(57)【要約】【課題】  可変動弁システムをエンジンの始動がスムーズに行えるように制御する装置を得る。【解決手段】  エンジン（１）の吸気弁（９）におけるリフト量を変更する吸気カム（１３）を駆動するためのモータ（２１）の駆動を制御するモータ制御部（２２）を備える可変動弁システムの制御装置において、モータ制御部（２２）は、エンジン（１）の停止を検出した場合、エンジン（１）の吸気弁（９）におけるリフト量がエンジン始動に最適な値となるようにモータ（２１）を制御する。これによって、エンジン停止に伴って自動的に吸気弁リフト量がエンジン始動に最適な値となるように設定されるので、次回のエンジン始動がスムーズに行える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気弁におけるリフト量を変更するためのモータを制御するモータ制御部を備える可変動弁システムの制御装置において、
前記モータ制御部は、エンジンの停止を検出した場合、前記エンジンの吸気弁におけるリフト量がエンジン始動に最適な値となるように前記モータによって前記吸気カムを駆動することを特徴とする、可変動弁システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可変動弁システムの制御装置において、前記モータに駆動電力を供給するために、バッテリからの電圧を昇圧する昇圧部をさらに備え、前記エンジンの停止を検出した場合、前記昇圧部を介して前記モータに前記吸気カムを駆動するための電圧を供給することを特徴とする、可変動弁システムの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の可変動弁システムの制御装置において、前記モータ制御部は、前記エンジンの運転時、前記昇圧部を回避して前記バッテリの電圧を前記モータに供給することを特徴とする、可変動弁システムの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の可変動弁システムの制御装置において、前記モータ制御部は、前記エンジンの停止時、前記バッテリの電圧が所定値以下である場合、前記昇圧部を介して前記モータに駆動電圧を供給することを特徴とする、可変動弁システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの可変動弁システムにおける制御装置に関し、特にエンジン始動をスムーズに行うことが可能な、可変動弁システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの給排気弁のリフト量を運転状態に応じて最適に制御する可変動弁システムが開発されている（例えば、特許文献１および２参照）。このシステムを搭載したエンジンでは、燃費の改善、出力の向上および排気ガスのクリーン化が促進され、環境対策上不可欠の技術である。
【０００３】
可変動弁システムを搭載したエンジンでは、エンジンを停止する場合、ブレーキ等の作動によってエンジンの回転数が低くなっているため、吸気弁のリフト量が小さくなる状態で吸気カムの位置が停止する。吸気弁リフト量が小さいと、エンジンの燃焼室に流入する空気量が少なくなり、充分なエンジン出力を得ることができない。したがって、次のエンジン始動時に吸気カムが吸気弁リフト量の小さい位置にあると、エンジンを始動するのに充分な出力が得られない。そのため、従来では、モータ等を利用して吸気カムを吸気弁のリフト量がエンジン始動に最適となる位置まで移動（回転）させた後、エンジンを始動させるようにしている。
【０００４】
ところが、イグニッションスイッチをオンとした状態ではオルタネータは動作しておらず、バッテリ電圧は定常の値よりも低下していることが予想され、その上スタータをオン状態にすることによってバッテリ電圧がさらに低下し、通常１２Ｖのものが６Ｖ程度となることがある。そのため、吸気カムを移動させるためのモータに充分な電流を供給することができず、モータのトルクが小さくなって吸気弁の移動に時間がかかり、最悪の場合にはエンジンを始動できない可能性があった。
【０００５】
可変動弁システムにおけるエンジンの始動性を向上させるために、特許文献３に開示の発明では、エンジンとモータを有するハイブリッド車において、ブレーキが駆動されたこと等により発生する車両の減速を観測すると、電動または油圧アクチュエータにより吸気カムの位置を吸気弁のリフト量がエンジン始動に最適となる位置（リフト量最大位置）に移動させ、エンジンの燃焼室に充分な空気が供給できる状態とし、その後にエンジンを停止するようにしている。この結果、次回のエンジン始動時には、吸気カムは吸気弁のリフト量が最適となる位置にあり、充分な空気の流入が確保され、エンジン始動がスムーズに行える。
【０００６】
