(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、
前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、
前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、
前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、
前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、
前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る高回転であれば、前記吸排気弁の少なくとも一部を休止、または前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで低下させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるように制御することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか１つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、
前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、
前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、
前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、
前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、
前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る低回転であれば、前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで増加させて、前記発電機出力を増大させるように制御することを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させることを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸排気弁を電磁気的に開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関に係り、特に、この電磁動弁装置に電力を供給する発電機及び蓄電池を含めて電力収支を制御する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の吸排気バルブを現在主流であるカム駆動に変えて電動で駆動する構成が提案されている。吸排気バルブを電動駆動する構成によれば、カムシャフト等の回転機構を省略することができると共に、バルブタイミングの変更が容易であることから、内燃機関の運転状態に応じた理想的な開閉弁タイミングを任意に設定可能となり、出力特性、及び燃費特性を改善することが可能となる。
【０００３】
そして、吸排気バルブの電動駆動装置としては電磁石を用いた電磁アクチュエータによる構成が提案されている。この電磁動弁装置の構成は、例えば特開昭５７−４４７１６号公報に開示されている。この構成のアクチュエータにおいては、可動部をバルブの開弁方向に付勢するスプリングと可動部を閉弁方向に付勢するスプリングの２つのスプリングを有し、さらに可動部をそれぞれバルブの開弁方向と閉弁方向とに吸引する２つの電磁石を有している。
【０００４】
この場合、可動部とバルブからなる可動系は、電磁石に電流が流れていない場合には２つのスプリングのバネ力により、２つの電磁石の吸引面からそれぞれ所定の位置だけ離間した中立位置に保持され、また開弁側または閉弁側のどちらか一方の電磁石に電流が通電すると、その際に生じる電磁吸引力により、吸引力がスプリングのばね力に打ち勝って一方の電磁石側に引き寄せられることになる。
【０００５】
この状態で電磁石の電流を遮断すると、今度はスプリングのばね力により可動系は中立位置を一旦通過して他方の電磁石に接近する。このとき他方の電磁石に電流を流しておくと可動系は他方の電磁石に吸引されることになる。
【０００６】
このようにして２つの電磁石の電流の通電、遮断動作に従って可動部を所定の変位幅だけ変位させることを可能にしており、この変位を利用してバルブの開弁状態と閉弁状態とを切り替えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電磁動弁装置を備えた内燃機関においては、通常の内燃機関の消費電流に電磁動弁装置の消費電流が追加されるため、従来より大容量の発電機が必要となるが、一般に大容量の発電機は発電開始する回転数、即ちカットイン回転数が高いために、アイドル回転数付近では、発電しない又は発電量が少ないために蓄電池が放電状態となり、この放電状態が継続するとバッテリ上がりとなったり、再始動できなくなるという問題点があった。
【０００８】
また電磁動弁装置は、機関回転数の増加に伴って、保持（ホールド）電流より電流値の大きい作動（キャッチング）電流の時間率が増加するので、平均消費電流が増大する。このため、最高回転数においても発電機出力から電磁動弁装置へ消費電流を供給しようとすれば、更に大容量の発電機が必要になり、発電機の寸法及び重量が増加して車両搭載性が困難になるという問題点があった。
【０００９】
また高回転時の消費電流に満たない容量の発電機を使用すると、機関高回転時に蓄電池の放電状態が継続するので、走行中にバッテリ上がりが生じたり、機関停止後蓄電容量不足のために再始動できなくなる問題点が生じる。
【００１０】
以上の問題点を図示すると図１０となる。電磁動弁装置を備えた内燃機関を搭載した車両の消費電流は、回転数の上昇に伴って直線的に増加するのに対して、発電電流は、発電開始回転数から立ち上がり、或る程度の回転数までは、消費電流を超えることができない。さらに高回転域では、発電電流は頭打ちとなり、再び消費電流を下回る。
【００１１】
以上の問題点に鑑み本発明の課題は、発電機の車両搭載性及び機関回転性能を確保した上で、走行中にバッテリ上がりを生じることなく、かつ再始動も可能な内燃機関を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る高回転であれば、前記吸排気弁の少なくとも一部を休止、または前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで低下させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるように制御することを要旨とする。
【００１４】
上記目的を達成するため請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか１つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させることを要旨とする。
【００１５】
上記目的を達成するため請求項３記載の発明は、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る低回転であれば、前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで増加させて、前記発電機出力を増大させるように制御することを要旨とする。
