(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液体が導入されると吸気圧縮比が下がるようピストンを作動させる第一のピストン作動室と、前記第一のピストン作動室に対向して前記ピストンに作用する第二のピストン作動室とを有し、吸気圧縮比を上げるときには該第一のピストン作動室より作動液体が排出されることを要するようになっている車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御方法にして、該内燃機関を停止させるとき、停止直前に前記作動液体の供給源ポンプを停止させて前記第二のピストン作動室を該ポンプに接続し、該内燃機関の停止に伴い前記第一のピストン作動室を排液することを特徴とする内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項２】
前記第一のピストン作動室を排液するのは該内燃機関の停止の直前から停止後所定の時間が経過するまでの期間内であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項３】
前記始動特性変更手段は該内燃機関のクランク軸の正転方向の回転により前記第一のピストン作動室を拡大させようとする作用を受けまた該クランク軸の逆転方向の回転により前記第一のピストン作動室を縮小させようとする作用を受けることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項４】
作動液体が導入されると吸気圧縮比が下がるようピストンを作動させる第一のピストン作動室と、前記第一のピストン作動室に対向して前記ピストンに作用する第二のピストン作動室とを有し、吸気圧縮比を上げるときには該第一のピストン作動室より作動液体が排出されることを要するようになっている車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御方法にして、該内燃機関を停止させるとき、停止直前に前記作動液体の供給源ポンプを停止させて前記第二のピストン作動室を該ポンプに接続し、該内燃機関の回転が停止した後、前記第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、前記クランク軸を電動機により逆転駆動することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項５】
前記第二のピストン作動室を前記ポンプに接続した後、前記クランク軸を電動機により正転方向へ駆動することを特徴とする請求項１〜３のいづれかに記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項６】
前記クランク軸の前記電動機による正転方向への駆動の終了後、前記第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、前記クランク軸を前記電動機により逆転駆動することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項７】
前記始動特性変更手段は前記ピストンが前記第一のピストン作動室を所定の縮小度まで縮小する位置に変位したとき該ピストンをその変位位置にロックするロック手段を有しており、前記第一のピストン作動室を排液する前記クランク軸の逆転方向の回転は前記ロック手段がロックする直前の位置までとされることを特徴とする請求項１〜６のいづれかに記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【請求項８】
前記ピストンの前記第一のピストン作動室を拡大する変位は始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を遅らせ、前記ピストンの前記第一のピストン作動室を縮小する変位は始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を進めることを特徴とする請求項１〜７のいづれかに記載の内燃機関始動特性変更手段制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動特性を制御する方法に係り、特に機関の停止時に機関の始動特性変更手段を次の機関始動時の作動に備えて制御する方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の運転に於いて、機関暖機後の通常運転時には吸気圧縮比を比較的低くして機関を低振動且つ高燃費にて運転し、機関暖機前の機関冷温時、特に機関冷温でのクランキング時には吸気圧縮比を高めて機関の始動性をよくする如く、機関の作動特性を随時変更制御することが従来より知られている。かかる吸気圧縮比等の内燃機関作動特性の変更は、機関の運転中にも行なわれるが、特に機関の始動性向上のための作動特性の変更は、機関のクランキングに先立つ機関の非作動時に機関作動特性変更手段を作動させることにより行なわれる。
【０００３】
