(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】キーオフ時には吸気バルブのバルブタイミングを閉弁時期が下死点付近となる第１の制御位置に設定し、アイドルストップ時には吸気バルブのバルブタイミングを第１の制御位置より閉弁時期が進角して実圧縮比が低下する第２の制御位置に設定するとともに、自動停止中にシフト操作手段がＤレンジからその他のレンジに切り換えられた場合には(S100)、エンジンを始動させて(S110)、吸気バルブのリフト量が第１の制御位置でのリフト量より大きく、かつ吸気バルブの実圧縮比が第２の制御位置での実圧縮比より高くなる第３の制御位置にバルブタイミングを設定する（S120）。【選択図】図４
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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を最大バルブリフトから閉弁時期を進角させながら最小バルブリフトへ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前記第１の制御位置と、前記第１の制御位置より前記閉弁時期が進角して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、キーオフ時には前記吸気バルブのバルブタイミングを前記第１の制御位置に設定し、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を前記第２の制御位置に設定するとともに、前記自動停止中にキーオフの予備作動を検出した場合には、前記エンジンを始動させて、前記吸気バルブの実圧縮比が前記第２の制御位置での実圧縮比より高くなるバルブタイミングに前記可変動弁機構を制御することを特徴とする自動停止再始動車両。
【請求項２】
走行レンジを含む複数のレンジ間で切り換え操作可能なシフト操作手段を有する自動変速機を備え、
前記キーオフの予備作動は、前記シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられ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】
前記制御手段は、前記自動停止中に前記シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられた場合には、前記エンジンを始動させて、前記吸気バルブのリフト量が前記第１の制御位置でのリフト量以上となるように前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項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、前記自動停止中に前記シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられて、前記エンジンを始動させ、前記吸気バルブのリフト量が前記第１の制御位置でのリフト量より大きくなる位置でキーオフされた場合には、前記エンジンの停止前に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することを特徴とする請求項３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。そして、このような可変動弁機構を備えたエンジンでは、通常、冷態始動時においては、始動燃料を低減させ、排気性能の低下を抑制するために、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リフト量を低下させたり、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装置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のような制御を行なうと、例えば自動停止中にキーオフしてエンジンを完全に停止させた場合、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てしまうと、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ので、始動性を確保できなくなる虞がある。
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、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可能な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】
【０００６】
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を最大バルブリフトから閉弁時期を進角させながら最小バルブリフトへ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第１の制御位置と、第１の制御位置より閉弁時期が進角して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、キーオフ時には吸気バルブのバルブタイミングを第１の制御位置に設定し、自動停止時には吸気バルブのバルブタイミングを第２の制御位置に設定するとともに、自動停止中にキーオフの予備作動を検出した場合には、エンジンを始動させて、吸気バルブの実圧縮比が第２の制御位置での実圧縮比より高くなるバルブタイミングに可変動弁機構を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１において、走行レンジを含む複数のレンジ間で切り換え操作可能なシフト操作手段を有する自動変速機を備え、キーオフの予備作動は、シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２において、制御手段は、自動停止中にシフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられた場合には、エンジンを始動させて、吸気バルブのリフト量が第１の制御位置でのリフト量以上となるように可変動弁機構を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の発明は、請求項３において、制御手段は、自動停止中にシフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられて、エンジンを始動させ、吸気バルブのリフト量が第１の制御位置でのリフト量より大きくなる位置でキーオフされた場合には、エンジンの停止前に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することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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の制御装置より実圧縮比の低い第２の制御位置となるので、トルク変動が抑えられ、振動を抑えることができる。一方、キーオフ時には、吸気バルブのバルブタイミングが第１の制御装置となり吸気バルブの閉弁時期が下死点付近となるので、実圧縮比を比較的高くすることができ、始動性を確保することができる。
