KR20040002593A

KR20040002593A - 전자적 ｖｃｔ 제어시 개방 및 폐쇄 루프 동작간 전이를위한 제어 방법

Info

Publication number: KR20040002593A
Application number: KR1020030039022A
Authority: KR
Inventors: 스탠리비.주니어 퀸; 데니알. 테일러; 에크달어얼
Original assignee: 보그워너 인크.
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2004-01-07
Also published as: US20030230265A1; JP2004019658A; EP1375838A2; US6807931B2

Abstract

가변 캠 타이밍(Variable Cam Timing; VCT) 제어 시스템(40)에서, 시스템이 개방-루프 모드로 동작해야하고 다른 때에는 폐쇄 루프 모드로 동작하는 것이 바람직한 상태가 있다. VCT 제어 시스템이 이들 상태들 사이에서 전환하기 위해 다수의 동작 상태들이 제공된다. 교란을 최소화한 채, 이들 2개 동작 모드들 사이에서 전환하기 위한 제어 방법이 기술된다. 나아가, 개방 루프로부터 폐쇄 루프로의 전환 동안에, VCT 시스템에 미치는 충격을 방지하는 방법이 제공된다.

Description

전자적 ＶＣＴ 제어시 개방 및 폐쇄 루프 동작간 전이를 위한 제어 방법{CONTROL METHOD FOR TRANSITIONS BETWEEN OPEN AND CLOSED LOOP OPERATION IN ELECTRONIC VCT CONTROLS}

본 발명은 가변 캠축 타이밍 (Variable Camshaft Timing; VCT) 시스템 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 시스템에 대한 교란을 최소화한 채 동작 상태들간 전환을 수행하는 효과적인 수단을 제공한다.

VCT 제어 시스템에서 폐쇄 루프 제어 시스템을 이용하는 것은 공지되어 있다. VCT 제어 시스템에서, 제어기가 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 전환해야만 하는 경우가 있다. 그러나, 이러한 전환이 조심스럽게 수행되지 않으면, 시스템에 대한 교란이 발생하고, 그 결과 시스템 과도 성능(transient performance)이 나빠진다.

베인 타입(vane type) VCT 제어 시스템은 CTA(Cam Torque Actuated)와 OPA(Oil Pressure Actuated) 시스템 모두를 포함한다. 양 시스템 모두는 다음과 같이 동작한다: 제어 밸브가 중심에 있거나 "널(null)" 위치에 있을 때, "Advance" 및 "Retard" 챔버 양쪽 모두에서의 오일 흐름은 차단된다. 널 위치의 제어 밸브는 현재 위치의 페이서(phaser)를 수력학적으로 잠근다. 제어 밸브가 "널" 위치로부터 소정 방향으로 멀어지며 움직일 때, 오일은 "Advance" 챔버로 흘러 들어갈 수 있으며, 캠축 위상각을 전진시킨다. 제어 밸브가 "널" 위치로부터 다른 방향으로 멀어지며 움직일 때, 오일은 "Retard" 챔버 내로 흘러 들어갈 수 있으며, 캠축 위상각을 지연시킨다.

미국특허 제5,289,805호는 폐쇄 루프 피드백 제어 시스템을 포함한 개선된VCT 방법을 제공한다. 이 방법은 컴퓨터 프로그램 제품에서 사용하기에 적합한 수력학적 PWM 스풀 위치 제어 및 진보된 제어 방법을 이용하며, 상기 제품은 고도의 강건성을 가지고, 규정된 설정지점(set point) 트래킹 동작을 보인다.

피드백 루프는 시스템 파라미터들이 적절한 범위 내에 있을 때 이용된다. 그러나, 범위 바깥에 있으면, 피드백 루프는 엔진 제어에 관하여 비효율적일 수도 있다.

도 1a를 참조하면, 종래 기술의 피드백 루프(10)가 도시되어 있다. 피드백 루프(10)의 제어 목적은 VCT 페이서를 올바른 위상(설정지점 12)에 있게 하고 페이서 변화 속도를 0으로 감소시키는 것이다. 이 상태에서, 스풀 밸브(14)는 널 위치에 있고, (도시되지 않은) 페이서의 2개의 유체 보유 챔버들 사이에는 어떠한 유체 흐름도 없다. VCT 메카니즘의 동적 상태를 이용하는 컴퓨터 프로그램 제품은 상기의 상태를 달성하기 위해 이용된다.

VCT 폐쇄-루프 제어 메카니즘은 캠축 위상 이동(θ₀, 16)을 측정하고, 이것을 원하는 설정 지점(12)와 비교함으로써 달성된다. 이어서, 페이서가 설정 지점(12)에 의해 결정된 위치를 달성하도록 VCT 메카니즘이 조절된다. 제어 규칙(control law, 18)은 설정 지점(12)를 위상 이동(θ₀, 16)과 비교한다. 비교된 결과는 솔레노이드(20)로 하여금 스풀(14)을 위치시키도록 명령을 내리는데 있어서의 기준으로 이용된다. 이러한 스풀(14)의 위치조정은 페이서 에러[설정 지점(12)과 측정된 위상(θ₀, 16)간의 차이]가 제로가 아닐 때 발생한다.

만일 페이서 에러가 포지티브(지연)이면, 스풀(14)은 제1 방향(예를 들어, 우측)으로 이동하고, 페이서 에러가 네거티브(진행)이면, 스풀(14)은 제2 방향(예를 들어, 좌측)으로 이동한다. 페이서 에러가 0이면, VCT 위상은 설정 지점(12)과 같아서, 스풀(14)은 널 위치에 유지되고 스풀 밸브 내에는 어떠한 유체 흐름도 없다.

VCT 시스템에서 캠축 및 크랭크축 측정 펄스는 각각 캠축 및 크랭크축 펄스 휠(22 및 24)에 의해 발생된다. (도시되지 않은) 크랭크축 및 (도시되지 않은) 캠축이 회전함에 따라, 휠(22, 24)도 이들과 함께 회전한다. 휠(22, 24)은 센서들에 의해 발생된 측정 펄스에 따라 센서들에 의해 감지되고 측정될 수 있는 톱니(teeth)를 가진다. 측정 펄스들은 각각 캠축 및 크랭크축 측정 펄스 센서들(22a, 24a)에 의해 검출된다. 감지된 펄스들은 위상 측정 장치(26)에 의해 이용된다. 그 다음, (θ₀, 16)로서 표시된 CAM 위치 또는 위상의 측정이 결정된다. 그 다음 이 위상 측정은, 원하는 스풀 위치에 도달하도록 적절한 명령을 주기 위해 제어 규칙(18)에 제공된다.

