JP6297605B2

JP6297605B2 - 車両再始動のための中間位置に油圧ロックを有するカムシャフトタイミング装置の使用

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Publication number: JP6297605B2
Application number: JP2015558858A
Authority: JP
Inventors: アンナ・ストリーラウ; デイヴィット・エイチ・ケイトシュック; フランクリン・アール・スミス
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: WO2014130276A3; JP2016511359A; US9121358B2; US20140244141A1; WO2014130276A2; DE112014000585T5

Description

本発明は、可変カムタイミングの分野に関する。より詳細には、本発明は、エンジンの停止始動モードの自動再始動および車両のコールド再始動のための、中間位置に油圧ロックを有する可変カムシャフトタイミング装置の使用方法に関する。

車両において内燃機関のアイドリング時間を減らすことによって、燃費は向上し、排出物は低減する。したがって、車両は、内燃機関を自動的に停止および自動的に再始動する「停止始動モード」を使用して、たとえば停止信号または渋滞において車両が停止するときに、エンジンがアイドリングする時間を減らすことができる。エンジンのこの停止は、「キーオフ」位置、あるいは車両の使用者がエンジンを停止する、または駐車場に車を置いて車両から離れる場合のイグニションスイッチの停止による手動停止とは異なる。「停止始動モード」において、車両が停止するとエンジンが停止し、そして、車両の使用者がほとんど気付かない方法で自動的に再始動する。従来、車両はコールドスタートを想定して主に設計されていたが、それは、それが最も一般的な状況であるためである。停止始動システムにおいて、エンジンは自動停止するまで駆動しているため、自動再始動は、エンジンが熱い状態のときに起こる。「ホットスタート」は問題となる場合があることが昔から知られているが、それは、通常のコールドスタートのために必要なエンジンの設定、たとえば特定のバルブタイミング位置が、暖機されたエンジンには不適当なためである。

位相器を有する大部分のエンジンは、次の始動に備えて、ロックピンまたは一連のロックピンを使用して、エンジン停止時に、位相器をリタード位置に配置する。

一例として、米国特許出願公開第５，９２４，３９５号明細書は、停止始動エンジン制御システムにおける可変カムタイミングの特許である。停止信号がＥＣＵによって検出されると、吸気バルブは来るべきホットスタートに備えて、最リタード位置に変更される。‘３９５特許の一実施形態においてロックピンは、ロックピンをリタード側係合穴に挿入することによって、位相器のベーンを最リタード位置に固定する。

停止始動作動モードを有する内燃機関において、中央位置ロック可変カムタイミング位相器を使用する方法であって、エンジンが停止始動モードの停止モードであるとき、位相器の制御弁に結合されるアクチュエータの負荷サイクルを調整し、制御弁をリタードモードに制御するステップと、アクチュエータの負荷サイクルを維持し、エンジンの自動再始動まで制御弁をリタードモードのままとなるように制御するステップとを含む方法。キーがオフ位置で検出される場合、および、キーがオフ位置にある場合、エンジンを再始動するステップと、位相器を戻り抑制モードに制御し、ロックピンがロック位置に移動され、位相器が中間の位相角位置に係止されるステップと、エンジンを停止するステップ。

あるいは、キーがオフ位置で検出される場合、および、キーがオフ位置にある場合、次のエンジン再始動中のエンジンクランキングの間、位相器を戻り抑制モードに制御し、ロックピンがロック位置に移動され、位相器が中間の位相角位置で係止されるステップ。

図１は、コールドスタート、ホットスタート、および、位相器のホールドの場合の位相器の位置に対する、制御弁位置対可変力ソレノイド負荷サイクルのグラフを示す。図２は、エンジンの停止始動モードの間、ウォーム再始動のためにカムトルク中央位置ロック位相器を使用するための、第１の実施形態のフローチャートを示す。図３は、エンジンの停止始動モードの間、ウォーム再始動のためにカムトルク中央位置ロック位相器を使用するための、第２の実施形態のフローチャートを示す。図４は、アドバンス位置に向けて移動するカムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示す。図５は、リタード位置に向けて移動するカムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示す。図６は、ホールド位置におけるカムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示す。図７ａは、戻り抑制位置におけるカムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示す。図７ｂは、戻り抑制位置における位相器を示す。図８は、リタードチャンバおよびオンの油圧戻り抑制回路と流体連通のリタード戻り抑制ラインを有する、中間の位相角位置に向けて移動する位相器を示す。図９は、アドバンスチャンバおよびオンの油圧戻り抑制回路と流体連通のアドバンス戻り抑制ラインを有する、中間の位相角位置に向けて移動する位相器を示す。図１０ａは、ロックピンが解放された位相器の断面を示す。図１０ｂは、油圧戻り抑制回路がオフである位置におけるパイロット弁を有する位相器の断面を示す。図１１ａは、ロックピンが係止された位相器の断面を示す。図１１ｂは、油圧戻り抑制回路がオンまたは開放されている位置におけるパイロット弁を有する位相器の断面を示す。図１２は、係止されたロックピン、および油圧戻り抑制回路がオンまたは開放されている位置におけるパイロット弁を有する位相器の代替断面を示す。図１３は、位相器が、アドバンス位置、リタード位置、または、ロックピンが解放位置にあるホールド位置のいずれかにあるときの、パイロット弁の断面図を示す。図１４は、第２の位置のパイロット弁、中間の位相角位置の位相器、および制御弁を通した供給により制御されるパイロット弁を有する、代替カムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示す。図１５は、第２の位置のパイロット弁、中間の位相角位置の位相器を有する、別の代替カムトルク中央位置ロック位相器の概略図を示し、パイロット弁はその他の油圧手段によって制御される。図１６は、第２の位置のパイロット弁、中間の位相角位置の位相器を有する、代替位相器の概略図を示し、ロックピンおよびパイロット弁はその他の油圧手段によって制御される。図１７は、ロックピンがパイロット弁に組み込まれ、油圧戻り抑制ロック回路は開放されており、ロックピン端部は凹部と係合している代替位相器の概略図を示す。

本発明は、エンジンのコールドスタートのための中央位置ロックを提供するために、クランキングの間、または、エンジン停止を完了する前のいずれかにおいて、油圧回路に追加されるオフセットまたは遠隔のパイロット弁を有する位相器を使用して、油圧戻り抑制切替機能を管理する。電流信号がアクチュエータまたは可変力ソレノイドから取り除かれると、位相器の中央位置ロッキングは、エンジンのコールド再始動に最適の位置に、カムを配置する。本発明は、停止始動モードにおけるエンジンの自動「停止」の間、位相器を完全リタード位置に維持する方法も開示する。

パイロット弁は、ロックピンに係合またはロックピンを解放する同一の油圧回路により、オン／オフを制御してもよい。これにより可変カムタイミング（ＶＣＴ）制御弁は、２つの油圧回路、すなわちＶＣＴ制御回路および組み合わせたロックピン／油圧戻り抑制制御回路に短縮される。第１の位置へのパイロット弁の移動は、遠隔のオン／オフ弁または位相器の制御弁によって能動的に制御される。

あるいは、ロックピンは存在せず、パイロット弁は、油圧弁手段によって、または、位相器の制御弁を通る供給圧力によって制御される。

遠隔のパイロット弁を使用する利点の１つは、制御弁より長い行程を有することができることであり、それは遠隔のパイロット弁がソレノイドによって制限されないためである。したがって、パイロット弁は、油圧戻り抑制モード用に、より大きな流路を開放し、戻り抑制モードにおける作動速度を高めることができる。さらに、遠隔のパイロット弁の位置により、油圧戻り抑制回路が短縮および単純化され、それによって、ＶＣＴ戻り抑制モードまたは位相器の中間の位相角位置の性能が向上する。

図４〜１３は、動作モード、スプール弁位置に応じたＶＣＴ位相器を示す。図に示される位置は、ＶＣＴ位相器が移動する方向を定義する。位相制御弁は、無数の中間位置を有し、制御弁は、ＶＣＴ位相器が移動する方向を制御するだけでなく、個別のスプール位置に応じて、ＶＣＴ位相器が位置を変える速度も制御することが理解される。したがって、位相制御弁が、無限の中間位置において作動でき、図に示される位置に限定されないことが理解される。