【００１０】
更に、キーオフの予備作動を検出した場合には、エンジンを始動させて、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が大きくなるように確実に設定することができる。よって、吸気バルブのバルブタイミングが第２の制御位置である状態でのキーオンによる始動が回避され、始動性を十分に確保することができる。なお、キーオフの予備作動が実際のキーオフではなかった場合でも、第２の制御位置での実圧縮比より高くなるバルブタイミングでエンジン運転を続ければ良い。
【００１１】
本発明の請求項２の自動停止再始動車両によれば、キーオフの予備作動をシフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられる作動にて検出するため、実際のキーオフまでの時間を得ることができ、実圧縮比が前記第２の制御位置での実圧縮比より高くなるバルブタイミングに可変動弁機構を確実に制御できる。
なお、実際には後退レンジへの切り替え等でキーオフの予備作動ではなかった場合でも、第２の制御位置での実圧縮比より高くなるバルブタイミングでエンジンを運転することで対応できる。
【００１２】
本発明の請求項３の自動停止再始動車両の制御装置によれば、シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられたときに、吸気バルブのリフト量が第１の制御位置でのリフト量以上となることで、吸気バルブの閉弁時期が下死点付近の所定の位置より遅角するので、始動性を確保した上で、第１の制御位置よりも実圧縮比を低下させてトルク変動を抑えることができる。
【００１３】
本発明の請求項４の自動停止再始動車両の制御装置によれば、シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられた後にキーオフされた場合に、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てからエンジンが停止するので、その後のキーオンによる始動時には実圧縮比が高くなる設定で始動されることとなり、始動性を十分に確保することができる。
【００１４】
また、シフト操作手段が走行レンジからその他のレンジに切り換えられた後にキーオフされたときに、吸気バルブのリフト量が第１の制御位置でのリフト量より大きい状態から第１の制御位置へリフト量を低下させるように制御するので、バルブスプリングの反力の付加によって可変動弁機構によるバルブタイミングの変更を迅速かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】アイドルストップ開始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。
【図４】アイドルストップ時における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。
【図５】アイドルストップ後の再始動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】
【００１６】
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）を備えるとともに、Ｄレンジと、Ｐ、Ｎ、Ｒ等のその他のレンジとに切り換え可能なシフト操作装置３を有するオートマチックトランスミッションを備えている。
【００１７】
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。
【００１８】
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）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及びシフト操作装置３の操作情報や、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
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いる。
【００２２】
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。
特に、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、アイドルストップ開始時の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。
【００２３】
ＥＣＵ３０は、エンジン１のキースイッチ３１のオン時に本ルーチンを繰り返し行う。
まず、ステップＳ１０では、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、リフト量が最小となる第２の制御位置であるか否かを判定する。具体的には、モータ１７への制御信号から判定したり、モータ１７にポジションセンサを備え、このポジションセンサにより検出したモータ１７の回転角度に基づいて判定したりすればよい。吸気バルブ１３のバルブタイミングが第２の制御位置に設定されている場合には、ステップＳ２０に進む。
【００２４】
ステップＳ２０では、上述のアイドルストップ条件が成立したか否かを判別する。アイドルストップ条件が成立している場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０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の自動停止を行う。そして、本ルーチンを終了する。
なお、第２の制御位置でない場合や、アイドルストップ条件が成立していない場合には、エンジン自動停止せずに本ルーチンを終了する。
【００２５】
図４は、アイドルストップ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。