機関の始動特性に関係するピストン式内燃機関の吸気圧縮比の変更は、弁開閉タイミング制御装置により吸気弁が閉じる位相を前後に偏倚させること、吸気行程より圧縮行程に移行する間の適宜の位相を選んで排気弁を一時開弁させること、吸排気弁駆動用カムを３次元カムとしてそのリフトを適宜調節すること、ピストンロッドとクランク軸或はピストンロッドとピストンの間の連結部に調節可能な偏心軸受を設けること等、種々の方法により可能である。
【０００４】
その一例として、吸気弁の閉じ位相を前後に偏倚させることにより吸気圧縮比を変更する装置の例が、本件出願人と同一人の出願になる特開２０００−３２０３５６号公報に開示されている。この構造による吸気圧縮比の変更は、吸気弁開閉タイミング制御装置による吸気弁の開閉位相をクランク軸の回転位相に対し図１に示す如く可変に制御し、特にその閉じ位相をピストンの往復動位相に対し相対的に進めたり遅らせたりすることにより、吸気弁が閉じられる瞬間にシリンダ室内に装填される吸気の量を増減して吸気の圧縮比を可変に制御するものである。４サイクルエンジンに於ける吸気弁閉じ位相は、従来一般に下死点以後（After Bottom Dead Center、略してＡＢＤＣ）で測って７０°近辺にあるが、これが吸気弁開閉タイミング制御装置により１１０〜１２０°程度まで更に大きくされる（遅らされる）と、吸気弁が閉じる時点にてシリンダ室内に捕捉される吸気の量が少なくなることにより吸気圧縮比が下がる。かかる吸気弁開閉タイミング制御装置による吸気弁閉じ位相の変更により、圧縮行程終了時に於ける筒内圧は、図２に例示する如く大きく変化する。
【０００５】
またその構造は、図３〜５に示す如きものであり、このうち図４および５は図３における断面Ａ-Ａを２つの作動態様にて示す図である。図３に於いて、ｅは内燃機関であり、そのクランク軸ｃに電動機と発電機の両機能を備えた第一および第二の電動発電機（モータ・ジェネレータ）ｍｇ１およびｍｇ２が遊星歯車式のトルク分配装置ｐを介して駆動連結されており、また、かかる内燃機関と電動発電機よりなる原動回生装置に対し、一対の車輪ｗが、車軸ｓ、差動歯車ｄ、変速機ｔを経て電動発電機ｍｇ１の回転軸の部分にて駆動連結されている。電動発電機ｍｇ１およびｍｇ２はインバータｉを介して蓄電装置ｂと電気的に接続され、車輛の運行状態に応じて電動機または発電機として作動するようになっている。
【０００６】
１０にて全体的に示されている部分が上記の吸気弁開閉タイミング制御装置であり、後述の通り吸気圧縮比の観点からみれば吸気圧縮比制御手段である。この吸気弁開閉タイミング制御装置は、内燃機関のクランク軸ｃより無端ベルト１２を経てクランク軸に同期して回転駆動される歯車１４と、吸気弁作動カム１６を担持する吸気弁カム軸１８との間に作用する、ロータリアクチュエータの構造を有している。
【０００７】
歯車１４には４本のボルト２０によって内歯スプライン状の環状部材２２と、環状の端板２４とが組み合わされて、４つの内向きの放射状隔壁部２６を備えた作動室空間が郭定されている。そしてこの作動室空間内には、ボルト２８によりカム軸１８の一端に固定されたロータ３０が設けられている。このロータ３０はその中心のハブ部の周りにピストンとして作動する４つの羽根部３２を有するものであり、各羽根部は、その周方向両側に位置する一対の郭壁部２６の間に形成された扇形のピストン作動室３４内にて、図４に示されている如き回動位置と、図５に示されている如き回動位置との間で、歯車１４、環状部材２２、端板２４とからなるハウジングに対し、相対的に回動し得るようになっており、ピストン作動室３４内にてロータ郭壁部２６の一方に側にピストン作動室部３４ａが、また他方の側にピストン作動室部３４ｂが形成されている。
【０００８】
同ハウジングは、クランク軸の正回転に伴って、無端ベルト１２により歯車１４の部分にて図４および５において矢印にて示されている如く時計廻り方向に駆動されるので、図４に示されている状態では、カム軸１８はクランク軸に対し最も位相を遅らされた状態にあり、図５に示されている状態では、逆にカム軸１８はクランク軸に対し最も位相を進められた状態にある。
【０００９】
羽根部３２の一つには段付きシリンダ孔３６が設けられており、該段付きシリンダ孔内にはその大径部に大径のヘッド部３８にてピストン式に係合したロックピン４０がはめ込まれている。ロックピン４０の小径部４２は段付きシリンダ孔３６の小径部に係合し、それに沿って摺動するよう案内されている。そしてこの小径部４２は、カム軸１８がクランク軸に対して最も進角されたとき、即ちロータ３０の羽根部３２が環状部材２２に対し図５に示されている回動位置に来たとき、歯車１４の対応する個所に設けられた窪み孔４４内に嵌入し得るようになっている。ロックピン４０は圧縮コイルばね４６により窪み孔４４へ向けて付勢されており、段付きシリンダ孔３６の大径部内にロックピン４０のヘッド部３８との間に形成された環状の作動室（符号３６の引出し位置）内に後述の要領にて油圧が供給されていないときには、ロータ３０が環状部材２２に対し図５に示されている如き最進角位置に来たとき、ロックピン４０は圧縮コイルばね４６のばね力によりその小径部４２の端部が窪み孔４４内へ落とし込まれ、クランク軸に対するカム軸１８の相対的回動位置関係を最進角位置に係止するようになっている。
【００１０】
