(57)【要約】弁作動制御方法は、少なくとも１つのディザリング信号を送って弁に予負荷を与えるステップより成る。その後、事象信号が送られる。ディザリング信号は弁の繰返し時間に応じて変化させる。好ましい用途として、カムレスエンジンの弁制御がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反復作動弁を有する弁システムの制御方法であって、
少なくとも１つの弁を作動させて事象時間よりも短いその事象時間の一部の間持続する少なくとも１つのディザリング信号を少なくとも１つの弁に送り、
事象時間の間持続して少なくとも１つの弁を作動させる事象信号を少なくとも１つの弁に送り、
少なくとも１つの弁の反復動作タイミングを感知し、
反復動作タイミングに応じて少なくとも１つのディザリング信号を変化させるステップより成る弁システムの制御方法。
【請求項２】
少なくとも１つのディザリング信号は多数のディザリング信号より成り、ディザリング信号の数は弁動作集周波数が増加するにつれて減少する請求項１の方法。
【請求項３】
変化ステップはディザリング信号の時間を減少させるステップより成る請求項１の方法。
【請求項４】
弁システムはカムレスエンジンに付随し、反復動作時間はエンジン速度と関連があり、エンジン速度を感知して反復動作時間を求め、ディザリングの量をエンジン速度の増加に応じて減少させる請求項１の方法。
【請求項５】
変化ステップは、エンジン速度の選択範囲にわたってディザリング信号を変化させるステップより成り、変化ステップは、エンジン速度が第１の範囲内にあれば第１のディザリング信号を使用し、エンジン速度が第２の範囲内にあれば第２のディザリング信号を使用することにより実行し、第２のディザリング信号は高い速度範囲に関連して第１のディザリング信号よりも小さい請求項４の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの弁は、油圧弁への油圧流体の流量を制御するように作動されるソレノイド弁を含む請求項１の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのディザリング信号は第１のディザリング信号と第２のディザリング信号とより成り、第１のディザリング信号は第２のディザリング信号とは異なる請求項１の方法。
【請求項８】
カムレスエンジンの制御方法であって、
燃焼室の油圧弁を作動させるアクチュエーターを作動させて事象時間よりも短いその事象時間の一部の間持続する少なくとも１つのディザリング信号をアクチュエーターに送り、
事象時間の間持続してアクチュエーターを作動させる事象信号をアクチュエーターに送り、
エンジン速度を感知し、
カムレスエンジンの速度に応じて少なくとも１つのディザリング信号を変化させるステップより成るカムレスエンジンの制御方法。
【請求項９】
少なくとも１つのディザリング信号は多数のディザリング信号より成り、ディザリング信号の数はカムレスエンジンの速度が増加するにつれて減少する請求項８のカムレスエンジンの制御方法。
【請求項１０】
変化ステップは、カムレスエンジンの速度の増加に応じてディザリング信号の事象時間の部分を減少するステップより成る請求項８のカムレスエンジンの制御方法。
【請求項１１】
変化ステップは、エンジン速度の選択範囲にわたってディザリング信号を変化させるステップより成り、変化ステップは、エンジン速度が第１の範囲内にあれば第１のディザリング信号を使用し、エンジン速度が第２の範囲内にあれば第２のディザリング信号を使用することにより実行し、第２のディザリング信号は高い速度範囲に関連して第１のディザリング信号よりも小さい請求項８のカムレスエンジンの制御方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのディザリング信号は第１のディザリング信号と第２のディザリング信号とより成り、第１のディザリング信号は第２のディザリング信号とは異なる請求項８のカムレスエンジンの制御方法。
【請求項１３】
カムレスエンジンであって、
カムレスエンジンの燃焼室へ流体を送り込むように作動可能な複数の弁と、
エンジン速度を検知するセンサーと、
複数の弁の各々へ作動信号を反復して送る制御装置とより成り、
制御装置は、エンジン速度を求めてディザリング信号と事象信号の両方を与えるようにプログラムされており、ディザリング信号は事象信号の前に弁に予負荷を与え始めるように作動可能であり、ディザリング信号はエンジン速度の増加に応じて減少されるカムレスエンジン。
【請求項１４】