미국특허 제6,263,846호는 캠축을 조절하기 위한 수력학적 시스템을 제공한다. 이 수력학적 시스템은 액체 흐름을 각각 진행 또는 지연시키도록 제어기에 의해 제어가능한 한쌍의 3방향 수력 밸브를 이용한다. 나아가, 스풀 밸브에 대한 필요성이 제거된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서의 캠 위상 조절은 기동력(actuating force)으로서 유압을 이용한다.

VCT 시스템의 동작 연수(operation life) 동안에, 제어기가 개방 및 폐쇄 루프 동작 또는 모드들 사이에서 전환해야만 하는 경우가 있을 수 있다. 유사하게, 폐쇄 루프로부터 개방 루프 모드로 전환해야하는 역전환이 발생한다. 이러한 전환은 교란을 유발하고, 만일 전환이 조심스럽게 수행되지 않는다면, 시스템에 대한 교란이 발생하여, 시스템 과도 성능이 나빠지는 결과를 초래한다. 따라서, 교란을 최소화한 채 상기 2개 모드들 간을 전환하기 위한 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

도 1a는 VCT 장치에 대한 종래 기술의 폐쇄 루프 피드백 제어 시스템을 나타내는 도면.

도 1b는 VCT 장치에 대한 도 1a의 종래 기술의 폐쇄 루프 피드백 제어 시스템의 부분 상세도.

도 2는 동작 상태도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에서의 1차 필터링 방법을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에서의 속도 제어 방법을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에서의 1개 필터링 방법과 속도 제어를 결합한 방법을 나타내는 도면.

도 6은 개방 루프 모드로부터 폐쇄 루프 모드로의 전이를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 적용가능한 유압 기동형 VCT 시스템을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 적용가능한 CTA(Cam Torque Actuated) VCT 시스템을 나타내는 도면.

제어 시스템이 개방 또는 폐쇄 루프 모드에서 동작해야 하는 상태를 갖는 가변 캠 타이밍 제어 시스템에서, 상기 2개 모드들간의 전환을 위한 방법이 제공된다.

가변 캠 타이밍 제어 시스템에서, 교란을 최소화한 채 상기 2개 모드들간을 전환하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 캠 토크 기동형(Cam Torque Actuated; CTA) 및 유압 기동형(Oil Pressure Actuated; OPA) 시스템을 포함한 베인 타입(vane type) 가변 캠 타이밍 시스템에 적합하다.

따라서, VCT 시스템의 한 세트의 2개 동작 모드를 가리키는 복수의 상태를 갖는 가변 캠 타이밍 (VCT) 시스템에서, 상기 VCT 시스템의 2개 동작 모드는 개방 루프 모드와 폐쇄 루프 모드이다. 상기 복수의 상태들을 갖는 시스템은, 한 세트의 조건에 기초한 변환과 함께 제2 상태로 전이하기 쉬운 제1 상태를 포함한다.이 방법은, VCT 시스템이 폐쇄 루프 모드에서 동작하도록 폐쇄 피드백 제어 루프를 제공하는 단계를 포함한다. 제1 상태로부터 제2 상태로의 전이 동안에, 폐쇄 루프 모드로부터 개방 루프 모드로의 전환이 발생한다. 개방 루프 모드에서, 폐쇄 피드백 제어 루프는 사용되지 않는다. 그리고, 제2 상태로부터 제1 상태로의 전이 동안에, 개방 루프 모드로부터 폐쇄 루프 모드로의 전환이 발생하며, 폐쇄 피드백 제어 루프가 사용된다.

본 발명의 제어 방법은 복수의 동작 상태들간 전환을 수행하기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 이러한 전환은 시스템에 대한 교란을 최소화한 채 수행된다.

도 2를 참조하면, 동작 상태들과 그들의 상호관계도(40)가 도시되어 있다. 일반적으로, 센서에 의해 제공되는 정보에 대한 액세스를 갖는 엔진 제어 유닛(ECU)과 같은 제어기는 상태들간 전환을 제어한다. 동작 상태들에 대한 상세한 설명은 이하에 열거되어 있다.

ZERO_SPEED상태(42)는 사실상 VCT 제어기가 크랭크축 속도가 0 또는 그 부근에 있다고 측정하는 때이다. 상태(42)는 점화 키가 ON된 직후의 정상 상태이다. 상태(42)는 또한 크랭크축의 속도가 위치 센서가 동작할 수 없는 최소 속도 이하의 범위 내에 있을 때이다.

상태(42)에서, 모든 페이서들은 개방 루프 모드에서 동작하도록 명령받거나, 그들의 "엔진 시동" 위치(예를 들어, 최소값의 솔레노이드 전류)에 있도록 명령받는다. 임의의 잠금 장치들은, 서로 맞물려서 복수의 흡입 및 배출 캠 축을 가질 수도 있는 크랭크축 및 캠축간의 각도 관계를 고정시키도록 명령받는다. 이해할수 있는 바와 같이, VCT 시스템에는 하나 이상의 페이서가 있을 수 있다. 예를 들어, 각각의 캠축은 하나의 페이서에 대응한다. "엔진 시동" 위치는, 캠축 및 응용에 따라, 완전 전진 정지(full advance stop), 완전 지연 정지(full retard stop), 및 이들 사이의 어느 지점일 수 있다. 또한, 제로 스피드 상태(42)는 개방 루프 모드하에서 동작한다.

만일 크랭크 속도가 0보다 상당히 크다면, 제로 스피드 상태(42)는CRANK상태(44)로 전이된다. 이 상태도 역시 개방 루프 모드하에서 동작한다. VCT 제어기가 작은 크랭크축 속도, 전형적으로 300 rpm이하의 속도를 측정할 때, 상태(44)가 활성화된다.

상태(44)에서, 모든 페이서들은 개방 루프를 명령받아 그들의 디폴트 "엔진 시동" 위치(예를 들어, 최소값의 솔레노이드 전류)가 된다. 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 캠 위치 설정 지점들도 역시 디폴트 "엔진 시동" 위치로 설정되어, 이하에서 설명될NORMAL RUN상태로의 진입을 기대한다. 이러한 과정은, 엔진이 그 개시 절차 동안에 크랭크 상태(44)로부터 정상 운행(normal run) 상태로 전이하기 위한 통상적인 방식이다.

이 시점에서ABNORMAL SHUTDOWN(예를 들어, 비휘발성 메모리 내의 플래그에 의해 표시)이 발생하면, 상태(44)는 모든 캠들이 그들의 디폴트 "엔진 시동" 위치에 도달할때까지 유지된다. 디폴트 위치들에 도달하면,ABNORMAL SHUTDOWN플래그가 클리어된다.ABNORMAL SHUTDOWN상태는 이하에서 설명된다.