環状部材２２の４つの郭壁部２６の隣接するものどうしの間に形成されたピストン作動室３４の各々に対しては、その内部に配置されたロータ３０の羽根部３２に対しこれを環状部材２２に対し図４または５でみて反時計廻り方向へ駆動する油圧を供給する（即ち作動室部３４ａに開口する）第一のポート４８と、逆に羽根部３２を環状部材２２に対し図４または５でみて時計廻り方向へ駆動する油圧を供給する（即ち作動室部３４ｂに開口する）第二のポート５０とが開口している。第一のポート４８は環状の油路５２に連通しておリ、第二のポート５０は環状の油路５４に連通している。油路５２は更に段付きシリンダ孔３６の上記の環状作動室（符号３６の引出し位置）にも連通している。環状溝５２はカム軸１８の端部内に形成された油路５６を経て内燃機関のシリンダヘッド部に形成されたカム軸１８のための軸受部５８に形成された環状油路６０に連通している。一方、環状油路５４は同じくカム軸１８の端部内に形成された油路６１、６２を経て軸受部５８に形成された環状油路６４に連通している。環状油路６０はポート６６およびそれに接続された油路６８を経て電磁作動の油圧切換弁７０の第一のポート７２に接続されており、一方、環状油路６４はポート７４より油路７６を経て電磁式切換弁の第二のポート７８に接続されている。
【００１１】
電磁式油圧切換弁７０は、上記のポート７２および７８に加えて、油圧ポンプ８０よりその吐出油圧を受ける油圧ポート８２と、第一のポート７２を選択的に油溜８４へ向けて逃がす第一のドレンポート８６と、第二のポート７８を選択的に油溜８４へ向けて逃がす第二のドレンポート８８とを有する弁ハウジング９０と、該弁ハウジング内にソレノイド９２と圧縮コイルばね９４との作用の下に往復動して上記の各ポート間の連通を制御する弁スプール９６とを有している。
【００１２】
ソレノイド９２は、コンピュータを組み込んだ車輌運転制御装置（ＥＣＵ）９８からの指令信号によりその作動を制御される。ソレノイド９２が通電されていないときには、弁スプール９６は圧縮コイルばね９４の作用により図示の如く右方へ一杯に変位した位置にあり、このとき第二のポート７８は油圧ポート８２に連通され、第一のポート７２は第一のドレンポート８６へ連通される。従って、かかる状態にてポンプ８０が作動されると、油路７６を経て供給された油圧はポート７４より環状油路６４を経て油路６２へ供給され、これより油路６１を経て環状油路５４へ供給され、更にポート５０を経て作動室３４へ供給される。従って、このときにはロータ３０の羽根部３２は環状部材２２に対し図４または５で見て時計廻り方向へ駆動され、吸気弁閉じ位相は進角される。尚、かかる進角方向の駆動が終端に達すると、ロックピン４０は窪み孔４４に整合し、ロックピンは圧縮コイルばね４６の作用により図３でみて右方へ駆動され、その小径端４２が窪み孔４４内に嵌入し、カム軸１８はクランク軸に対し最進角位置にロックされることになるが、機関始動時には油圧ポンプ８０の吐出油圧は未だ立ち上がっていないので、油圧によるかかる最進角位置への進角は機関始動時には生じない。
【００１３】
これに対しソレノイド９２が連続的に通電されると、弁スプール９６は圧縮コイルばね９４の作用に抗して図３で見て左方へ一杯に駆動される。このときには第一のポート７２が油圧ポート８２に連通し、第二のポート７８は第二のドレンポート８８に連通する。弁スプール９６がかかる位置にあるとき、油圧ポンプ８０が作動されると、それが発生する油圧は、油路６８を経てポート６６より環状油路６０へ供給され、これより油路５６および環状油路５２を経てポート４８よりピストン作動室３４へ供給されると同時に、段付きシリンダ孔３６の上記環状作動室へも供給される。従って、このときにはロックピン４０は圧縮コイルばね４６の作用に抗して図３に示されている位置へ駆動され、その小径端部４２が窪み孔４４に嵌入していたときには、その嵌入が解除されるとともに、ロータ３０の羽根部３２は環状部材２２に対し図４または図５でみて反時計廻り方向へ駆動され、カム軸１８はクランク軸に対し遅角方向へ変位される。
【００１４】
ソレノイド９２への通電がオンオフパルス通電として制御されるときには、弁スプール９６はパルス電流のデューティ比に応じて上記の２つの極端位置の間の任意の中間位置に設定され、それに応じてロータ３０の羽根部３２の両側に作用する油圧の大きさが相対的に平衡制御され、クランク軸に対するカム軸１８の相対的角度位置は、最進角位置と最遅角位置の間の任意の中間位置に設定される。
【００１５】
車輌運転制御装置（ＥＣＵ）９８には、図には示されていない車輌のキースイッチよりそれがオンとされたか否か、さらにそれが機関のクランキングを行なうクランキング位置まで回動されたか否かを表す信号Ｓｋ、アクセルペダルの踏込み量を表す信号Ｄａ、車速を表す信号Ｖｅ、機関回転数を表す信号Ｎｅ、機関温度を表す信号Ｔｅ、クランク角度を示す信号Ａｃ等が供給され、車輌自動制御装置９８はこれらの入力信号に基づいて所定の制御プログラムによる制御演算を行い、その一環としてソレノイド９２の作動を上記の要領にて制御し、ピストンの往復動に対する吸気弁の開閉タイミングを制御する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
