにより、アドバンス部９８がダクト９９と流体連絡する。カムシャフトに固有のトルク逆転現象により、アドバンスチャンバ９２から排出した流体は、アドバンス端部９８およびダクト９９を通り、一方向バルブ９７およびダクト９５を介してリタードチャンバ９３に流入する。
【００８８】
理解されるように、ＣＴＡカム位相器においては、固有のカムトルクエネルギが、位相器のチャンバ９２，９３間でオイルを再循環させる駆動力として用いられている。この変化するカムトルクは、カムシャフトの回転時に各バルブスプリングを交互に圧縮して解放することにより発生する。
【００８９】
これが起こる周波数は、カムシャフトの回転速度（エンジン速度の１／２）およびカム次数（Ｖ６およびＶ８については“３”、Ｉ４については“４”）に依存している。
【００９０】
ＰＷＭ信号の周波数は、カムトルク周波数と相互に作用し合う。カムトルクの変化は、制御バルブに作用する圧力の変化を生じさせる。制御バルブがこれらの影響を最小限に抑えるように設計されていても、すべて取り除くことはできない。
【００９１】
このため、カムトルク周波数がＰＷＭ周波数と整列すると、“うなり”の現象が発生する。うなりは、低周波数振動つまりハンチング（ｈｕｎｔｉｎｇ）　を生じさせる。上述した図２、図３（ａ）および図３（ｂ）は、こうした問題を回避するように使用できる技術を開示している。
【００９２】
本発明はまた、可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムに含まれる差圧制御（ＤＰＣＳ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ）システムに組み込まれている。
【００９３】
ＤＰＣＳシステムは、キャビティ内で振動する少なくとも一つのベーンの位置を制御してカムシャフトおよびクランクシャフト間の所望の相対位置を形成するために、エンジンオイルのような流体に作用するオン／オフソレノイドを有している。理解されるように、ＤＰＣＳシステムのオン／オフソレノイドは、可変力ソレノイド型ではない。
【００９４】
さらに、本発明は、位相器の中央に配置されるＰＷＭソレノイドおよび４方向ルブと協働した使用を具現化している。ＰＷＭソレノイドおよび４方向バルブは、好ましくは、単一の小型ユニットに組まれており、これにより、内燃機関の内部領域における空間を節約している。
【００９５】
また、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）にのみに依存するかわりに、独立したコントローラを用いるようにしてもよい。この独立コントローラは、ＥＣＵに連結されて、ＥＣＵと通信できるようにしてもよい。言い換えれば、専有の情報が独立コントローラのメモリに格納されて、情報がＥＣＵと協働して作用するようにしてもよい。
【００９６】
以下の記述は、本発明に関連する用語および概念である。
上記流体が作動流体であるということが注目されるべきである。作動流体は、ベーン位相器内でベーンを移動させる流体のことである。典型的には、作動流体はエンジンオイルを含んでいるが、これとは別個の作動流体であり得る。
【００９７】
本発明のＶＣＴシステムは、カムトルク駆動（ＣＴＡ）型ＶＣＴシステムである。このＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのに、エンジンバルブを開閉させる力によって生じるカムシャフト内のトルク逆転現象を使用している。
【００９８】
ＣＴＡシステム内の制御バルブは、アドバンスチャンバからリタードチャンバへの流体の流れを許容してベーンの移動を許容しており、または流体の流れを停止させてベーンを所定位置にロックしている。
【００９９】
ＣＴＡ位相器はまた、漏れによる損失を補填するためにオイル導入口を有しているが、位相器を移動させるのにエンジンオイル圧を使用してはいない。ベーンは、チャンバ内に収容されるとともに、作動流体が作用する半径方向の部材である。ベーン位相器は、チャンバ内で移動するベーンによって駆動される位相器である。
【０１００】
エンジンには、一つまたはそれ以上のカムシャフトがある。カムシャフトは、ベルト、チェーン、ギヤまたは他のカムシャフトにより駆動される。カムシャフト上には、バルブを押圧するローブが設けられている。
【０１０１】
多数本のカムシャフトを有するエンジンにおいては、多くの場合、エグゾーストバルブ用に１本のシャフトが設けられ、インテークバルブ用に１本のシャフトが設けられている。
【０１０２】
Ｖ型エンジンは、通常、各バンクに１本ずつ２本のカムシャフトを有しているか、または各バンクにインテークバルブ用およびエグゾーストバルブ用の４本のカムシャフトを有している。
【０１０３】
チャンバは、ベーンが回転する空間領域として定義されている。チャンバは、クランクシャフトに対してバルブを速めに開放させるアドバンスチャンバと、クランクシャフトに対してバルブを遅めに開放させるリタードチャンバとに分割されている。チェックバルブは、ただ一方向のみの流体の流れを許容するバルブとして定義されている。
【０１０４】
クローズドループは、一つの特性を他の特性に反応させて変化させるとともに、その変化が正しくなされたかどうかチェックして、所望の結果が得られるように作用を調整する制御システムとして定義されている。
【０１０５】
たとえば、ＥＣＵからの命令に反応して位相器位置を変化させるようにバルブを移動させるとともに、実際の位相器位置をチェックして、バルブを再度適正な位置に移動させる。制御バルブは、位相器への流体の流れを制御するバルブである。
