(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、内燃機関の回転数および負荷を検出する手段と、この機関回転数および負荷に応じて上記吸気弁のリフト・作動角および中心角を制御する制御手段と、上記内燃機関をクランキングする起動用モータと、を備え、車両停止時に内燃機関の発火運転を停止するとともに車両発進時に上記モータにより内燃機関を起動して発火運転を再開するように構成されるとともに、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時に上記リフト・作動角可変機構および上記位相可変機構により吸気弁閉時期が下死点前に制御される車両用内燃機関の制御装置において、
車両停止に伴う内燃機関の停止直前に、上記吸気弁のリフト・作動角を、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時のリフト・作動角よりも小さく制御するとともに、上記吸気弁の中心角を、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時の中心角よりも進角側に制御して、吸気弁閉時期を下死点前でかつ上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時の閉時期よりも進角側とすることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、内燃機関の回転数および負荷を検出する手段と、この機関回転数および負荷に応じて上記吸気弁のリフト・作動角および中心角を制御する制御手段と、上記内燃機関を回転駆動するモータと、車両を駆動可能な第２のモータと、を備え、車両停止時および車両低速走行時に内燃機関の発火運転を停止して上記第２のモータによる走行を行うとともに、所定の車両加速時に上記モータにより内燃機関を起動して発火運転を再開するように構成されるとともに、Ｒ／Ｌ走行時に上記リフト・作動角可変機構および上記位相可変機構により吸気弁閉時期が下死点前に制御される車両用内燃機関の制御装置において、
車両運転条件に伴う内燃機関の停止直前に、上記吸気弁のリフト・作動角を、機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時のリフト・作動角よりも小さく制御するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時の中心角よりも進角側に制御して、吸気弁閉時期を下死点前でかつ機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時の閉時期よりも進角側とすることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
【請求項３】
車両停止状態からの急発進の際に、上記のリフト・作動角で内燃機関のクランキングと燃料噴射および点火を開始した後、上記吸気弁の中心角を遅角させて、吸気弁閉時期を下死点に近づけるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項４】
第２のモータによるモータ走行からの急加速の際に、上記のリフト・作動角で内燃機関のクランキングと燃料噴射および点火を開始した後、上記吸気弁の中心角を遅角させて、吸気弁閉時期を下死点に近づけるように制御することを特徴とする請求項２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項５】
車両停止状態からの緩発進の際に、上記のリフト・作動角で内燃機関のクランキングを開始した後、所定回転数に達した時点で、燃料噴射および点火を開始するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関の負荷および回転数に対応した所定の進角位置に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項６】
第２のモータによるモータ走行からの緩加速の際に、上記のリフト・作動角で内燃機関のクランキングを開始した後、所定回転数に達した時点で、燃料噴射および点火を開始するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関の負荷および回転数に対応した所定の進角位置に制御することを特徴とする請求項２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記リフト・作動角可変機構は、駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと，上記駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁のタペットを押圧する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の偏心カム部の回動位置を変化させることにより吸気弁のリフト・作動角が同時に増減変化するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記位相可変機構は、上記駆動軸と同心に回転可能に配置され、かつチエーンもしくはタイミングベルトを介してクランクシャフトに従動するスプロケットと、このスプロケットと上記駆動軸との間に装着され、両者の相対的な位相を変化させる手段と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるハイブリッド型自動車やアイドルストップ手段を備えた自動車のように、車両運転中に自動的に停止、起動を繰り返す内燃機関に好適な車両用内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、この種の内燃機関に適した吸気弁の可変制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加速時ならびに高速走行時に内燃機関によって車両を駆動するとともに、低速走行時にはモータを用いた走行を行い、この低速走行時や車両停止時に内燃機関を停止させるようにしたハイブリッド型自動車が従来から種々提案されている。この種のハイブリッド型自動車としては、車両を駆動するためのモータと、内燃機関を必要に応じて起動するためのモータと、をそれぞれ個別に備えている構成が一般的であり、車両停止状態から緩やかに発進した場合、走行用モータによって走行が開始され、その後、車速の上昇などにより要求トルクが走行用モータの限界に達した時点で、起動用モータによって内燃機関が自動的に起動されるようになっている。また、通常、これらのモータの双方もしくは一方が、発電用にも利用されるようになっており、低速運転中であっても、バッテリ充電量が減少すると、内燃機関が起動されて、充電が行われる。
【０００３】
また、走行用モータを具備せずに内燃機関のみで駆動される車両にあっても、車両停止時に内燃機関が自動的に停止され、かつ発進時に自動的に起動される、いわゆるアイドルストップ手段を備えたものが知られている。
【０００４】
このような自動的な停止、起動が繰り返される内燃機関に適した吸気弁の制御として、例えば特開２０００−３４９１３号公報には、起動時に吸気弁の作動角を最大にしつつ閉時期を大幅に遅らせてことによって、いわゆるデコンプ作用として圧縮圧力を十分に低く抑え、不快な車体振動を抑制することが開示されている。
【０００５】
また、特開２０００−７３９０１号公報には、吸気弁の閉時期を遅く設定し、実圧縮比よりも膨張比を大としたいわゆるアトキンソンサイクルによってポンプ損失を低減する提案がなされている。
【０００６】
なお、本出願人は、先に、吸気弁のリフト・作動角を連続的に拡大，縮小制御可能な可変動弁機構を提案しており（例えば特開平１１−１０７７２５号公報、特開平１１−３２４６２５号公報等参照）、さらに、リフトの中心角の位相を遅進させる機構と組み合わせて、リフト特性の大幅な自由度を得るようにした可変動弁機構を提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の熱効率を向上させる上で、車両停止時、あるいはハイブリッド型自動車におけるモータ走行時に、内燃機関を停止することは重要な要素である。しかしながら、停止状態あるいはモータで滑らかに走行している状態で、内燃機関が起動されると、特に回転数が上昇するまでの間、コンプレッションに起因するマウント振動が発生し、車体振動となって不快感を与える、という問題がある。
【０００８】
これを避けるには、マウントの共振点を通過するまで、上記特開２０００−３４９１３号公報に開示されているように、吸気弁の閉時期を大幅に遅らせて圧縮圧力を十分に低く抑えるのが効果的である。
【０００９】
また、ハイブリッド型自動車においては、モータ走行後のバッテリの充電を行う際に、内燃機関を高効率な条件で運転することが燃費向上には必須であり、このためには、上記特開２０００−７３９０１号公報に示されているように、吸気弁の閉時期を遅く設定し、実圧縮比よりも膨張比を大として、ポンプ損失を低減することは有効な手段であると言える。また、特に、上述したような、エンジン再起動時の振動低減にもそのまま適用できる点で合理的ではある。
【００１０】
しかしながら、これらの従来技術のように、吸気弁の閉時期を大幅に遅らせた条件では、実圧縮比の低下が著しいため、内燃機関の起動に際しては、相当な高回転までモータリングしないと良好な初爆が得られない。これは、暖機後の緩加速時の再起動など、燃焼面でも時間的にも余裕のある条件ではそれほど問題にならないが、低温始動時には、バッテリの能力も低下しているために高回転のモータリングには限界があり、特に、急発進時など応答性の要求が厳しい条件では、回転が上昇して起動するまでの僅かな遅れがもたつき感となって、運転者に不快感を与える要因となっていた。