現今燃料資源の節約と環境保全の必要から注目されてきている、信号待ち等の車輌一時停止時に内燃機関を停止させるエコラン車や、内燃機関による駆動と電動機による駆動とを適宜織り交ぜて行うハイブリッド車に、吸気圧縮比変更手段が設けられ、車輛運行開始時の機関冷温始動時と、車輛運行途中の機関一時停止に伴う機関再始動時とで、吸気圧縮比を異ならせたクランキング始動が行なえるようにすれば、車輛運行開始時の機関の冷温始動時には吸気圧縮比を高めて機関を始動し、機関暖機後に頻繁に生ずる機関暖機状態での機関一時停止後の再始動を低吸気圧縮比による滑らかで静粛なクランキングとすることができる。
【００１７】
この場合、上記の図３〜５に示した例では、機関の一時停止後の機関再始動は図４に示された状態からそのままクランキングが行なわれればよいが、機関が冷えた状態にある車輛運行開始時や、車輛運行中であっても機関の一時停止中に機関が冷えてしまった場合の機関始動に当っては、吸気圧縮比を高めるべく吸気弁開閉タイミング制御装置は図４に示された状態から図５に示された状態に切り換えられることを要する。しかし機関始動前の機関非作動時には、未だ油圧ポンプ８０の油圧に基づく吸気弁開閉タイミング制御装置の進角制御は得られないので、クランキングに先立って電動発電機ｍｇ１、ｍｇ２の一方または両方を作動させてクランク軸ｃを一先ず逆転方向に回転させ、歯車１４、環状部材２２、環状端板２４よりなるハウジング部材を停止しているロータ３０に対し遅れ方向に回動させることにより、該ロータを該ハウジングに対し進み方向に相対的に回動させ、ロックピン４０の小径端４２を窪み孔４４内に落とし込ませて、吸気弁開閉タイミング制御装置を最進角位置に機械的にロックする操作が行なわれる。
【００１８】
エコラン車やハイブリッド車に於いて車輛の運行中に内燃機関が車輛運転制御装置の自動制御判断作用により一時停止されたときには、機関の停止時間は比較的短く、機関が再始動されるとき、機関は通常まだ暖機状態にあり、機関は吸気圧縮比を下げた状態であっても容易且つ滑らかに始動する。従って、かかる機関の自動一時停止後の機関再始動は、吸気圧縮比を下げたまま、即ち図３〜５に示した例では、吸気弁閉じ位相を遅らせて運転されていたままの状態でクランキングされてよい。しかし、一般に運転者がキースイッチを切ることにより機関が停止されたとき、或は車輛運転制御装置の自動制御判断による機関一時停止であってもそれが長引いたときには、次回の機関再始動時に機関が冷えてしまっており、そのときには機関始動は吸気圧縮比を高めて行なわれるのが好ましい。
【００１９】
上に例示した図３〜５の構造に於ける如く吸気圧縮比が油圧（総称すれば液圧）作動式の装置により変更制御されるようになっている場合、装置内に油（作動液体）が充満したままの状態で装置が冷えると、油の粘度が上がり、機関の冷温始動時には上記の電動機駆動によってはその制御が効かなくなる虞れがある。即ち、上記の例では、弁開閉タイミング御装置が図４に示された状態で冷え、ピストン作動室３４内が冷えて粘度が増した油にて満たされた状態にあると、機関の冷温始動に当って電動発電機ｍｇ１またはｍｇ２を作動させ、クランク軸を逆転駆動して装置を図４に示されている状態から図５に示されている状態に変えようとしても、油の粘性により邪魔されてそれが達成できないか、たとえできてもそれに長い時間を要する虞れがある。
【００２０】
しかし、これに対処してキースイッチオフによる機関停止時には全て自動的に装置を図５に示す状態に戻しておくものとすれば、まだ暖機が保たれている内に運転者が車両を再運行しようとするとき、装置は吸気圧縮比を最大限に高めた位置に設定されており、それを解除して装置を図４に示す状態まで変位させるには、油の粘度は左程高くなくても、それ相当の時間がかかる。またもし、そのままクランキングすれば、機関暖機時には吸気圧縮比を下げた状態で滑らかで静粛な機関始動が得られるという利点が失われることになる。
【００２１】
本発明は、上記の事情に鑑み、作動液体が導入されると吸気圧縮比が下がるようピストンを作動させるピストン作動室を有し、吸気圧縮比を上げるときには該ピストン作動室より作動液体が排出されることを要するようになっている車輌用内燃機関の始動特性変更手段を、機関の再始動に当って必要に応じて吸気圧縮比を高めるよう迅速に作動させる制御方法を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、上記の如き内燃機関作動特性変更手段を制御する方法として、内燃機関の停止に伴い前記ピストン作動室を排液することを提供するものである。この場合、内燃機関の停止に伴う前記ピストン作動室の排液は、一応、内燃機関の停止の直前から機関が再始動される直前までの期間中何時行なわれてもよいが、油の如き作動液体は温度が冷えると粘度が増して排液に対する抵抗が増大するので、前記ピストン作動室を排液するのは、内燃機関の停止の直前から停止後、そのような作動液体の温度低下による粘度増大を考慮して定められた、所定の時間が経過するまでの期間内とされるのが特に好ましい。
【００２３】
前記始動特性変更手段は、該機関のクランク軸の正転方向の回転により前記ピストン作動室を拡大させようとする作用を受け、また該クランク軸の逆転方向の回転により前記ピストン作動室を縮小させようとする作用を受けるようになっていてよい。