内燃機関は、エンジン性能向上または排出物の低減のために、カムシャフトとクランクシャフトとの間の角度を変更するためのさまざまな機構を採用してきた。これらの可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）機構の多くは、エンジンカムシャフト（または、複数カムシャフト式エンジンにおいては複数のカムシャフト）上に１つまたは複数の「ベーン位相器」を使用する。ほとんどの場合、位相器は、カムシャフト１２６の端部に取り付けられた、１つまたは複数のベーン１０４を有するロータ１０５を有し、ロータは、内部にベーンがはまり込むベーンチャンバを有するハウジング組立体１００によって囲まれる。ベーン１０４をハウジング組立体１００に取り付け、同様に、チャンバをロータ組立体１０５に取り付けることが可能である。ハウジングの外周１０１は、通常はクランクシャフトから、または可能であれば複数カム式エンジンにおける別のカムシャフトから、チェーン、ベルト、またはギアを通して駆動力を受け入れるスプロケット、プーリ、またはギアを形成する。

図４〜１３を参照すると、エンジンバルブの開閉力によって生じるカムシャフトのトルク逆転により、ベーン１０４が移動される。アドバンスおよびリタードチャンバ１０２、１０３は、カムシャフト１２６における正負のトルクパルスに抵抗するように配置されて、代わりにカムトルクによって加圧される。制御弁１０９は、所望の移動方向に応じて、アドバンスチャンバ１０２からリタードチャンバ１０３またはその逆の流体流れを可能とすることによって、位相器のベーン１０４が移動することを可能にする。

位相器のハウジング組立体１００は、駆動力を受け入れるための外周１０１を有する。ロータ組立体１０５はカムシャフト１２６に連結されて、ハウジング組立体１００内で同軸に配置される。ロータ組立体１０５は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバを、アドバンスチャンバ１０２およびリタードチャンバ１０３に分けるベーン１０４を有する。ベーン１０４は、回転してハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との相対的な角度位置を変えることが可能である。さらに、油圧戻り抑制回路１３３およびロックピン回路１２３も存在する。油圧戻り抑制回路１３３およびロックピン回路１２３は、上記のように実質的に１つの回路であるが、単純にするために別々に説明する。油圧戻り抑制回路１３３は、ばね１３１によって付勢されるパイロット弁１３０と、アドバンスチャンバ１０２をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するアドバンス戻り抑制ライン１２８と、リタードチャンバ１０３をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するリタード戻り抑制ライン１３４とを含む。アドバンス戻り抑制ライン１２８およびリタード戻り抑制ライン１３４は、ベーン１０４から所定の距離または長さである。パイロット弁１３０はロータ組立体１０５の中にあり、ライン１３２を通してロックピン回路１２３およびライン１１９ａに流体連結される。ロックピン回路１２３は、ロックピン１２５と、ライン１３２と、パイロット弁１３０と、供給ライン１１９ａと、排出ライン１２２とを含む。

ロックピン１２５は、ロータ組立体１０５のボアに摺動自在に収容され、ばね１２４によってハウジング組立体１００の凹部１２７に向けて付勢および嵌合される端部を有する。あるいは、ロックピン１２５をハウジング組立体１００に収容し、ロータ組立体１０５の凹部１２７に向けてばね１２４によって付勢してもよい。油圧戻り抑制回路１３３の開閉およびロックピン回路１２３の加圧はどちらも、位相制御弁１０９の切替／移動によって制御される。

制御弁１０９、好ましくはスプール弁は、ロータ１０５のボア内のスリーブ１１６に摺動自在に受け入れられる円筒状のランド１１１ａ、１１１ｂ、および１１１ｃを有するスプール１１１と、カムシャフト１２６のパイロットとを含む。スプールの一端はばね１１５に接触し、スプールの反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１０７に接触する。また、ソレノイド１０７は、電流または電圧を変更することによって、またはその他の適切な方法によって線形制御してもよい。さらに、スプール１１１の反対側の端部は、モータまたはその他のアクチュエータに接触し、それらに影響されてもよい。

制御弁１０９の位置は、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１０６によって制御される。ＥＣＵ１０６は、エンジン、メモリ、およびデータを外部装置およびセンサとやりとりするために使用される入出力ポートを制御するためにさまざまな計算プロセスを実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）を好ましくは含む。

スプール１１１の位置は、ばね１１５およびＥＣＵ１０６によって制御されるソレノイド１０７の影響を受ける。位相器の制御に関する詳細は、以下で詳細に述べられる。スプール１１１の位置により、位相器の動き（たとえば、アドバンス位置、ホールド位置、またはリタード位置への移動）、ならびに、ロックピン回路１２３および油圧戻り抑制回路１３３が開放されている（オン）か閉鎖されている（オフ）かが制御される。換言すれば、スプール１１１の位置によりパイロット弁が能動的に制御される。制御弁１０９は、アドバンスモードと、リタードモードと、ゼロモード（ホールド位置）と、戻り抑制モードとを有する。

アドバンスモードにおいては、スプール１１１は、流体がリタードチャンバ１０３からスプール１１１を通ってアドバンスチャンバ１０２に流れることができ、流体がアドバンスチャンバ１０２から出ることを阻止され、戻り抑制弁回路１３３はオフまたは閉鎖される位置に移動する。リタードモードにおいては、スプール１１１は、流体がアドバンスチャンバ１０２からスプール１１１を通ってリタードチャンバ１０３に流れることができ、流体がリタードチャンバ１０３から出ることを阻止され、戻り抑制弁回路１３３がオフである位置に移動する。

ゼロモードにおいては、スプール１１１は、アドバンスおよびリタードチャンバ１０２、１０３からの流体の流出を阻止し、戻り抑制弁回路１３３がオフである位置に移動する。

戻り抑制モードにおいては、３つの機能が同時に働く。戻り抑制モードの第１の機能は、スプールランド１１１ａと１１１ｂとの間のライン１１２からの流体の流れがその他のラインおよびライン１１３のいずれかに入ることをスプールランド１１１ｂが阻止する位置にスプール１１１が移動し、位相器の制御を制御弁１０９から有効に取り除くことである。戻り抑制モードの第２の機能は、戻り抑制弁回路１３３を開放またはオンにすることである。戻り抑制弁回路１３３は、ベーン１０４が中間の位相角位置に達するまで、アドバンスまたはリタードに移動する位相器を完全に制御する。戻り抑制モードの第３の機能は、ロックピン回路１２３をベントして、ロックピン１２５が凹部１２７に係合することを可能とすることである。中間の位相角位置または中央位置は、ベーン１０４がハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間のチャンバを画定するアドバンス壁１０２ａとリタード壁１０３ａとの間のどこかに存在するときにある。中間の位相角位置は、アドバンス壁１０２ａとリタード壁１０３ａとの間のどこにでも存在することができ、戻り抑制流路１２８および１３４がベーン１０４に対してどこに存在するかによって決まる。

パルス幅変調可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルに基づき、スプール１１１は、その行程に沿って対応する位置へ移動する。可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが約４０％、６０％、または８０％のとき、スプール１１１は、それぞれ、リタードモード、ゼロモード、およびアドバンスモードに対応する位置へ移動し、パイロット弁１３０は加圧されて第２の位置に移動し、油圧戻り抑制回路１３３は閉鎖され、ロックピン１２５は加圧されて解放される。可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％のとき、スプール１１１は戻り抑制モードに移動し、パイロット弁１３０はベントして第２の位置に移動し、油圧戻り抑制回路１３３は開放され、ロックピン１２５がベントされて凹部１２７と係合する。０％の負荷サイクルがスプール行程に沿った最も遠い位置として選ばれ、油圧戻り抑制回路１３３を開放し、パイロット弁１３０をベントし、ロックピン１２５をベントして凹部１２７と係合するが、これは、パワーまたは制御が失われた場合に、位相器がデフォルトでロック位置になるためである。上記の負荷サイクル割合は一例であり、それらは変更してもよいことに留意されたい。さらにまた、必要に応じて、１００％の負荷サイクルで油圧戻り抑制回路１３３が開放され、パイロット弁１３０がベントされ、ロックピン１２５がベントされて凹部１２７と係合してもよい。