ところが、上記特許文献３に開示の技術は、エンジンの減速運転時あるいはアイドリング運転時を利用して吸気カムの位置を移動させるものであり、したがって、イグニッションスイッチをオフとしてエンジンを即座に停止する場合には、カムを始動のための最適位置へ移動させることはできず、次回のエンジン始動に当ってスムーズな始動を行うことができない。特許文献３の技術は、例えば、信号待ち等の状態でエンジンを自動停止させる機能を備えた車両に採用されて効果がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１６４０４号公報
【特許文献２】特開昭６３−３４２８２号公報
【特許文献３】特開２０００−２１３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の可変動弁システムにおける上記のような問題を解決するためになされたもので、アイドリング運転等を行うことなくＩＧスイッチを切ってエンジンを即座に停止した場合であっても、次回のエンジン始動をスムーズに行うことができるように吸気カムの移動を制御することが可能な、可変動弁システムの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、エンジンの吸気弁におけるリフト量を変更するためのモータを制御するモータ制御部を備える可変動弁システムの制御装置において、モータ制御部は、エンジンの停止を検出した場合、エンジンの吸気弁におけるリフト量がエンジン始動に最適の値となるようにモータによって吸気カムの位置を駆動するようにしている。
【００１０】
第１の発明によれば、例えばイグニッションスイッチがオフ状態に移行したことを検出する信号によりエンジンの停止が検出されると、モータによって吸気カムの位置が自動的に調整され、吸気弁におけるリフト量がエンジン始動に最適の状態（リフト量最大位置）とされる。したがって、次回のエンジン始動時において、従来装置の場合のようにモータを駆動して吸気カムをエンジン始動に最適位置に移動させる等の操作を行うことなく、スタータのオンによってエンジン始動をスムーズに行うことができる。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明におけるエンジン停止後の吸気カムの自動的な位置調整を、バッテリ電圧を昇圧しておこなう。エンジン停止後に吸気カムの移動をモータによって行う場合、移動時間が長くなるとドライバは不快感を覚える。ところが、エンジン停止後はオルタネータも停止しているので、バッテリ電圧が低下している可能性が高く、また、電気負荷（ヘッドランプ等）が作動している場合はさらにバッテリ電圧が低下し、その結果としてモータのトルクが小さくなるので、吸気カムの移動時間が長くなる。したがって、第２の発明において、吸気カムの駆動をバッテリ電圧を昇圧して行うことにより、モータのトルクが上がってカムの移動時間が短くなり、ドライバに与える不快感を軽減することができる。
【００１２】
第３の発明では、エンジン運転時において、吸気カムを運転状態に応じた最適位置に制御するためのモータ駆動は、昇圧部を経由せずバッテリからモータに直接供給される電圧によって行われる。これによって、通常の運転時に、昇圧経路での電力損失を伴わずにモータを駆動することができる。
【００１３】
第４の発明では、エンジンの停止時において、バッテリ電圧が所定値以下である場合に、昇圧部を介して昇圧されたバッテリ電圧をモータに供給し、吸気カムを移動させるようにしている。その結果、バッテリ電圧が吸気カムを速やかに駆動するのに充分であるにも拘わらず、昇圧部を介してモータに不必要に高い電圧が供給されることを防止することができ、昇圧経路での不必要な電力損失が防止される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の可変動弁システムの制御装置では、エンジン停止後に吸気カムをエンジン始動に最適な位置にまで移動するので、次のエンジン始動がスムーズに行われる。また、昇圧部を設けて昇圧したバッテリ電圧により吸気カムを駆動することによって、エンジン停止後の吸気カムの移動時間を短くすることができ、ドライバに不快感を与えることがない。また、通常の運転時など、オルタネータが動作しバッテリに充分な電圧が確保される場合は、昇圧部を経由せずバッテリ電圧によって直接モータを駆動することにより、昇圧部での不要な電力消費が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、可変動弁システムが搭載されたエンジンの一部断面を示す。エンジン１はシリンダブロック２と、このシリンダブロック２内で往復運動するピストン３と、シリンダブロック２上に取り付けられたシリンダヘッド４を備えている。シリンダブロック２には複数の気筒５が形成され、各気筒５内にはシリンダブロック２、ピストン３、シリンダヘッド４によって燃焼室６が形成される。
【００１６】
各燃焼室６内は、シリンダヘッド４内に形成された吸気ポート７および排気ポート８に通じている。燃焼室６と吸気ポート７間には吸気弁９が配置され、その間の流路を開閉する。燃焼室６と排気ポート８間には排気弁１０が配置され、その間の流路を開閉する。吸気弁９は、作用角変更機構１１とロッカーアーム１２とを介して吸気カム１３によってリフトされ、排気弁１０はロッカーアーム１４を介して排気カム１５によってリフトされる。吸気カム１３は吸気カムシャフト１６に取り付けられ、一方、排気カム１５は排気カムシャフト１７に取り付けられる。