弁は、油圧弁への油圧流体の流量を制御するように制御装置により制御されて移動し、油圧弁は油圧流体により駆動されて燃焼室への流体の流れを制御する請求項１３のカムレスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、反復作動弁システムの「ディザリング」または予負荷の量を制御する方法及びアルゴリズムに関する。
【０００２】
繰返し開閉される弁システムが知られている。これらのシステムの多くは、弁システムに付随する装置の速度が変化するにつれて、開閉サイクルの速度が変化する。１つの課題は、弁を適正なタイミングで開閉させるための信号を送る制御装置を弁の実際の動作に関連させることである。弁の大部分は、それらの動作に付随して幾分かの「時間遅れ」を有する。
【０００３】
かかる弁の最近の使用例の１つとして、カムレスエンジン技術がある。カムレスエンジンは、エンジンのカムではなくてソレノイドアクチュエーターにより油圧流体の流れを制御してエンジンの弁を作動させる。典型的なエンジンでは、カムの機械的な揺動によりエンジンの燃焼室の弁を開閉する。従って、タイミングはカム位置から簡単に得られる。しかしながら、カムレスエンジンでは、弁はエンジン制御ユニットに結合された電磁プランジャーにより作動される。カムを用いるエンジンと比較するとカムレスエンジンは燃料効率がよいが、タイミングをとるのはそれほど容易でない。
【０００４】
エンジンの正しいタイミングをとるのは、カム付きエンジンと同様にカムレスエンジンにとっても重要である。しかしながら、カムレスエンジンには、従来型エンジンにない設計上の課題が存在する。詳述すると、ソレノイド及び油圧弁には、或る特定量の時間遅れが導入される。この遅れは、システムの油圧弁を作動させるだけでなくソレノイド弁を作動待機状態にするためにさらに時間が必要であることによる。この遅れは低速度で特に目立つため、いくつかの課題が提供される。
【０００５】
この遅れを矯正するために提案された方法の１つは、電磁プランジャーにディザーを与えてシステムの作動を用意させることにより正しいエンジンタイミングを得ようとする方法である。例えば、一連の短い電気信号を電磁プランジャーへ送ってプランジャーを作動させ、それにより油圧流体の流れを開始させて油圧弁を作動させる。電磁プランジャー及び油圧弁の作動を用意した後、エンジン制御ユニットが「事象信号」を送って、事象の所望のデューティーサイクルの間弁が完全に開くかまたは閉じられるようにする。
【０００６】
かかるシステムには重大な欠点がある。事象信号の前に多数の作動用意信号を送るため、多量のエネルギーが電気システムにより消費される。従って、この方式を用いるのは実際的でない。
【０００７】
従って、既存の技術と比べて消費エネルギーが少ないエンジン制御方式が求められている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、一般的に、ディザリングの量が弁システムの動作速度に応じて変化するように反復作動弁システムにディザーまたは予負荷を与えるシステムを利用する。一般的に、弁の繰返し時間が減少するにつれて、時間遅れを減少させるために必要な予負荷の量も減少する。従って、繰返し時間が減少するにつれてディザーの量も減少する。
【０００９】
本発明の好ましい１つの利用例では、低コストで経済的なエンジン制御方式が提供される。エンジン速度の全範囲にわたって同じディザリング方式を用いるのではなくて、本発明は、エンジン速度に応じて変化するディザリング方式を使用する。従って、ディザリング信号はカムレスエンジンのアクチュエーターへ送られる。この信号は、事象時間よりも短いその事象時間の一部の間アクチュエーターを作動させる。事象信号がアクチュエーターへ送られると、この事象時間全体にわたって持続して、この時間の間アクチュエーターを作動する。エンジン速度を感知した後、この感知速度に応じてディザリング信号を変化させる。例えば、事象信号の前に複数のディザリング信号を送る場合がある。かかるシステムでは、カムレスエンジンの速度の増加に応じて、ディザリング信号の数を減少させる。さらに、カムレスエンジンの速度が増加するにつれて、各ディザリング信号の長さを減少することができる。これによりエンジン速度に応じてディザリング信号が変化するため、車両エンジンの動作時における消費エネルギーが有意に少なくなる。
【００１０】
かかる方式は、エンジン燃焼室の吸気弁及び排気弁に使用できる。さらに、この方式は燃料噴射システムに利用できる。
【００１１】
