JP2004019654A - 可変カムタイミングの補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの速度範囲にわたってＶＣＴ位相誤差を補償する。
【解決手段】内燃機関の可変カムタイミングを補償するための方法が、周期的なクランクパルス信号６２を供給する工程１０２と、周期的なカムパルス信号６６を供給する工程１０４と、内燃機関の速度がＺ位相値に対して変動の激しい変化を生じさせるように、セグメントを決定する工程１０６と、セグメントをサブセグメントに分割するとともに、サブセグメント内に複数の点を有するＺ位相値９０を計算する工程１０８とから構成されている。
【選択図】　　図６

Description

【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、速度範囲にわたってＶＣＴ位相誤差を補償するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
制御システムは、逆方向に作用する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。
【０００６】
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、さらにスプール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逆方向の押付力との間の関係に応じて、生じる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第　５，００２，０２３号
【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、ハウジングに対して振動可能になっているとともに、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ベーンをハウジングに対して一方向または他の方向に振動させる適切な作動流体要素を有している。この振動は、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。
【００１０】
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】
【特許文献２】
米国特許第　５，１０７，８０４号
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
【特許文献３】
米国特許第　５，１７２，６５９号
【００１６】
【特許文献４】
米国特許第　５，１８４，５７８号
【００１７】
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、所定の設定値を高度の確実性をもって追跡する挙動を生じさせる液圧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。
【００１８】
【特許文献５】
米国特許第　５，２８９，８０５号
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
【特許文献６】
米国特許第　５，３６１，７３５号
【００２３】
米国特許第　５，４９７，７３８号は、ＶＣＴシステム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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
【特許文献７】
米国特許第　５，４９７，７３８号
【００２８】
さらに、可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）システムを制御するのに、ネガティブフィードバック（負帰還）ループを使用することが当該分野では知られている。米国特許第　５，２８９，８０５号は、ＶＣＴシステムのための改良されたクローズドループフィードバックシステムについて記述している。
【００２９】
同特許はさらに、ＶＣＴシステムのクローズドループフィードバックシステムに使用される強力な制御法則について教示している。制御法則は、位相積分（ＰＩ）ブロックと、位相リードブロックとを有している。図１および図２は、フィードバックループおよび制御法則をそれぞれ示している。
【００３０】
図１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の制御目標は、ＶＣＴ位相器を正確な位相（設定値１２）にすることであり、位相変化速度は零である。
【００３１】
この状態では、スプールバルブ１４が零位置におかれており、位相器（図示せず）内の二つの流体保持チャンバ間で流体は流れていない。ＶＣＴ機構の動的状態を利用するコンピュータプログラム製品は、上述の状態を達成するのに使用されている。
【００３２】
ＶＣＴクローズドループ制御機構は、カムシャフト位相変化θ_０１６を測定して、これを所望の設定値１２と比較することによって、実現されている。ＶＣＴ機構は、位相器が設定値１２によって決定される位置を獲得するように、調整されている。
