(57)【要約】【課題】  ＶＣＴシステムにおいてクローズドループに生じる過度の応答時間を短縮する。【解決手段】  セットポイントをフィルタリングしてフィルタ・セットポイント値を抽出するセットポイントフィルタを備えたＶＣＴ制御システムにおいて、制御システムが、フィルタ・セットポイント値から測定位相値を減じることによってエラー信号を生成するとともに、エラー信号を処理するための制御法則を有しており、制御システムはさらに、ＶＣＴがフィルタ・セットポイントをアンダーシュートすることにより生じる過度のＶＣＴ応答時間を短縮させるようにエラー信号を調整するための方法を有している。当該方法は、初期エラーを提供する工程と、初期エラーをエラーとして設定する工程と、第１の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、工程の差をエラーとして設定する工程とを有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セットポイント値を有する所定のセットポイントを備えるとともに、セットポイントをフィルタリングしてフィルタ・セットポイント値を抽出するセットポイントフィルタを備えたＶＣＴ制御システムにおいて、
前記制御システムが、フィルタ・セットポイント値から測定位相値を減じることによってエラー信号を生成するとともに、エラー信号を処理するための制御法則を有しており、前記制御システムはさらに、ＶＣＴがフィルタ・セットポイントをアンダーシュートすることにより生じる過度のＶＣＴ応答時間を短縮させるようにエラー信号を調整するための方法を有しており、
当該方法が、
初期エラーを提供する工程と、
初期エラーをエラーとして設定する工程と、
第１の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、
前記工程の差をエラーとして設定する工程と、
を備えた方法。
【請求項２】
請求項１において、
第２の条件の組を満足する場合に、セットポイント値から位相値を減じる工程と、
前記工程の差をエラーとして設定する工程と、
をさらに備えた方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２の条件の組は、
セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より小さくなっており、
位相値がセットポイント値より小さくなっている、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１において、
第３の条件の組を満足している場合に、エラーを０に設定する工程をさらに備えた方法。
【請求項５】
請求項１において、
第４の条件の組を満足している場合に、初期エラーをエラーとして維持する工程をさらに備えた方法。
【請求項６】
請求項１において、
第１の条件の組は、
セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より大きくなっており、
位相値がセットポイント値より大きくなっている、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
ＶＣＴ制御システムが、
セットポイント値を有する所定のセットポイントと、
セットポイントをフィルタリングしてフィルタ・セットポイント値を抽出するセットポイントフィルタと、
フィルタ・セットポイント値から測定位相値を減じることによって制御システムにより生成されたエラー信号と、
セットポイント値およびフィルタ・セットポイント値を有するエラー０処理ブロックとを備え、
前記エラー０処理ブロックは、ＶＣＴがそのフィルタ・セットポイントをアンダーシュートすることにより生じた過度のＶＣＴ応答時間を短縮するためのエラー信号を生成する方法を有しており、
前記方法が、
初期エラーを提供する工程と、
初期エラーをエラーとして設定する工程と、
第１の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、
前記工程の差をエラーとして設定する工程と、
を備えている、
ことを特徴とするＶＣＴ制御システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記方法が、
第２の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、
前記工程の差をエラーとして設定する工程と、
をさらに備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２の条件の組は、
セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より小さくなっており、
位相値がセットポイント値より小さくなっている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項７において、
前記方法は、第３の条件の組を満足している場合に、エラーを０に設定する工程をさらに備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項７において、
前記方法は、第４の条件の組を満足している場合に、初期エラーをエラーとして維持する工程をさらに備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項７において、
第１の条件の組は、
セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より大きくなっており、
位相値がセットポイント値より大きくなっている、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable camshaft timing）の分野に関する。より詳細には、本発明は、エラー０処理を用いてＶＣＴ低速クローズドループの過度の応答時間を短縮させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の性能は、エンジンの種々のシリンダのインテークバルブを駆動するカムシャフトと、エグゾーストバルブを駆動するカムシャフトという２本のカムシャフトを使用することによって改良することが可能である。
【０００３】
典型的には、このようなカムシャフトの一方は、第１のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第１のベルト駆動装置を介してエンジンのクランクシャフトによって駆動され、他方のカムシャフトは、第２のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第２のベルト駆動装置を介して、前記一方のカムシャフトによって駆動される。あるいは、双方のカムシャフトが、単一のクランクシャフトにより駆動されるチェーン駆動装置またはベルト駆動装置により運転される。