어떠한 비정상 상태도 없다면, 크랭크 상태(44)는 정상 운행 상태(46)로 전이한다. 예를 들어, 조건:

ABNORMAL SHUTDOWN 플래그 클리어 AND 크랭크 >= 300 AND Temp >= 200℉ AND Temp <= 300 ℉가 만족될 때, 크랭크 상태(44)는 정상 운행 상태(46)로 전이된다.

정상 운행 상태(46)는 폐쇄 루프 모드에서 동작한다. 폐쇄 루프 모드는, 크랭크축 속도 및 (윤활유와 같은 액체의) 온도가 그들의 각각의 정상 범위(예를 들어, 300 rpm 이상의 크랭크축 속도) 내에 있을 때 작용한다. 폐쇄 루프는 적어도 하나의 페이서를 포함하는 VCT 시스템에 대한 동작의 정상 모드이다. 여기서, 캠축 위치는 원하는 캠 위치를 달성하도록 제어기에 의해 제어된다. 폐쇄 루프 동작은 원하는 캠 위치에 도달하기 위해 엔진 제어기로부터 수신된 "Setpoint"를 수신하는 것을 포함한다. 시작시 또는 정상 운행 상태(46) 동안에, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물림해제를 명령받고, 솔레노이드 전류들은, 제어기에 연관된 폐쇄 루프 제어 프로그램 제품에 의해 지시된 값들로 제어된다.

개방 루프 모드로부터 폐쇄 루프 모드로의 전이 동안에 교란을 최소화하기 위한 다양한 기술들이 이용되고 있다. 그 용용에 따라 이러한 방법들 중 하나가 이용된다: 이들 3개의 방법들은 1차 필터링(도3 참조)을 이용하거나, 속도 제어(도4 참조)를 이용하거나, 또는 1차 필터링과 속도 제어 양쪽 모두(도 5 참조)를 이용한다.

도 3을 참조하면, 크랭크축에 관한 캠 위치 설정 지점은, 제어기에 의해 한 값에서 다른 값으로 변경되도록 명령받는다. 그 단순화된 형태로, 그래프(48)로 표시된 바와 같이 이러한 변경은 계단형 변경(step change)이다. 그러나, VCT 시스템 요소들은 일반적으로 갑작스런 계단형 변경을 잘 수용하지 못한다. 따라서, 1차 필터가 적용되고, 그리하여, 전이 또는 변경이, 한 세트의 처리된 설정 지점을 나타내는 전이 곡선(50)으로 도시된다. 도 3의 1차 필터는 본 발명의 구현에 필요하지 않을 수도 있다. 그러나, 1차 필터는 전체적으로 시스템 성능을 개선 또는 향상시킨다.

도 4를 참조하면, 도 3과 유사한 방법이 도시되어 있는데, 1차 필터를 사용하는 것 대신에, 속도 제어가 사용된다는 점이 다르다. 즉, 제어기는 사전설정된 속도에 따라 설정 지점을 증가시킨다. 사실상, 곡선(52)에 의해 도시된 종류의 램프는 VCT 시스템에 충격을 준다. 도 4의 속도 제어 방법은 본 발명의 구현에 필요하지 않을 수도 있다. 그러나, 속도 제어 방법은 전체적으로 시스템 성능을 개선 또는 향상시킨다.

도 5를 참조하면, 도 3 및 4에 도시된 방법들의 조합이 도시되어 있다. 설정 지점의 전이는 순차적으로 2개의 시간 세그먼트, 즉, 도 3에서와 같이 속도 제어를 이용하는 제1 시간 세그먼트와, 도 4에서와 같이 필터를 이용하는 제2 시간 세그먼트로 분할된다. VCT 시스템이 설정 지점을 변경하려고 결정한 시간 t₀에서, 제어기는 라인 세그먼트(50a)에 의해 표시된 바와 같이 속도 제어를 이용하기 시작하고, 시점 t에서, 속도 제어 방법이 정지되고, 그 후, 라인 세그먼트(50a)에 의해 표시된 바와 같이 필터 방법이 개시된다. t이후에 필터 방법을 이용하는 이유는, 계단 상승된 설정 지점 레벨 부근에서 속도 제어 방법은 여전히 필터 방법보다 VCT시스템에 영향을 많이 주기 때문이다. 따라서, 설정 지점 레벨 부근에서 필터링 방법이 속도 제어 방법보다 선호된다.

NORMAL RUN상태(46)에 진입하기 이전에, 캠 위치 설정지점들은 디폴트 "엔진 시동" 위치들에 설정된다는 것을 앞서 언급하였다. 폐쇄 루프 모드 내에 있는 상태(46)으로의 진입 이후에, 엔진 제어기 명령들로부터 설정지점들이 수신된다. 엔진 제어기는 또한 현재 조건들(예를 들어, 엔진 속도, 드로틀 위치등)에 대해 적합한 것들을 결정한다. 전형적으로, 엔진 개시 위치는 초기에 디폴트 "엔진 시동" 위치와는 약간 벗어나 있다. 도 5에 도시된 캠 위치에 교란을 거의 주지 않고 개방 루프로부터 폐쇄 루프로의 부드러운 전이를 제공하기 위해, 앞서 언급한(도3) 설정지점 필터링이 이용될 수도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 점화 키가 정상적으로 "OFF"될 때,NORMAL_SHUTDOWN상태(54)가 발생한다. 노멀 셧다운 상태(54)에서, 점화 키는 턴 오프된다. 이 모드는 폐쇄 루프로부터 개방 루프로 변경되고, 모든 페이서들은 그들의 디폴트 위치들(예를 들어, 최소 솔레노이드 전류)로 명령받는다. 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다.

모든 페이서들이 그들의 디폴트 위치들에 도달하도록 작은 시간 지연(온도에 따라 다르나, 전형적으로 3초) 이후에, VCT 제어기는 턴오프되고, 규정된 전력이 제공된다. 노멀 셧다운 상태는 "OFF" 상태(56)로 전이한다. 이러한 지연 동안에, 제어기는 다양한 시스템 파라미터들을 비휘발성 메모리에 저장할 수도 있다는 점에 유의한다.

상기 나열된 상태들간의 전이는 "정상" 상태라 불리는데, 이는 VCT 시스템이 제어기로부터 어떠한 교란도 받지 않고 동작하기 때문이다. 이하에 열거된 상태들간의 전이는 비정상 상태 전이를 도시한다. 예를 들어, "OFF" 상태(56) 동안에, 점화 키가 턴온된다면, 시스템은 제로 상태(42)로 전이한다.