【００１１】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、吸気弁のリフト・作動角ならびにその中心角の位相を最適化することにより、起動時のコンプレッションの低減と、モータリング回転数を大幅に上げることなく初爆に至る良好な起動性の確保と、を両立させることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、内燃機関の回転数および負荷を検出する手段と、この機関回転数および負荷に応じて上記吸気弁のリフト・作動角および中心角を制御する制御手段と、上記内燃機関をクランキングする起動用モータと、を備え、車両停止時に内燃機関の発火運転を停止するとともに車両発進時に上記モータにより内燃機関を起動して発火運転を再開するように構成されるとともに、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時に上記リフト・作動角可変機構および上記位相可変機構により吸気弁閉時期が下死点前に制御される車両用内燃機関の制御装置において、
車両停止に伴う内燃機関の停止直前に、上記吸気弁のリフト・作動角を、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時のリフト・作動角よりも小さく制御するとともに、上記吸気弁の中心角を、上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時の中心角よりも進角側に制御して、吸気弁閉時期を下死点前でかつ上記内燃機関によるＲ／Ｌ走行時の閉時期よりも進角側とすることを特徴としている。
【００１３】
これは、車両停止時に内燃機関を停止するいわゆるアイドルストップ手段を備えたものであり、車両の発進の際には、自動的に内燃機関が起動される。
【００１４】
上記リフト・作動角可変機構は、作動角を拡大すると、同時にリフトが大となり、逆に作動角を縮小すると、同時にリフトが小となる構成となっている。停止直前に、リフト・作動角を所定値以下に小さくすると、その後、起動する際には、このリフト・作動角が小さい状態で、モータによるクランキングが開始される。また、同時にリフトの中心角が進角側に制御されるので、吸気弁閉時期は、下死点よりも大幅に進角した位置となる。そのため、圧縮圧力が低下し、いわゆるデコンプ作用によって、クランキング中の不快な振動発生が回避される。また、ピストンの吸入行程中における吸気弁のリフトが小さくなっていることから、吸気弁を通過する吸気の流速は非常に高くなり、点火後の燃焼速度が十分に速く、良好な初爆が得られる。つまり、作動角を拡大して吸気弁閉時期を下死点後に大幅に遅らせた場合と比較すると、仮に実圧縮比が同一となるように設定したとすると、本発明のようにリフト・作動角を縮小しつつ吸気弁閉時期を進角させた方が、筒内ガス流動が活発化し、より低回転で確実な初爆が得られる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、内燃機関の回転数および負荷を検出する手段と、この機関回転数および負荷に応じて上記吸気弁のリフト・作動角および中心角を制御する制御手段と、上記内燃機関を回転駆動するモータと、車両を駆動可能な第２のモータと、を備え、車両停止時および車両低速走行時に内燃機関の発火運転を停止して上記第２のモータによる走行を行うとともに、所定の車両加速時に上記モータにより内燃機関を起動して発火運転を再開するように構成されるとともに、Ｒ／Ｌ走行時に上記リフト・作動角可変機構および上記位相可変機構により吸気弁閉時期が下死点前に制御される車両用内燃機関の制御装置において、
車両運転条件に伴う内燃機関の停止直前に、上記吸気弁のリフト・作動角を、機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時のリフト・作動角よりも小さく制御するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時の中心角よりも進角側に制御して、吸気弁閉時期を下死点前でかつ機関発生トルクを用いたＲ／Ｌ走行時の閉時期よりも進角側とすることを特徴としている。
【００１６】
これはいわゆるハイブリッド型自動車に適用したものであり、上述した請求項１と同様に、起動の際にデコンプ作用が得られると同時に、筒内ガス流動の活発化による確実な初爆が得られる。
【００１７】
また請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御装置において、車両停止状態からの急発進の際に、上記のようなリフト・作動角で内燃機関のクランキングと燃料噴射および点火を開始した後、上記吸気弁の中心角を遅角させて、吸気弁閉時期を下死点に近づけるように制御することを特徴としている。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の車両用内燃機関の制御装置において、第２のモータによるモータ走行からの急加速の際に、上記のようなリフト・作動角で内燃機関のクランキングと燃料噴射および点火を開始した後、上記吸気弁の中心角を遅角させて、吸気弁閉時期を下死点に近づけるように制御することを特徴としている。