【０００４】
２本のカムシャフトを備えたエンジンの性能は、エグゾーストバルブに対するインテークバルブの運転の点からまたはクランクシャフトの位置に対する各バルブの位置の点からエンジンタイミングを変更するために、一方のカムシャフト（通常はインテークバルブ駆動用のカムシャフト）の他方のカムシャフトおよびクランクシャフトに対する位置関係を変えることによって、アイドル運転の質、燃費、低減排気ガスおよび上昇トルクの観点からさらに改良を加えることが可能である。
【０００５】
引用することによってすべて本明細書の中に含まれる以下の米国特許により開示された情報を考慮することは、本発明の背景を探るのに有用である。
米国特許第 5,002,023号は、本発明の分野におけるＶＣＴシステムについて記述している。このシステムの液圧装置は、適切な作動流体要素を備えるとともに逆方向に作用する一対の液圧シリンダを有している。
【０００６】
作動流体要素は、作動流体を一方のシリンダから他方のシリンダにまたはその逆方向に選択的に移送しており、これにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの周方向位置をアドバンスさせまたはリタードさせている。制御システムは、一方または他方のシリンダからの作動流体の排出がバルブ内のスプールを中央位置つまり零位置から一方向または他の方向に移動させることによって行われる制御バルブを使用している。
【０００７】
スプールの移動は、スプールの一端に作用する制御液圧Ｐc の増加または減少に応じて、さらにスプリングの一端に作用する液圧と他端に作用する圧縮スプリングによる機械的な押付力との間の関係に応じて、生じる。
【０００８】
米国特許第 5,107,804号は、本発明の分野における他のタイプのＶＣＴシステムについて記述しており、このシステムの液圧装置は、囲繞されたハウジング内にローブを備えたベーンを有している。このベーンは、上述の米国特許第 5,002,023号により開示された逆方向作用のシリンダに取って代わっている。
【０００９】
ベーンは、ハウジング内でローブの一方の側から他方の側にまたはその逆方向に作動流体を移動させることによりハウジングに対してベーンを一方の側から他方の側に振動させる適切な作動流体要素を有しており、ベーンはハウジングに対して振動可能つまり周方向に移動可能に構成されている。
【００１０】
このようなベーンの振動は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位置をアドバンスまたはリタードさせるのに効果的なものである。このＶＣＴシステムの制御システムは、米国特許第 5,002,023号に開示されたものと同一であって、スプールバルブに作用する同種の力に反応する同一タイプのスプールバルブを使用している。
【００１１】
米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号はいずれも、スプールの一端に作用する液圧による力とスプールの他端に作用する機械的な力とを釣り合わせようとする試みによって発生する、上述したタイプのＶＣＴシステムの問題に取り組んでいる。
【００１２】
米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号の双方に開示された改良制御システムは、スプールの両端に作用する液圧による力を利用している。スプールの一端に作用する液圧による力は、最大液圧Ｐs でエンジンオイルギャラリから直接供給される作動流体に起因している。
【００１３】
スプールの他端に作用する液圧による力は、減圧Ｐc 下でＰＷＭソレノイドからの作動流体に反応して作用する液圧シリンダまたはその他の倍力装置に起因している。スプールの対向端の各々に作用する力が元々同じ作動流体に基づいた液圧であるため、作動流体の圧力または粘性の変化は自己否定的なものであって、スプールの中央位置または零位置には影響を与えない。
【００１４】
米国特許第 5,289,805号は、改良されたＶＣＴ方法を提供している。この方法は、所定のセットポイントを追跡する挙動を生じさせるところのコンピュータの実行に適した液圧ＰＷＭスプール位置制御および進んだ制御アルゴリズムを利用している。
【００１５】
米国特許第 5,361,735号においては、カムシャフトが、非振動の回転のために一端に固定されたベーンを有している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なタイミングベルト駆動のプーリを有している。ベーンは、プーリの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。カムシャフトは、通常の運転中に発生するトルクパルスに反応して変化する傾向がある。
【００１６】
カムシャフトは、エンジン制御ユニットからの信号に反応して制御バルブのバルブ本体内でのスプールの位置を制御することによって、凹部からのエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスしまたはリタードするようになっている。スプールは、好ましくはステッピングモータ型の電気モータによって回転させられるロータリー・リニア運動移動手段によって一定の方向に付勢されている。
【００１７】
米国特許第 5,497,738号は、ＶＣＴシステムの上述の実施態様で利用された最大液圧Ｐs においてエンジンオイルギャラリから直接供給された作動流体に起因してスプールの一端に作用する液圧による力を除去する制御システムについて開示している。
【００１８】
ベントスプールの他端に作用する力は、好ましくは可変力ソレノイド型の電気機械的アクチュエータによるものであり、この力は、種々のエンジンパラメータを監視するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から出力された電気信号に反応してベントスプールに直接作用している。
【００１９】
ＥＣＵは、カムシャフト位置およびクランクシャフト位置に対応するセンサ信号を受け取り、この位置情報を利用して相対位相角を計算する。好ましくは、位相角誤差を補償するクローズドループフィードバックシステムが採用されている。可変力ソレノイドの使用が、緩慢な動的応答性の問題を解決する。
【００２０】
このような装置は、スプールバルブの機械的応答性と同程度に速くなるように設計でき、確かに従来の完全液圧差圧制御システムよりもずっと速くなっている。応答性が速くなることにより、増加したクローズドループゲインを使用することができ、これにより、構成要素の許容誤差および運転環境に対してシステムがそれほど敏感でないようにすることが可能である。