【０１０６】
制御バルブは、ＣＴＡシステム内の位相器内部に存在している。制御バルブは、油圧またはソレノイドによって駆動される。クランクシャフトは、ピストンからの動力により、トランスミッションおよびカムシャフトを駆動する。
【０１０７】
スプールバルブは、スプール型の制御バルブとして定義されている。典型的には、スプールは穴内に配置されて、一方の通路を他方の通路に連絡している。スプールは、多くの場合、位相器のロータの中心軸に配置されている。
【０１０８】
差圧制御システム（ＤＰＣＳ）は、スプールの各端部への作動流体圧を使用して、スプールバルブを移動させるシステムである。スプールの一端は他端よりも大きくなっており、一端に作用する流体は通常は油圧制御のＰＷＭバルブによって制御され、全供給圧はスプールの他端に供給されており、これにより、差圧が生じている。
【０１０９】
バルブ制御ユニット（ＶＣＵ：ｖａｌｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｔ）は、ＶＣＴシステムを制御するための制御回路である。典型的には、ＶＣＵは、ＥＣＵからの命令に反応して作動する。
【０１１０】
ドリブンシャフトは、ＶＣＴ内において動力を受ける任意のシャフトであり、多くの場合、カムシャフトである。ドライブシャフトは、ＶＣＴ内において動力を供給する任意のシャフトであり、大抵の場合はクランクシャフトであるが、一方のカムシャフトに対する他方の駆動カムシャフトの場合もある。
【０１１１】
ＥＣＵは、車載コンピュータであるエンジン制御ユニットである。エンジンオイルは、エンジンを潤滑するのに使用されるオイルであり、制御バルブを介して位相器を駆動するのに圧力を作用させている。
【０１１２】
ハウジングは、チャンバを備えた位相器の外側部分として定義されている。ハウジングの外側部分は、タイミングベルト用のプーリ、タイミングチェーン用のスプロケットまたはタイミングギヤ用のギヤである。流体は、ブレーキオイルやパワーステアリングオイルと同様に、液圧シリンダに使用される任意のオイルである。
【０１１３】
流体は、必ずしもエンジンオイルと同じでなくてもよい。典型的には、本発明は作動流体を使用している。ロックピンは、位相器を所定位置にロックするように配置されている。ロックピンは、エンジン始動時や停止時のように、油圧が低すぎて位相器を保持できない場合に通常用いられる。
【０１１４】
油圧駆動（ＯＰＡ：ｏｉｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｃｔｕａｔｅｄ）型のＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのにエンジンオイル圧をベーンの一方の側または他方の側に作用させる一般的な位相器を使用している。
【０１１５】
オープンループは、作用を確認するためのフィードバックを行うことなく、一つの特性を他方の特性に反応して変化させる（たとえば、ＥＣＵからの命令信号に反応してバルブを移動させる）制御システム内で用いられている。
【０１１６】
位相は、カムシャフトおよびクランクシャフト間（または、位相器が他方のカムによって駆動される場合にはカムシャフト間）の相対的角度位置として定義されている。位相器は、カムに据え付けられる全体の部分として定義されている。
【０１１７】
位相器は、典型的には、ロータおよびハウジング、さらにはスプールバルブおよびチェックバルブから構成されている。ピストン位相器は、内燃機関のシリンダ内のピストンによって駆動される位相器である。ロータは、カムシャフトに取り付けられた、位相器の内側部分である。
【０１１８】
パルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）は、電圧または流体圧のオン・オフパルスのタイミングを変化させることによって、変化する力または圧力を供給している。ソレノイドは、機械式アームを移動させるのにコイル内を流れる電流を使用する電気式アクチュエータである。
【０１１９】
可変力ソレノイド（ＶＦＳ：ｖａｒｉａｂｌｅ　ｆｏｒｃｅ　ｓｏｌｅｎｏｉｄ）　は、通常は供給電流のＰＷＭによってその駆動力が変化し得るソレノイドである。ＶＦＳは、オン・オフソレノイドに対向している。
【０１２０】
スプロケットは、エンジンタイミングチェーンのようなチェーンとともに使用される部材である。タイミングとは、ピストンが或る限定位置（通常は上死点（ＴＤＣ））に達する時間と他の事象が起こる時間との間の関係として定義される。
【０１２１】
たとえば、ＶＣＴまたはＶＶＴシステムにおいては、タイミングは通常、バルブが開閉するときに関係している。点火タイミングは、点火プラグが点火するときに関係している。
【０１２２】
トーション・アシスト（ＴＡ）位相器またはトルク・アシスト位相器は、ＯＰＡ位相器の変形例であって、オイル供給ラインにチェックバルブを付加しており（つまり、単一のチェックバルブの実施態様）、または各チャンバへの供給ラインにチェックバルブを付加している（つまり、２つのチェックバルブの実施態様）。
【０１２３】
チェックバルブは、トルク逆転現象による油圧パルスが油圧システム内に伝搬するのを阻止するとともに、ベーンがトルク逆転により後退するのを停止させる。
【０１２４】
ＴＡシステムにおいては、前方へのトルク効果によるベーンの動きが許容されている。このため、トーション・アシストという表現が用いられている。ベーンの動きのグラフは階段状である。