【００１９】
これらの請求項３，４においては、クランキングの初期にデコンプ作用が得られ、その後、吸気弁閉時期が下死点に近付くことから、実圧縮比が速やかに高くなる。これにより、内燃機関のトルクは速やかに上昇する。
【００２０】
また請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御装置において、車両停止状態からの緩発進の際に、上記のようなリフト・作動角で内燃機関のクランキングを開始した後、所定回転数に達した時点で、燃料噴射および点火を開始するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関の負荷および回転数に対応した所定の進角位置に制御することを特徴としている。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項２に記載の車両用内燃機関の制御装置において、第２のモータによるモータ走行からの緩加速の際に、上記のようなリフト・作動角で内燃機関のクランキングを開始した後、所定回転数に達した時点で、燃料噴射および点火を開始するとともに、上記吸気弁の中心角を、機関の負荷および回転数に対応した所定の進角位置に制御することを特徴としている。
【００２２】
これらの請求項５，６においては、クランキングを開始してから上記所定回転数に達するまでの間、実圧縮比が低くなり、デコンプ作用が得られる。上記所定回転数としては、例えば、内燃機関を支持するエンジンマウントの共振点である３００〜４００ｒｐｍ付近を過ぎた値に設定することが好ましい。このようにすれば、デコンプ作用により不快な振動が確実に防止できる。
【００２４】
上記リフト・作動角可変機構は、例えば請求項７のように、駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと，上記駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁のタペットを押圧する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の偏心カム部の回動位置を変化させることにより吸気弁のリフト・作動角が同時に増減変化するように構成されている。
【００２５】
また上記位相可変機構は、例えば請求項８のように、上記駆動軸と同心に回転可能に配置され、かつチエーンもしくはタイミングベルトを介してクランクシャフトに従動するスプロケットと、このスプロケットと上記駆動軸との間に装着され、両者の相対的な位相を変化させる手段と、を備えて構成される。
【００２６】
【発明の効果】
この発明に係る車両用内燃機関の制御装置によれば、ハイブリッド型自動車あるいはアイドルストップ手段を備えた自動車のように、自動的に停止，再起動がなされる車両用内燃機関において、起動時にいわゆるデコンプ作用が得られ、不快な振動発生を回避できるとともに、筒内ガス流動の活発化によって低い回転数で初爆に至り、良好な起動性能を確保できる。
【００２７】
特に、請求項３，４の発明によれば、デコンプ作用を得つつ、速やかに起動させてトルクを上昇させることができ、発進、加速性能に優れたものとなる。
【００２８】
また、請求項５，６の発明によれば、機関回転数がエンジンマウントの共振点を越えるまで確実にデコンプ作用を継続させることで、不快な振動発生を一層確実に防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、ハイブリッド型自動車に適用した実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁機構の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁機構は、吸気弁のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構２と、が組み合わされて構成されている。
【００３１】
図２は、リフト・作動角可変機構１のみを示しており、図１および図２に基づいて、このリフト・作動角可変機構１を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
【００３２】
リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘッド１１に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設けられた吸気弁１２と、シリンダヘッド１１上部のカムブラケット１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、この駆動軸１３に、圧入等により固定された偏心カム１５と、上記駆動軸１３の上方位置に同じカムブラケット１４に回転自在に支持されるとともに駆動軸１３と平行に配置された制御軸１６と、この制御軸１６の偏心カム部１７に揺動自在に支持されたロッカアーム１８と、各吸気弁１２の上端部に配置されたタペット１９に当接する揺動カム２０と、を備えている。上記偏心カム１５とロッカアーム１８とはリンクアーム２５によって連係されており、ロッカアーム１８と揺動カム２０とは、リンク部材２６によって連係されている。
【００３３】
上記駆動軸１３は、後述するように、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動されるものである。
【００３４】
上記偏心カム１５は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸１３の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム２５の環状部２５ａが回転可能に嵌合している。
【００３５】
上記ロッカアーム１８は、略中央部が上記偏心カム部１７によって支持されており、その一端部に、上記リンクアーム２５の延長部２５ｂが連係しているとともに、他端部に、上記リンク部材２６の上端部が連係している。上記偏心カム部１７は、制御軸１６の軸心から偏心しており、従って、制御軸１６の角度位置に応じてロッカアーム１８の揺動中心は変化する。
【００３６】
上記揺動カム２０は、駆動軸１３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部２０ａに、上記リンク部材２６の下端部が連係している。この揺動カム２０の下面には、駆動軸１３と同心状の円弧をなす基円面２４ａと、該基円面２４ａから上記端部２０ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面２４ｂと、が形成されており、これらの基円面２４ａならびにカム面２４ｂが、揺動カム２０の揺動位置に応じてタペット１９の上面に当接するようになっている。
【００３７】
すなわち、上記基円面２４ａはベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム２０が揺動してカム面２４ｂがタペット１９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
【００３８】
上記制御軸１６は、図１に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３１によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３１への油圧供給は、エンジンコントロールユニット３３からの制御信号に基づき、第１油圧制御部３２によって制御されている。
【００３９】
このリフト・作動角可変機構１の作用を説明すると、駆動軸１３が回転すると、偏心カム１５のカム作用によってリンクアーム２５が上下動し、これに伴ってロッカアーム１８が揺動する。このロッカアーム１８の揺動は、リンク部材２６を介して揺動カム２０へ伝達され、該揺動カム２０が揺動する。この揺動カム２０のカム作用によって、タペット１９が押圧され、吸気弁１２がリフトする。
【００４０】
ここで、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３１を介して制御軸１６の角度が変化すると、ロッカアーム１８の初期位置が変化し、ひいては揺動カム２０の初期揺動位置が変化する。
【００４１】
例えば偏心カム部１７が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム１８は全体として上方へ位置し、揺動カム２０の端部２０ａが相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム２０の初期位置は、そのカム面２４ｂがタペット１９から離れる方向に傾く。従って、駆動軸１３の回転に伴って揺動カム２０が揺動した際に、基円面２４ａが長くタペット１９に接触し続け、カム面２４ｂがタペット１９に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００４２】
逆に、偏心カム部１７が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム１８は全体として下方へ位置し、揺動カム２０の端部２０ａが相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム２０の初期位置は、そのカム面２４ｂがタペット１９に近付く方向に傾く。従って、駆動軸１３の回転に伴って揺動カム２０が揺動した際に、タペット１９と接触する部位が基円面２４ａからカム面２４ｂへと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【００４３】