図１は、停止始動モードのエンジンの、コールドスタート、ホットスタート、および位相器のホールドの場合の位相器の理想的な位置である、可変カムタイミング（ＶＣＴ）制御弁位置対可変力ソレノイド（ＶＦＳ）負荷サイクルのグラフを示す。エンジンのコールドスタートは、オイルがオイルの通常作動温度未満の温度であるときのエンジンの始動である。エンジンのホットスタートまたはウォームスタートは、エンジンオイルが温まっており、エンジンが正常に駆動するのに十分に高温であることを示すときのエンジンの再始動である。

ロックピンがロック位置にあり、位相器が戻り抑制位置にあるようにするために、ＶＦＳの負荷サイクルは０％に設定される。負荷サイクルが最大４０％に増加するまで、ロックピンはロック位置のままである。図の実施例において、スプールの行程またはスリーブに対するスプールの位置（図７Ａの「スプール位置」目盛を参照）は、戻り抑制位置に対して０〜２ｍｍの間である。

位相器は、完全アドバンス位置と完全リタード位置との間の中間位置でベーン１０４により係止されるため、戻り抑制位置はエンジンのコールドスタートに理想的である。「完全アドバンス位置」は、ベーン１０４がアドバンス壁１０２ａに接触する位置として定義され、「完全リタード位置」は、ベーン１０４がリタード壁１０３ａに接触しているとして定義される。戻り抑制位置は、エンジン始動のための点火時の理想的なまたは最適化された圧縮比、たとえば約８：１を提供することができる。位相器が完全リタード位置にあるとき、イグニションが火花を飛ばすときの圧縮比はコールドスタートでエンジンを始動するにはあまりに低く、位相器がアドバンス位置にあるとき、圧縮比はコールドスタートでエンジンを始動するにはあまりに高い。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルがまさに０％に設定されたばかりのとき、スプール１１１のＶＦＳに対する力が減少し、ばね１１５は、スプール１１１をスプールの行程の遠左端に、図に示すように、戻り抑制位置に移動させる。この戻り抑制位置において、スプールランド１１１ｂは、スプールランド１１１ａと１１１ｂとの間のライン１１２からの流体の流れが、その他のラインおよびライン１１３のいずれにも入ることを阻止し、位相器の制御を制御弁１０９から有効に取り除く。同時に、供給部からの流体は、ライン１１９からライン１１９ｂおよび入口逆止弁１１８を通って、共通ライン１１４に流れてもよい。流体は、ライン１１９ａを通ってロックピン１２５に流れることが、スプールランド１１１ｃによって防止される。流体はライン１１９ａに流れることができないため、ロックピン１２５はもはや加圧されず、スプール１１１を通して排出ライン１２２にベントする。同様に、パイロット弁１３０もライン１２２にベントし、パイロット弁１３０を通してライン１２９および共通ライン１１４に、アドバンス戻り抑制ライン１２８とリタード戻り抑制ライン１３４との間の通路を開放し、換言すれば、油圧戻り抑制回路１３３を開放する。

図７ａ〜１３を参照すると、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％であり、スプールは戻り抑制モードであり、パイロット弁１３０がベントされ、油圧戻り抑制回路１３３は開放またはオンであり、ロックピン回路１２３はオフまたは閉鎖されているとき、ロックピン１２５はベントされて凹部１２７と係合し、ロータ１０５は、中央位置または中間の位相角位置で、ハウジング組立体１００に対して係止される。可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％に変更される前に、ベーン１０４がどこにあったかに応じて、アドバンス戻り抑制ライン１２８またはリタード戻り抑制ライン１３４のいずれかは、アドバンスまたはリタードチャンバ１０２、１０３にそれぞれさらされる。

さらに、エンジンが異常停止（たとえば、エンジンストール）した場合、エンジンがクランキングしているとき、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは０％であり、ロータ組立体１０５は戻り抑制回路１３３を介して、中央ロック位置または中間の位相角位置に移動し、ロックピン１２５は、エンジンの異常停止の前のハウジング組立体１００に対するベーン１０４の位置に関係なく、中央位置または中間の位相角位置に係合されるであろう。

本発明の位相器の、電子制御を使用することなく、デフォルトで中央位置または中間の位相角位置になる機能により、カム位相器位置を制御するために電子制御が一般的に使用されないときのエンジンクランキングの間でさえ、位相器が中央位置または中間の位相角位置へ移動することが可能となる。さらに、位相器がデフォルトで中央位置または中間の位相角位置になるため、位相器はフェイルセーフ位置を提供し、特に制御信号またはパワーまたは失った場合に、ＶＣＴ位相器に対する能動的な制御がなくても、エンジンが始動および駆動できることを保証する。位相器は、エンジンクランキング時、中央位置または中間の位相角位置であるため、位相器の位相のより長い行程が可能であり、較正の機会を提供する。従来技術において、より長い行程の位相器またはより長い位相角は可能ではないが、この理由は、エンジンクランキング時および始動時に、中央位置または中間の位相角位置が存在せず、エンジンは、最端のアドバンスまたはリタード停止位置のいずれでも、始動が困難であるためである。

ベーン１０４がアドバンス位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置され、アドバンス戻り抑制ライン１２８がアドバンスチャンバ１０２にさらされる場合、アドバンスチャンバ１０２からの流体は、アドバンス戻り抑制ライン１２８内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１１０を通ってリタードチャンバ１０３に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、アドバンスチャンバ１０２へのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖または遮断する。ロータ組立体１０５がアドバンスチャンバ１０２からのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中間の位相角位置または中央位置に移動され、ロックピン１２５は凹部１２７と整列して、ロータ組立体１０５を中央位置または中間の位相角位置のハウジング組立体１００に対して係止する。

ベーン１０４がリタード位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置され、リタード戻り抑制ライン１３４がリタードチャンバ１０３にさらされる場合、リタードチャンバ１０３からの流体は、リタード戻り抑制ライン１３４内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１０８を通ってアドバンスチャンバ１０２に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、リタードチャンバ１０３へのリタード戻り抑制ライン１３４を閉鎖する。ロータ１０５がリタードチャンバ１０３からのラインを離れてリタード戻り抑制１３４を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中間の位相角位置または中央位置に移動され、ロックピン１２５は凹部１２７と整列して、ロータ１０５を中央位置または中間の位相角位置のハウジング組立体１００に対して係止する。

アドバンス戻り抑制ライン１２８およびリタード戻り抑制ライン１３４は、位相器が中央位置または中間の位相角位置にあるとき、ロータ組立体１０５によって、アドバンスおよびリタードチャンバ１０２、１０３から完全に閉鎖または遮断され、ロックピン１２５は、アドバンス戻り抑制ライン１２８またはリタード戻り抑制ライン１３４がそれぞれのチャンバから閉鎖される正確な時間に、凹部１２７に係合することが必要である。あるいは、アドバンス戻り抑制ライン１２８およびリタード戻り抑制ライン１３４が、中央位置または中間の位相角位置において、アドバンスおよびリタードチャンバ１０２、１０３に対してわずかに開放されている、または、部分的に制限され、ロータ組立体１０５がわずかに振動することを可能とし、ロックピン１２５が凹部１２７の位置を通過して、ロックピン１２５が凹部１２７に係合できる可能性を高めてもよい。

負荷サイクルが４０〜６０％の間に設定されると、位相器のベーンはリタード位置に向けておよび／またはそこで移動する。スプールの行程またはスリーブに対するスプールの位置は、リタード位置に対して２〜３．５ｍｍの間である。

位相器がリタード位置にあることは、より低い圧縮比をエンジンの再始動に使用できるため、ホットまたはウォーム再始動にとって理想的である。位相器を完全リタード位置に配置し、したがって、より低い圧縮比を使用することによって、エンジン再始動の効率は増加し、エンジン再始動中のエンジンの振動は最小化され、スタータの仕事量は最小化され、エンジンが再始動する時間は速くなる。

図５を参照すると、リタード位置に向けて移動するために、負荷サイクルは４０％より大きく６０％より小さい範囲に調整され、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は変更され、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力とつりあうまでばね１１５によって左に移動され、図のリタードモードに入る。示されるリタードモードにおいて、スプールランド１１１ｂはライン１１３を遮断し、ライン１１２および１１４は開放されている。カムシャフトトルクはアドバンスチャンバ１０２を加圧して、アドバンスチャンバ１０２の流体をリタードチャンバ１０３に移動させ、ベーン１０４を矢印によって示される方向に移動させる。流体は、アドバンスチャンバ１０２から出てライン１１２を通ってスプールランド１１１ａと１１１ｂとの間の制御弁１０９に流出し、中央ライン１１４と、リタードチャンバ１０３に通じるライン１１３とに再循環して戻る。