その上、この信号方式は、エンジン速度の選択された範囲にわたってディザリング信号を変化させるに過ぎない。ディザリング信号を互いに変化させてもよい。従って、この方式はカムレスエンジンのディザリングに融通性を与える。この技術はコストの増加を回避するだけでなく既存のハードウェアを利用する。この技術は既存のエンジン制御ユニット及びクランク位置センサーを使用できる。このハードウェアは現在のカムレスエンジンに既に使用されている。
【００１２】
本願のシステムは、駆動されて開閉され、実際の弁へ油圧流体が流れるようにするソレノイドを用いる。ディザーを与えられて油圧流体の流れを開始させ油圧弁に予負荷を与えるのは、ソレノイド弁である。
【００１３】
しかしながら、基本的な思想は、上述した予負荷による利点を有する任意タイプの弁システムに拡張可能であることを理解されたい。一般的に、反復作動時間が弁システムに付随するシステムの範囲にわたって変化する任意の弁は、本発明の恩恵を受けることができる。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の方法を用いるシステムの概略図であり、エンジン１０、クランク位置センサー１４、エンジン制御ユニット１８、アクチュエーター２２及び弁２６を示す。図示のように、エンジン制御ユニット１８は、通常はソレノイド電磁プランジャーであるアクチュエーター２２を介して弁２６と通信し、弁の作動を制御する。弁２６はそれぞれ、カムレスエンジン１０の吸気弁または排気弁を表す。弁の開閉のような事象のための信号は、エンジン制御ユニット１８によりアクチュエーター２２へ送られる。その後、アクチュエーター２２が油圧弁２６を作動する。しかしながら、事象信号の送信と油圧弁２６の実際の作動との間に時間遅れが存在する。この時間遅れは、油圧弁２６の作動に必要な時間だけでなくアクチュエーター２２を作動待機状態にするために必要な時間によるものである。図示のように、繰返し作動される複数の弁２６（通常は、各エンジンシリンダーにつき１個）が存在する。
【００１５】
図１Ａに示すように、ソレノイド２２は、２つのコイル９９の制御下で後退位置と伸張位置との間を移動することにより、通路１００を介する油圧流体の流れを制御する。図１Ａの概略図からわかるように、通路１００は油圧弁２６と連通関係にあり、油圧弁をその極限としての開位置と閉位置との間で駆動する。また、油圧弁に予負荷を与えることにより、弁の作動の決定と弁の実際の作動との間の「時間遅れ」を大きく減少することができる。この１つの弁構成は例示的なものに過ぎず、他の弁構成も本発明の範囲内に含まれる。
【００１６】
図２に示すように、この時間遅れに対処する１つの方法は、アクチュエーター２２及び油圧弁２６を事象信号を受ける待機状態にすることである。従って、事象信号３０に先立ってエンジン制御ユニット１８からアクチュエーター２２へディザリング信号Ａ及びＢを送ることができる。これらの信号は、それ自体が油圧弁２６に結合されたアクチュエーター２２の電磁プランジャーを作動させるに十分なパルス電流を有する。これら２つのディザリング信号の後、事象信号３０を送ってソレノイドを駆動することにより流体が流れるようにし、油圧弁２６を開くかまたは閉じる。ディザリング信号Ａ及びＢはそれぞれデューティーサイクルＴ1及びＴ2を有するが、これらは事象信号３０のデューティーサイクルＴEよりも短い。
【００１７】
図３に示すように、ディザリング信号Ａのデューティーサイクルはディザリング信号Ｂのデューティーサイクルより小さい。さらに、各ディザリング信号ＡまたはＢは、２つの成分、即ち作動電流と保持電流とより成る。ディザリング信号Ａは、平均してアクチュエーター２２、従って油圧弁２６を作動させるに十分な電流である作動電流４２を有する。ディザリング信号Ａはまた、アクチュエーター２２の作動を継続させるに十分な電流であるがアクチュエーター２２の作動に必要な電流よりも小さい保持電流４６を有する。また、ディザリング信号Ｂは、アクチュエーター２２及び油圧弁２６を作動させるに十分な作動電流５０を有する。それは、アクチュエーター２２の作動を継続させるに十分な保持電流５４も有する。
【００１８】
ここで注目すべきは、ディザリング信号Ａ及びＢは保持信号が維持される時間が異なる点である。図３に示すように、保持電流４６は時間Ｔ4の間維持されるがディザリング信号Ｂの保持電流５４は時間Ｔ4よりも短い時間であるＴ5の間維持される。当業者は、ディザリング信号を特定のエンジンのエンジンタイミングに最も適合するように変化させる別の方法があることを認識できるであろう。
【００１９】
図３はまた、作動電流４２及び保持電流４６の変動を示す。変動５８及び６２は信号ノイズより成るため、アクチュエーター２２及び油圧弁２６の望ましくない作動を回避するために十分小さくする必要がある。かかるノイズは事象信号３０にも存在することがある。