【００２４】
更に、前記始動特性変更手段が、上記のピストン作動室を第一のピストン作動室とし、該第一のピストン作動室に対向して前記ピストンに作用する第二のピストン作動室を有しているときには、内燃機関を停止させるとき、停止直前に前記作動液体の供給源ポンプを停止させ、前記第二のピストン作動室を排液通路へ開放するようにしてよい。この場合更に、内燃機関の停止後、前記第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、クランク軸を電動機（電動発電機を含む。以下同様）により逆転駆動するようにしてもよい。
【００２５】
或は、上記の制御に於いて、内燃機関を停止させるとき、前記作動液体の供給源ポンプを停止させ、内燃機関の停止後、前記第二のピストン作動室を排液通路へ開放した後、クランク軸を電動機により正転方向へ駆動してもよい。この場合更に、クランク軸の前記電動機による正転方向への駆動の終了後、前記第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、クランク軸を前記電動機により逆転駆動してよい。
【００２６】
前記始動特性変更手段は、前記ピストンが前記第一のピストン作動室を所定の縮小度まで縮小する位置に変位したとき該ピストンをその変位位置にロックするロック手段を有していてよく、前記第一のピストン作動室を排液する前記クランク軸の逆転方向の回転は、前記ロック手段がロックする直前の位置までとされてよい。
【００２７】
前記ピストンの前記第一のピストン作動室を拡大する変位は始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を遅らせ、前記ピストンの前記第一のピストン作動室を縮小する変位は始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を進めるものであってよい。
【００２８】
【発明の作用及び効果】
上記の如く、作動液体が導入されると吸気圧縮比が下がるようピストンを作動させる第一のピストン作動室を有し、吸気圧縮比を上げるときには該ピストン作動室より作動液体が排出されることを要するようになっている車輌用内燃機関の始動特性変更手段により内燃機関の始動特性を変更するとき、該内燃機関の停止に伴い前記ピストン作動室を排液するようにしておけば、始動特性変更手段の作動に抗する作動液体の粘性抵抗が減じられることにより、次に機関が再始動されるとき、要求される吸気圧縮比が高低いづれであっても、始動特性変更手段を機敏にそれに適合させることができる。
【００２９】
前記ピストン作動室を排液するのは、上記の通り、一応、内燃機関の停止の直前から機関が再始動される直前までの期間中何時行なわれてもよいが、機関の停止後は時間の経過に伴って作動液体は冷えて粘度が増してくるので、特に前記第一のピストン作動室からの排液を内燃機関の停止の直前から所定の時間が経過するまでの期間内に行なうようにしておけば、作動液体が流動し易い間に該排液を速やかに行なうことができる。
【００３０】
機関の始動特性は、基本的には吸気の圧縮比によって左右される。ピストン式内燃機関の吸気圧縮比の変更は、弁開閉タイミング制御装置により吸気弁が閉じる位相を前後に偏倚させること、吸気行程より圧縮行程に移行する間の適宜の位相を選んで排気弁を一時開弁させること、吸排気弁駆動用カムを３次元カムとしてそのリフトを適宜調節すること、ピストンロッドとクランク軸或はピストンロッドとピストンの間の連結部に調節可能な偏心軸受を設けること等により可能であるが、吸気圧縮比の制御はクランク軸の回転に同期したものとなることから、これらはいづれもクランク軸の回転に対して何らかの制御要素を追随させ、その追随変位を制御することになる。そこで始動特性変更手段は前記第一のピストン作動室に対向して該ピストンに作用する第二のピストン作動室を有する構造とし、第一のピストン作動室に作動液体が供給され第二の作動液室より作動液体が排出されるとき吸気圧縮比が下がり、第二の作動液室に作動液体が供給され第一の作動液室より作動液体が排出されるとき吸気圧縮比が上がるような構成では、クランク軸が正転方向に回転することによりピストンが吸気圧縮比を下げる方向の変位作用を受け、またクランク軸が逆転方向に回転することによりピストンが吸気圧縮比を上げる方向変位作用を受けるので、かかる変位作用を利用すれば、クランク軸の逆転方向の回転により第一のピストン作動室を排液し、クランク軸の正転方向の回転により第二のピストン作動室を排液することができる。
【００３１】
そしてかかる構成の一つの作動態様として、内燃機関を停止させるとき、停止直前に作動液体の供給源ポンプを停止させ、第二のピストン作動室を排液通路へ開放するようにすれば、機関の停止に至る最後のクランク軸の回転時にクランク軸よりピストンに及ぼされる変位作用によりピストンを変位させて第二のピストン作動室を排液することができる。この場合、更に内燃機関の停止後、第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、クランク軸を電動機により逆転駆動すれば、第一のピストン作動室を排液することができる。