【００１７】
作用角変更機構１１の詳細な構成およびその作用効果については、本願発明の主要部分を構成するものでは無いのでここでは詳述しない。一例として、作用角変更機構１１の詳細な構成および作用効果については、特許文献１に記載されている。ここでは、リフト量を調節するために制御シャフト１８をモータによって調節している。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態にかかる可変動弁システムの制御装置の回路構成を示すブロック図である。可変動弁システムの制御装置２０は、モータ２１と、モータ制御部２２と、昇圧部２３と、雑音防止部２４と、エンジン制御用ＥＣＵ２５を含んでいる。モータ２１の機械的出力は、図１において説明した吸気カム１３の作用角変更機構１１に接続され、制御シャフト１８の動作を制御する。２６は、例えば車載バッテリであり、モータ２１を駆動する電源として使用される。なお、この例では、可変動弁システムの制御装置２０にモータ２１とエンジン制御用ＥＣＵ２５を一体としたものであるが、各々は別体でもよく、或いは可変動弁システムの制御装置にエンジン制御用ＥＣＵ２５又はモータ２１を含むものであってもよい。
【００１９】
昇圧部２３は、昇圧コントローラ２７、昇圧用コイル２８、第１スイッチング素子２９、逆流防止用ダイオード３０、昇圧用コンデンサ３１、昇圧経路バイパス用の第２スイッチング素子３２およびこの素子３２に並列に接続されたツェナーダイオード３３を備えている。ツェナーダイオード３３は、昇圧部２３の出力側が所定値以上の電圧となった場合にブレークダウンして、電流をバッテリ２６に逃がす働きをするものであり、昇圧部２３の出力が異常に高い値になった場合、昇圧部の破損を防止するものである。昇圧コントローラ２７は、エンジン制御ＥＣＵ２５の制御下で、第１および第２のスイッチング素子２９、３２のオン、オフを制御する信号を出力する。
【００２０】
雑音防止部２４は、コイル３４と整流用のコンデンサ３５を含んでいる。なお、図２に示す昇圧部２３、雑音防止部２４の回路構成は単なる１実施形態であり、本発明において昇圧目的を達成する種々の回路が使用可能であることはもちろんである。
【００２１】
エンジン制御用ＥＣＵ２５は、エンジン全般の動作制御を行うための電子制御ユニットであり、種々のセンサからの信号入力を受けてエンジンを正常に作動させるための種々の制御信号を生成するが、図２では、可変動弁システムの制御に必要な入出力信号のみを示している。図示するように、エンジン制御用ＥＣＵ２５には、可変動弁システムにおける吸気カム１３の位置信号、イグニッション（ＩＧ）スイッチのオン、オフ信号、スタータのオン、オフ信号さらに車載バッテリ２６の電圧モニタ信号が入力される。また、エンジン制御用ＥＣＵ２５は、モータ制御部２２および昇圧コントローラ２７に制御信号を送出する。なお、エンジン制御用ＥＣＵ２５はメインリレー制御機能を有しており、ＩＧスイッチがオフとなっても直ぐに電源が落ちることなく、所定の作業を終了した後、自己電源をオフとする。
【００２２】
次に、昇圧部２３におけるバッテリ電圧の昇圧機構を簡単に説明する。バイパス用の第２スイッチング素子３２が昇圧コントローラ２７の制御下でオフの場合、車載バッテリ２６の出力電圧は雑音防止部２４を介して昇圧用コイル２８の入力側に印加される。この時、昇圧用コントローラ２７の制御下で第１スイッチング素子２９がオンの場合、昇圧用コイル２８、第１スイッチング素子２９を介して接地側に電流が流れ、コイル２８のダイオード３０側端子が低電圧となり、昇圧用コンデンサ３１は充電されない。
【００２３】
一方、第１スイッチング素子２９がオフであれば、コイル２８はエネルギーを蓄積し、ダイオード３０側端子が高電圧となって昇圧用コンデンサ３１を充電し、モータ２１に印加される高電圧の出力電圧を形成する。第１スイッチング素子２９は昇圧コントローラ２７の制御によってオン、オフを繰り返し、そのデューティサイクルによって出力電圧の高低が決定される。即ち、第１スイッチング素子２９のオフの時間が長い場合、出力電圧は高くなり、短い場合出力電圧は低くなるので、デューティ比を適宜選択することによって、出力電圧値を調整することができる。ダイオード３０は、昇圧用コンデンサ３１から電流がバッテリ２６に逆流することを防止する働きをする。
【００２４】
上記の様にして、昇圧部２３によってバッテリ電圧の昇圧が行われるが、昇圧の必要が無い場合、昇圧コントローラ２７の制御によって第２スイッチング素子３２をオンとする。これによって、第２スイッチング素子３２は導通し、バッテリ２６、コイル３４、第２スイッチング素子３２を介してモータ１に至る電流経路が形成され、昇圧用コイル２８およびダイオード３０には電流が流れ無くなる。これによって、バッテリ電圧は昇圧されることなくモータ２１に供給される。なお、この場合、コイル２８およびダイオード３０でのエネルギー損失（熱損失）は発生しない。
【００２５】