【００３３】
制御法則１８は、設定値１２を位相変化θ_０１６と比較する。比較された結果は、スプール１４を位置決めするようにソレノイド２０に命令信号を出力するための基準として使用される。スプール１４のこうした位置決めは、位相誤差（設定値１２と位相変化θ_０１６との差）が零以外のときに生じる。
【００３４】
スプール１４は、位相誤差が正（リタード）であれば第１の方向（つまり右方）に向かって移動し、位相誤差が負（アドバンス）であれば第２の方向（つまり左方）に向かって移動する。位相誤差が零であれば、ＶＣＴ位相は設定値１２と等しくなり、スプールバルブ内で流体が流れないようにスプール１４が零位置に保持される。
【００３５】
ＶＣＴシステム内のカムシャフトおよびクランクシャフト測定パルスは、それぞれカムシャフトおよびクランクシャフトパルス回転盤２２，２４によって発生する。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、回転盤２２，２４はそれぞれのシャフトとともに回転する。回転盤２２，２４は、測定パルスを送出するセンサによって検出され測定される歯を有している。
【００３６】
測定パルスは、それぞれカムシャフトおよびクランクシャフト測定パルスセンサ２２ａ，２４ａによって検出される。これにより、測定位相差が決定される。位相差は、連続クランク・カム間パルスからの時間を、連続クランクパルス間の時間で分割するとともに、連続クランクパルス（度）に対応する角度距離を掛けたものとして定義される。
【００３７】
言い換えれば、角度位置の差は、カムシャフトおよびクランクシャフト間の差に関連付けられる。測定された位相差は、θ_０１６として表される。この位相差は、所望のスプール位置に到達するための制御法則１８に供給される。
【００３８】
図１および図２におけるクローズドループ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、該特許は、引用することによって本件出願の中に含まれる。制御法則の簡略化されたものが図２に示されている。
【００３９】
測定された位相２６は、比例積分（ＰＩ）処理が行われるブロック３０においてまず制御法則１８の支配を受ける。典型的には、ＰＩ処理は、二つの副処理にさらに分割される。第１の副処理は増幅作用を含み、第２の副処理は積分作用を含んでいる。測定されたＶＣＴ位相は、ブロック３２において、さらに位相補償される。
【００４０】
位相補償器３２に関しては、可変カムタイミング（ＶＣＴ）に使用されるエンジン速度範囲にわたる位相測定変動のために、位相測定変動を自動的に調整するのに適切な方法であるのが望ましい。さらに、検出に用いられる可変磁気抵抗センサのために、不快な誤った位相変化を補償するための手法を前記方法の中で実行することが必要である。
【００４１】
試験に基づいて、エンジン速度が５００〜６０００ｒｐｍの範囲で変化する間に位相器がクランクシャフトの位置に関連して８°から１°の範囲で変化するということが示された。また、位相の変化量は位相器によって異なるので、前記方法において固定化されたテーブルは誤差を平均化するだけである。
【００４２】
したがって、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）で使用するために格納された一組の所定の補正値のような、種々のエンジン速度における位相補償を自動的に実行する方法を備えていることが望ましい。
【００４３】
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、その目的は、エンジンの速度範囲にわたって可変カムタイミング（ＶＣＴ）の位相誤差を補償するための方法を提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る可変カムタイミングの補償方法は、以下の工程から構成されている。すなわち、ａ）周期的なクランクパルス信号を供給する工程。ｂ）周期的なカムパルス信号を供給する工程。ｃ）内燃機関の速度がＺ位相値に対して変動の激しい変化を生じさせるように、セグメントを決定する工程。ｄ）セグメントをサブセグメントに分割する工程。ｅ）サブセグメント内に複数の点を有するＺ位相値を計算する工程。
【００４５】
請求項２の発明では、請求項１において、Ｚ位相値を記憶装置に保存する工程をさらに備えている。
【００４６】
請求項３の発明では、請求項１において、Ｚ位相値をエンジンの較正に用いる工程をさらに備えている。
【００４７】
請求項４の発明では、請求項１において、計算工程が補間法を用いてＺ位相値を計算している。
【００４８】
請求項５の発明では、請求項１において、決定工程がエンジンに対して試験を行うことを含んでいる。
【００４９】
請求項６の発明では、請求項１において、カムパルス信号が、クランクパルス信号に関連して、少なくとも一つの完全アドバンス位置および完全リタード位置を有している。
【００５０】
請求項７の発明では、請求項６において、カムパルス信号が、完全アドバンス位置および完全リタード位置によって限定される範囲内に配置されるように選択された一つのカムパルスを有している。