다른 비정상 상태들 및 이들로의 전이에는, 크랭크 상태(44)로부터 각각 온도 미달 상태(58) 또는 과온도 상태(60)로의 전이를 포함한다.UNDER_TEMP상태(58)는 개방 루프 모드에서 동작한다. 사실상, VCT 제어기가 폐쇄 루프 동작 범위(전형적으로 20℉ 이하) 이하의 온도를 측정할 때, 이러한 상태 전이가 발생한다.

상태(58)에서, 모든 페이서들은 개방 루프 모드, 즉, 그들 각각의 디폴트 위치들(예를 들어, 최소값의 솔레노이드 전류)에서 동작하도록 명령받는다. 이 시점에서, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 또한, 캠 위치 설정지점들은 디폴트 위치들로 설정되어,NORMAL RUN상태(46)로의 진입을 대비한다. 예로서, 만일 온도가 20℉ 이상 올라간다면, 시스템은 정상 상태(46)로 전환한다.

OVER_TEMP상태(60)는 개방 루프 모드에서 동작한다. 사실상, VCT 제어기가 폐쇄 루프 동작 범위(전형적으로 300℉ 이상) 보다 높은 온도를 측정할 때, 상태(60)로의 전이가 발생한다. 상태(60) 동안에, 루프는 개방되고 있거나, 루프가 이미 개방되어 있다면 개방 모드를 유지한다. 이 때, 모든 페이서들은 개방 루프 모드, 즉, 그들의 디폴트 위치들(예를 들어, 최소값의 솔레노이드 전류)을 명령받는다. 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 캠 위치 설정지점들은 그들 각각의 디폴트 위치들로 설정되어, 온도가 정상 범위로 되돌아갈 때NORMAL RUN상태로의 진입을 대비한다. 예로서, 온도가 300℉보다 낮아진다면, 시스템은 정상 상태(46)로 전환한다.

만일, 크랭크축 속도가 최소값(전형적으로 < 300 rpm)아래로 떨어진다면, ABNORMAL_SHUTDOWN 상태(62)로 진입되거나 이 상태를 유지하는 한편, 점화 키는 여전히 턴온일 것이다. 이것은 갑작스런 엔진 실속(engine stall)이 생기는 경우에 발생할 수 있다. 이 시점에서, 폐쇄 루프로부터 개방 루프로 모드가 신속하게 변경되고, 모든 페이서들들이 그들 디폴트 위치들(예를 들어, 솔레노이드 전류 0)로명령받는다. 나아가, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 이것은 엔진이 실속되기 이전에 모든 페이서들을 디폴트 위치들로 이동시키기 위해 가능한한 빨리 발생할 것이 요구된다. 예로서, 제어기는 이러한 발생을 확인하기 위해 비휘발성 메모리 내에 플래그를 설정할 수도 있다.

상태(62)는, 상태들(44, 46, 58, 및 60)을 포함한 다양한 경로들로부터 진입가능하다. 이것은, 예를 들어, 크랭크 속도 < 300 rpm일 때와 같이, 엔진 속도가 사전설정된 한계치 이하로 떨어질 때에 발생할 수 있다. 상태(62)는 어떤 조건하에서 다른 상태들로 전이될 수도 있다. 예를 들어, 점화 키 "ON"인 경우, 시스템은 제로 상태(42)로 진입하고, 점화 키 "OFF"이면, 시스템은 상태(56)로 진입한다.

나아가, 상태(58 및 60)에서, 만일 온도가 적절한 정상 범위, 전형적으로 2-0-30 ℉로 변경되면, 정상 셧다운 상태에 진입할 수 있다. 추가적으로, 상태(56)에서, 상태(56)는 상태(42)로 전이된다.

이해할 수 있는 바와 같이, 일반적으로 시스템은 하기의 조건들에서 개방-루프 모드로 동작해야 한다:

엔진 시동시

엔진 셧다운시

캠 위상 위치가 측정될 수 없는때마다

소정의 고장 상태하에서

도 2는 상태도의 일부를 도시한다. 조건과 값들은 참조용으로서 응용에 따라 달라질 수 있다. 보다 명료하게 하기 위해, 고려대상의 상태들과 이들 상호간 관계의 일부가 이하에 나열되어 있다.

동작 상태들

ZERO_SPEED상태(42) - 이 상태는 VCT 제어기가 크랭크축 속도 0를 측정할 때 개시된다. 이것은 점화 키가 턴 온된 직후의 정상 상태이다. 또한 이 상태는 크랭크축 속도가, 위치 센서들이 동작할 수 있는 최소치 이하로 갈때는 언제나 개시될 것이다.

모든 페이서들은 개방 루프들, 즉, 그들의 "엔진 시동" 위치들(최소치의 솔레노이드 전류)로 명령받는다. 그리고, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. "엔진 시동" 위치는, 응용에 따라, 완전 전진 정지, 완전 지연 정지, 또는 이들 사이의 임의의 위치일 수 있다.

CRANK(44)

OPEN LOOP - VCT 제어기가, 전형적으로 300 rpm 이하의 작은 크랭크축 속도를 측정할 때 개시된다.

모든 페이서들은 개방 루프들, 즉, 그들의 디폴트 "엔진 시동" 위치들(최소치의 솔레노이드 전류)로 명령받는다. 그리고, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 캠 위치 설정지점들도 역시 디폴트 "엔진 시동" 위치들로 설정되며, 일단 엔진이 개시되면NORMAL RUN상태로의 진입을 기대한다.

만일 (비휘발성 메모리 내의 플래그에 의해 표시되는 바와 같이)ABNORMAL SHUTDOWN이 발생하면, 이 상태는 모든 캠들이 그들의 디폴트 "엔진 시동" 위치들에 도달할때까지 유지된다. 도달하면,ABNORMAL SHUTDOWN플래그가 클리어된다.

NORMAL_RUN(46)

CLOSED LOOP- 이것은 VCT 제어기가 크랭크축 속도 및 온도 양자 모두가 정상적 범위 내에 있는 것으로 측정(약 300 rpm 이상)할 때 개시된다. 이것은 이 장치에 대한 정상적인 동작 모드이다. 여기서, 캠축 위치는 엔진 제어기로부터 수신된 원하는 캠 위치 "설정지점(Setpoint)"까지 폐쇄 루프 제어된다. 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물림해제 명령을 받는다. 그리고, 솔레노이드 전류는 폐쇄 루프 제어 알고리즘에 의해 지시된 값으로 제어된다.