補充オイルは、漏れを補充するために供給部Ｓからポンプ１２１により位相器に供給され、軸受１２０を通ってライン１１９に入る。ライン１１９は、２本のライン１１９ａと１１９ｂとに分かれる。ライン１１９ｂは、入口逆止弁１１８および制御弁１０９に通じる。制御弁１０９から、流体は、逆止弁１０８、１１０のどちらがチャンバ１０２、１０３に開放されているかに応じて、逆止弁１０８、１１０のいずれかを通ってライン１１４に入る。ライン１１９ａは、ロックピン１２５に通じ、パイロット弁１３０に通じるライン１３２に分岐する。ライン１１９ａの流体の圧力は、ランド１１１ｂと１１１ｃとの間のスプール１１１を通って移動し、ロックピン１２５をばね１２４に対抗して解放位置に付勢し、ロックピン回路１２３を流体で満たす。ライン１１９ａの流体はまた、ライン１３２を通って流れて、ばね１３１に対抗してパイロット弁１３０を加圧し、パイロット弁１３０を、リタード戻り抑制ライン１３４およびアドバンス戻り抑制ライン１２８が図５および１３に示されるようにライン１２９から、ならびに互いに遮断され、また戻り抑制回路がオフである位置に移動させる。排出ライン１２２はスプールランド１１１ｂによって遮断され、ロックピン１２５およびパイロット弁１３０のベントを防止する。

位相器のホールド位置は、ハウジングに対して、ベーンのリタード位置とアドバンス位置との間に好ましくは生じる。スプールの行程またはスリーブに対するスプールの位置は、３．５ｍｍである。

図６は、ホールド位置における位相器を示す。この位置において、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは６０％であり、スプール１１１の一端に対するＶＦＳ１０７の力は、ホールドモードにおけるスプール１１１の反対側の端部に対するばね１１５の力と等しい。ランド１１１ａおよび１１１ｂは、ライン１１２および１１３への流体の流れをそれぞれ遮断する。補充オイルは、漏れを補充するために供給部Ｓからポンプ１２１により位相器に供給され、軸受１２０を通ってライン１１９に入る。ライン１１９は、２本のライン１１９ａと１１９ｂとに分かれる。ライン１１９ｂは、入口逆止弁１１８および制御弁１０９に通じる。制御弁１０９から、流体は、逆止弁１０８、１１０のどちらがチャンバ１０２、１０３に開放されているかに応じて、逆止弁１０８、１１０のいずれかを通ってライン１１４に入る。ライン１１９ａは、ロックピン１２５に通じ、パイロット弁１３０に通じるライン１３２に分岐する。ライン１１９ａの流体の圧力は、ランド１１１ｂと１１１ｃとの間のスプール１１１を通って移動し、ロックピン１２５をばね１２４に対抗して解放位置に付勢し、ロックピン回路１２３を満たす。ライン１１９ａの流体はまた、ライン１３２を通って流れて、ばね１３１に対抗してパイロット弁１３０を加圧し、パイロット弁１３０を、リタード戻り抑制ライン１３４およびアドバンスデテントライン１２８が図５および１３に示されるようにライン１２９から、ならびに互いに遮断され、また戻り抑制回路１３３がオフである位置に移動させる。排出ライン１２２はスプールランド１１１ｂによって遮断され、ロックピン１２５およびパイロット弁１３０のベントを防止する。

負荷サイクルが６０〜８０％の間に設定されると、位相器のベーンはアドバンス位置に向けておよび／またはそこで移動する。スプールの行程またはスリーブに対するスプールの位置は、アドバンス位置に対して３．５〜５ｍｍの間である。

図４は、アドバンス位置に向けて移動する位相器を示す。アドバンス位置に向けて移動するために、負荷サイクルは６０％より大きく、最高１００％に増加し、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は増加し、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力とつりあうまでＶＦＳ１０７によって右に移動され、アドバンスモードに入る。示されるアドバンスモードにおいて、スプールランド１１１ａがライン１１２を遮断し、ライン１１３および１１４は開放されている。カムシャフトトルクはリタードチャンバ１０３を加圧して、リタードチャンバ１０３かアドバンスチャンバ１０２に流体を移動させ、ベーン１０４を矢印によって示される方向に移動させる。流体は、リタードチャンバ１０３から出てライン１１３を通ってスプールランド１１１ａと１１１ｂとの間の制御弁１０９に流出し、中央ライン１１４と、アドバンスチャンバ１０２に通じるライン１１２とに再循環して戻る。

補充オイルは、漏れを補充するために供給部Ｓからポンプ１２１により位相器に供給され、軸受１２０を通ってライン１１９に入る。ライン１１９は、２本のライン１１９ａと１１９ｂとに分かれる。ライン１１９ｂは、入口逆止弁１１８および制御弁１０９に通じる。制御弁１０９から、流体は、逆止弁１０８、１１０のどちらがチャンバ１０２、１０３に開放されているかに応じて、逆止弁１０８、１１０のいずれかを通ってライン１１４に入る。ライン１１９ａは、ロックピン１２５に通じ、パイロット弁１３０に通じるライン１３２に分岐する。ライン１１９ａの流体の圧力は、ランド１１１ｂと１１１ｃとの間のスプール１１１を通って移動し、ロックピン１２５をばね１２４に対抗して解放位置に付勢し、ロックピン回路１２３を流体で満たす。ライン１１９ａの流体はまた、ライン１３２を通って流れて、ばね１３１に対抗してパイロット弁１３０を加圧し、パイロット弁１３０を、リタード戻り抑制ライン１３４、アドバンス戻り抑制ライン１２８、およびライン１２９が図１および１０に示されるように遮断され、かつ戻り抑制回路がオフである位置に移動させる。排出ライン１２２はスプールランド１１１ｂによって遮断され、ロックピン１２５のベントを防止する。

図２および３は、使用者がエンジンの停止を手動で選択するが、エンジンが自動停止モードのため停止しているときの、中央位置ロック位相器の作動方法のフローチャートを示す。図２および３の方法は、自動停止モード中で、エンジンがまだ再始動されていないときの、中央位置ロック位相器の作動方法も示す。

図２は、エンジンの停止始動モード中、自動ウォームまたはホット再始動のために中央位置ロック位相器を使用するための、第１の実施形態の方法のフローチャートを示す。

最初のステップにおいて、エンジンが、エンジンの停止始動モードの自動停止であるように決定される場合（ステップ２０２）、ＥＣＵはＶＦＳの負荷サイクルを調整して、たとえば図５に示すように、位相器をリタード位置に制御する（ステップ２０４）。停止始動モードの自動停止は、エンジンパラメータ、センサ入力、および／またはブレーキを押し下げるような使用者の動作に基づいて、ＥＣＵによって決定されてもよい。

エンジンが「キーオフ」位置に配置されていないか使用者によって停止されておらず（ステップ２０６）、ならびに、エンジンが自動的に再始動されていない（ステップ２０８）場合、ＥＣＵはＶＦＳを制御して、位相器をリタード位置に維持し（ステップ２１０）、ステップ２０８に戻って、たとえばブレーキを解放することおよび／またはアクセルを踏むことなどの運転者の動作によりエンジンが自動的に再始動されたか判定する。さらに、位相器は、ロックピンまたは動／静止摩擦力ではなく、制御弁の配置によって、完全リタード位置に維持されることに留意されたい。

エンジンが「キーオフ」位置に配置されているか使用者によって停止された場合（ステップ２０６）、ＥＣＵはエンジンを再始動し、制御弁をＶＦＳによって、次の始動に備えてロックピンが位相器の位置を中間の位相角位置に係止する戻り抑制位置（０％の負荷サイクル）に制御する（ステップ２１２）。たとえば、これは、中間の位相角位置に向けて移動する位相器を示す図８、９、１０ａ、１０ｂ、１３、および、中央位置または中間の位相角位置における位相器を示す図７ａ、７ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２に示される。