【００２１】
米国特許第 5,657,725号は、駆動のためにエンジンオイル圧を利用する制御システムを示している。このシステムは、ベーンが一端に固定されたカムシャフトを有しており、ベーンはカムシャフトとともに回転可能でカムシャフトに対して振動しないようになっている。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトとともに振動するハウジングを有している。
【００２２】
ベーンは、ハウジングの対向凹部内に受け入れられた対向ローブを有している。ベーンおよびハウジングが相対的に振動でき、これにより、カムシャフトの位相がクランクシャフトの位相に対して変化するように、凹部はローブよりも周方向長さが長くなっている。カムシャフトは、通常の運転中に受けるエンジンオイル圧および（または）カムシャフトトルクパルスに反応して方向を変える。
【００２３】
エンジン運転状態を示すエンジン制御ユニットからの信号に反応してスプールバルブ本体内のスプールの位置を制御することによって、カムシャフトは、凹部からリターンラインを通るエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスまたはリタードすることができる。
【００２４】
スプールは、エンジン制御ユニットからの信号に反応してその対向端に作用する液圧による力を制御することによって、選択的に配置される。ベーンは、回転中にカムシャフトが受ける一方向の摩擦トルクに対して反作用の力を作用させるように、最も端の位置に付勢されている。
【００２５】
米国特許第 6,247,434号は、エンジンオイルによって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。このシステム内には、カムシャフトに同期して回転するようにハブがカムシャフトに固定されている。また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。
【００２６】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働する。ドリブンベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの内面と協働する。ロック装置は、油圧に反応して、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。また制御装置が、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００２７】
米国特許第 6,250,265号は、内燃機関のためのアクチュエータロック機構を備えた可変バルブタイミングシステムを示している。この可変バルブタイミングシステムは、ベーンが固定されたカムシャフトを有しており、ベーンは、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動しないようになっている。
【００２８】
ベーンは、周方向に延びかつ半径方向外方に延びる複数のローブを有している。ベーンは、各ローブに対応する複数の凹部を有する環状ハウジングによって囲繞されており、各ローブは、対応する各凹部に受け入れられている。ハウジングがカムシャフトおよびベーンとともに回転しているときにベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動を許容するように、各凹部は、ローブの周方向長さよりも長い周方向長さを有している。
【００２９】
ベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動は、ローブの対向側の各凹部内の加圧エンジンオイルによって励起されている。好ましくは、凹部内の油圧は、運転中のカムシャフトの回転時に、カムシャフトのトルクパルスから一部引き出されている。環状ロックプレートは、カムシャフトおよび環状ハウジングと同芯に配置されている。
【００３０】
また、環状ロックプレートは、ロックプレートが環状ハウジングと係合してベーンに対する周方向の動きを防止する第１の位置と、ベーンに対する環状ハウジングの周方向の動きを許容する第２の位置との間で、カムシャフトの長手方向の中心軸に沿って環状ハウジングに対して移動可能になっている。ロックプレートは、第１の位置に向かってスプリングにより付勢されるとともに、エンジンオイル圧により、第１の位置から離れて第２の位置に向かって押圧される。
【００３１】
ロックプレートは、エンジンオイル圧がスプリングの付勢力に打ち勝つほど十分に高いときに、これは環状ハウジングおよびベーンの相対位置を変化させるように要求される唯一のときであるが、カムシャフトを挿通する流路によって第２の位置にさらされる。ロックプレートの移動は、クローズドループ制御システムまたはオープンループ制御システムを介して、エンジン電子制御ユニットにより制御されている。
【００３２】
米国特許第 6,263,846号は、ベーン型可変カムシャフトタイミングシステムのための制御バルブを示している。この制御バルブは、カムシャフトおよびこれに固定されてカムシャフトとともに回転するハブを有する内燃機関を含んでいる。また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、ハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。
【００３３】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向内方に配置されており、ハブとともに協働する。ドリブンベーンは、ハウジングと協働するようにハブ内において半径方向外方に配置されている。また、ドリブンベーンは、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバを周方向に交互に限定するように、ドライブベーンと周方向に交互に配置されている。
【００３４】
ハブに対するハウジングの振動を制御するための構成は、電子エンジン制御ユニットと、電子エンジン制御ユニットに反応してアドバンスチャンバに対するエンジンオイル圧を調整するアドバンス制御バルブとを有している。
【００３５】
電子エンジン制御ユニットに反応するリタード制御バルブは、リタードチャンバに対してエンジンオイル圧を調整する。アドバンス通路は、アドバンス制御バルブおよびアドバンスチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。リタード通路は、リタード制御バルブおよびリタードチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。
【００３６】