이 모드로의 전이 동안에 교란을 최소화하기 위해 설정지점상의 상이한 필터링 기술이 이용된다. 3가지 방법들중 하나가 이용된다: 1차 필터링(도3 참조), 속도 제어(도4 참조), 또는 이들의 조합(도5 참조).NORMAL RUN상태로의 진입 이전에, 캠 위치 설정지점들은 디폴트 "엔진 시동" 지점들로 설정된다. 이 모드로의 진입 이후에, 설정지점들은 엔진 제어기로부터 수신되고, 현재 조건들(엔진 속도, 드로틀 위치등)에 적합한 것들이 결정된다. 전형적으로, 이것은 초기에 디폴트 "엔진 시동" 위치들에서 약간 벗어나 있다. 캡 위치에 대한 교란을 최소화한 채 개방 루프로부터 폐쇄 루프로의 부드러운 전이를 제공하기 위해 상술한 설정지점 필터링 방법이 이용된다. (도6 참조)

UNDER_TEMP(58)

OPEN_LOOP- 이것은 VCT 제어기가 폐쇄 루프 동작 범위(전형적으로 20℉ 이하)보다 아래의 온도를 측정할 때 개시된다.

모든 페이서들은 개방 루프들, 즉, 그들의 디폴트 위치들(최소치의 솔레노이드 전류)로 명령받는다. 그리고, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 캠 위치 설정지점들도 역시 디폴트 위치들로 설정되어,NORMAL RUN상태로의진입을 대비한다.

OVER_TEMP(60)

OPEN LOOP- 이것은 VCT 제어기가 폐쇄 루프 동작 범위(전형적으로 300℉ 이상)보다 높은 온도를 측정할 때 개시된다.

NORMAL SHUTDOWN(54)

이것은 점화 키가 턴 오프될 때의 정상 셧다운 상태이다. 모드는 폐쇄 루프로부터 개방 루프로 변경되고, 모든 페이서들은 그들의 디폴트 위치들(최소치의 솔레노이드 전류)로 명령받는다. 그리고 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다.

페이서들이 그들의 디폴트 위치들에 도달하도록 작은 시간 지연 이후에, VCT 제어기는 규정된 전력을 턴 오프하고, "OFF"된다.

ABNORMAL_SHUTDOWN(62)

이 상태는, 크랭크축 속도가 최소치 이하(전형적으로 < 300 rpm)로 떨어지는 한편, 점화 키가 여전히 턴 온일때에, 진입된다. 이것은 갑작스런 엔진 실속(engine stall)이 생길때 발생할 수 있다. 모드는 폐쇄 루프로부터 개방 루프로 신속하게 변경되고, 모든 페이서들은 그들의 디폴트 위치(솔레노이드 전류 0)로 명령받고, 임의의 활성 잠금 장치들은 맞물리도록 명령받는다. 이것은 엔진이 실속되기 이전에 페이서들을 디폴트 위치들로 이동시키기 위해 가능한한 빨리 발생되어야하나, 불가능할 수도 있다. 이러한 발생을 확인하기 위해 비휘발성 메모리 내에 플래그가 세트된다.

OFF(56)

VCT 제어기는 "OFF"이다. 이것은, 점화 키가 턴오프되고, VCT 제어기가 규정된 전력 공급을 턴오프한 다음의 셧다운 이후의 상태이다.

DIAGNOSTICS and FAULTS(65)

이 상태 동안의 활동은 몇개의 진단 및 캘리브레이션 동작을 포함한다. 이들 진단 동작은, 앞서 나열한 상태들 각각을 포함한 상태들 동안에 또는 이들간의 전이 동안에 발생한다.

이러한 활동들에는, 앞서 언급한 진단 동작에 의해 검출되는 다양한 고장 상태 동안에 안전 상태를 유지하면서 시스템 동작을 최대화하는 다른 기능들과 "limp home"도 포함된다. 이하에 상태 전이를 트리거하는 약간의 예가 있다.

STATE TRANSITIONS

a. 크랭크 속도 > 0

b. ABNORMAL SHUTDOWN 플래그 클리어 AND 크랭크 >= 300 AND Temp >= 20℉ AND Temp <= 300℉

c. 점화 키 "OFF"

d. 온도 의존 시간 지연 (전형적으로 3초)

e. 점화 키 "ON"

f.ABNORMAL SHUTDOWN플래그 클리어 AND 크랭크 > 300 AND Temp < 20℉

g.ABNORMAL SHUTDOWN플래그 클리어 AND 크랭크 > 300 AND Temp > 300℉

h. Temp >= 20℉

i. Temp <= 300℉

j. Temp < 20℉

k. Temp > 300℉

l. 점화 키 "OFF"

m. 크랭크 속도 < 300 rpm

n. 크랭크 속도 < 300 rpm

o. 점화 키 "OFF"

p. 크랭크 속도 < 300 rpm

q. 점화 키 "OFF"

r. 점화 키 "ON"

s. 크랭크 속도 < 300 rpm

도 7은 본 발명의 VCT 시스템을 부분적으로 도시하는 도면이다. 널 위치가 도 7에 도시되어 있다. 솔레노이드(20)은 제1 단부(50)에 제1 힘을 가함으로써 스풀 밸브(14)와 맞물리고 있다. 제1 힘은 스풀 밸브(14)의 제2 끝부분(17)에 스프링(21)로 동일한 힘을 가하고 널 위치를 유지함으로써 충족된다. 스풀 밸브(14)는 제1 블럭(19)과 제2 블럭(23)을 포함하며 각 블럭에는 각각 액체가 흐른다.

페이서(542)는 베인(558)과 하우징(57)을 포함하며, 베인(558)을 이용하여전진 챔버(A)와 지연 챔버(R)를 경계짓는다. 전형적으로, 하우징과 베인(558)은 각각 크랭크축(도시되지 않음)과 캠축(도시되지 않음)에 결합된다. 베인(558)은 전진 및 지연 챔버(A, R)의 유량을 조절함으로써 페이서 하우징에 상대적으로 움직이는 것이 허용된다. 지연 챔버(R) 쪽으로 베인(558)을 움직이기를 원한다면, 솔레노이드(20)는, 챔버(A) 내의 액체가 덕트(8)를 통해 덕트(4)를 따라 배출되도록 스풀 밸브(14)를 그 원래 널 위치로부터 더욱 우측으로 민다. 유체는 계속 더 흐르거나, 블럭(19)을 우측으로 미끄러지게함으로써 (도시되지 않은) 외부 싱크와 유체 전달을 이룰수도 있다. 동시에, 소스로부터의 유체는 덕트(51)를 통과하고 1-방향 밸브(15)에 의해 덕트(11)와 1-방향 전달을 이루어, 덕트(5)를 경유해 챔버(R)로 유체를 공급한다. 이것은, 상기 1-방향 유체 전달이 발생할 수 있도록 블럭(23)이 더 우측으로 움직였기 때문에 발생가능한 것이다. 원하는 베인 위치에 도달하면, 스풀 밸브는 널 위치로 되돌아와서 크랭크 및 캠축과 새로운 위상 관계를 유지하도록 명령받는다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 적용가능한 CTA VCT 시스템이 도시되어 있다. CTA 시스템은 베인(942)를 이동시키기 위해 개방 및 폐쇄 엔진 밸브의 힘에 의해 유발되는 캠축의 토크 반전을 이용한다. CTA 시스템의 제어 밸브는 전진 챔버(92)로부터 지연 챔버(93)로 또는 그 역으로 유체가 흐르도록 하거나, 베인(942)이 이동하도록 허용하거나, 유체를 정지시키거나, 베인(942)을 해당 위치에 고정시킨다. CTA 페이서는 누설에 기인한 손실을 보상하기 위해 오일 입력(913)을 가질 수도 있지만, 페이서를 움직이기 위해 엔진 오일 압력을 이용하지는 않는다.