上記の偏心カム部１７の位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図３に示すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。特に、このものでは、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁１２の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。
【００４４】
次に、位相可変機構２は、図１に示すように、上記駆動軸１３の前端部に設けられたスプロケット３５と、このスプロケット３５と上記駆動軸１３とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ３６と、から構成されている。上記スプロケット３５は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用油圧アクチュエータ３６への油圧供給は、エンジンコントロールユニット３３からの制御信号に基づき、第２油圧制御部３７によって制御されている。この位相制御用油圧アクチュエータ３６への油圧制御によって、スプロケット３５と駆動軸１３とが相対的に回転し、図４に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。位相可変機構２としては、油圧式のものに限られず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の構成が可能である。
【００４５】
なお、リフト・作動角可変機構１ならびに位相可変機構２の制御としては、実際のリフト・作動角あるいは位相を検出するセンサを設けて、クローズドループ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御するようにしても良い。
【００４６】
次に、図５に基づいて、ハイブリッド型自動車の駆動系の構成を説明する。同図において、５１は、前述した可変動弁機構を備えた内燃機関であって、そのクランクシャフトの一端には、発電機を兼ねた起動用モータ５２が常時連動している。クランクシャフトの他端は、ベルト式無段変速装置５３の入力軸５４に、電磁クラッチ５５を介して連結されるようになっている。上記入力軸５４には、走行用モータ５６が一体に取り付けられている。この走行用モータ５６は、回生による発電が可能である。また、無段変速装置５３は、終減速装置５７を備え、駆動輪５８を駆動している。また、上記無段変速装置５３へ油圧を供給するために、補機用モータ５８によって駆動される油圧ポンプ５９を備えている。これらの３つのモータ５２，５６，５８は、バッテリ６０の電力によりインバータ６１を介して制御されている。
【００４７】
図６は、上記ハイブリッド型自動車の代表的な作動である車両発進から加速にかけての各部の作動を示している。なお、図中の矢印は、エネルギの流れを表している。車両停止時は、補機等の負荷が大きい場合やバッテリ６０の充電が必要な場合等を除き、通常、内燃機関５１を停止させるため、急発進でない通常の発進の場合は、（Ａ）に示すように、走行用モータ５６がバッテリ６０により無段変速機５３を駆動し、最適な変速比で発進する。なお、このモータ走行の際には、電磁クラッチ５５が遮断されている。その後、低速走行は、バッテリ電源が十分にあれば、原則としてモータ走行を継続するが、所定の車速に達すると、あるいは加速に移行する場合、（Ｂ）に示すように、走行用モータ５６での走行中に、起動用モータ５２によって内燃機関５１を起動する。そして、速やかに回転を同期させ、（Ｃ）に示すように電磁クラッチ５５を接続してエンジン走行に移行する。内燃機関５１のトルク発生に応じて走行用モータ５６の発生トルクは減少し、トルクショック無しにエンジン走行への移行が可能である。
【００４８】
このように、ハイブリッド型自動車では、モータ走行とエンジン走行とがあるため、内燃機関５１の役割として、モータ走行用の電力を発電することが必要となる。この電力は、減速時の走行用モータ５６による回生発電でも得られるが、それだけでは十分ではなく、大部分は、起動用モータ５２を内燃機関５１が駆動して得られる発電電力による。従って、モータ走行後に内燃機関５１を起動した場合、モータ走行で消費した電力を先ず発電することになるから、内燃機関５１の負荷としては、一般路の定常走行（Ｒ／Ｌ走行）の場合でも、相当に大きくなる。一般的に内燃機関の熱効率は、負荷が高くなると向上するため、このような比較的高い負荷の領域で発電と走行に必要な駆動力を発生させることは、機関全体の効率向上に大きな効果があり、アイドル停止、回生とともに、ハイブリッド型自動車の熱効率向上の三大要因となっている。