図３は、本発明の１実施形態にかかる可変動弁システムの制御フローを示す図である。以下に、図３を参照しながら、本装置の１実施形態にかかる制御方法を説明する。
【００２６】
ステップＳ１で例えば車両のイグニッションスイッチングをオンとし、さらにスタータを回転させてエンジンをオンとする。エンジンのオフからオンへの変化は、エンジン制御ＥＣＵ２５においてスタータのオンオフ信号をモニタすることによって検出される。なお、本フローのスタートの時点で、前回のエンジンオフ時の本装置における制御により、吸気カム１３の位置は吸気弁９のリフト量が最大となる位置に設定されているので、燃焼室への充分な空気の流入が確保され、ステップＳ１のエンジンオンはスムーズに行われる。
【００２７】
エンジンがオンとされると、エンジン制御ＥＣＵ２５は昇圧コントローラ２７に信号を送り、バイパス用の第２スイッチング素子３２をオンとする（ステップＳ２）。これによって、昇圧経路がバイパスされ、バッテリ２６の電圧が直接モータ２１に印加されるので、モータ２１はエンジン制御ＥＣＵ２５およびモータ制御部２２の制御下で運転時の最適吸気弁リフト量調整を行う（ステップＳ３）。
【００２８】
ドライバがエンジンをオフとして運転を終了すると、エンジン制御ＥＣＵ２５はイグニッションスイッチのオフ信号によってこれを検知し（ステップＳ４）、バッテリ２６の電圧検出を行う。このとき、バッテリ２６の電圧が所定値よりも小さければ（ステップＳ５のＮＯ）、エンジン制御ＥＣＵ２５は昇圧コントローラ２７を制御してバイパス用第２スイッチング素子３２をオフとする信号を出力させ（ステップＳ６）、バッテリ電圧の昇圧を行うべく、昇圧用コイル２８にバッテリ電圧を印加する。同時に第１スイッチング素子２９のオン、オフを制御する信号を昇圧コントローラ２７に出力させて、昇圧電圧を調整する。
【００２９】
この結果、モータ２１に印加される電圧は吸気カム１３の速やかな移動に適切な値にまで昇圧されるので（ステップＳ７）、モータ２１に充分な作動電圧が供給され、その結果、吸気弁９のリフト量が最大となるまで吸気カム１３が速やかに移動する（ステップＳ８）。したがって、エンジン停止後のモータの駆動が短時間で終了し、ドライバはあまり不快感を覚えることが無い。
【００３０】
上述したように、エンジン制御ＥＣＵ２５はメインリレー制御機能を有しており、したがってステップＳ９で吸気弁リフト量が最大値に設定されると、自己電源を停止し（ステップＳ９）、全ての操作を終了する。
【００３１】
以上の過程により、ドライバがエンジンを切ることによって、車両は自動的にその可変動弁システムにおける吸気弁のリフト量を最大値に設定するため、次回のエンジン始動時（例えばステップＳ１）においてそのエンジンの駆動がスムーズに行われる。
【００３２】
一方、ステップＳ５でバッテリ電圧を検出した結果、バッテリ電圧が所定値以上であると（ステップＳ５のＹＥＳ）、バッテリ電圧を昇圧する必要が無いため、ステップＳ６、Ｓ７をスキップして直接ステップＳ８に移動し、吸気弁リフト量を最大とする処理を実行する。この結果、バッテリ電圧が正常値であるにも拘わらずその電圧を昇圧してモータ２１を駆動するという、不必要な処理を回避することができる。なお、昇圧部を作動させることによって、昇圧コイル２８、ダイオード３０において電力損失が発生するため、燃費を向上する上でも、必要の無い場合にはバッテリ電圧の昇圧を避けることが望ましい。
【００３３】
また、ステップＳ１のエンジンオンと同時に昇圧部バイパス用の第２スイッチング素子３２をオンとして（ステップＳ２）昇圧部をバイパスすることにより、エンジン運転時の吸気弁のリフト量調整を、バッテリ２６の出力電圧を昇圧することなく行うことができる。エンジン運転時はオルタネータが動作しており、バッテリ２６の電圧が大きく低下することはない。したがってバッテリ電圧を昇圧しないでも、作用角変更機構１１を介した吸気弁リフト量の調整はスムーズに実行されるので、昇圧部をバイパスして昇圧に伴う電力損失を回避する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】可変動弁システムを搭載したエンジンの一部を示す断面図。
【図２】本発明の１実施形態にかかる可変動弁システムの制御装置の回路構成を示すブロック図。
【図３】図２に示す装置の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１    エンジン
６    燃焼室
７    吸気ポート
８    廃棄ポート
９    吸気弁
１１    作用角変更機構
１３    吸気カム
２０    可変動弁システムの制御装置
２１    モータ
２３    昇圧部
２６    バッテリ
２７    昇圧コントローラ
２８    昇圧コイル
２９    第１スイッチング素子
３２    昇圧部バイパス用第２スイッチング素子
【図１】
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【図２】
2006170088.tif 000004
【図３】
2006170088.tif 000005