ロックピンが中間の位相角位置に位相器を係止したあと、エンジンは停止し（ステップ２１４）、本方法は終了する。

図３は、エンジンの停止始動モード中、自動ウォームまたはホット再始動のためにカムトルク中央位置ロック位相器を使用するための、第２の実施形態の方法のフローチャートを示す。図３の方法は、キーがオフの場合に位相器を中央位置ロックへ制御することが、エンジンの再始動によって行われるのではなく、中央位置ロックを制御するためにエンジンの次のクランキングまで待つという点で図２の方法と異なる。

最初のステップにおいて、エンジンが、エンジンの停止始動モードの自動停止であるように決定される場合（ステップ２０２）、ＥＣＵはＶＦＳの負荷サイクルを調整して、たとえば図５に示されて、上で述べられたように、位相器をリタード位置に制御する（ステップ２０４）。停止始動モードの自動停止は、エンジンパラメータ、センサ入力、および／またはブレーキを押し下げるような使用者の動作に基づいて、ＥＣＵによって決定されてもよい。

エンジンが「キーオフ」位置に配置されていないか使用者によって停止されておらず（ステップ２０６）、ならびに、エンジンが自動的に再始動されていない（ステップ２０８）場合、ＥＣＵはＶＦＳを制御して、位相器をリタード位置に維持し（ステップ２１０）、ステップ１０８に戻って、ブレーキを解放することおよび／またはアクセルを踏むことなどの運転者の動作によりエンジンが自動的に再始動されたか判定する。さらに、位相器は、ロックピンまたは動／静止摩擦力ではなく、制御弁の配置によって、完全リタード位置に維持されることに留意されたい。

エンジンが「キーオフ」位置に配置されているか使用者によって停止された場合（ステップ２０６）、ＥＣＵが制御弁をＶＦＳによって、車両のコールドスタート時のクランキングのために、ロックピンが位相器の位置を中間の位相角位置に係止する戻り抑制位置（０％の負荷サイクル）に制御し（ステップ２１６）、本方法は終了する。位相器を戻り抑制位置に向けて移動すること、および戻り抑制位置における位相器は、図７ａ〜１３に示されて、上で述べられた。

上記の実施形態のステップ２０４において、リタード位置は、位相器が係止される位置、たとえば戻り抑制位置以外の任意の位置に置き換えられる可能性がある。たとえばリタード位置は、アドバンス位置またはホールド位置に置き換えられる可能性がある。

図２および３の方法は、位相器の制御弁１０９を通して流体が制御および供給されるパイロット弁１３０および油圧戻り抑制回路１３３を使用する中央位置ロック位相器の代替設計に適用されてもよい。パイロット弁の移動は、位相器の制御弁１０９によって、能動的に制御される。図１４は、戻り抑制モードにおける制御弁１０９およびオンの油圧戻り抑制回路１３３を示す。アドバンスモード、リタードモード、およびゼロモードは示されていないが、油圧戻り抑制回路１３３がオフである図４、５、および６と同様である。油圧戻り抑制回路１３３は、ばね１３１によって付勢されるパイロット弁１３０と、アドバンスチャンバ１０２をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するアドバンス戻り抑制ライン１２８と、リタードチャンバ１０３をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するリタード戻り抑制ライン１３４とを含む。

図１４は、中央位置または中間の位相角位置における位相器を示し、ここで、可変力ソレノイドの負荷サイクルは０％であり、スプール１０９は戻り抑制モードであり、パイロット弁１３０はスプールを通して、オイル溜めまたは排出口に通じる通路１２２にベントされ、油圧戻り抑制回路１３３は開放またはオンである。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％に変更される前に、ベーン１０４がどこにあったかに応じて、アドバンス戻り抑制ライン１２８またはリタード戻り抑制ライン１３４のいずれかは、アドバンスまたはリタードチャンバ１０２、１０３にそれぞれさらされる。さらに、エンジンが異常停止（たとえば、エンジンストール）した場合、エンジンがクランキングしているとき、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは０％であり、ロータ組立体１０５は戻り抑制回路を介して、中間ロック位置または中間の位相角位置に移動し、ロックピン１２５は、エンジンの異常停止の前のハウジング組立体１００に対するベーン１０４の位置に関係なく、中央位置または中間の位相角位置に係合されるであろう。本発明の位相器の、電子制御を使用することなく、デフォルトで中央位置または中間の位相角位置になる機能により、カム位相器位置を制御するために電子制御が一般的に使用されないときのエンジンクランキングの間でさえ、位相器が中央位置または中間の位相角位置へ移動することが可能となる。さらに、位相器がデフォルトで中央位置または中間の位相角位置になるため、位相器はフェイルセーフ位置を提供し、特に制御信号またはパワーまたは失った場合に、ＶＣＴ位相器に対する能動的な制御がなくても、エンジンが始動および駆動できることを保証する。位相器は、エンジンクランキング時、中央位置または中間の位相角位置であるため、位相器の位相のより長い行程が可能であり、較正の機会を提供する。従来技術において、より長い行程の位相器またはより長い位相角は可能ではないが、この理由は、エンジンクランキング時および始動時に、中央位置または中間の位相角位置が存在せず、エンジンは、最端のアドバンスまたはリタード停止位置のいずれでも、始動が困難であるためである。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルがまさに０％に設定されたばかりのとき、スプール１１１のＶＦＳに対する力が減少し、ばね１１５は、スプール１１１をスプールの行程の遠左端に、図１２に示すように、戻り抑制位置に移動させる。戻り抑制モードにおいて、スプールランド１１１ｂは、スプールランド１１１ａと１１１ｂとの間のライン１１２からの流体の流れが、その他のラインおよびライン１１３のいずれにも入ることを阻止し、位相器の制御を制御弁１０９から有効に取り除く。同時に、供給部からの流体は、ライン１１９からライン１１９ｂおよび入口逆止弁１１８を通って、共通ライン１１４に流れてもよい。流体は、ライン１１９ａを通ってパイロット弁１３０に流れることが、スプールランド１１１ｃによって防止される。流体はライン１１９ａに流れることができないため、パイロット弁１３０は排出ライン１２２にベントし、パイロット弁１３０を通してライン１２９および共通ライン１１４に、アドバンス戻り抑制ライン１２８とリタード戻り抑制ライン１３４との間の通路を開放し、換言すれば、油圧戻り抑制回路１３３を開放またはオンにする。

ベーン１０４がアドバンス位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置され、アドバンス戻り抑制ライン１２８がアドバンスチャンバ１０２にさらされる場合、アドバンスチャンバ１０２からの流体は、アドバンス戻り抑制ライン１２８内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１１０を通ってリタードチャンバ１０３に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、アドバンスチャンバ１０２へのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖または遮断する。ロータ組立体１０５がアドバンスチャンバ１０２からのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中央位置または中間の位相角位置に移動される。

ベーン１０４がリタード位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置され、リタード戻り抑制ライン１３４がリタードチャンバ１０３にさらされる場合、リタードチャンバ１０３からの流体は、リタード戻り抑制ライン１３４内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１０８を通ってアドバンスチャンバ１０２に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、リタードチャンバ１０３へのリタード戻り抑制ライン１３４を閉鎖する。ロータ組立体１０５がリタードチャンバ１０３からのラインを離れてリタード戻り抑制１３４を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中央位置または中間の位相角位置に移動される。

図２および３の方法は、パイロット弁１３０および油圧戻り抑制回路１３３ａが遠隔手段１４２によって流体が制御および供給される代替の位相器にも適用されてもよい。遠隔手段１４２は、任意のオン／オフ油圧弁、たとえばソレノイド弁でもよい。パイロット弁の移動は、遠隔のオン／オフ弁によって、能動的に制御される。図１５は、戻り抑制モードにおける制御弁およびオンの油圧戻り抑制回路を示す。アドバンスモード、リタードモード、およびゼロモードは示されていないが、油圧戻り抑制回路１３３がオフである上記の図４〜６と同様である。油圧戻り抑制回路１３３ａは、ばね１３１によって付勢されるパイロット弁１３０と、アドバンスチャンバ１０２をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するアドバンス戻り抑制ライン１２８と、リタードチャンバ１０３をパイロット弁１３０、共通ライン１１４、および遠隔手段１４２に連結されるライン１４４に連結するリタード戻り抑制ライン１３４とを含む。