米国特許第 6,311,655号は、ベーン取付けのロックピストン装置を有する多数位置可変カムタイミングシステムを示している。カムシャフトおよび可変カムシャフトタイミングシステムを有する内燃機関において、ロータはカムシャフトに固定されるとともに、カムシャフトに対して回転可能で振動しないように構成されている。
【００３７】
ハウジングは、ロータを囲繞するとともに、ロータおよびカムシャフトの双方に対して回転可能になっており、さらに、最リタード位置および最アドバンス位置間においてロータおよびカムシャフトの双方に対して振動可能になっている。
【００３８】
ロック装置は、ロータまたはハウジングのいずれか一方の内部に設けられるとともに、最リタード位置、最アドバンス位置およびこれらの間の位置において、ロータまたはハウジングのいずれか他方に係脱可能に係合しており、ロータおよびハウジング間の相対運動を防止している。
【００３９】
ロック装置は、ロータをハウジングに固定するために、キーとその逆側に設けられたセレーションとを備えたロックピストンを有している。制御装置は、ハウジングに対するロータの振動を制御する。
【００４０】
米国特許第 6,374,787号は、エンジンオイル圧によって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。ハブがカムシャフトに同期して回転するようにカムシャフトに固定されている。ハウジングは、ハブを囲繞しており、ハブおよびカムシャフトとともに回転するとともに、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動するようになっている。
【００４１】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働している。ドリブンベーンは、ハブ内において半径方向に配置されており、ハウジングの内面と協働している。油圧に反応するロック装置は、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。制御装置は、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００４２】
米国特許第 6,477,999号は、非振動の回転のために、その一端にベーンが固定されたカムシャフトを示している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なスプロケットを有している。ベーンは、スプロケットの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。
【００４３】
凹部は、ベーンおよびスプロケットが互いに振動するのを許容するように、ローブよりも大きな周方向長さを有している。カムシャフトの位相は、通常の運転中に受けるパルスに反応して変化する傾向がある。
【００４４】
カムシャフトの位相は、制御バルブのバルブ本体内におけるスプールの位置を制御して、凹部からの加圧作動流体（好ましくはエンジンオイル）の流れを選択的に阻止しまたは許容することにより、アドバンスまたはリタード方向という一定の方向にのみ変化するように許容されている。
【００４５】
スプロケットは、カムシャフトの回転軸から離れて該回転軸に平行に延びる貫通通路を有している。ピンは、通路内にスライド可能に設けられており、ピンの自由端が通路を越えて突出する位置までスプリングによって弾性的に付勢されている。ベーンは、ポケットを有するプレートを備えており、該ポケットは所定のスプロケットの通路と整列している。
【００４６】
ポケットは作動流体を受け入れており、流体圧が通常の運転レベルにあるとき、ポケット内には、ピンの自由端がポケットに入らないようにするのに十分な圧力がある。その一方、液圧レベルが低いときには、ピンの自由端がポケット内に入り、カムシャフトおよびスプロケットと所定の向きに係合する。
【００４７】
可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable camshaft timing）のクローズドループ制御システムのためのコンピュータ製品に適した既知の方法は、セットポイントの急激な変化を平滑化するためのセットポイントフィルタを有している。セットポイントのフィルタリングの結果、セットポイントは徐々に変化する。
【００４８】
セットポイントの緩やかな変化は、フィルタリングされたセットポイントと測定された位相（エラー０ Ｅ０）の変化との差についても緩やかなものにする。制御出力がエラー０に直接関係しているので、セットポイントのフィルタリングの全体的な影響つまり結果は、滑らかな制御出力になる。より詳細には、クローズドループ制御ＶＣＴシステムにとって、オーバーシュートが少ないことがその結果である。
【００４９】
図１には、セットポイントフィルタのないＶＣＴクローズドループ制御システムが示されている。同図には、従来のフィードバックループ１０が示されている。フィードバックループ１０の制御目的は、スプールバルブを零位置におくことである。
【００５０】
言い換えれば、その目的は、スプール１４が零位置で静止した状態でＶＣＴ機構がセットポイント１２で与えられた位相角におかれるように、位相器（図示せず）の二つの流体保持チャンバ間で流体が流れないようにすることである。
【００５１】
このようにして、ＶＣＴ機構は、適正な位相位置におかれ、変化の位相速度がゼロになる。ＶＣＴ機構の動的状態を利用する制御コンピュータプログラム製品が、上記状態を達成するのに用いられている。
【００５２】
ＶＣＴクローズドループ制御機構は、カムシャフトの位相変化θ０１６を測定して、これを所望のセットポイント１２と比較することによって実現されている。ＶＣＴ機構は、位相器がセットポイント１２によって決定される位置を達成するように、調整されている。
【００５３】
制御法則１８は、セットポイント１２を位相変化θ０１６と比較する。比較結果は、ソレノイド２０に命令信号を出力してスプール１４を位置決めするための基準として用いられる。スプール１４のこうした位置決めは、位相誤差（セットポイント１２および位相変化２０の差）がゼロでない場合に発生する。
【００５４】
スプール１４は、位相誤差が負（リタード）であれば、第１の方向（たとえば右方）に向かって移動し、位相誤差が正（アドバンス）であれば、第２の方向（たとえば左方）に向かって移動する。
【００５５】
この位相測定によるリタードは大きな値を生じ、アドバンスは小さな値を生じるということが注目される。位相誤差がゼロのとき、ＶＣＴの位相はセットポイント１２と等しくなって、スプールバルブ内で流体が流れないようにスプール１４が零位置におかれる。
【００５６】