【０１２５】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムは、位相器、制御バルブ、制御バルブアクチュエータおよび制御回路を有している。ＶＣＴは、エンジンのインテークバルブおよび（または）エグゾーストバルブを駆動する一つまたはそれ以上のカムシャフト間の角度関係（位相）を制御しまたは変化させるための方法であって物ではない。角度関係はまた、クランクシャフトがピストンに連結されているところのカムおよびクランクシャフト間の位相関係を含んでいる。
【０１２６】
可変バルブタイミング（ＶＶＴ：ｖａｒｉａｂｌｅ　ｖａｌｖｅ　ｔｉｍｉｎｇ）は、バルブタイミングを変化させる任意の方法である。ＶＶＴはＶＣＴに関連している。ＶＶＴは、カムの形状を変えることによって、あるいは、カムに対するカムローブの関係、カムまたはバルブに対するバルブアクチュエータの関係を変えることによって、達成される。
【０１２７】
またＶＶＴは、電気式または液圧式アクチュエータを使用してバルブを個々に制御することによって、達成される。言い換えれば、すべてのＶＣＴはＶＶＴであるが、ＶＶＴがすべてＶＣＴであるというわけではない。
【０１２８】
本発明の一実施態様は、コンピュータシステムとともに使用されるプログラム製品として実施されている。プログラム製品のプログラムは、図４に関連して記述される方法を含む実施態様の機能を限定しており、種々の信号担持媒体に含まれ得る。
【０１２９】
具体的な信号担持媒体は、以下のものを含むが、これらには限定されない。（ｉ）ＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭなどのようなプログラム可能な製品に永久に格納された情報。（ｉｉ）書き込み不可の記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスクのようなコンピュータ内の読み取り専用の記憶装置）に永久に格納された情報。　（ｉｉｉ）書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスクドライブ内のフレキシブルディスクまたはハードディクドライブ内のハードディスク）に格納された変更可能な情報。（ｉｖ）ワイヤレス通信を含むコンピュータネットワークまたは電話ネットワークあるいは車載コントローラのような通信手段によってコンピュータに伝達される情報。
【０１３０】
さらに、インターネットやその他のネットワークからダウンロードされる情報が含まれている。このような信号担持媒体は、本発明の機能を導く、コンピュータにより読み取り可能な命令を有している場合には、本発明の実施態様を表している。
【０１３１】
一般に、本発明の実施態様を実施するように実行されるルーチーンは、オペレーティングシステムの一部として、あるいは特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、モジュール、オブジェクトまたは一連の指令として実施されようがされまいが、ここでは、「プログラム」と呼称される。
【０１３２】
コンピュータプログラムは、典型的には、機械が読み取り可能なフォーマットに、したがって実行可能な命令に変換される多数の命令から構成されている。また、プログラムは、プログラムに局所的に存在するか、あるいはメモリまたは記憶装置に見出される変数およびデータ構造から構成されている。
【０１３３】
なお、ここで記述される種々のプログラムは、本発明の特定の実施態様において実施されるアプリケーションに基づいて認識される。任意の特定のプログラム用語が単に便宜上用いられており、したがって、本発明が、このような用語によって認定されまたは示唆される任意の特定のアプリケーションのみへの使用に限定されるべきではないということが理解されるべきである。
【０１３４】
本発明が関連する分野の当業者は、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【０１３５】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該技術分野の当業者にとって明らかであろう。
【０１３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＶＣＴシステムにおいて、周波数うなりの問題を解消でき、システムのヒステリシスを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適した制御ループを示すブロック図である。
【図２】Ｉ４エンジンのクランク回転数（ＲＰＭ）に対するＶＣＴトルクパルス周波数のグラフである。
【図３】（ａ）は、Ｖ６エンジンのクランク回転数（ＲＰＭ）に対するＶＣＴトルクパルス周波数の第１の例を示すグラフであり、（ｂ）は、Ｖ６エンジンのクランク回転数（ＲＰＭ）に対するＶＣＴトルクパルス周波数の第２の例を示すグラフである。
【図４】本発明のフローチャートである。
【図５】ＶＣＴシステムの一つのタイプを示す概略構成図である。
【図６】ＶＣＴシステムの異なるタイプを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０：　ＶＣＴシステム
３８：　ディザー信号
４２：　ＶＣＴ位相器
６６：　近傍領域
【図１】
2004019662.tif 000003
【図２】
2004019662.tif 000004
【図３】
2004019662.tif 000005
【図４】
2004019662.tif 000006
【図５】
2004019662.tif 000007
【図６】
2004019662.tif 000008