【００５１】
請求項８の発明では、請求項１において、クランクパルス信号およびカムパルス信号が、可変磁気抵抗センサを用いて提供されている。
【００５２】
請求項９の発明では、請求項１において、通常のエンジン運転中にカム位置測定誤差を減少させるために、Ｚ位相値を使用する工程をさらに備えている。
【００５３】
本発明によれば、可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムにおいて、さまざまな形式のエンジンの速度範囲にわたって位相測定誤差を補償するための方法が提供されている。すなわち、内燃機関の可変カムタイミングを補償するための方法が提供されている。
【００５４】
この方法は、以下の工程を含んでいる。
（ａ）クランクパルス信号を周期的に供給する工程。（ｂ）カムパルス信号を周期的に供給する工程。（ｃ）内燃機関の速度が測定零位相（Ｚ位相）値に対して変動の激しい変化を引き起こすところの一区分（セグメント）を決定する工程。
（ｄ）セグメントを二つのサブセグメントに分割する工程。（ｅ）サブセグメント内に複数の点を有するＺ位相値を計算する工程。
【００５５】
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。
【００５６】
【発明の実施の形態】
図３ないし図６には、本発明を実行するための一般化された方法が示されている。図３には、一連の周期的なクランクパルス６２と一連の周期的なカムパルス６４とのパルス相関関係６０が示されている。
【００５７】
クランクパルス６２は周期Ｔを有しており、これは、隣り合うパルスの下降線間の時間として定義されている。カムパルス６４の下降線６６と、クランクパルス６２の一つ前の下降線６８との間の時間は、ΔＴとして定義される。
【００５８】
ＶＣＴ位相の計算方法は、以下に示される。
位相＝（ΔＴ／Ｔ＊　クランク角）−Ｚ位相
【００５９】
ここで、位相は、クランク位置に関連して度で表した位相を示している。
ΔＴは、クランク歯信号６８の下降線から隣のカム歯信号の下降線までの時間であって、マイクロ秒または微小マイクロ秒で測定されている。
【００６０】
Ｔは、連続する二つのクランク歯信号の下降線間の時間であって、マイクロ秒または微小マイクロ秒で測定されている。Ｔは常にΔＴよりも大きい。
クランク角＝３６０／適用可能な均等間隔のクランク歯の歯数
【００６１】
具体例として、クランク歯２枚の場合、クランク角＝１８０°、クランク歯３枚の場合、クランク角＝１２０°、クランク歯４枚の場合、クランク角＝９０°１である。Ｚ位相または零位相は、実行時間で計算されたオフセット値である。較正は、オペレータであるか、または駆動されたソフトウエアである。
【００６２】
カムセンサ回転盤の歯数は、クランクシャフトセンサ回転盤の「測定歯」の端数の２倍でなければならない。クランクシャフトセンサ回転盤には、「測定歯」よりも多くの歯があってもよい。しかしながら、クランクシャフトの歯数は、不可欠な要因でなければならない。
【００６３】
たとえば、３６枚の実際の歯があるクランクセンサでは、４が「測定歯」である。言い換えれば、位相測定は、ソフトウエアにおいて第９番目の歯ごとに、３６／９＝４回開始される。
【００６４】
このことは、あたかもクランクセンサ回転盤がわずか４枚の歯しか有していないのと同じである。したがって、この方法は、８枚の歯を有するカムセンサ回転盤と良好に作動する。
【００６５】
Ｚ位相値は、上記等式から計算された位相である。Ｚ位相に０を入れて、位相器を既知の位置（たとえば完全アドバンス位置）に移動させるように命令することによって、Ｚ位相値が得られる。Ｚ位相は、実際上、クランクセンサ回転盤に対するカムセンサ回転盤の配列の基準である。
【００６６】
Ｚ位相較正法は、カム歯信号（パルス６４）が、第１および第２のクランク歯信号６８，７０によって提供されるウインドウ（時間区分）の範囲内で、クランク信号（パルス６２）に続いて非常に正確に発生するということを保証する。この較正運転の結果は、上述したような計算された位相から差し引かれる。
【００６７】
これにより、位相測定は、適切な二つのクランク歯信号間で非常に正確に発生する。ＶＣＴシステム内でクランクシャフトおよびカムシャフト間の正確な位相関係を維持するために、個々のエンジン速度において十分に正確なＺ位相値がＥＣＵのようなコントローラによって知られている必要がある。
【００６８】
Ｚ位相が位相計算に使用されていないとすれば、位相測定値は、カム歯信号（パルス６６）が第２のクランク歯信号（パルス７０）と交差している「クロスオーバー」状態を有しているかもしれない。
【００６９】
もしそのようなことが起これば、位相測定値が高い値から低い値に「反転する（ロールオーバーする）」ことになる。このようなロールオーバーは、測定の正確さを損なうものであるため、望ましいものではない。
【００７０】
図４に示すように、パルス６６のような各カムパルスについては、完全アドバンス位置を始端とし完全リタード位置を終端とする範囲内においてのみ、位相器の測定は正確である。パルス６６の破線およびその上の矢印は、パルス６６の移動を表している。