ＶＣＴシステム内においてカムシャフトおよびクランクシャフトの測定パルスは、それぞれカムシャフトパルスホイール２４およびクランクシャフトパルスホイール２２によって生成される。図示しないクランクシャフトおよびカムシャフトが回転すると、パルスホイール２２，２４はこれらとともに回転する。
【００５７】
各パルスホイール２２，２４は、センサから発生する測定パルスに応じてセンサにより検出され測定される歯を有している。測定パルスは、カムシャフト測定パルスセンサ２４ａおよびクランクシャフト測定パルスセンサ２２ａによって検出される。測定されたパルスは、位相測定装置２６によって用いられる。
【００５８】
次に、測定位相差が決定される。カムシャフトおよびクランクシャフト間の位相は、全回転時間によって分割されかつ３６０度が乗じられた、連続するクランクパルスおよびカムパルス間からの時間として定義される。測定位相は、θ０１６として表される。次に、この位相は、所望のスプール位置に到達するために、制御法則１８に供給される。
【００５９】
クローズドループ１０の制御法則１８は、米国特許第5,184,578号に記述されており、当該米国特許は引用することによって本明細書中に含まれる。制御法則のより詳細な記述は、セットポイントフィルタ３０とともに、図２に示されている。
【００６０】
測定位相１６は、まず、比例積分（ＰＩ）処理が行われるブロック１８ａにおいて、制御法則１８の影響を受ける。ＰＩ処理は、２つのサブ処理の総計である。第１のサブ処理は増幅を含んでおり、第２のサブ処理は積分を含んでいる。
【００６１】
測定位相は、さらに、ブロック１８ｂにおいて位相補償を受ける。ブロック１８ｂにおいては、制御信号がアクチュエータ（ここでは可変力ソレノイド）を駆動するように送出される前に、制御システム全体の安定性を増加させるように調整される。
【００６２】
図２には、図１のＶＣＴクローズドループ制御システムの一部がセットポイントフィルタ３０とともに示されている。具体的には、セットポイントフィルタ３０は、セットポイント１２と制御法則１８の間に配置されている。さらに、制御法則１８は、図１の制御法則をディジタル化したものとしてより詳細に示されている。
【００６３】
セットポイントフィルタ３０を含むことによって、ＶＣＴコントローラがＶＣＴを元のセットポイント１２にではなく、フィルタリングされたセットポイントに従わせようとするので、新たな問題が発生する。
【００６４】
フィルタリングされたセットポイントに従わせることの結果の一つは、制御システム全体に時間的要因またはタイムラグが導入されることである。時間的要因の解析は、後述する本発明の好ましい実施例の説明中に含まれている。
【特許文献１】米国特許第5,002,023号明細書
【特許文献２】米国特許第5,107,804号明細書
【特許文献３】米国特許第5,172,659号明細書
【特許文献４】米国特許第5,184,578号明細書
【特許文献５】米国特許第5,289,805号明細書
【特許文献６】米国特許第5,361,735号明細書
【特許文献７】米国特許第5,497,738号明細書
【特許文献８】米国特許第5,657,725号明細書
【特許文献９】米国特許第6,247,434号明細書
【特許文献１０】米国特許第 6,250,265号明細書
【特許文献１１】米国特許第 6,263,846号明細書
【特許文献１２】米国特許第 6,311,655号明細書
【特許文献１３】米国特許第 6,374,787号明細書
【特許文献１４】米国特許第 6,477,999号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００６５】
このように本発明は、ＶＣＴ制御システムにおいて、クローズドループに生じる過度の応答時間を短縮するための方法を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００６６】
請求項１の発明は、セットポイント値を有する所定のセットポイントを備えるとともに、セットポイントをフィルタリングしてフィルタ・セットポイント値を抽出するセットポイントフィルタを備えたＶＣＴ制御システムにおいて、前記制御システムが、フィルタ・セットポイント値から測定位相値を減じることによってエラー信号を生成するとともに、エラー信号を処理するための制御法則を有しており、前記制御システムはさらに、ＶＣＴがフィルタ・セットポイントをアンダーシュートすることにより生じる過度のＶＣＴ応答時間を短縮させるようにエラー信号を調整するための方法を有している。当該方法が、初期エラーを提供する工程と、初期エラーをエラーとして設定する工程と、第１の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、前記工程の差をエラーとして設定する工程とを備えている。
【００６７】
請求項２の発明では、請求項１において、第２の条件の組を満足する場合に、セットポイント値から位相値を減じる工程と、前記工程の差をエラーとして設定する工程とをさらに備えている。
【００６８】
請求項３の発明によれば、請求項２において、第２の条件の組は、セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値がセットポイント値より小さくなっている。
【００６９】
請求項４の発明では、請求項１において、第３の条件の組を満足している場合に、エラーを０に設定する工程をさらに備えている。
【００７０】
請求項５の発明では、請求項１において、第４の条件の組を満足している場合に、初期のエラーをエラーとして維持する工程をさらに備えている。
【００７１】
請求項６の発明によれば、請求項１において、第１の条件の組は、セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値がセットポイント値より大きくなっている。
【００７２】
請求項７の発明は、ＶＣＴ制御システムが、セットポイント値を有する所定のセットポイントと、セットポイントをフィルタリングしてフィルタ・セットポイント値を抽出するセットポイントフィルタと、フィルタ・セットポイント値から測定位相値を減じることによって制御システムにより生成されたエラー信号と、セットポイント値およびフィルタ・セットポイント値を有するエラー０処理ブロックとを備え、前記エラー０処理ブロックは、ＶＣＴがそのフィルタ・セットポイントをアンダーシュートすることにより生じた過度のＶＣＴ応答時間を短縮するためのエラー信号を生成する方法を有しており、前記方法が、初期エラーを提供する工程と、初期エラーをエラーとして設定する工程と、第１の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、前記工程の差をエラーとして設定する工程とを備えている、
【００７３】
請求項８の発明では、請求項７において、前記方法が、第２の条件の組を満足する場合に、位相値からセットポイント値を減じる工程と、前記工程の差をエラーとして設定する工程とをさらに備えている