【００３２】
或はまた、第二のピストン作動室の排液は、内燃機関を停止させるとき、作動液体の供給源ポンプを停止させ、内燃機関の停止後、第二のピストン作動室を排液通路へ開放し、クランク軸を電動機により正転方向へ駆動することにより行なえる。この場合にも、更にクランク軸の電動機による正転方向への駆動による第二のピストン作動室の排液の終了後、第一のピストン作動室を排液通路へ開放し、クランク軸を電動機により逆転駆動すれば、第一のピストン作動室の排液を行なうことができる。
【００３３】
始動特性変更手段が、ピストンが前記第一のピストン作動室を所定の縮小度まで縮小する位置に変位したとき該ピストンをその変位位置にロックするロック手段を有している場合に、第一のピストン作動室を排液するクランク軸の逆転方向の回転はロック手段がロックする直前の位置までとされれば、次の機関始動が冷温始動となるときには、始動特性変更手段は電動機による極く僅かの逆転駆動により冷温始動位置にロックされ、迅速に機関の冷温始動が行なえる。また次の機関始動が暖機始動であるときにも、始動特性変更手段は冷温始動位置にロックされてはおらず、またこのときには作動油の粘度は低いので、クランク軸の正転駆動により始動特性変更手段は速やかに暖機始動位置に変位し、迅速な暖機始動が得られる。
【００３４】
上記の各構成は、図３〜５について説明したピストンの前記第一のピストン作動室を拡大する変位が始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を遅らせる方向であり、ピストンの前記第一のピストン作動室を縮小する変位が始動特性変更手段により吸気弁の閉じ位相を進める方向であるとき、同図に示す如き構造により好都合に達成される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図６は、本発明による車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御方法の一つの実施例を示すフローチャートである。尚、ここでは本発明を図３〜５に示した吸気弁開閉タイミング制御装置に於いて実施するものとして説明する。かかるフローチャートによる機関停止制御作動は、図３に９８として示されている車輛運転制御装置が信号Ｓｋとして示されているキースイッチの作動を表す信号により車輛の運転開始を指令されたときから開始されてよい。
【００３６】
制御が開始されると、ステップ１０にて、制御に関連する各種データの読込みが行われる。この読込みデータの中には、図３に示されているキースイッチの作動を表す信号Ｓｋ、アクセルペダルの踏込み量を表す信号Ｄａ、車速を表す信号Ｖｅ、機関回転数を表す信号Ｎｅ、機関温度を表す信号Ｔｅ、蓄電装置の電圧を表す信号Ｅｂ、気温を表す信号Ｔａ、クランク角を表す信号Ａｃ等が含まれている。そして、これらの読み込まれたデータに基づき、次のステップ２０にて、機関停止条件が成立しているか否かが判断される。この場合、機関停止条件が成立しているか否かは、運転者により操作されるキースイッチの作動を表す信号Ｓｋにより、またエコラン車やハイブリッド車に於いては、車輛運転制御装置により機関を一時停止すべきか否かの判断としてなされる。答がノーである限り制御はステップ１０へ戻って読込みデータの更新を続ける。そして答がイエスになると制御はステップ３０へ進み、機関停止に伴う以下の一連の機関停止制御が行なわれる。
【００３７】
ステップ３０に於いては、油圧ポンプ８０が停止され、次いで制御はステップ４０へ進み、油圧切換弁７０が進角位置（図３に示されている切換位置）に切換えられる。これによってピストン作動室３４の作動室部３４ｂの側がポート５０、油路５４、６１、６２，７６、ポート７８を経て作動を停止した油圧ポンプ８０につながる。
【００３８】
次いで制御はステップ５０へ進み、機関の燃料が遮断される。これより機関は回転を落として停止に至るが、その経過は次のステップ６０にて監視される。燃料遮断の直後はまだ機関は惰性で回転を続けるので、ステップ６０の答はノーであり、その間制御はステップ１０へ戻り、ステップ２０〜６０を通って循環する。
【００３９】
やがて、機関は停止し、ステップ６０の答はイエスに転じる。
【００４０】
次いで制御はステップ８０へ進み、電動発電機ｍｇ１またはｍｇ２の一方または両方の作動によりクランク軸の逆転駆動が行なわれる（電動機逆転オン）。かかるクランク軸の逆転駆動により、既に説明した通り、吸気弁カム軸１８と連結され回転抵抗の大きいロータ３０に対し、歯車１４、環状部材２２、端板２４よりなるハウジングが逆転方向に回転し、ロータの羽根部３２は作動室部３４ａ内の作動油をポート４８より油溜へ向けて排出しつつハウジングに対し相対的に進角方向に変位する。尚、このとき作動室部３４ｂはポート５０、油路５４、６２，７６を経て作動を停止した油圧ポンプ８０につながっており、作動室部３４ｂの拡張は作動室部３４ｂ内を真空にしつつ行なわれるので抗力を生ずるが、真空による負圧は高々１気圧である。かかる電動機によるクランク軸の逆転角度はステップ９０にて監視され、クランク軸の回転角Ａｃ（負の値）が所定のしきい値−Ａｃｏより小さく（絶対値にて大きく）なったか否かが判断される。