【００４９】
内燃機関５１の起動時にデコンプ作用で振動を低減し、その後このような発電走行に移行する際に、吸気弁の開閉時期が連続的に最小限の変化でつながることも重要である。また、低速の減速時には、直ちに内燃機関５１を停止させることが多いため、充電用発電時の吸気弁開閉時期のままで十分なデコンプ作用が得られれば、応答性の高い制御は不要となる。
【００５０】
次に、図７は、このようなハイブリッド型自動車におけるエンジン起動の代表的なパターンである緩加速からの起動前後の吸気弁開閉時期の制御特性を示す。
・エンジン停止時
次の再起動に備えて、▲１▼に示すように、小リフト・小作動角で、かつリフトの中心角Φを上死点寄りとして、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）を下死点よりも大幅に早い時期とする。
・起動時
▲２▼に示すように、上記▲１▼のエンジン停止時のタイミング設定のまま起動用モータ５２によるクランキングが開始する。この特性では、ＩＶＣが吸気行程の途中となるので、圧縮圧力が低下し、クランキングに伴う不快な振動発生が抑制される。ここで、例えば、従来のように起動時に大リフト・大作動角とする場合は、ＩＶＣを下死点よりも大幅に遅らせてデコンプを行うことになるが、本発明では、逆にＩＶＣを下死点よりも大幅に進めて、吸入行程途中で吸気弁を閉じ、実質的に同じデコンプ作用を得るようにしている。この方式では、ピストンが下死点で停止している場合は、フルコンプレッションとなるため、デコンプ効果が無くなるが、通常の機関停止の際には、ピストンは力学的なバランス作用（コンプレッションによって押し返される力を受ける）によって、行程中央付近で停止することがほとんどであり、下死点で停止する可能性は低い。さらに完璧を期すためには、エンジン停止時に、起動用モータ５２の制御により、所期の位置にピストンを停止させることも可能である。
・点火・初爆時
緩加速の場合には、機関回転数がマウント共振点を越えるまで、燃料噴射ならびに点火が行われずにモータリングされる。そして、マウント共振点を通過した時点で燃料噴射ならびに点火が開始される。ここで、吸気弁の特性としては、マウント共振点を越えた後は、実圧縮比を高めるため、▲３▼のように、リフト・作動角を若干増大させる。この場合でも、吸気弁を通過する吸気の流速は極めて高い状況にあるため、点火後の燃焼速度は十分速く、良好な初爆が得られる。図８は、参考のために、小リフト制御により得られるガス流動強化の効果を示す。標準リフト（１／１リフト）の場合、低速では吸気量が少ないため、筒内ガス流動の目安であるタンブル比が著しく低下する。しかし、１／５リフトあるいは１／１０リフトのように、小リフト制御を行うことによって、高回転時と同程度にタンブル比を維持できる。マウント共振点は通常３〜４００rpmの回転域にあるため、これを越えた領域では、小リフトの場合、いつでも、標準リフト高回転と同程度もしくはそれ以上のタンブル比が得られる。従って、図７の▲３▼に破線でＩＶＣを示したような大リフト・大作動角でＩＶＣを遅らせた従来技術に比べて、実圧縮比はほぼ同一でも、小リフトとすることにより、より低回転で確実な初爆が可能となる。
・Ｒ／Ｌ走行時（発電）
緩加速の場合、内燃機関５１の起動後は速やかにエンジン走行に移行するが、モータ走行の直後でもあり、バッテリ充電のための発電（起動用モータ５２による発電）を行う必要があるので、内燃機関５１は比較的高負荷状態で運転される。この条件では、吸気弁の特性は、▲４▼のようになり、バルブオーバラップを大として適量の残留ガスを筒内に残し、ＩＶＣも下死点よりは進角させた設定となる。これはポンプ損失低減を狙った設定であり、燃費的に優れたものとなる。初爆からこの設定に移行するのは短時間で十分であり、円滑に移行が可能である。また、この条件から減速になった場合、内燃機関５１を停止する場合が多いが、内燃機関５１の完全な停止までに各アクチュエータ３１，３６を▲１▼の状態に制御することは容易である。また、万一、制御の遅れにより▲４▼のタイミングのままで停止しても、かなりのデコンプ効果が得られるため、頻度が少なければ実用上は問題無い。
・全開
発電負荷の無い全開加速の場合は、▲５▼の特性に制御される。これは、吸入空気量を確保するために、作動角をさらに拡大し、ＩＶＣは下死点前後としている。この設定も▲４▼の延長上にあるので、制御の応答性の点で有利となる。
【００５１】