【００７１】
正確な測定値を得るためには、パルス６６の移動範囲が、図４に示すような完全アドバンス位置および完全リタード位置の範囲内にあるべきである。
【００７２】
Ｚ位相較正（フェーズ・キャリブレーション）は、インテークカムソレノイド入力およびエグゾーストカムソレノイド入力の双方を所定時間たとえば３秒間の間０にすることによって、行われる。
【００７３】
一つの例として、エグゾーストカム位相器は完全アドバンス位置に移動させられ、インテークカム位相器は完全リタード位置に移動させられる。３秒間の例としては、２秒後または残りの１秒の間に、連続した位相測定が行われ、各位相器について最低値が保存される。
【００７４】
エグゾーストカムの場合には、２．５〜５°といった小さな値の角度が差し引かれて、測定値がエグゾーストＺ位相値となる。インテークカムの場合には、各位相器の全ストローク範囲に対応して５７．５〜６０．０°といった大きな値の範囲が差し引かれて、これらの値がインテークＺ位相値となる。
【００７５】
速度範囲にわたってセンサ信号の遅れ（ｌａｇ）　を保証するために、異なるＲＰＭ範囲で得られたいくつかのＺ位相値を有していることが必要になる。これらのＺ位相値は、コントローラに知られている必要がある。
【００７６】
たとえば、これらの値は、ＶＣＴ装置を制御するときマイクロコントローラ内のＥＥＰＲＯＭメモリに保存することが可能である。このことは、５００〜６０００ｒｐｍのような速度範囲にわたってエンジンを回転させることによって、達成される。
【００７７】
コントローラは、各５００ｒｐｍの閾値またはステップを認識する必要があり（２５ｒｐｍ程度の誤差は許容範囲である）、各位相器において当該点でＺ位相を計算する。各位相器のためのＺ位相値は、次の使用のためにコントローラによって入手可能な状態におかれる。
【００７８】
すべての速度範囲についてＺ位相値が保存された後、通常のやり方で、すなわちＺ位相補償を行うことなく、この方法が実行される。エンジン制御ユニットのようなコントローラに使用されるように設けられた制御ソフトウエア内に、この方法が埋め込まれているということが注目されるべきである。
【００７９】
保存されたＺ位相値または位相点は、５００〜６０００ｒｐｍの範囲ににわたって５００ｒｐｍの閾値の間に挿入されている。挿入されたこれらの値は、ＥＣＵのようなコントローラによって位相測定値を計算するときに、用いられる。
【００８０】
図５において、グラフ９０は、エンジンクランク速度とＺ位相値との間の関係を示している。曲線９２上には、多数の試験点が示されている。たとえば、点９４は、対応するＺ位相値を有する５００ｒｐｍにおけるクランク速度を示している。
【００８１】
同図から分かるように、Ｚ位相値の変化は、曲線９２の一部つまりエンジン低速域のみにおいて発生している。グラフ９０に示されたこれらの点は、Ｚ位相の較正のために使用されており、各点の間の値に対しては補間法が適用されている。
【００８２】
各点に対応する値は、将来の使用のために、ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭのような不揮発性のメモリ内に格納される。さらに、得られた値は、ＥＣＵのようなコントローラによって補間される。エンジンの高速回転域においては、Ｚ位相値が相対的に安定状態に維持されるので、点はほとんど必要ない。
【００８３】
図６には、Ｚ位相値をコンピュータで計算するためのフローチャートが示されている。まず、ステップ１０２において、周期的なクランクパルス信号が供給される。次に、ステップ１０４において、周期的なカムパルス信号が供給される。
【００８４】
ステップ１０６では、Ｚ位相に関連するエンジン速度の変動範囲が決定される。この範囲は変動する。というのは、Ｚ位相点の値が、他の速度範囲におけるよりもエンジン速度（ｒｐｍ）の変化に応じて相対的に変化するからである。変動範囲の外側では、変化はそれほど大きくはなく、その中のＺ位相値は実質的に一定に見なされる。
【００８５】
エンジンｒｐｍの一区分（セグメント）は、エンジン速度の範囲に相当しているということが注目される。変動範囲はさらに、サブセグメントに小分割されており、Ｚ位相値は補間法を用いて計算されている（ステップ１０８参照）。
【００８６】
計算の結果生じるＺ位相値は、メモリ装置に保存される（ステップ１１０参照）。メモリ装置は、ＥＥＰＲＯＭ，ＲＯＭ，ＣＤの他、値を格納するための任意の適切な装置を含んでいる。保存されたＺ位相値は、通常のエンジン運転中において取り出されて使用される。
【００８７】
様々な種類のエンジンや異なる製造ロットのエンジンの場合には、Ｚ位相値が変化するということが注目される。したがって、本発明の方法による較正を適用することは、可変カム時間誤差を減少させる助けになる。
【００８８】
本発明の一つの実施態様は、可変磁気抵抗（ＶＲ：ｖａｒｉａｂｌｅ　ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）センサを使用している。言い換えれば、センサ２２ａ，２４ａはＶＲセンサである。可変カムタイミングシステムを制御するためには、クランクシャフトに対するカムシャフトの位置を測定する必要がある。