しきい値Ａｃｏの絶対値は、ロータの羽根部３２が歯車１４、環状部材２２、端板２４よりなるハウジングに対し図４に示されている角度位置から図５に示されている角度位置まで相対的に回動するのに対応するクランク軸回転角度より幾分小さい角度とされる。当初は答はノーであり、制御はステップ１０へ戻り、データを読み直しつつ循環するが、そのうち逆転駆動が進むと、答はノーからイエスに転ずる。そこで制御はステップ１００へ進み、電動機の逆転駆動は停止される。こうして作動室部３４ａ内の作動油はあらかた排除され、歯車１４、環状部材２２、端板２４よりなるハウジングに対するロータ３０の相対位置は、該ハウジングに対しロータがあと僅かに進角方向に変位されれば、ロックピン４０の先端４２が窪み孔４４に整合することができる位置となる。
【００４１】
このようにロックピン４０が窪み孔４４に対する整合位置の僅かに手前にあり、ピストン作動室３４内はロータ羽根部３２の両側の作動室部３４ａおよび３４ｂのいづれもがあらかた排油された状態は、吸気圧縮比を高めない機関の暖機始動と吸気圧縮比を高める機関の冷温始動のいづれにも迅速に対応できる機関始動前状態である。
【００４２】
ステップ１００にて電動機の逆転駆動を終了した後、制御はステップ１１０へ進み、次の機関始動に対する制御（後述の図８による制御）をオン（待機状態または設定状態）にしてこの制御を終る。
【００４３】
図７は、図６に示す制御の流れの一部を変更した本発明による車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御方法の他の一つの実施例を示すフローチャートである。図７のフローチャートに於いて、図６に於けるステップに対応するステップは、図６に於けると同じステップ番号により示されており、図６に於けるものと同様に作動する。
【００４４】
この実施例に於いては、ステップ６０にて機関の回転が停止した後、ステップ６１にて電動発電機ｍｇ１、ｍｇ２の一方または両方によりクランク軸ｃが正転方向に駆動される（電動機正転オン）。これは、図６に示した実施例に於いては作動室部３４ｂ内の作動油の排出をクランク軸の慣性回転に頼っていたのに対し、電動機によるクランク軸の駆動によってより確実に行なうものである。ステップ６１にて電動機の正転駆動を開始した後、ステップ６２にてカウント数ｎが０にリセットされた状態から各サイクル毎に１ずつ増分され、次いでステップ６３にて、各回のカウント数ｎに基づき、前回のフローチャート巡回時のクランク角Ａｃ(n-1)に対し今回のフローチャート巡回時のクランク角Ａｃ(n)が増加したか否かが判断される。この答がイエスのときは、ロータの羽根部３２がまだハウジングの隔壁部２６に対し遅角方向に当接しておらず、作動室部３４ｂより更に作動油を排出する余地があることを示す。これに対し、答がノーであることは、ロータがハウジングに対し遅角方向に一杯に逆転されたことを示す。そこで、制御は、ステップ６３の答がイエスである間、電動機の逆転駆動を続け、答がノーとなったらステップ６４へ進み、電動機の正転駆動を停止する。こうして作動室部３４ｂ内の作動油を油溜へ向けて完全に排出することが行なわれる。その後作動室部３４ａ内の作動油を排出する制御は、図６に於けると同じである。
【００４５】
図８は、機関が停止され、図６または７に示す如き機関停止制御が行なわれた機関を再始動するときの、機関始動制御の態様を示すフローチャートである。かかる機関始動制御は、図６または図７に例示したような本発明による機関停止制御が行なわれれば、それに続く機関の再始動が如何に都合よく行なわれるかを示すものであり、かかる機関始動制御は、本発明による機関停止制御の効果を示すものであり、本発明の構成の一部ではない。
【００４６】
図示の機関始動制御が開始されると、ステップ２１０にて必要なデータの読込みが行なわれ、制御はステップ２２０へ進み、読み込まれたデータ基づき機関を始動すべき条件が成立したか否かが判断される。答がノーである限り制御はステップ２１０へ戻り、データを読み直しつつ機関始動条件の成立に備える。
【００４７】
ステップ２１０の答がイエスになると、制御はステップ２３０へ進み、機関温度Ｔｅが所定のしきい値Ｔｅｏ以上であるか否かが判断される。このしきい値温度Ｔｅｏは、機関温度Ｔｅがそれ以上ならば、吸気圧縮比を高める制御を行なわなくても機関が容易に始動する機関暖機状態にあり、機関温度Ｔｅがそれ以下ならば、クランキングに先立って吸気圧縮比を高める制御を行なうことが望まれる境界をなす機関温度である。
【００４８】