次に、図９に、緩加速時の各機能要素の過渡制御特性を示す。なお、同図には、走行用モータ５６を「モータＡ」と、起動用モータ５２を「モータＢ」と、それぞれ略記してある。図示するように、モータ走行中に、走行用モータ５６の負荷が高くなると、エンジン走行に移行するために、起動用モータ５２により内燃機関５１が起動される。このとき、吸気弁の特性は前述のように制御され、起動がデコンプ状態で行われる。この起動時には、起動用モータ５２はスタータとして機能するが、内燃機関５１の起動後は、発電機として逆に駆動されるようになる。さらに車速が上昇してくると、発電量は徐々に減少し、機関発生トルクのより多くの割合が車両の走行に供給される。また全開加速時は、走行用モータ５６によるアシストが可能であり、その分のモータトルクが機関発生トルクに加えられる。吸気弁のリフト・作動角は、吸気量の増大（エンジン回転数の上昇、負荷の増大）に伴って漸増する設定となっている。
【００５２】
次に、図１０にモータ走行からの急加速の場合を示す。この場合は、起動用モータ５２によるクランキング開始と同時に燃料噴射ならびに点火を開始し、可能な限り早い時期に点火・初爆を行う。また、これと同時に、リフト・作動角を速やかに拡大し、内燃機関としてトルクを最大限に確保し得る吸気弁開閉特性に移行する。このような場合、モータアシストは極めて効果的であり、良好な加速フィーリングが得られる。
【００５３】
図１１は、加速時における吸気弁の開閉時期制御のフローチャートを示しており、以下、これを、その流れに沿って説明する。まず、初めに、ステップ１において、機関回転数、スロットル開度等の運転条件を検出する。そして、車両の停止状態では、ステップ２以降へ進み、Ｒ／Ｌ走行中であれば、ステップ１２以降へ進む。ステップ２では、加速の検出を行い、加速を検出した場合は、さらにステップ３で、急加速が緩加速かを判定する。緩加速であれば、ステップ４へ進み、モータ（走行用モータ５６）で発進する。また、急加速であれば、ステップ５へ進んで、起動用モータ５２により内燃機関５１を起動する。同時に、アクチュエータ３１，３６の制御を開始し（ステップ６）、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）、閉時期（ＩＶＣ）および中心角を目標値に制御する（ステップ７）。そして、機関回転数が所定値（ステップ８）に達した時点で点火を開始し（ステップ９）、さらに機関回転数が所定値（ステップ１０）以上となったら、電磁クラッチ５５を接続する（ステップ１１）。なお、急加速の場合、前述したように、ステップ８で所定回転数になるまで待機せずに、直ちに燃料噴射ならびに点火を開始するようにしてもよい。
【００５４】
一方、Ｒ／Ｌ走行中であれば、ステップ１２で加速の検出を行い、加速を検出した場合は、さらにステップ１３で急加速か緩加速かを判定する。緩加速であれば、ステップ１４へ進み、緩加速時用の制御マップを読み込み、急加速であれば、ステップ１５へ進んで、急加速時用の制御マップを読み込む。そして、ステップ１６で起動用モータ５２により内燃機関５１を起動する。同時に、アクチュエータ３１，３６の制御を開始し（ステップ１７）、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）、閉時期（ＩＶＣ）および中心角を目標値に制御する（ステップ１８）。そして、機関回転数が所定値（ステップ１９）に達した時点で点火を開始し（ステップ２０）、さらに機関回転数が所定値（ステップ２１）以上となったら、電磁クラッチ５５を接続する（ステップ２２）。なお、急加速の場合、前述したように、ステップ１９で所定回転数になるまで待機せずに、直ちに燃料噴射ならびに点火を開始するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る内燃機関の制御装置に用いられる吸気弁の可変動弁機構を示す斜視図。
【図２】リフト・作動角可変機構を示す断面図。
【図３】リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。
【図４】位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。
【図５】ハイブリッド型自動車の基本的構成を示す構成説明図。
【図６】このハイブリッド型自動車の基本的な動作を示す説明図。
【図７】停止状態からの緩加速に伴う吸気弁の開閉特性変化を示す特性図。
【図８】小リフト化に伴うガス流動の強化を示す特性図。
【図９】モータ走行からの緩加速における各部の動作を示すタイミングチャート。
【図１０】モータ走行からの急加速における各部の動作を示すタイミングチャート。
【図１１】この吸気弁の開閉時期制御のフローチャート。
【符号の説明】
１…リフト・作動角可変機構
２…位相可変機構
１３…駆動軸
１５…偏心カム
１６…制御軸
１７…偏心カム部
１８…ロッカアーム
２５…リンクアーム
２６…リンク部材
３１…リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ
３３…エンジンコントロールユニット
３６…位相制御用油圧アクチュエータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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