(57)【要約】【課題】自動停止、再始動時の振動を抑えつつ、自動停止時にキーオフした場合においても始動性を十分に確保する。【解決手段】自動停止時には吸気バルブのバルブタイミングが実圧縮比が比較的低くなる第２の制御位置に設定されるように可変バルブリフト機構を制御するとともに、自動停止時にキースイッチがオフされた場合には(S10)、吸気バルブのバルブタイミングが第２の制御位置より実圧縮比の高い第１の制御位置に設定されるように可変バルブリフト機構を制御した(S70)後に、車両電源をオフにする(S50)。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気バルブのリフト量及び開閉時期の少なくとも１つを可変する可変動弁機構と、所定の停止条件の成立時に前記エンジンを自動停止させ、自動停止後の所定の始動条件の成立時に前記エンジンを自動始動させる制御手段と、を備えた自動停止再始動車両であって、
前記可変動弁機構は、前記吸気バルブのバルブタイミングを、少なくとも第１の制御位置と前記第１の制御位置より実圧縮比が低下する第２の制御位置とに設定可能であり、
前記制御手段は、前記自動停止時には前記吸気バルブのバルブタイミングが前記第２の制御位置に設定されるように前記可変動弁機構を制御するとともに、前記自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、前記吸気バルブのバルブタイミングが前記第１の制御位置に設定されるように前記可変動弁機構を制御した後に車両電源をオフすることを特徴とする自動停止再始動車両。
【請求項２】
前記第１の制御位置は、前記吸気バルブの閉弁時期が下死点付近の所定の位置となることを特徴とする請求項１に記載の自動停止再始動車両。
【請求項３】
前記第２の制御位置の前記吸気バルブのリフト量は、前記第１の制御位置の前記吸気バルブのリフト量より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の自動停止再始動車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記自動停止時には前記吸気バルブのバルブタイミングが前記第２の制御位置に設定されるように前記可変動弁機構を制御するとともに、前記自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、前記エンジンを始動させ前記吸気バルブのバルブタイミングが前記第１の制御位置に設定されるように前記可変動弁機構を制御した後に前記エンジンを停止し車両電源をオフすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の自動停止再始動車両。
【請求項５】
前記吸気バルブの実バルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段を備え、
前記制御手段は、前記自動停止時にキースイッチがオフされた場合に前記吸気バルブのバルブタイミングを前記第１の制御位置にする前記可変動弁機構の制御後に前記実バルブタイミング検出手段により前記実バルブタイミングを検出し、前記実バルブタイミングが前記第１の制御位置にない場合には、当該実バルブタイミングを記憶し、次回の始動時において当該記憶した実バルブタイミングに基づいて始動性が向上するように前記エンジンの燃料噴射量及び点火時期の少なくとも１つを補正制御することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の自動停止再始動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構を備えた自動停止再始動車両のエンジンの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行停止時にエンジンを自動的に停止して燃費を向上させる自動停止再始動車両が開発されている。自動停止再始動車両は、例えば車速が０である等の所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止する。また、このエンジンの自動停止後にブレーキ操作解除等の所定の始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる。
一方、エンジンの吸気バルブのリフト量を可変させる可変動弁機構を備えたエンジンが開発されている。このような可変動弁機構を備えたエンジンにおいて、冷態始動時では、始動燃料を低減させ排気性能を向上させるため、実圧縮比が極力高くなるように吸気バルブの閉弁時期を上死点付近に設定することが一般的である。
【０００３】
しかしながら、このように実圧縮比が高くなるように設定すると、トルク変動が大きくなるので、エンジン停止時及び始動時に振動やスタータの打音が大きくなるといった問題点が発生する。特に、上記のような自動停止再始動車両では、自動停止、再始動時に、乗員に感知されないように振動等を極力抑えることが望ましい。
そこで、可変動弁装置付エンジンを備えた自動停止再始動車両において、キースイッチオン、オフによる通常停止、通常始動時には、実圧縮比が高くなるように可変動弁機構を制御して冷態時の始動性を確保する一方、温態状態である自動停止、再始動時には、例えば吸気バルブの閉弁時期を変更したりして圧縮比を抑えるように可変動弁機構を制御する技術が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように自動停止、再始動時に圧縮比を抑えるよう制御すると、例えば自動停止中にキーオフしてしまうと、その後始動するまでに時間が経過してエンジンが冷態状態となった場合、次回始動時に圧縮比の低い設定で冷態状態のエンジンを始動させることになる。このような場合、始動時に可変動弁機構を作動させて圧縮比が高くなる設定にすればよいが、冷態状態では油温の低下により摺動抵抗が増加して可変動弁機構の作動が不十分となる虞があり、迅速な始動が困難となる。