CTA 페이서 시스템의 세부 동작은 다음과 같다. 도 8은, 스풀 밸브(14)가 전진단(98) 및 지연단(910) 양쪽 모두에서의 유체 순환을 정지시키기 때문에 이상적으로는 어떠한 유체 흐름도 발생하지 않는 널 위치를 도시한다. 캠 각도 관계가 변경될 필요가 있을 때, 그에 따라 베인(942)이 움직일 필요가 있다. 스풀 밸브(14)와 맞물린 솔레노이드(920)는 널 위치로부터 벗어나게끔 스풀(14)을 움직여 CTS 내의 유체가 순환하도록 한다. CTA 순환은 이상적으로는 소스(913)로부터 오는 임의의 유체없이 국부적인 유체만을 이용한다. 그러나, 정상적인 동작 동안에, 일부 유체 뉴설이 발생하고, 1방향 밸브(914)를 통해 소스(913)에 의해 유체 부족분이 보충될 필요가 있다. 이 경우의 유체는 엔진 오일일 것이다. 소스(913)는 엔진 오일 펌프일 것이다.

CTA 페이서 시스템에 대한 2개의 시나리오가 있다. 첫번째로, Advance 시나리오에서는, Advance 챔버(92)는 널 위치에서보다 더 많은 유체로 충전될 것을 요구한다. 즉, 챔버(92)의 크기 또는 용적은 증가된다. Advance 시나리오는 다음과 같이 달성된다.

양호하게는 PWM(Pulse Width Modulation) 타입의 솔레노이드(920)는 스풀 밸브(14)를 우측으로 밀어, 스풀 밸브(14)의 좌측 부분(919)이 전진단(98)에서 유체 흐름을 계속 정지시킨다. 그러나 동시에 우측 부분(920)은 더 우측으로 움직여 지연부(910)가 덕트(99)와 유체 전달할 수 있도록 한다. 캠축에서의 고유 토크 역전으로 인해, 지연 챔버(93)로부터 배출된 유체는 1-방향 밸브(96)와 덕트(94)를 경유해 전진 챔버(92) 내에 공급된다.

유사하게, 지연 시나리오에 해당하는 두번째 시나리오에서는, Ratard 챔버(93)은 널 위치보다 많은 유체로 충전될 것을 요구한다. 즉, 챔버(93)의 크기 또는 용적은 증가된다. 지연 시나리오는 다음과 같이 달성된다.

양호하게는 PWM(Pulse Width Modulation) 타입의 솔레노이드(920)는 스풀 밸브(14)와의 맞물림 힘을 감소시켜, 탄성 부재(921)가 스풀(14)을 좌축으로 움직이게 한다. 스풀 밸브(14)의 우측 부분(920)은 지연단(910)에서 유체를 정지시킨다. 그러나 동시에 좌측부(919)는 더욱 좌측으로 움직여 Advance 부분(98)이 덕트(99)와유체 전달하도록 한다. 캠축에서의 고유 토크 역전으로 인해, Advance 챔버(92)로부터 배출된 유체는 1-방향 밸브(97)와 덕트(95)를 경유해 Ratard 챔버(93)으로 공급된다.

이해할 수 있는 바와 같이, CTA 챔버 페이서에서, 고유 캠 토크 에너지는 챔버들(92, 93) 사이에서 오일을 재순환시키는 기동력으로서 사용된다. 이러한 변동하는 캠 토크는, 각각의 밸브 스프링을 교대로 압축하고 압축해제함으로써 발생하는 것이다.

본 발명은 VCT 시스템 내에 포함된 차동 압력 제어 시스템(DPCS)에 병합될 수도 있다. DPCS 시스템은, 공동 내에서 진동하는 적어도 하나의 베인을 제어하여 캠축과 크랭크축 사이에서 원하는 상대적 위치를 형성하도록 엔진 오일과 같은 유체에 작용하는 ON/OFF 솔레노이드를 포함한다. DPCS 시스템의 ON/OFF 솔레노이드는 가변력 솔레노이드 타입이 아니라는 것을 알 수 있다.

본 발명에 관련된 용어와 개념들이 이하에 설명된다.

상기 언급한 수력학적 유체 또는 유체는 액츄에이팅 유체(actuating fluid)이다. 액츄에이팅 유체는 베인 페이서에서 베인들을 움직이는 유체이다. 전형적으로 액츄에이팅 유체는 엔진 오일을 포함하나, 별개의 수력학적 유체일 수 있다. 본 발명의 VCT 시스템은 베인을 움직이기 위해 개방 및 폐쇄 엔진 밸브들의 힘에 의해 유발된 캠축에서의 토크 역전을 이용하는 (CTA) VCT 시스템일 수 있다. CTA 시스템의 제어 밸브는 전진 챔버로부터 지연 챔버로 유체가 흐르도록 하거나, 베인이 움직이도록 허용하거나, 유체가 정지시키거나, 베인을 해당 위치에 고정시킨다. CTA 페이서는 누설에 기인한 손실을 보상하기 위해 오일 입력을 가질 수도 있지만, 페이서를 움직이기 위해 엔진 오일 압력을 이용하지는 않는다. 베인은 액츄에이팅 유체가 작용하는 레이디얼 요소(radial element)이고, 베인 페이서는 챔버들내에서 움직이는 베인들에의해 액츄에이트되는 페이서이다.

엔진당 하나 이상의 캠축이 있을 수 있다. 캠축은 벨트나 체인이나 기어 또는 또다른 캠축에의해 구동될 수 있다. 밸브를 밀기위해 캠축상에는 로브(lobe)들이 있을 수 있다. 다중 캠축 엔진에서, 대부분, 배출 밸브에 대해 하나의 캠축, 및 흡입 밸브에 대해 하나의 캠축을 가진다. "V" 타입 엔진은 대개 2개(각 뱅크당 하나) 또는 4개(각 뱅크당 흡입 및 배출) 캠축을 가진다.