【００７４】
請求項９の発明によれば、請求項８において、前記第２の条件の組は、セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より小さく、位相値がセットポイント値より小さくなっている
【００７５】
請求項１０の発明では、請求項７において、前記方法が、第３の条件の組を満足している場合に、エラーを０に設定する工程をさらに備えている。
【００７６】
請求項１１の発明では、請求項７において、前記方法が、第４の条件の組を満足している場合に、初期のエラーをエラーとして維持する工程をさらに備えている。
【００７７】
請求項１２の発明によれば、請求項７において、第１の条件の組は、セットポイント値がフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値が同様にフィルタ・セットポイント値より大きく、位相値がセットポイント値より大きくなっている。
【００７８】
本発明によれば、ＶＣＴシステムにおいて、セットポイントの変化時刻と命令位置へのＶＣＴ到達時刻との間の時間として定義される応答時間が短縮されている。
ＶＣＴシステムにおいて、セットポイントの第１の近傍領域においてフィルタリングされたセットポイント値（フィルタ・セットポイント値）のかわりにセットポイント値を用いることにより応答時間が短縮されている。
【００７９】
セットポイント値を有する所定のセットポイントを備えるとともに、セットポイントをフィルタリングしかつフィルタリングされたセットポイント値を抽出するセットポイントフィルタを備えたＶＣＴ制御システムにおいて、制御システムが、エラー信号を処理するための制御法則をさらに有しており、ＶＣＴがフィルタリングされたセットポイントをアンダーシュートすることによって生じる過度のＶＣＴ応答時間を短縮させるためのエラー信号を出力する方法が提供されている。
【００８０】
当該方法は、以下の工程から構成されている。すなわち、初期のエラーを提供する工程。もし第１の組の条件を満足すれば、初期のエラーを、位相値からセットポイント値を減じたエラーとして設定する工程。上記工程の差をエラーとして設定する工程。
【００８１】
以下の要素を備えたＶＣＴ制御システムが提供されている。すなわち、セットポイント値を含む所定のセットポイント。セットポイントをフィルタリングしてセットポイント値を抽出するセットポイントフィルタ。セットポイントフィルタから一部抽出されたエラー信号を処理するための制御法則。セットポイント値とフィルタリングされたセットポイント値とを有するエラー０処理ブロック。
【００８２】
エラー０処理ブロックは、ＶＣＴが、フィルタリングされたセットポイントをアンダーシュートすることによって生じる過度のＶＣＴ応答時間を短縮させるためのエラー信号を出力する方法を含んでいる。この方法は、以下の工程を備えている。
【００８３】
すなわち、初期のエラーを提供する工程。もし第１の組の条件を満足すれば、初期のエラーを、位相値からセットポイント値を減じたエラーとして設定する工程。上記工程の差をエラーとして設定する工程。
上記システムおよび方法を実施するのに適したコンピュータプログラム製品が提供されている。
【００８４】
なお、別の見方をすれば、可変カムタイミング（ＶＣＴ）クローズドループ制御システムのためのコンピュータ製品において実行するのに適した方法は、セットポイントの急激な変化を平滑化するためのセットポイントフィルタを有しており、クローズドループ制御システムのオーバーシュートを低減させている。しかしながら、エンジン低速域においては、クローズドループ制御システムは、フィルタ処理されたセットポイントにＶＣＴが従うようにさせる際に、過度の応答時間を創出する。したがって、元のフィルタ処理されたセットポイントを使用するかわりに、その他のセットポイントが用いられる。クローズドループ制御システム内のエラー０信号を調整することによって、本発明は、セットポイントフィルタにより創出された過度の応答時間を排除する。
【００８５】
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。
【発明の効果】
【００８６】
本発明によれば、ＶＣＴ制御システムにおいて、エラー信号を調整することにより、過度の応答時間を短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８７】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図３ないし図７には、本明細書の従来技術の欄に記述された新たな課題が以下のシナリオを有する点が示されている。
【００８８】
＜シナリオＡ＞
ＶＣＴ位相６１が、フィルタリングされたセットポイント（フィルタ・セットポイント）１３をオーバーシュートしているが、セットポイント１２をオーバーシュートしていないとき（つまり、セットポイント１２とフィルタ・セットポイント１３の曲線との間の領域において）、ＶＣＴの動きを維持するのが望ましい。
【００８９】
言い換えれば、タイムラグを減少させるのが望ましい。ＶＣＴの動きは、所定のセットポイントに向かって現在の方向を維持する少なくとも一つのベーンの振動のような位相器の動きとして定義される。
【００９０】
しかしながら、ＶＣＴコントローラ（図示せず）は、実際には、フィルタ・セットポイント１３に向かってＶＣＴロータを引き戻し、ＶＣＴにフィルタ・セットポイント１３をアンダーシュートさせる。その結果、セットポイントの変化時刻とＶＣＴがその命令位置に到達する時刻との間の時間として定義される応答時間は、引き延ばされる（図５および図５Ａの（１）部分参照）。
【００９１】
位相応答は、動的状態としてまたは制御作用に続く位相器の動きとして、定義される。類似性を利用することにより、ＲＣ回路のステップ応答は、回路への電圧印加後のＲＣ回路の動的状態（電流および電圧の変化）における応答である。
【００９２】
＜シナリオＢ＞
ＶＣＴ位相６１がセットポイント１２をオーバーシュートして、フィルタ・セットポイント１３がその定常状態値に到達していないとき、ＶＣＴ位相６１をセットポイント１２に向かって引き寄せることで十分である。
【００９３】
しかしながら、ＶＣＴコントローラは、ＶＣＴ位相６１をフィルタ・セットポイント１３に向かって引き寄せる。これは、要求されている以上のことである。このようにＶＣＴ位相６１をフィルタ・セットポイント１３に向かって引き寄せるのは、応答時間が引き延ばされるので、好ましくない（図５の領域（４）参照）。
【００９４】
ＶＣＴ制御ループのセットポイントのフィルタリングにおける上記２つのシナリオは、本発明による「エラー０(Ｅ０)処理」法を用いることによって、改良され得る。当該方法は、その概略が上述されており、以下に詳細に説明される。