図１５は、中央位置または中間の位相角位置における位相器を示し、ここで、可変力ソレノイドの負荷サイクルは０％であり、スプール１０９は戻り抑制モードであり、パイロット弁１３０は、排出口に通じる油圧手段１４２を通してベントされ、油圧戻り抑制回路１３３ａは開放されている。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％に変更される前に、ベーン１０４がどこにあったかに応じて、アドバンス戻り抑制ライン１２８またはリタード戻り抑制ライン１３４のいずれかは、アドバンスまたはリタードチャンバ１０２、１０３にそれぞれさらされる。さらに、エンジンが異常停止（たとえば、エンジンストール）した場合、エンジンがクランキングしているとき、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは０％であり、ロータ組立体１０５は戻り抑制回路を介して、中間位置または中間の位相角位置に移動し、ロックピン１２５は、エンジンの異常停止の前のハウジング組立体１００に対するベーン１０４の位置に関係なく、中央位置または中間の位相角位置に係合されるであろう。本発明の位相器の、電子制御を使用することなく、デフォルトで中央位置または中間の位相角位置になる機能により、カム位相器位置を制御するために電子制御が一般的に使用されないときのエンジンクランキングの間でさえ、位相器が中央位置または中間の位相角位置へ移動することが可能となる。さらに、位相器がデフォルトで中央位置または中間の位相角位置になるため、位相器はフェイルセーフ位置を提供し、特に制御信号またはパワーまたは失った場合に、ＶＣＴ位相器に対する能動的な制御がなくても、エンジンが始動および駆動できることを保証する。位相器は、エンジンクランキング時、中央位置または中間の位相角位置であるため、位相器の位相のより長い行程が可能であり、較正の機会を提供する。従来技術において、より長い行程の位相器またはより長い位相角は可能ではないが、この理由は、エンジンクランキング時および始動時に、中央位置または中間の位相角位置が存在せず、エンジンは、最端のアドバンスまたはリタード停止位置のいずれでも、始動が困難であるためである。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルがまさに０％に設定されたばかりのとき、スプール１１１のＶＦＳに対する力が減少し、ばね１１５は、スプール１１１をスプールの行程の遠左端に、図１４に示すように、戻り抑制位置に移動させる。戻り抑制モードにおいて、スプールランド１１１ｂは、スプールランド１１１ａと１１１ｂとの間のライン１１２からの流体の流れが、その他のラインおよびライン１１３のいずれにも入ることを阻止し、位相器の制御を制御弁１０９から有効に取り除く。同時に、供給部からの流体は、ライン１１９を通って入口逆止弁１１８を通じて共通ライン１１４に流れてもよい。流体は、油圧手段１４２からライン１４４を通ってパイロット弁１３０に流れることが、油圧手段１４２によって防止される。換言すれば、油圧手段１４２はスイッチオフされ、ライン１４４の流体のベントのみ可能となるであろう。したがって、パイロット弁１３０はライン１４４を通して油圧手段１４２にベントし、パイロット弁１３０を通してライン１２９および共通ライン１１４に、アドバンス戻り抑制ライン１２８とリタード戻り抑制ライン１３４との間の通路を開放し、換言すれば、油圧戻り抑制回路１３３ａを開放する。

ベーン１０４がアドバンス位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置されており、アドバンス戻り抑制ライン１２８がアドバンスチャンバ１０２にさらされる場合、アドバンスチャンバ１０２からの流体は、アドバンス戻り抑制ライン１２８内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１１０を通ってリタードチャンバ１０３に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、アドバンスチャンバ１０２へのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖または遮断する。ロータ組立体１０５がアドバンスチャンバ１０２からのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中央位置または中間の位相角位置に移動される。

図２および３の方法は、位相器のパイロット弁１３０、油圧戻り抑制回路１３３、およびロックピン回路１２３が遠隔手段１４２によって制御される代替の位相器に適用されてもよい。遠隔手段１４２は、任意のオン／オフ油圧弁、たとえばソレノイド弁でもよい。パイロット弁の移動は、遠隔手段によって能動的に制御される。図１６は、戻り抑制モードにおける制御弁１０９およびオンの油圧戻り抑制回路１３３ａを示す。アドバンスモード、リタードモード、およびゼロモードは示されていないが、油圧戻り抑制回路がオフである上記の図１〜３と同様である。油圧戻り抑制回路１３３ａは、ばね１３１によって付勢されるパイロット弁１３０と、アドバンスチャンバ１０２をパイロット弁１３０および共通ライン１１４に連結するアドバンス戻り抑制ライン１２８と、リタードチャンバ１０３をパイロット弁１３０、共通ライン１１４、および油圧手段１４２に通じるライン１４４とに連結するリタード戻り抑制ライン１３４とを含む。本実施形態において、ロックピン回路１２３ａは、ロックピン１２５と、ロックピンをパイロット弁に連結するライン１３２と、油圧手段１４２に通じるライン１４４とを含む。

図１６は、中央位置または中間の位相角位置における位相器を示し、ここで、可変力ソレノイドの負荷サイクルは０％であり、スプール１０９は戻り抑制モードであり、パイロット弁１３０およびロックピン１２５は、排出口に通じる油圧手段１４２を通してベントされ、油圧戻り抑制回路１３３ａは開放されている。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルが０％に変更される前に、ベーン１０４がどこにあったかに応じて、アドバンス戻り抑制ライン１２８またはリタード戻り抑制ライン１３４のいずれかは、アドバンスまたはリタードチャンバ１０２、１０３にそれぞれさらされる。さらに、エンジンが異常停止（たとえば、エンジンストール）した場合、エンジンがクランキングしているとき、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは０％であり、ロータ組立体１０５は戻り抑制回路を介して、中央位置または中間の位相角位置に移動し、ロックピン１２５は、エンジンの異常停止の前のハウジング組立体１００に対するベーン１０４の位置に関係なく、中央位置または中間の位相角位置に係合されるであろう。本発明の位相器の、電子制御を使用することなく、デフォルトで中央位置または中間の位相角位置になる機能により、カム位相器位置を制御するために電子制御が一般的に使用されないときのエンジンクランキングの間でさえ、位相器が中央位置または中間の位相角位置へ移動することが可能となる。さらに、位相器がデフォルトで中央位置または中間の位相角位置になるため、位相器はフェイルセーフ位置を提供し、特に制御信号またはパワーまたは失った場合に、ＶＣＴ位相器に対する能動的な制御がなくても、エンジンが始動および駆動できることを保証する。位相器は、エンジンクランキング時、中央位置または中間の位相角位置であるため、位相器の位相のより長い行程が可能であり、較正の機会を提供する。従来技術において、より長い行程の位相器またはより長い位相角は可能ではないが、この理由は、エンジンクランキング時および始動時に、中央位置または中間の位相角位置が存在せず、エンジンは、最端のアドバンスまたはリタード停止位置のいずれでも、始動が困難であるためである。

可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルがまさに０％に設定されたばかりのとき、スプール１１１のＶＦＳに対する力が減少し、ばね１１５は、スプール１１１をスプールの行程の遠左端に、図１６に示すように、戻り抑制位置に移動させる。戻り抑制モードにおいて、スプールランド１１１ｂは、スプールランド１１１ａと１１１ｂとの間のライン１１２からの流体の流れが、その他のラインおよびライン１１３のいずれにも入ることを阻止し、位相器の制御を制御弁１０９から有効に取り除く。同時に、供給部からの流体は、ライン１１９から入口逆止弁１１８を通って、共通ライン１１４に流れてもよい。流体は、油圧手段１４２からライン１４４および１３２を通ってパイロット弁１３０およびロックピン１２５に流れることが、油圧手段１４２によって防止される。換言すれば、油圧手段１４２はスイッチオフされ、ベントのみ可能となるであろう。したがって、パイロット弁１３０およびロックピン１２５はライン１４４および１３２を通して油圧手段にベントし、パイロット弁１３０を通してライン１２９および共通ライン１１４に、アドバンス戻り抑制ライン１２８とリタード戻り抑制ライン１３４との間の通路を開放し、換言すれば、油圧戻り抑制回路１３３ａを開放する。