ステップ２３０の答がイエスのときには、制御はステップ２４０へ進み、電動機を正転方向作動させ、そのまま機関のクランキングを行なう。機関暖機時には、吸気弁開閉タイミング制御装置１０内にある作動油は暖まっていて低粘度であり、しかも作動室部３４ｂは作動油が排除された状態にあるので、電動機によりクランキングが始まり、歯車１４、環状部材２２、端板２４よりなるハウジングが正転方向に駆動されれば、当初は吸気弁開閉タイミング制御装置が最進角位置の僅か手前の位置まで進角されていても、ハウジングは、吸気カムにより動きを抑えられているカム軸１８と一体となったロータ３０に対し速やかに先行し、吸気弁開閉タイミング制御装置は迅速に最遅角位置まで変位され、機関は圧縮比を下げた状態で、滑らか且つ静粛にクランキングされる。そして、ステップ２５０にてクランキング時間を計測すべく、車輛運転制御装置９８を構成するコンピュータの一部に設けられたカウンタのカウント値Ｃが、０にリセットされた状態から始まって、フローチャートを巡る各制御巡回毎に1ずつ増分される。次いで制御はステップ２６０へ進み、機関回転数Ｎｅが機関の正規の始動を示す所定のしきい値Ｎｅｏに達したか否かが判断される。当初は答はノーであるが、やがて機関が正常に始動すれば、答はイエスとなるので、制御はステップ２７０へ進み、電動機の正転作動は停止される。その後はステップ２８０にて、次の機関停止に備えて図６または図７に示したような機関停止制御をオンとしておけばよい。
【００４９】
ただ、機関がクランキングされても何らかの原因により所定のクランキング時間が過ぎても機関が正常に始動しない場合もあり得る。そのような状態は、ステップ２６０より制御がノーへ進むのが所定のクランキング時間を越えて生ずることであり、これはステップ２９０にて答がイエスとなることにより検出される。そこでそのような事態が生じたときには、制御をステップ３００へ進め、電動機のクランキング作動と停止し、制御をステップ３１０へ進めて、機関が正常に始動されなかったことを運転者に知らせる適当な表示をオンにしておくのがよい。
【００５０】
一方、ステップ２３０の答がノーであるときには、制御は３２０へ進み、クランキングに先立って吸気圧縮比を高めるべく、上に説明した要領にて電動機の逆転作動によりクランク軸を逆転駆動し、吸気弁開閉タイミング制御装置のロータ３０を歯車１４、環状部材２２、端板２４よりなるハウジングに対し相対的に進角方向に変位させることが行なわれる。ただこの場合、ロータの羽根部３２は先の機関停止制御により、図５に示されている如き最進角位置の直ぐ手前の位置まで既に変位されているので、クランク軸の逆転駆動により、吸気弁開閉タイミング制御装置を、そのロックピン４０の先端が窪み孔４４に整合してその中に落ち込むまで逆転駆動する角度は、ほんの僅かである。かかる小角度の逆転駆動が達成されたか否かは、ステップ３３０にてクランク角Ａｃがそれに対応する負の小角度−ΔＡｃｏまで逆転されたか否かを検出することにより分かる。こうしてステップ３３０の答がノーからイエスに転ずるまでの極く僅かの時間だけ電動機によるクランク軸の逆転駆動を行ない、吸気弁開閉タイミング制御装置を最進角位置にロックし、しかる後制御をステップ２４０へ進めて、吸気圧縮比を高めたクランキングを行なえばよい。
【００５１】
以上に於いては本発明を幾つかの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸気圧縮比を可変に制御するために吸気弁の開閉位相を可変に制御する要領を排気弁の開閉位相と共に示す線図。
【図２】吸気弁閉じ位相の下死点後角度の大小に応じてクランキングにより筒内圧が上昇する経過を例示するグラフ。
【図３】吸気弁開閉タイミング制御装置の一例の基本構成をハイブリッド車に適用したものとして幾分解図的に示す説明図。
【図４】図３の吸気弁開閉タイミング制御装置を吸気弁閉じ位相が最遅角された状態にて示す図３のＡ−Ａによる矢視図。
【図５】図３の吸気弁開閉タイミング制御装置を吸気弁閉じ位相が最進角された状態にて示す図３のＡ−Ａによる矢視図。
【図６】本発明による車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御の一つの実施例を示すフローチャート。
【図７】図６に示すフローチャートの一部を変更した他の一つの実施例を示すフローチャート。
【図８】本発明による車輌用内燃機関の始動特性変更手段の制御により機関の再始動が迅速化されることを示す機関始動制御の例のフローチャート。
【符号の説明】
ｅ…内燃機関
ｃ…クランク軸
ｍｇ１、ｍｇ２…電動発電機
ｐ…トルク分配装置
ｗ…車輪
ｓ…車軸
ｄ…差動歯車
ｔ…変速機
ｉ…インバータ
ｂ…蓄電装置
１０…吸気弁開閉タイミング制御装置
１２…無端ベルト
１４…歯車
１６…吸気弁作動カム
１８…吸気弁カム軸
２０…ボルト
２２…スプライン状の環状部材
２４…環状の端板
２６…放射状隔壁部
２８…ボルト
３０…ロータ
３２…羽根部
３４…ピストン作動室
３６…段付きシリンダ孔
３８…大径のヘッド部
４０…ロックピン
４２…ロックピンの小径部
４４…窪み孔
４６…圧縮コイルばね
４８…ポート
５０…ポート
５２…環状油路
５４…環状油路
５６…油路
５８…軸受部
６０…環状油路
６１、６２…油路
６４…環状油路
６６…ポート
６８…油路
７０…油圧切換弁
７２…ポート
７４…ポート
７６…油路
７８…７８
８０…油圧ポンプ
８２…油圧ポート
８４…油溜
８６、８８…ドレンポート
９０…弁ハウジング
９２…ソレノイド
９４…圧縮コイルばね
９６…弁スプール
９８…車輌運転制御装置
【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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