【００２０】
図４及び５は、ディザリング信号の使用にあたり電力を節約する方式を示す。図４は、クランク位置センサー１４により感知されるエンジン速度の特定の範囲についてエンジン制御ユニットからアクチュエーター２２へ送られる信号パターンを示す。開放コイル６０では、図示のように、事象信号３０の前に５つのディザリング信号が存在し、その後に４つのディザリング信号が続く。ディザリング信号は、エンジン及び制御方式に応じて、応答性を最大限にするべく試行錯誤またはテストにより決定される種々のタイプでよい。閉鎖コイル６４では、コイルを閉じる信号としての事象信号３２の前に４つのディザリング信号があり、その信号の後に５つのディザリング信号が続く。もちろん、これらの信号は例示であって、ある特定の用途にとって好ましいものとして他の数にすることができる。
【００２１】
図５は、図４に示すよりも高いエンジン速度範囲についての同じエンジンの信号パターンを示す。図示のように、ディザリング信号の数はエンジン速度が増加するため減少している。これは、エンジン速度が増加するとディザリングの必要性が減少するからである。作動と作動の間の「不動」時間の量が減少する。従って、事象時間３０の前には３つのディザリング信号が存在し、この事象時間の後に２つのディザリング信号が続く。事象信号３２の前には２つのディザリング信号があり、その後に３つのディザリング信号がある。もちろん、これらの信号は一例にすぎず、ある特定の用途について他の数が好ましいことがある。
【００２２】
ディザリング信号の減少は逆線形パターンをたどることがある。即ち、エンジン速度が増加するとディザリング信号の数が線形的に減少する。あるいは、エンジン速度が減少するとディザリング信号の数は線形的に増加する。さらに、ディザリング信号の持続時間、デューティーサイクルもエンジン速度につれて減少し、エンジン速度が減少すると増加する。ディザリング信号の数及びそれらの持続時間は共に、エンジン速度の特定の範囲において変動する。例えば、１つの特定のエンジン速度範囲、例えば０乃至２０００ｒｐｍでは、事象信号を送る前にｘ個のディザリング信号があり、事象信号の後にはｙ個のディザリング信号がある。エンジンが速度が高い速度範囲、例えば２０００ｒｐｍ乃至４０００ｒｐｍに増加すると、ディザリング信号の総数は減少する。
【００２３】
図４及び５に示すように、使用するディザリング方式は２つのコイルを有するアクチュエーター用である。アクチュエーターは、付勢されると開いて電磁プランジャーを１つの方向へ移動させる開放コイルを有するが、別のコイル、即ち閉鎖コイルは、付勢されると電磁プランジャーを反対方向に移動させる。かかるシステムは燃料噴射システムに使用可能である。また図示のように、吸気弁または排気弁のような燃料室の弁には、開放コイルだけが存在し、閉鎖コイルの仕事は閉鎖ばねにより行われる。
【００２４】
再び、本発明の最も好ましい用途は、図示説明したカムレスエンジンまたは他のカムレスエンジンの弁装置である。しかしながら、基本的な思想は、弁に予荷重を与えるのが望ましく、繰返し時間が遅くなると特にその重要度が増す任意の反復作動弁に拡張可能である。
【００２５】
上記説明は限定的でなくて例示的である。本発明については、多数の変形例及び設計変更が上記説明に鑑みて可能である。本発明の好ましい実施例について説明したが、当業者は本発明の範囲内に含まれるある特定の変形例を想到するであろう。従って、頭書の特許請求の範囲内にある限り、本発明は特定の実施例とは異なる態様で実施可能である。このため、頭書の特許請求の範囲は本発明の真の範囲及び内容を決定するために検討しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エンジン制御ユニット、センサー、エンジン、アクチュエーター及び油圧弁を示す概略図である。
【図１Ａ】一例としてのソレノイド及び油圧弁を示す。
【図２】ディザリング方式を示す。
【図３】ディザリング方式の一部として利用可能な２つの異なるタイプのディザリング信号を示す。
【図４】エンジン速度の変化に応じてディザリング信号を変化させるのを特徴とする本発明のディザリング方式を示す。
【図５】エンジン速度の変化に応じてディザリング信号を変化させるのを特徴とする本発明のディザリング方式を示す。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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