【００８９】
また、高精度のＶＣＴシステムでは、この位置を高精度に測定する必要がある。たとえば、運転範囲の大部分を通して、所望位置の２°の範囲内にカム位置を制御することが要求される。これは、許容される総誤差である。
【００９０】
制御システム内においてもっとも誤差に寄与するものは、カムシャフト位置センサおよびクランクシャフト位置センサである。したがって、本発明は、可変磁気抵抗センサの使用についての教示と、エンジン低速回転時に誤差を減少させることを含んでいる。一実施態様においては、エンジン速度の範囲は、約５００〜３０００ｒｐｍまで及んでいる。
【００９１】
ＶＲセンサの場合、エアギャップ、回転速度およびセンサ回転盤特性を含むいくつかの要因が測定精度に影響を与える。ＶＲセンサが取り付けられるブラケットの厚みおよび使用材料は、測定変動を生じさせる。
【００９２】
理解されるように、本発明は、上述の変化または要因を補償するための方法を提供しており、これにより、高精度のカム位置測定値を得るために、ホール効果センサや磁気抵抗センサのような高価なセンサではなく、安価なＶＲセンサの使用を許容している。
【００９３】
本発明は、通常のエンジン運転中にカム位置測定誤差を減少させるためのＺ位相値を使用するステップを備えた方法または工程を含んでいる。
【００９４】
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システム（ＤＰＣＳ：　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ）に組み込むようにしてもよい。
【００９５】
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することにより、カムシャフトおよびクランクシャフト間で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ＯＮ／ＯＦＦ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ＯＮ／ＯＦＦソレノイドは、可変力ソレノイド型ではない。
【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る。
【００９７】
本発明のＶＣＴシステムは、カムトルク駆動（ＣＴＡ：　ｃａｍ　ｔｏｒｑｕｅ　ａｃｔｕａｔｅｄ）ＶＣＴシステムである。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、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システム内の位相器内部に存在している。
【０１０６】
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。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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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提供している。
【０１１８】
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。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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。点火時刻は、点火プラグが点火するときに関係している。
【０１２１】
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）。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
本発明の一実施態様は、たとえばエンジン制御ユニットのような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提供されている。
【０１２７】
このプログラム製品のプログラムは、実施態様（図１および図５に関連して以下に記述される方法を含む）の機能を限定しており、種々のデータ記憶媒体に記憶されている。具体的なデータ記憶媒体は、以下のものを含むが、これらには限定されない。
【０１２８】
（ｉ）　書き込み不可の記憶媒体（たとえばＣＤ−ＲＯＭ装置によって読み出し可能なＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ内部の読み出し専用記憶装置）に永久保存された情報。（ｉｉ）書き込み可能な記憶媒体（たとえばディスクドライブまたはハードディスクドライブ内部のフレキシブルディスク）に保存された改変可能な情報。（ｉｉｉ）　コンピュータまたは電話のネットワーク（ワイヤレス通信を含む）を介する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。