챔버는 베인이 회전하는 공간으로서 정의된다. 챔버는 전진 챔버(크랭크축에 비해 더 일찍 밸브를 개방)와 지연 챔버(크랭크축에 비해 더 늦게 밸브를 개방)로 분할될 수 있다. 체크 밸브는 일방향으로만 유체 흐름을 허용하는 밸브로서 정의된다. 폐쇄 루프는 다른 특성에 응답하여 한 특성을 변경시키고, 그 변경이 올바르게 이루어졌는지를 검사하고 원하는 결과를 달성하기 위해 행동을 제어하는(예를 들어, ECU로부터의 명령에 응답하여 페이서 위치를 변경시키기 위해 밸브를 움직이고, 실제 페이서 위치를 검사하고, 올바른 위치로 밸브를 다시 움직이는) 제어 시스템으로서 정의된다. 제어 밸브는 CTA 시스템 내에 존재할 수도 있다. 제어 밸브는 오일 압력이나 솔레노이드에 의해 액츄에이트될 수도 있다. 크랭크축은 피스톤으로부터 그 힘을 취하며, 전송 및 캠축을 구동한다. 스풀 밸브는 스풀 타입의 제어 밸브로서 정의된다. 전형적으로 스풀은 구멍에 얹혀져, 한 통로를 다른 통로에 접속한다. 대부분의 경우 스풀은 페이서의 로터 중심축 상에 위치한다.

차동 압력 제어 시스템(DPCS)은 스풀 밸브를 움직이기 위한 시스템으로서, 스풀의 각 끝부분 상의 액츄에이팅 유체 압력을 이용한다. 스풀의 한쪽 끝은 다른쪽 끝보다 더 길며, 그 끝부분 상의 유체가 (대개 오일 압력에 관한 PWM 밸브에 의해) 제어되고, 전체 공급 압력이 스풀의 다른쪽 끝에 가해진다.(그런 연유로 차동 압력이라 불림). 밸브 제어 유닛(VCU)은 VCT 시스템을 제어하기 위한 제어회로이다. 전형적으로, VCU는 ECU로부터의 명령에 응답하여 행동한다.

피구동 축은 힘을 받는 임의의 축(VCT에서는 대부분 캠축)을 말하며, 구동 축은 힘을 주는 임의의 축(VCT에서는 대부분 크랭크축이나 다른 캠축으로부터 한 캠축을 구동할 수도 있음)을 말한다. ECU는 자동차의 컴퓨터인 엔진 제어 유닛(Engine COntrol Unit)이다. 엔진 오일은 엔진을 윤활시키는데 사용되는 오닐이며, 압력은 제어 밸브를 통해 페이서를 액츄에이트시키기 위해 탭될 수 있다.

하우징은 챔버들과 함께 페이서의 바깥쪽 부분으로서 정의된다. 하우징의바깥쪽은 (타이밍 벨트를 위한) 도르래, (타이밍 체인을 위한) 스포르켓, 또는 (타이밍 기어를 위한) 기어일 수 있다. 수력학적 유체는 수력 실린더 내에서 사용되는, 브레이크 유체나 파워 스티어링(power steering) 유체와 유사한 특별한 종류의 오일일 수 있다. 수력학적 유체는 엔진 오일과 반드시 동일할 필요는 없다. 전형적으로, 본 발명은 "액츄에이팅 유체"를 이용한다. 페이서를 제 위치에 고정시키기 위해 잠금 핀(lock pin)이 배치된다. 대개 잠금 핀은, 엔진 시동 또는 셧다운시와 같이, 페이서를 유지하기에 오일 압력이 너무 낮은 경우에 사용된다.

(OPA) VCT 시스템은 종래의 페이서를 이용한다. 여기서, 엔진 오일 압력은 베인을 움직이기 위해 베인의 어느 한쪽에 가해진다.

개방 루프는 작용을 확인하기 위한 피드백없이 다른 특성에 응답하여 한 특성을 변경하는(예를 들어, ECU로부터의 명령에 응답하여 밸브를 움직이는) 제어 시스템에서 사용된다.

위상은 캠축과 크랭크축(또는 만일 페이서가 다른 캠에 의해 구동된다면, 캠축과 다른 캠축)간의 상대적 각도 위치(relative angular position)로서 정의된다. 페이서는 캠에 장착되는 전체 부분(entire part)으로서 정의된다. 페이서는 전형적으로 로터(rotor)와 하우징 및 가능하게는 스풀 밸브와 체크 밸브로 구성된다. 피스톤 페이서는, 내부 연소 엔진의 실리더들 내에 피스톤들에 의해 액츄에이트되는 페이서이다. 로터는 캠축에 부착되는 페이서의 안쪽 부분이다.

펄스 폭 변조(PWM)는 전류나 유압의 온/오프 타이밍을 변경함으로써 가변력 또는 가변 압력을 제공한다. 솔레노이드는 기계적 아암을 움직이기 위해 코일에흐르는 전류를 이용하는 전기 액츄에이터이다. 가변력 솔레노이드(VFS)는, 대개는 공급 전류의 PWM에 의해 그 액츄에이팅 힘이 변동될 수 있는 솔레노이드이다. VFS는 오/오프 솔레노이드와는 대조적이다.

스포라켓은 엔진 타이밍 체인과 같은 체인에서 사용되는 부재이다. 타이밍은 피스톤이 정의된 위치(대개는 TDC(top dead center))에 도달하는 시점과 다른 무언가가 발생하는 시점간의 관계로서 정의된다. 예를 들어, VCT나 VVT 시스템에서, 타이밍은 대개 밸브가 개방되거나 폐쇄되는 때에 관련되어 있다. 점화 타이밍은 스파크 플러그가 점화하는 때에 관련되어 있다.

TA(Torsion Assist) 또는 Torque Assisted 페이서는 OPA 페이서 상의 한 변형으로서, 오일 공급선에 체크 밸브를 추가(즉, 단일 체크 밸브 실시예)하거나 각 챔버로의 공급선에 체크 밸브를 추가(즉, 2개 체크 밸브 실시예)한다. 체크 밸브는 토크 역전에 기인하여 오일 압력이 오일 시스템으로 역전파되는 것을 방지하며, 토크 역전에 기인하여 베인이 역방향으로 움직이는 것을 방지한다. TA 시스템에서, 순방향 토크 효과에 기인한 베인의 움직임이 허용된다. 따라서, 표현 "비틀림 보조(torsion assist)"가 사용된다. 베인 움직임의 그래프는 계단 함수이다.