【０００６】
本願はこのような問題に鑑み発明されたものであって、自動停止時にキーオフした場合に、その後の始動時にエンジンが冷態状態となっていても迅速な始動を可能とする自動停止再始動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンの吸気バルブのリフト量及び開閉時期の少なくとも１つを可変する可変動弁機構と、所定の停止条件の成立時にエンジンを自動停止させ、自動停止後の所定の始動条件の成立時にエンジンを自動始動させる制御手段と、を備えた自動停止再始動車両であって、可変動弁機構は、吸気バルブのバルブタイミングを、少なくとも第１の制御位置と前記第１の制御位置より実圧縮比が低下する第２の制御位置とに設定可能であり、制御手段は、自動停止時には吸気バルブのバルブタイミングが第２の制御位置に設定されるように可変動弁機構を制御するとともに、自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、吸気バルブのバルブタイミングが第１の制御位置に設定されるように可変動弁機構を制御した後に車両電源をオフすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１において、第１の制御位置は、吸気バルブの閉弁時期が下死点付近の所定の位置となることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２において、第１の制御位置は、吸気バルブの閉弁時期が下死点付近の所定の位置となることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から３の何れかにおいて、制御手段は、自動停止時には吸気バルブのバルブタイミングが第２の制御位置に設定されるように可変動弁機構を制御するとともに、自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、エンジンを始動させ吸気バルブのバルブタイミングが第１の制御位置に設定されるように可変動弁機構を制御した後にエンジンを停止し車両電源をオフすることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５の発明は、請求項１から３の何れかにおいて、吸気バルブの実バルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段を備え、制御手段は、自動停止時にキースイッチがオフされた場合に吸気バルブのバルブタイミングを第１の制御位置にする可変動弁機構の制御後に実バルブタイミング検出手段により実バルブタイミングを検出し、実バルブタイミングが第１の制御位置にない場合には、当該実バルブタイミングを記憶し、次回の始動時において当該記憶した実バルブタイミングに基づいて始動性が向上するようにエンジンの燃料噴射量及び点火時期の少なくとも１つを補正制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の自動停止再始動車両によれば、自動停止時には吸気バルブのバルブタイミングが第１の制御位置より実圧縮比が低くなる第２の制御位置に設定されるので、トルク変動が抑えられ、振動を抑えることができる。
更に、自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、吸気バルブのバルブタイミングを第２の制御位置より実圧縮比の高い第１の制御位置に設定した後に車両電源をオフするので、次回のキースイッチによる始動時に吸気バルブのバルブタイミングが実圧縮比の比較的高い第１の制御位置となった状態でエンジンを始動させることができるので、例えエンジンが冷態状態となっていても、始動性を確保することができる。
【００１１】
本発明の請求項２の自動停止再始動車両によれば、自動停止時にキースイッチがオフされた場合には、車両電源オフ前に閉弁時期が下死点付近となる第１の制御位置に吸気バルブのバルブタイミングが設定制御されるので、次回キースイッチによる始動時に実圧縮比がより高くなる設定で始動させることができ、始動性を十分に確保することができる。
本発明の請求項３の自動停止再始動車両によれば、第２の制御位置の吸気バルブのリフト量は、第１の制御位置の吸気バルブのリフト量より小さいので、温態でのエンジンの再始動時に吸入空気量を制限して極端にエンジン回転数が上昇することがなく、冷態での始動時には、リフト量を増大させて吸入空気量を増加させ始動性を確保できる。更に、第２の制御位置から第１の制御位置に可変動弁機を制御することはリフト量を増大させることになり可変動弁機構の負荷としては大きいものであるが、この制御を温態時に行うことにより負荷の増大を抑制することができ、可変する応答性も高い状態であるため、第２の制御位置から第１の制御位置に可変するのに時間を要しないのでドライバーに違和感を与えることはない。
【００１２】
本発明の請求項４の自動停止再始動車両によれば、吸気バルブのバルブタイミングを第１の制御位置に設定されるように可変動弁機構を制御するときにエンジンを始動させるため確実に可変動弁機構の制御が行える。