ベーン１０４がアドバンス位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置され、アドバンス戻り抑制ライン１２８がアドバンスチャンバ１０２にさらされる場合、アドバンスチャンバ１０２からの流体は、アドバンス戻り抑制ライン１２８内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１１０を通ってリタードチャンバ１０３に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、アドバンスチャンバ１０２へのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖または遮断する。ロータ１０５がアドバンスチャンバ１０２からのアドバンス戻り抑制ライン１２８を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ１０５との間に形成されるチャンバ内の中央位置に移動され、ロックピン１２５は凹部１２７と整列して、ロータ組立体１０５を中央位置または中間の位相角位置のハウジング組立体１００に対して係止する。

ベーン１０４がリタード位置の近くまたはその中のハウジング組立体１００内に配置されており、リタード戻り抑制ライン１３４がリタードチャンバ１０３にさらされる場合、リタードチャンバ１０３からの流体は、リタード戻り抑制ライン１３４内に、開放パイロット弁１３０を通って、共通ライン１１４に通じるライン１２９に流れる。共通ライン１１４から、流体は、逆止弁１０８を通ってアドバンスチャンバ１０２に流れ、ベーン１０４をハウジング組立体１００に対して移動させて、リタードチャンバ１０３へのリタード戻り抑制ライン１３４を閉鎖する。ロータ１０５がリタードチャンバ１０３からのラインを離れてリタード戻り抑制１３４を閉鎖するとき、ベーン１０４は、ハウジング組立体１００とロータ組立体１０５との間に形成されるチャンバ内の中間の位相角位置または中央位置に移動され、ロックピン１２５は凹部１２７と整列して、ロータ１０５を中央位置または中間の位相角位置のハウジング組立体１００に対して係止する。

また、上図に示される位相器は、カムシャフト１２６に入る供給ポンプ１２１と供給ライン１１９との間に絞り弁を含んでもよい。

図２および３の方法は、パイロットロック弁を形成するためにパイロット弁に組み込まれるロックピンを有する代替の位相器に適用されてもよい。パイロットロック弁の移動は、位相器の制御弁によって、能動的に制御される。

図１７は、パイロットロック弁のロックピン端部が凹部に係合している中央位置または中間の位相角位置の位相器を示す。

油圧戻り抑制ロック回路１６２は、ばね１６１によって付勢されるパイロットロック弁１６０と、アドバンスチャンバ１０２をパイロットロック弁１６０および共通ライン１１４に連結するアドバンス戻り抑制ライン１２８と、リタードチャンバ１０３をパイロットロック弁１６０および共通ライン１１４に連結するリタード戻り抑制ライン１３４と、パイロットロック弁１６０を共通ライン１１４に連結するライン１２９とを含む。アドバンス戻り抑制ライン１２８およびリタード戻り抑制ライン１３４は、ベーン１０４から所定の距離または長さである。パイロットロック弁１６０はロータ組立体１０５の中にあり、ライン１１９ａおよび排出ライン１２２に流体連結される。パイロットロック弁１６０は、ロックピンとして機能する端部も有する。弁１６０の一端部はロックピン端部１６０ａであり、ばね１６１によってハウジング組立体１００の凹部１４７に向けて付勢されて、嵌合される。あるいは、パイロットロック弁１６０をハウジング組立体１００に収容し、ロータ組立体１０５の凹部１４７に向けてばね１６１によって付勢してもよい。油圧戻り抑制ロック回路１６２の開閉は、位相制御弁１０９の切替／移動によって制御される。

図１７は、戻り抑制モードの位相器を示し、パイロットロック弁１６０のロックピン端部１６０ａは凹部１４７に係合している。この位置において、可変力ソレノイド１０７の負荷サイクルは０％であり、スプール１１１の一端に対するＶＦＳ１０７の力は、戻り抑制モードにおけるスプール１１１の反対側の端部に対するばね１１５の力と等しい。ランド１１１ｂは、ライン１１３および１１４への、および、それらからの流体の流れを遮断する。補充オイルは、漏れを補充するために供給部Ｓからポンプ１２１により位相器に供給され、軸受１２０を通ってライン１１９に入る。ライン１１９は、２本のライン１１９ａと１１９ｂとに分かれる。ライン１１９ｂは、入口逆止弁１１８および制御弁１０９に通じる。ライン１１９ｂから、流体は、制御弁のスリーブの外径の環状部に入り、逆止弁１０８、１１０のどちらがチャンバ１０２、１０３に開放されているかに応じて、逆止弁１０８、１１０のいずれかを通ってライン１１４に入る。ライン１１９ａは、パイロットロック弁１６０のロックピン端部１６０ａに通じる。ライン１１２の流体は、スプール１１１ならびにランド１１１ａおよび１１１ｂによって、制御弁１０９およびアドバンスチャンバ１０２を出ることが遮断される。ライン１１９ａの流体は、パイロットロック弁１６０からライン１１９ａを通って、またランド１１１ｂと１１１ｃとの間にオイル溜めに通じるライン１２２に、ベントする。ライン１１９ａの流体をベントすることにより、パイロットロック弁１６０に対するばね１６１の力は、ロックピン端部１６０ａが凹部１４７に係合するように弁を移動させる。

上記の実施形態における可変力ソレノイドは、ステッパモータまたは非可変ソレノイドに置き換えられてもよい。

したがって、本明細書に記載した本発明の実施形態は、単に本発明の原理の適用の例示目的に過ぎないことを理解すべきである。図示した実施形態の詳細に対する本明細書中の言及は、それら自体が本発明に重要であると見なされるそれらの特徴を列挙する特許請求の範囲を限定するようには意図されない。