VCT 시스템은 페이서, 제어 밸브(들), 제어 밸브 액츄에이터(들), 및 제어 회로를 포함한다. 가변 캠 타이밍(VCT)은 밸브 타이밍을 변경시키는 임의의 프로세스이며, 엔진의 흡입 및/또는 배출 밸브들을 구동하는, 하나 이상의 캠축들간의 각도 관계(위상)를 변동 및/또는 제어하는 것을 의미하는 것은 아니다.

가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing; VVT)은 밸브 타이밍을 변경하는임의의 프로세스이다. VVT는 VCT와 연관될 수 있거나, 캠 형상을 변동시키거나, 캠에 대한 캠 로브의 관계 또는 캠이나 밸브에 대한 밸브 액츄에이터의 관계를 변동시키거나, 전기적 또는 수력학적 액츄에이터를 이용하여 밸브 자체를 개별적으로 제어함으로써, 달성될 수 있다.

본 발명의 한 실시예는 컴퓨터 시스템에서 사용하기 위한 프로그램 제품으로서 구현된다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (도 2를 참조하여 이하에서 기술되는 방법들을 포함하여) 실시예들의 기능을 정의하며, 시그널을 담고 있는 다양한 매체상에 포함된다. 시그널을 담고 있는 매체의 예로는 (i) PROM, EPROM등과 같은 회로내 프로그램가능한 장치상에 영구 저장된 정보, (ii) (예를 들어, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM과 같은 컴퓨터 내의 판독전용 메모리 장치와 같은) 기록불가능한 매체 상에 영구 저장된 정보, (iii) (예를 들어, 디스켓 드라이브 또는 하드 디스크 드라이브 내의 플로피 디스켓과 같은) 기록가능한 저장 매체 상에 저장된 변경가능한 정보, (iv) 무선 통신을 포함한 컴퓨터나 전화망과 같은 통신 매체나 자동차의 차량 제어기에 의해 컴퓨터로 전달되는 정보가 있을 수 있다. 일부 실시예는 인터넷이나 다른 네트워크로부터 다운로드된 정보를 명시적으로 포함한다. 이와 같은 시그널을 담고 있는 매체는, 본 발명의 기능을 지시하는 컴퓨터-판독가능한 명령어들을 운반할 때, 본 발명의 실시예들을 나타내는 것이다.

일반적으로, 본 발명의 실시예들을 구현하기 위해 실행되는 루틴들은, 운영체제의 일부로서 구현되던, 특정 애플리케이션이나, 구성요소, 프로그램, 모듈, 객체, 또는 일련의 명령어들로서 구현되던, "프로그램"이라 부를 수 있다. 전형적으로 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 머쉰-판독가능한 포멧으로 변환되어 실행가능한 명령어로 변역될 수 있는 다수의 명령어들로 구성된다. 또한, 프로그램들은, 프로그램에 대해 국부적으로 존재하거나 메모리 또는 저장 장치상에서 발견될 수 있는 변수들 및 데이타 구조들로 구성된다. 게다가, 본 명세서에서 기술된 다양한 프로그램들은 본 발명의 특정 실시예에서 나타난 애플리케이션에 기초하여 식별될 수 있다. 그러나, 임의의 특정한 프로그램 용어는 편의를 위해 사용된 것이며, 본 발명은 특정한 실시예나 용어만으로 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다.

따라서, 본 명세서에서 기술된 실시예들은 본 발명의 원리를 단지 설명하기위한 것임을 이해하여야 한다.

제어 시스템이 개방 또는 폐쇄 루프 모드에서 동작해야 하는 상태를 갖는 가변 캠 타이밍 제어 시스템에서, 교란을 최소화한 채 상기 2개 모드들간을 전환하기 위한 방법이 제공된다.

Claims

가변 캠 타이밍(VCT) 시스템의 한 세트의 2개 동작 모드들을 가리키는 복수의 상태들을 갖는 적어도 하나의 페이서(542)를 포함하는 VCT 시스템으로서, 상기 복수의 상태는 한 세트의 조건에 기초하여 제2 상태로 전이하기 쉬운 제1 상태를 포함하고, 상기 VCT 시스템의 2개의 동작 모드들은 개방 루프 모드와 폐쇄 루프 모드를 포함하는, 상기 VCT 시스템의 모드간 전환 제어 방법에 있어서,

상기 VCT 시스템이 상기 폐쇄 루프 모드하에서 동작하도록 폐쇄 피드백 제어 루프를 제공하는 단계와;

상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 전이하는 동안에, 폐쇄 루프 모드에서 개방 루프 모드로 전환하는 단계로서, 상기 폐쇄 피드백 제어 루프(10)가 사용되지 않는, 상기 전환 단계와;

상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로 전이하는 동안에, 상기 개방 루프 모드에서 상기 폐쇄 루프 모드로 전환하는 단계로서, 상기 폐쇄 피드백 제어 루프(10)가 사용되는, 상기 전환 단계를 포함하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상태들간의 전이동안에 상기 개방 루프 모드를 유지하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 폐쇄 피드백 루프 제어는, VCT 제어기가 사전설정된rpm 보다 큰 크랭크축 속도를 측정할 때 사용되는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 폐쇄 피드백 제어 루프는 상기 시스템이 소정 범위의 온도 내에서 동작하는지를 VCT 제어기가 판별할 때 사용되는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 개방 루프 모드로부터 상기 폐쇄 루프 모드로의 전환 동안에, 설정 지점(set point) 조절이 발생하고; 상기 설정 지점 조절 상에 필터가 적용되어 VCT 시스템에 미치는 충격을 방지하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 개방 루프 모드로부터 상기 폐쇄 루프 모드로의 전환 동안에, 설정 지점 조절이 발생하고; 상기 설정 지점 조절 상에 속도 제어 방법(rate control scheme)이 적용되어 VCT 시스템에 미치는 충격을 방지하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 개방 루프 모드로부터 상기 폐쇄 루프 모드로의 전환 동안에, 설정 지점 조절이 발생하고; 상기 설정 지점 조절 상에 필터 및 속도 제어 방법의 조합을 이용한 방법이 적용되어 VCT 시스템에 미치는 충격을 방지하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은 제어기에 의해 제어되는, 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 제어기는 엔진 제어 유닛을 포함하는, 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 가변 캠 타이밍(VCT) 시스템은 캠 토크 기동형(Cam Torque Actuated; CTA) 또는 유압 기동형(Oil Pressure Actuated; OPA) 시스템을 포함하는, 제어 방법.