本発明の請求項５の自動停止再始動車両によれば、自動停止時にキースイッチがオフされて吸気バルブのバルブタイミングが第１の制御位置になるように可変動弁機構が制御されたときに、バルブタイミングが第１の制御位置にない場合には、このとき記憶したバルブタイミングに基づいて次回の始動時に始動性が向上するようにエンジンを制御することができ、始動性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る自動停止再始動車両のエンジン制御系の概略構成図である。
【図２】本実施形態のエンジンのバルブタイミングを示すグラフである。
【図３】キーオフ時の可変バルブリフト機構及びエンジンの制御要領を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る自動停止再始動車両のエンジン制御系の概略構成図である。
本実施形態の自動停止再始動車両は、エンジン１に可変バルブリフト機構２（可変動弁機構）を備えている。
図１に示すように、エンジン１は、１本のカムシャフト１０に吸気カム１１及び排気カム１２を備えた所謂ＳＯＨＣ式エンジンである。可変バルブリフト機構２の構造は、例えば特開平２００５−２９９５３６号公報に記載されており、詳細な構造については省略するが、カムシャフト１０、及び吸気バルブ１３を駆動するロッカアーム１４の他に、センタロッカアーム１５及びスイングカム１６を備えている。そして、吸気カム１１の回転によりロッカアーム１４を上下動する際に、モータ１７によりロッカシャフト１８を回転駆動してセンタロッカアーム１５の支点位置を移動させることで、吸気バルブ１３の最大リフト量を変化させつつ、最大リフト量から最小リフト量まで、開弁時期を略一定に保ちながらリフト量の減少に伴って一義的に吸気バルブ１３の閉弁時期を進角させることが可能となっている。また、モータ１７には、その回転角を検出する回転角センサ２０（実バルブタイミング検出手段）が設けられている。回転角センサ２０は、回転角を検出することで吸気バルブ１３の実バルブタイミングを間接的に検出する機能を有している。
【００１５】
ＥＣＵ３０（制御手段）は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマを含んで構成されており、エンジン１全般の制御を行う。特に、ＥＣＵ３０は、キースイッチ３１の操作情報、モータ１７の回転角や、その他アイドルスイッチ、ブレーキスイッチ、車速、エンジン回転速度等の各種エンジン運転情報を入力し、可変バルブリフト機構制御機能としてモータ１７の作動制御を行うとともに、自動停止再始動制御機能としてスタータモータ３２、燃料噴射弁３３、点火装置３４の作動を制御する。
【００１６】
詳しくは、ＥＣＵ３０は、自動停止再始動制御機能として、所定のアイドルストップ条件、例えばキースイッチ３１、アイドルスイッチ及びブレーキスイッチがオン、車速が所定車速以下、エンジン回転速度が所定回転数以下ならびにエンジン１が温態状態である場合に、燃料噴射弁３３からの燃料噴射を停止してエンジン１の運転を自動停止させる。また、ＥＣＵ３０は、当該自動停止（アイドルストップ）時に、所定の始動条件、例えばブレーキ操作解除によりブレーキスイッチがオフとなった場合に、スタータモータ３２及び点火装置３４を作動させてエンジン１を再始動させる。
【００１７】
図２は、本実施形態のエンジン１のバルブタイミングを示すグラフである。詳しくは、図２は、吸気バルブ１３及び排気バルブのリフト量の推移を示している。
図２に記載のように、上記可変バルブリフト機構２を備えたエンジン１では、吸気バルブ１３のバルブタイミング（リフト量及び閉弁時期の設定位置）が、吸気バルブ１３の閉弁時期が下死点（ＢＤＣ）付近に設定された状態となる第１の制御位置を含み、その前後に、最小リフト量となる第２の制御位置から最大リフト量となる第３の制御位置までの間で連続的に可変設定可能である。
【００１８】
第１の制御位置では、上記のように吸気バルブ１３の閉弁時期が下死点付近に設定されることから、始動時を含むエンジン回転数が低い状態では実圧縮比が最も高くなる。なお、後述するエンジン１の温態状態でのアイドルストップ時のリフト量より大きくなるため吸入空気量も確保できる。
第２の制御位置では、最も吸気バルブ１３の閉弁時期が進角し、実圧縮比が小さくなる。この第２の制御位置は、エンジン１が温態状態である場合に可能なアイドルストップ時において始動が可能な範囲でリフト量が極力小さくなるように設定されて吸入空気量を制限し、始動時の無用な吹き上がりを抑制している。
【００１９】
第３の制御位置では、吸気バルブ１３の閉弁時期が下死点よりも遅角し、実圧縮比が第１の制御位置での実圧縮比より小さく、第２の制御位置での実圧縮比より大きい。
更に、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、自動停止再始動制御機能と可変バルブリフト機構制御機能とを関連付けて制御を行う。以下、図３を用いてその詳細を説明する。
図３は、キーオフ時における可変バルブリフト機構２及びエンジン１の制御要領を示すフローチャートである。
【００２０】
ＥＣＵ３０は、自動停止（アイドルストップ）時では、通常、バルブタイミングが第２の制御位置になるように可変バルブリフト機構２を制御する。
また、ＥＣＵ３０は、エンジン１のキースイッチ３１のオフ毎に、図３に示すルーチンをスタートさせる。
まず、ステップＳ１０では、現在、エンジン１が上記自動停止再始動制御機能による自動停止状態であるか否かを判別する。自動停止状態である場合には、ステップＳ６０に進む。自動停止状態でない場合には、ステップＳ２０に進む。
【００２１】
ステップＳ２０では、回転角センサ２０からモータ１７の回転角を入力し、現在の可変バルブリフト機構２における吸気バルブ１３のバルブタイミングの設定が、実圧縮比が最も高くなる第１の制御位置であるか否かを判別する。第１の制御位置である場合には、ステップＳ４０に進む。第１の制御位置でない場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置となるようにモータ１７を制御する。そして、ステップＳ４０に進む。