【０１２９】
最後の実施態様は、とくに、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。このような信号記憶媒体は、本発明の機能を導く読み出し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。
【０１３０】
一般に、本発明の実施態様を実施するの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、また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命令の一部として実行されていようがいまいが、ここでは、プログラムと呼称される。
【０１３１】
コンピュータプログラムは、典型的には、コンピュータによって機械が読み出し可能なフォーマットに変換されて実行可能な命令とな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しているかまたはメモリや記憶装置に見出される変数およびデータ構造を有している。
【０１３２】
なお、以下に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で実施されるアプリケーションに基づいて取り扱われる。しかしながら、以下のプログラム用語が便宜上用いられているにすぎないということが理解されるべきである。したがって、本発明は、このような用語によって認識されまたは示唆される特定のアプリケーションのみの使用に限定されるものではない。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る可変カムタイミングの補償方法によれば、内燃機関の速度範囲にわたって、位相補償を自動的に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の制御ループを示すブロック図である。
【図２】図１の一部をより詳細に示す図である。
【図３】一連のクランクパルスおよびカムパルス間の相関関係を示すタイミングチャートである。
【図４】図３のタイミングチャートをより詳細に示す図である。
【図５】Ｚ位相値およびエンジン速度間の相関関係を示すグラフである。
【図６】本発明のフローチャートである。
【符号の説明】
６２：　クランクパルス信号
６６：　カムパルス信号
９０：　Ｚ位相値

Claims (9)

1. 内燃機関の可変カムタイミングを補償するための方法であって、
   ａ）周期的なクランクパルス信号６２を供給する工程１０２と、
   ｂ）周期的なカムパルス信号６６を供給する工程１０４と、
   ｃ）内燃機関の速度がＺ位相値に対して変動の激しい変化を生じさせるように、セグメントを決定する工程１０６と、
   ｄ）セグメントをサブセグメントに分割する工程１０８と、
   ｅ）サブセグメント内に複数の点を有するＺ位相値９０を計算する工程１０８と、
   を備えた方法。
2. 請求項１において、
   Ｚ位相値９０を記憶装置に保存する工程をさらに備えた、
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１において、
   Ｚ位相値９０をエンジンの較正に用いる工程をさらに備えた、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１において、
   計算工程１０８が補間法を用いてＺ位相値９０を計算している、
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項１において、
   決定工程１０６がエンジンに対して試験を行うことを含んでいる、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１において、
   カムパルス信号６６が、クランクパルス信号６２に関連して、少なくとも一つの完全アドバンス位置および完全リタード位置を有している、
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項６において、
   カムパルス信号６６が、完全アドバンス位置および完全リタード位置によって限定される範囲内に配置されるように選択された一つのカムパルスを有している、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項１において、
   クランクパルス信号６２およびカムパルス信号６６が、可変磁気抵抗センサを用いて提供されている、
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１において、
   通常のエンジン運転中にカム位置測定誤差を減少させるために、Ｚ位相値９０を使用する工程をさらに備えた、
   ことを特徴とする方法。

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