Claims

停止始動作動モードを有する内燃機関において、可変カムタイミング位相器を使用する方法であって、前記位相器は、
駆動力を受け入れるための外周と、カムシャフトへの連結のためのロータ組立体とを有し、前記ロータ組立体は複数のベーンを有するハウジング組立体内で同軸に配置され、前記ハウジング組立体および前記ロータ組立体は、ベーンによってアドバンスチャンバとリタードチャンバとに分けられる少なくとも１つのチャンバを画定し、前記チャンバ内の前記ベーンは、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を変えるために作動する、ハウジング組立体と、
前記チャンバへ、および、前記チャンバから、前記アドバンスチャンバに連結するアドバンスライン、前記リタードチャンバに連結するリタードライン、前記アドバンスチャンバをパイロット弁及び共通ラインに連結するアドバンス戻り抑制ライン、および前記リタードチャンバを前記パイロット弁及び前記共通ラインに連結するリタード戻り抑制ラインを通して流体を導くための制御弁であって、前記制御弁が、流体を前記リタードチャンバから前記アドバンスチャンバに流すアドバンスモード、前記アドバンスチャンバ及び前記リタードチャンバからの流体の流出を阻止するホールド位置、流体を前記アドバンスチャンバから前記リタードチャンバに流すリタードモード、および前記アドバンスモード、前記ホールド位置及び前記リタードモードにおける流体の流れを形成する戻り抑制モードに向けて第１のボアにおいて移動可能である、制御弁と、
前記ロータ組立体または前記ハウジング組立体に摺動自在に配置されるロックピンであって、前記ロックピンが、端部が凹部に係合し、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を係止するロック位置から、前記端部が前記凹部に係合しないアンロック位置へと、第２のボアにおいて移動可能である、ロックピンとを備え、
前記パイロット弁は、前記ロータ組立体において、第１の位置から第２の位置まで移動可能であり、
前記エンジンが自動的に停止及び自動的に再始動する前記停止始動モードの停止モードであるとき、
前記位相器の前記制御弁に結合されるアクチュエータの負荷サイクルを調整し、前記制御弁を前記リタードモードに制御するステップと、
前記アクチュエータの前記負荷サイクルを維持し、前記エンジンの自動再始動まで前記制御弁を前記リタードモードのままとなるよう制御するステップと、
キーがオフ位置にあるかどうかを検出し、前記キーがオフ位置にある場合、
前記エンジンを再始動するステップと、
前記制御弁を介して前記位相器を前記戻り抑制モードに制御するステップであって、前記制御弁が前記戻り抑制モードに制御されるとき、前記パイロット弁は前記第２の位置に移動され、前記アドバンス戻り抑制ラインまたは前記リタード戻り抑制ラインは、前記パイロット弁を通して前記共通ラインと流体連通しており、前記ロータ組立体は、前記ハウジング組立体に対する中間の位相角位置に移動されてホールドされることにより、前記ロックピンがロック位置に移動されて、前記位相器が中間の位相角位置に係止されるステップと、
前記エンジンを停止するステップと
を備える方法。
前記パイロット弁が前記第１の位置にあるとき、流体は前記パイロット弁を通って流れることを阻止され、
前記パイロット弁が第２の位置にあるとき、流体は、前記パイロット弁および共通ラインを通って、前記アドバンスチャンバからの前記アドバンス戻り抑制ラインと前記リタードチャンバからの前記リタード戻り抑制ラインとの間を流れることが可能であり、前記ロータは、前記ハウジングに対する前記中間の位相角位置に移動されてホールドされる
請求項１に記載の方法。
前記アクチュエータは可変力ソレノイドである
請求項１に記載の方法。
停止始動作動モードを有する内燃機関において、可変カムタイミング位相器を使用する方法であって、前記位相器は、
駆動力を受け入れるための外周と、カムシャフトへの連結のためのロータ組立体とを有し、前記ロータ組立体は複数のベーンを有するハウジング組立体内で同軸に配置され、前記ハウジング組立体および前記ロータ組立体は、ベーンによってアドバンスチャンバとリタードチャンバとに分けられる少なくとも１つのチャンバを画定し、前記チャンバ内の前記ベーンは、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を変えるために作動する、ハウジング組立体と、
前記チャンバへ、および、前記チャンバから、前記アドバンスチャンバに連結するアドバンスライン、前記リタードチャンバに連結するリタードライン、前記アドバンスチャンバをパイロット弁及び共通ラインに連結するアドバンス戻り抑制ライン、および前記リタードチャンバを前記パイロット弁及び前記共通ラインに連結するリタード戻り抑制ラインを通して流体を導くための制御弁であって、前記制御弁が、流体を前記リタードチャンバから前記アドバンスチャンバに流すアドバンスモード、前記アドバンスチャンバ及び前記リタードチャンバからの流体の流出を阻止するホールド位置、流体を前記アドバンスチャンバから前記リタードチャンバに流すリタードモード、および前記アドバンスモード、前記ホールド位置及び前記リタードモードにおける流体の流れを形成する戻り抑制モードに向けて第１のボアにおいて移動可能である、制御弁と、
前記ロータ組立体または前記ハウジング組立体に摺動自在に配置されるロックピンであって、前記ロックピンが、端部が凹部に係合し、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を係止するロック位置から、前記端部が前記凹部に係合しないアンロック位置へと、第２のボアにおいて移動可能である、ロックピンとを備え、
前記パイロット弁は、前記ロータ組立体において、第１の位置から第２の位置まで移動可能であり、
前記エンジンが自動的に停止及び自動的に再始動する前記停止始動モードの停止モードであるとき、
前記位相器の前記制御弁に結合されるアクチュエータの負荷サイクルを調整し、前記制御弁を前記リタードモードに制御するステップと、
前記アクチュエータの前記負荷サイクルを維持し、前記エンジンの自動再始動まで前記制御弁を前記リタードモードのままとなるよう制御するステップと、
キーがオフ位置にあるかどうかを検出し、前記キーがオフ位置にある場合、
次のエンジン再始動中のエンジンクランキングの間、前記制御弁を介して前記位相器を前記戻り抑制モードに制御するステップであって、前記制御弁が前記戻り抑制モードに制御されるとき、前記パイロット弁は前記第２の位置に移動され、前記アドバンス戻り抑制ラインまたは前記リタード戻り抑制ラインは、前記パイロット弁を通して前記共通ラインと流体連通しており、前記ロータ組立体は、前記ハウジング組立体に対する中間の位相角位置に移動されてホールドされることにより、前記ロックピンがロック位置に移動されて、前記位相器が中間の位相角位置に係止されるステップと
を備える方法。
前記パイロット弁が前記第１の位置にあるとき、流体は前記パイロット弁を通って流れることを阻止され、
前記パイロット弁が第２の位置にあるとき、流体は、前記パイロット弁および共通ラインを通って、前記アドバンスチャンバからの前記アドバンス戻り抑制ラインと前記リタードチャンバからの前記リタード戻り抑制ラインとの間を流れることが可能であり、前記ロータは、前記ハウジングに対する前記中間の位相角位置に移動されてホールドされる
請求項４に記載の方法。
前記アクチュエータは可変力ソレノイドである
請求項４に記載の方法。
停止始動作動モードを有する内燃機関において、可変カムタイミング位相器を使用する方法であって、前記位相器は、
駆動力を受け入れるための外周と、カムシャフトへの連結のためのロータ組立体とを有し、前記ロータ組立体は複数のベーンを有するハウジング組立体内で同軸に配置され、前記ハウジング組立体および前記ロータ組立体は、ベーンによってアドバンスチャンバとリタードチャンバとに分けられる少なくとも１つのチャンバを画定し、前記チャンバ内の前記ベーンは、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を変えるために作動する、ハウジング組立体と、
前記チャンバへ、および、前記チャンバから、前記アドバンスチャンバに連結するアドバンスライン、前記リタードチャンバに連結するリタードライン、前記アドバンスチャンバをパイロット弁及び共通ライン、に連結するアドバンス戻り抑制ライン、および前記リタードチャンバを前記パイロット弁及び前記共通ラインに連結するリタード戻り抑制ラインを通して流体を導くための制御弁であって、前記制御弁が、流体を前記リタードチャンバから前記アドバンスチャンバに流すアドバンスモード、前記アドバンスチャンバ及び前記リタードチャンバからの流体の流出を阻止するホールド位置、流体を前記アドバンスチャンバから前記リタードチャンバに流すリタードモード、および前記アドバンスモード、前記ホールド位置及び前記リタードモードにおける流体の流れを形成する戻り抑制モードに向けて第１のボアにおいて移動可能である、制御弁と、
前記ロータ組立体または前記ハウジング組立体に摺動自在に配置されるロックピンであって、前記ロックピンが、端部が凹部に係合し、前記ハウジング組立体と前記ロータ組立体との相対的な角度位置を係止するロック位置から、前記端部が前記凹部に係合しないアンロック位置へと、第２のボアにおいて移動可能である、ロックピンとを備え、
前記パイロット弁は、前記ロータ組立体において、第１の位置から第２の位置まで移動可能であり、
前記エンジンが自動的に停止及び自動的に再始動する前記停止始動モードの停止モードであるとき、
前記位相器の前記制御弁に結合されるアクチュエータの負荷サイクルを調整し、前記制御弁を戻り抑制モード以外の位置に制御するステップと、
前記アクチュエータの前記負荷サイクルを維持し、前記エンジンの自動再始動まで前記制御弁を戻り抑制モード以外の位置のままとなるよう制御するステップと、
キーがオフ位置にあるかどうかを検出し、前記キーがオフ位置にある場合、
前記エンジンを再始動するステップと、
前記制御弁を介して前記位相器を前記戻り抑制モードに制御するステップであって、前記制御弁が前記戻り抑制モードに制御されるとき、前記パイロット弁は前記第２の位置に移動され、前記アドバンス戻り抑制ラインまたは前記リタード戻り抑制ラインは、前記パイロット弁を通して前記共通ラインと流体連通しており、前記ロータ組立体は、前記ハウジング組立体に対する中間の位相角位置に移動されてホールドされることにより、前記ロックピンがロック位置に移動されて、前記位相器が中間の位相角位置に係止されるステップと、
前記エンジンを停止するステップと
を備える方法。
前記パイロット弁が前記第１の位置にあるとき、流体は前記パイロット弁を通って流れることを阻止され、
前記パイロット弁が第２の位置にあるとき、流体は、前記パイロット弁および共通ラインを通って、前記アドバンスチャンバからの前記アドバンス戻り抑制ラインと前記リタードチャンバからの前記リタード戻り抑制ラインとの間を流れることが可能であり、前記ロータは、前記ハウジングに対する前記中間の位相角位置に移動されてホールドされる
請求項７に記載の方法。
前記アクチュエータは可変力ソレノイドである
請求項７に記載の方法。
前記戻り抑制モード以外の位置はリタード位置である
請求項７に記載の方法。
前記戻り抑制モード以外の位置はアドバンス位置である
請求項７に記載の方法。