【００２２】
ステップＳ４０では、燃料噴射弁３３からの燃料噴射を停止させて、エンジン１を停止させる。そして、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、車両電源をオフにする。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ６０では、回転角センサ２０からモータ１７の回転角を入力し、現在の可変バルブリフト機構２における吸気バルブ１３のバルブタイミングの設定が、第１の制御位置であるか否かを判別する。第１の制御位置である場合には、ステップＳ８０に進む。第１の制御位置でない場合には、ステップＳ７０に進む。
【００２３】
ステップＳ７０では、吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置となるようにモータ１７を制御する。このとき、モータ１７の作動開始に伴ってタイマをスタートし、第１の制御位置となるまでのモータ１７の作動時間を計測する。吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置となる前に、モータ１７の作動時間が規定時間Ｔ1を超えた場合には、モータ１７の作動を停止させる。規定時間Ｔ1は、エンジン１が温態状態である場合に、吸気バルブ１３のバルブタイミングが第２の制御位置から第１の制御位置へ移動する場合に必要とする時間に設定すればよい。そして、ステップＳ８０に進む。
【００２４】
ステップＳ８０では、ステップＳ７０において、規定時間Ｔ1内に吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置に到達せずにモータ１７を停止させたか否かを判別する。規定時間Ｔ1内に第１の制御位置に未到達である場合には、ステップＳ９０に進む。規定時間Ｔ1内に到達した場合には、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ９０では、回転角センサ２０からモータ１７の回転角を入力し、吸気バルブ１３のバルブタイミングの設定状態を記憶する。そして、ステップＳ５０に進む。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、自動停止時には実圧縮比の低い第２の制御位置にバルブタイミングが設定されるので、始動時の負荷が小さくなり、クランキング回転速度が上昇して、回転変動が抑えられる。よって、エンジン１の振動が抑制され、スタータモータ３２の打音も軽減され、乗員に気づき難く不快感の少ないエンジン１の再始動が可能となる。
【００２６】
そして、自動停止中にキーオフ操作された場合には、バルブタイミングが第２の制御位置から第１の制御位置に移動するようにモータ１７を作動させて、電源をオフにする。したがって、その後のキースイッチ３１による通常始動時には、既に吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置に設定されているので、キーオフ後時間が経過してエンジンが冷態状態となっていたとしても、実圧縮比が最も高くなる第１の制御位置での始動することになり、始動性を十分に確保することができる。
【００２７】
なお、自動停止時にキースイッチ３１がオフ操作された場合には、既にエンジン１が停止しており、第２の制御位置から第１の制御位置まで比較的大きく移動させなければならず、フリクションにより第１の制御位置まで到達することが困難となる虞がある。しかしながら、エンジン１が温態状態であることが自動停止の実行条件の１つとして設定されているので、フリクションは比較的抑えられ、第１の制御位置まで到達が不能となる可能性は抑えられる。加えて、可変応答性の悪化が少ないので、キースイッチ３１をオフしてから可変時間を多く要せずに車両電源オフできるのでドライバーに違和感を与えない。
【００２８】
また、自動停止時にキースイッチ３１がオフ操作され、モータ１７を作動制御したときに、例え第１の制御位置まで到達しなかったとしても、このときのバルブタイミングが記憶されているので、次回キースイッチ３１による始動時に始動性が向上するように、この記憶されたバルブタイミングに応じて燃料噴射量、点火時期等を補正制御すればよい。このようにすれば、始動をより確実に行うことができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、可変バルブリフト機構２が、閉弁時期及びリフト量を可変させるが、本発明はこれに限定するものではなく、実圧縮比を可変させる機能を有しているものであれば各種可変動弁機構に適用することができる。
また、本実施形態では、可変バルブリフト機構２は、第２の制御位置と第３の制御位置とを連続的に可変可能であるが、本発明はこれに限定するものではなく、少なくともキースイッチによる始動時に設定されるバルブタイミングと自動停止時に設定されるバルブタイミングとを切り換え可能であればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１    エンジン
２    可変バルブリフト機構
１３  吸気バルブ
２０  回転角センサ
３０  ＥＣＵ
３１  キースイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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