【００９５】
「Ｅ０処理」は、上記２つの状態またはシナリオにおけるエラー０信号を再定義する。その結果、応答時間が短縮されるとともに、わずかに高い値のオーバーシュートではあるが、より均一なオーバーシュートが実現される（図６および図７を比較参照）。
【００９６】
図３は、図２のブロック図にエラー０（Ｅ０）処理ブロック４０が追加されたものを示している。ブロック４０は、セットポイント１２として、フィルタ・セットポイント１３、測定位相１６およびＥ０を受け取る。ブロック４０は、上記パラメータを処理して、新たなまたは処理されたＥ０ ４２を生成する。
【００９７】
図２および図３中の変数は、以下のように定義される。
Ｚ：次の制御工程
Ｚsetf：第１次セットポイントのためのパラメータ
Ｋp：比例制御ゲイン
Ｋi：積分制御ゲイン
Ｔs：連続する２つの制御ステップ間の時間間隔
Ｚlead：位相補償器のリードパラメータ
Ｚlag：位相補償器のラグパラメータ
【００９８】
図４は、図３中に追加されたエラー０ 処理ブロック４０による処理を説明するためのフローチャート５０である。最初のブロック５０は、現在のＥ０を用いて「処理 E0」を設定する。
【００９９】
ブロック５４の条件が満足されれば、すなわち、もしセットポイント１２の値がフィルタ・セットポイント１３の値よりも大きく、かつ位相６１の値がフィルタ・セットポイント１３の値よりも大きければ、Ｅ０は、ブロック５６におけるもう一つの条件の影響を受ける。
【０１００】
ブロック５６においては、もし位相６１の値がセットポイント１２の値よりも大きければ、新たなＥ０つまり処理Ｅ０が、セットポイント１２の値から位相６１の値を減じた差に起因した値に設定される。そうでない場合には、新たなＥ０を０に設定する。
【０１０１】
言い換えれば、もし位相６１の値がセットポイント１２の値よりも小さければ、処理Ｅ０ を０に設定する。結果として生じるＥ０は、さらにブロック６２による処理を受ける。もしブロック５４における条件が満足されなければ、ブロック５２におけるＥ０が維持されて、ブロック６２による処理を受ける。
【０１０２】
もしブロック６２の条件が満足されれば、すなわち、セットポイント１２の値がフィルタ・セットポイント１３の値よりも小さく、かつ位相６１の値がフィルタ・セットポイント１３の値よりも小さければ、Ｅ０は、ブロック６４におけるもう一つの条件の影響を受ける。
【０１０３】
このブロック６４においては、もし位相６１の値がセットポイント１２の値よりも小さければ、新たなＥ０または処理されたＥ０が、セットポイント１２の値から位相６１の値を減じた差に起因した値に設定される。そうでない場合には、新たなＥ０を０に設定する。
【０１０４】
言い換えれば、もし位相６１の値がセットポイント１２の値よりも大きければ、処理Ｅ０ を０に設定する。結果として生じるＥ０は、処理されたＥ０ ７０である。もしブロック６２における条件が満足されなければ、ブロック５８または６０におけるＥ０が、処理Ｅ０ ７０として維持される。
【０１０５】
図５は、エラー０が処理されるべき異なる４つの場合を示すグラフである。セットポイント１２の線が与えられている。セットポイント１２は、フィルタによってフィルタリングされる。その結果として生じるフィルタ・セットポイント１３の曲線が与えられている。本発明によるＥ０処理の影響を受ける位相６１の曲線も同様に与えられている。
【０１０６】
以下に詳細に記述される領域（１）ないし（４）も同様に与えられている。図から分かるように、領域（１）において、ＶＣＴの位相６１は、フィルタ・セットポイント１３をオーバーシュートしているが、セットポイント１２はオーバーシュートしていない、すなわち、各線１２，１３で挟まれた領域に配置されている。
【０１０７】
応答時間（つまり、セットポイントの変化時刻からＶＣＴがその命令位置に到達する時刻までの時間）を短縮させるためには、セットポイント１２に向かって移動し続けるのが望ましい。
【０１０８】
ところが、実際には、ＶＣＴコントローラ（図示せず）がＶＣＴをフィルタ・セットポイント１３に向かって引き戻し、ＶＣＴにフィルタ・セットポイント１３をアンダーシュートさせる。このような引き戻しは、図５Ａにおいて曲線６１中の６１ａ部分に示されている。その結果、応答時間が引き延ばされる。
【０１０９】
Ｅ０処理の導入により、６１ａ部分の開始時における位相６１の値が、フィルタ値１３ではなくセットポイント１２の値に設定される。これにより、曲線６１は、曲線１３の近傍領域を蛇行するように命令されるのではなく、曲線１２の対応する値に設定される。この作用は、矢印７４によって表わされている。
【０１１０】
ＶＣＴ位相６１がセットポイント１２をオーバーシュートしており、フィルタ・セットポイント１３がその定常状態値に到達していないときには、位相６１をセットポイント１２に向かって引き寄せるだけで十分である。このことは、領域（４）に示されている。すなわち、領域（４）においては、曲線６１を曲線１２に戻してその辺りに停止させる場合と比べて、曲線１３に戻す方が明らかに時間を浪費している。
【０１１１】
もしＥ０処理がなければ、ＶＣＴコントローラは、位相６１をフィルタ・セットポイント１３に向かって引き寄せるが、これは、要求されている以上のことである。このように位相６１をフィルタ・セットポイント１３に向かって引き寄せることは、応答時間を引き延ばすことになるので、望ましくない。したがって、曲線６１がセットポイント１２の曲線に設定されるＥ０処理を適用することによって、タイムラグが減少する。
【０１１２】
図５の領域（２）は、曲線６１がセットポイント１２の曲線およびフィルタ・セットポイント１３の曲線の双方をアンダーシュートしている（または双方の曲線の下方に降下している）点で、同図の領域（４）に対応していることに注目すべきである。このため、領域（２）の近傍においてフィルタ・セットポイント１３のかわりにセットポイント１２を使用することは、システムの応答時間を短縮する。
【０１１３】
さらに、図５の領域（３）は、曲線６１がセットポイント１２の曲線とフィルタ・セットポイント１３の曲線との間に配置されている点で、図５および図５Ａの領域（１）に対応していることに注目すべきである。
【０１１４】
このため、領域（３）の近傍においてフィルタ・セットポイント１３のかわりにセットポイント１２を使用することは、システムの応答時間を短縮する。
以下は、コンピュータ環境で使用できるようにエラー０処理のために設定された一般に適用可能なインストラクションである。
【０１１５】
// function: E0_treatment
// Input:    (1) E0: error zero, which equals the filtered set point subtracts the measured phase.