本ルーチンは、アイドルストップ中に繰り返し行われる。
まず、ステップＳ１００では、シフト操作装置３がＤレンジ以外のレンジにシフトされているか否かを判別する。Ｄレンジ以外のレンジとは、具体的にＰ、Ｒ、Ｎレンジであって、キーオフ可能なレンジまたはＤレンジからキーオフ可能なレンジに移動させる際に通過するレンジである。Ｄレンジ以外のレンジである場合には、ステップＳ１１０に進む。Ｄレンジのままである場合には、本ルーチンを終了する。
【００２６】
ステップＳ１１０では、スタータモータ３２、燃料噴射弁３３、点火装置３４を制御してエンジン１を再始動させる。そして、ステップＳ１２０へ進む。
ステップＳ１２０では、モータ１７を制御して、吸気バルブ１３のリフト量が第１の制御位置でのリフト量以上になるように、第３の制御位置にバルブタイミングを設定する。そして、本ルーチンを終了する。
【００２７】
図５は、アイドルストップの再始動後に、キーオフの信号入力時の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。
本ルーチンは、ドライバーによるキーオフの信号入力時に行われる。
ステップＳ２１０では、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。吸気バルブ１３のバルブタイミングの設定が第１の制御位置でない場合には、ステップＳ２２０に進む。吸気バルブ１３のバルブタイミングの設定が第１の制御位置である場合には、ステップＳ２３０に進む。
【００２８】
ステップＳ２２０では、可変バルブリフト機構２を制御して、吸気バルブ１３のバルブタイミングを第１の制御位置に設定する。そして、ステップＳ２３０に進む。
ステップＳ２３０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。
以上のように、本実施形態では、吸気バルブ１３のバルブタイミングがリフト量が最も小さくなる第２の制御位置に設定されている場合にのみ、アイドルストップが許可される。バルブタイミングを第２の制御位置に設定すると実圧縮比が最も小さくなるので、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。また、アイドルストップ時においてエンジン１が停止する直前から実圧縮比を低下させれば、圧縮行程気筒の圧縮圧による逆回転が抑えられ、スムーズなエンジン停止が行われる。更に、吸気バルブ１３のリフト量が少ないと吸気カム１１の駆動トルクの変動も小さくなるので、スムーズな一時停止及び再始動が可能となる。なお、アイドルストップはエンジン１が温態状態である場合に可能であるので、このように実圧縮比を低下させても始動性は確保される。
【００２９】
一方、キーオフによる通常のエンジン停止時には、吸気バルブ１３のバルブタイミングが第１の制御位置に強制的に設定されるので、実圧縮比が最も高い設定となり、その後のエンジン始動時に例え冷態状態になっていたとしても始動性を確保することができる。
特に、上記のようにアイドルストップ状態でシフト操作装置がＤレンジからその他のレンジに変更するように操作された場合、エンジン１を再始動させ吸気バルブ１３のバルブタイミングが第３の制御位置に設定される。したがって、この後にキーオフさせてエンジン１を停止させた場合も可変制御する必要なしに速やかにエンジン停止となるのでドライバーに違和感を与えない。また、その後のキーオンによる始動時には、アイドルストップ時に通常設定される第１の制御位置よりも実圧縮比が高く設定された状態での始動となり、始動性を十分に確保することができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、アイドルストップ状態からキーオフさせる場合には、必ずシフト操作装置３をＤレンジからその他のレンジ（Ｐレンジ等）に移動させることを利用し、このシフトの切り換えタイミングでエンジン１を始動させることで、吸気バルブ１３のバルブタイミングを実圧縮比が比較的高くなる状態に運転者の違和感なく確実に設定することができる。
【００３１】
なお、上記ステップＳ１２０において、シフト変更時に吸気バルブ１３のバルブタイミングを第３の制御位置に設定しているが、吸気バルブ１３のリフト量が第１の制御位置でのリフト量以上になるのであれば、他の制御位置に設定してもよい。例えば第１の制御位置でもよいし、第１の制御位置と第３の制御位置との間に設定してもよい。第１の制御位置であれば、最も圧縮比が高いので始動性が最も良好となるものの振動が増加する虞がある。一方、第３の制御位置であれば、第２の制御位置よりも実圧縮比が低くなるので始動性は若干低下するものの、振動が抑えられる。また、制御目標値が最大値であるため、吸気バルブ１３が第１の制御位置を超えるまでの時間が短くなり、シフトの切り換えからキーオフまでの時間が短くても対応できる。このような点を鑑み、エンジン１の特性を考慮して適宜設定すればよい。
【００３２】
なお、上記シフト変更時において、第１の制御位置よりリフト量を超えない範囲で、第２の制御位置よりも実圧縮比が大きくなるバルブタイミングに設定する方法が考えられる。しかしながら、可変バルブリフト機構１２では、バルブスプリングの戻り反力により、リフト量を低下させる場合よりリフト量を増加させる場合の方がモータ１７の出力が大きく必要とされる。これに対し、上記本実施形態では、シフト変更時にバルブタイミングを第１の制御位置よりもリフト量を大きく設定することで、その後のキーオフ時に吸気バルブ１３のバルブタイミングを迅速に第１の制御位置に移動することができる。したがって、キーオフ後のエンジンの惰性回転でも確実に第１の制御位置に設定することができ、その後のキーオンによる始動時により確実に始動させることができる。
【００３３】
また、上記本実施形態では、キーオフの予備作動としてシフト操作手段がＤレンジからその他のレンジに切り換えられることとしたが、キーオフへつながる作動であればシフト操作手段でなく駐車ブレーキやハザードランプスイッチの操作等でも良い。
【符号の説明】
【００３４】
１    エンジン
２    可変バルブリフト機構
３    シフト操作装置
１３  吸気バルブ
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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【図４】
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【図５】
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