//           (2) SetPoint: VCT set point
//           (3) FilteredSetPoint: filtered VCT set point
//           (4) Phase: measured VCT phase
// Output:   (1) TreatedE0: Modified error zero
// Initialization
TreatedE0 = E0;
// The VCT is commanded to move towards retarding direction (larger phase
// reading), and the phase response has overshot the filtered phase.
if ((SetPoint > FilteredSetPoint) & (Phase > FilteredSetPoint)){
// case (1), the measured phase is between the set point and the filtered set point
if (Phase < SetPoint) {
// set error zero to zero; wait till the filtered set point catches up.
TreatedE0 = 0;
}
// case 2, the measured phase has overshot the set point
else {
// redefine error zero to be the difference between the set point and the
// measured phase
TreatedE0 = SetPoint - Phase;
}
}
// The VCT is commanded to move towards advancing direction (a smaller phase
// reading), and the phase response has overshot the filtered phase.
if ((SetPoint < FilteredSetPoint) & (Phase < FilteredSetPoint)){
// case (3), the measured phase is between the set point and the filtered set point
if (Phase > SetPoint){
// set error zero to zero; wait till the filtered set point catches up.
TreatedE0 = 0;
}
// case 4, the measured phase has overshot the set point
else {
// redefine error zero to be the difference between the set point and the phase
TreatedE0 = SetPoint - Phase;
}
}
【０１１６】
本発明の一実施例は、たとえば図３に示された装置または適切なエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）のような車両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組み込まれている。プログラム製品のプログラムは、実施例の機能（図４に関連して以下に述べる方法を含むとともに種々の信号担持媒体に含まれ得る）を限定している。
【０１１７】
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などのような回路内のプログラム可能な装置に格納された情報。ii)書込み不能の記憶媒体に格納された情報（例：ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭのような、コンピュータ内のリードオンリーメモリー装置）。
【０１１８】
iii)書込み可能な記憶媒体（例：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スク）に格納された変更可能な情報。iv)ワイヤレス通信または自動車の車両コントローラを含むコンピュータネットワークまたはテレフォンネットワークのような情報伝達手段を介してコンピュータに伝達された情報。
【０１１９】
いくつかの実施例は、インターネットまたはその他のネットワークからダウンロードされた情報を含んでいる。このような信号担持媒体は、本発明の機能を指示しかつコンピュータにより読出し可能な指令を有しているとき、本発明の実施例を表している。
【０１２０】
一般に、本発明の実施例を実施するように実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部として実行されようが、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行されようが、ここでは、「プログラム」と呼称される。
【０１２１】
コンピュータプログラムは、一般に、機械が読出し可能なフォーマットに翻訳されて実行可能な指令となる多数の指令から構成されている。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。
【０１２２】
また、ここで記述された種々のプログラムは、それらが本発明の特定の実施例で実施されるアプリケーションに基づいて認定される。なお、特定のプログラム用語は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特定されまたは意味される特定のアプリケーションにのみ限定されないということが理解されるべきである。
【０１２３】
以下の事項は、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る。
【０１２４】
本発明のＶＣＴシステムは、カムトルク駆動（ＣＴＡ）ＶＣＴシステムである。ＶＣＴシスおテムは、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。
【０１２５】
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おり、これにより、ベーンの移動を許容しまたは流体の流れを停止させて、ベーンの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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
多数本のカムシャフトを有するエンジンにおいては、大抵の場合、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一本のシャフトが設けられている。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。
【０１２８】
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先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後で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、ただ一つの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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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バルブを移動させ、実際の位相器位置をチェックして、バルブを再度正規の位置に移動させる。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。制御バルブは、ＣＴＡシステムの位相器の内部に設けられている。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。
【０１３１】
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。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、大抵の場合、位相器のロータの中心軸に配置されている。
【０１３２】
差圧制御システム（ＤＰＣＳ： differential pressure control system)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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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、大抵の場合、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。
【０１３５】
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油圧を作用させている。
【０１３６】
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。作動流体は、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。
【０１３７】
作動流体は、必ずしもエンジンオイルと同じでなくてもよい。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。
【０１３８】
ＯＰＡ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。
オープンループは、作用を確認する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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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、カムシャフトに装着された、位相器の内側部分である。
【０１４１】
ＰＷＭ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提供している。ソレノイドは、機械的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。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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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、バルブが開くまたは閉じ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。
【０１４４】
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、二つのチェックバルブの実施態様）。
【０１４５】
チェックバルブは、トルク逆転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。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。
【０１４６】
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。可変カムタイミング（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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】従来のクローズドループ制御ＶＣＴシステムを示している。
【図２】従来のＶＣＴ制御法則を示している。
【図３】本発明によるエラー０（Ｅ０）処理を備えた制御法則のブロック構成図である。
【図４】本発明によるエラー０（Ｅ０）処理のためのフローチャートを示している。
【図５】本発明においてエラー０が処理される一組の条件を示している。
【図５Ａ】図５の一部拡大図である。
【図６】エラー０（Ｅ０）処理のないＶＣＴ低速応答を示している。
【図７】エラー０（Ｅ０）処理を有するＶＣＴ応答を示している。
【符号の説明】
【０１５２】
１２：  セットポイント
１３：  フィルタ・セットポイント
６１：  位相
【図１】
2005030393.tif 000003
【図２】
2005030393.tif 000004
【図３】
2005030393.tif 000005
【図４】
2005030393.tif 000006
【図５】
2005030393.tif 000007
【図５Ａ】
2005030393.tif 000008
【図６】
2005030393.tif 000009
【図７】
2005030393.tif 000010