【００１６】
上記目的を達成するため請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させることを要旨とする。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が高回転であれば、前記内燃機関の回転数を低下、または前記吸排気弁の少なくとも一部を休止させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるようにしたので、全域充電可能な大容量の発電機を備えなくても、蓄電池の残存容量が十分にある場合には、内燃機関本来の高速性能を発揮させることができると共に、蓄電池の残存容量が規定容量より低下した場合には、機関回転数の低下または一部の弁休止により電磁動弁装置の消費電力を発電機の供給電力より低下させてバッテリ上がりを防止し、再始動のための蓄電池の残存容量を確保することができるという効果がある。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか１つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させるようにしたので、追加的な装置を設けることなく、従来の制御プログラムの小変更で蓄電池の残存容量低下に対応することができるという効果がある。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が低回転であれば、前記内燃機関の回転数を増加させて前記発電機出力を増大させるようにしたので、蓄電池の残存容量が十分ある場合には、アイドリング回転数を低回転に保ち、省燃費及び低騒音を維持するとともに、蓄電池の残存容量が低下した場合には、機関回転数を高めて発電機の供給電力を電磁動弁装置の消費電力より増大させ、バッテリ上がりを防止すると共に、再始動のための蓄電池の残存容量を確保することができるという効果がある。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加えて、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させるようにしたので、追加的な装置を設けることなく、従来の制御プログラムの小変更で蓄電池の残存容量低下に対応することができるという効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関を車両に搭載した実施形態の構成を示すシステム構成図である。本実施形態は、アイドリングを含む低回転域及び高速回転域において、蓄電池の残存容量が規定容量を超える場合には、電磁動弁装置分を含む車両消費電流を発電機と蓄電池とが協働して供給し、蓄電池の残存容量が規定以下となった場合には、機関運転条件を変化させて電磁動弁装置の消費電流を低減または発電機の発電出力を増大させて、蓄電池の放電を停止または充電状態となるように制御し、機関再始動用の残存容量を確保する点に特徴がある。
【００２８】
図１において、実施形態の内燃機関は、エンジン本体１と、電磁動弁装置２と、エンジン本体１により回転駆動され電磁動弁装置２及びその他の負荷に電力を供給する発電機３と、発電機３が停止中または発電電力が不足するとき電力を供給するとともに発電機３により充電される蓄電池４と、蓄電池４の状態を検知する蓄電池センサ５と、内燃機関全体及び電磁動弁装置２を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵと略す）２０とを備えている。
【００２９】
発電機３は、例えば車両用のオルタネータを用い、全ての機関回転数において、消費電流を賄うだけの発電能力を必要としないが、通常の走行条件で利用される回転数領域では、発電能力が消費電流を上回るものである。
【００３０】
蓄電池４は、特に限定されないが、通常の車両用蓄電池に用いられる鉛蓄電池を用いているが、容量的には余裕のあるものを選択する。
【００３１】
エンジン本体１は、シリンダ６と、シリンダヘッド７と、ピストン８と、クランク軸９と、燃料噴射弁１０と、点火プラグ１１と、吸気弁１２と、吸気弁１２を開閉駆動する電磁動弁装置２ａと、排気弁１３と、排気弁１３を開閉駆動する電磁動弁装置２ｂと、を備えている。エンジン本体１の構成要素のうち、電磁動弁装置２ａ，２ｂ以外は、通常のエンジン構成要素である。尚、電磁動弁装置２ａ，２ｂをまとめて符号２でも示している。また、吸気弁１２及び排気弁１３は、特に限定されないが、それぞれ２弁づつ各気筒に設けられていることとする。
【００３２】
またクランク軸９の前端部にはクランクプーリ１４が設けられ、発電機３の軸には発電機プーリ１５が設けられ、両プーリ１４、１５には、発電機ベルト１６が掛け回されて、クランク軸９の回転により発電機３が回転駆動され、発電可能となっている。
【００３３】
図１において、ＥＣＵ２０は、蓄電池センサ５からの信号に基づいて蓄電池４の残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定部２１と、この残存容量判定部２１の判定結果に基づいて機関運転条件を変化させる運転条件制御部２２と、運転条件制御部２２からの燃料カット指示に従って気筒毎の燃料カットを行うことのできる燃料噴射制御部２８と、燃料カット指示された気筒の点火を停止させることのできる点火制御部２９と、運転条件制御部２２からの指示に従って電磁動弁装置２のバルブタイミング及びバルブ動作休止を制御することができる電磁駆動制御部３０とを備えている。
【００３４】
ＥＣＵ２０には、図外のスロットルセンサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、油水温センサ等から各種計測値か入力され、通常の内燃機関制御として、機関回転数及び負荷に応じた制御ができるようになっている。
【００３５】
蓄電池センサ５と残存容量判定部２１とは、協動して蓄電池４の残存容量を推定するための情報を収集し、残存容量判定部２１が推定された残存容量と規定容量とを比較して、残存容量が規定容量以下か否かを判定する。
【００３６】
蓄電池センサ５としては、蓄電池４の充電電流Ｉc 及び放電電流Ｉd を測定可能な電流検出センサを設け、残存容量判定部２１において、以下の式（１）に従って残存容量Ｑを推定することができる。
【００３７】
【数１】
Ｑ＝∫ｋ〔Ｉc 〕ｄｔ−∫〔Ｉd 〕ｄｔ＋Ｑ0   …（１）
ここで、充電電流Ｉc 、充放電効率ｋ、放電電流Ｉd 、初期容量Ｑ0 である。充放電効率ｋは、充電した電荷量に対する放電可能な電荷量であり、蓄電池の種類や劣化度に応じて変化するが、一般に０．９〜０．８程度の値である。
【００３８】
また、ある程度放電電流Ｉd が大きい場合には、その放電電流Ｉd の値及びその時の蓄電池４の端子電圧Ｅに基づいて、蓄電池４の残存容量を推定することができる。
【００３９】
図８は、鉛電池のセル当たりの端子電圧及び放電電流（公称容量Ｃで正規化）による残存容量マップの例である。このようなマップを予め記憶しておくことにより、放電電流値とそのときの蓄電池の端子電圧値とからマップを検索して、残存容量を推定することができる。何等かの理由で、充放電電流の積分による残存容量算出に不具合が生じた場合、或いは残存容量の２重監視の意味で、放電電流値と端子電圧により残存容量を推定してもよい。さらに端子電圧の最低値を温度の関数として記憶しておき、端子電圧によって残存容量を推定してもよい。
【００４０】
また、鉛蓄電池の電解液比重ρと残存容量とは、ほぼ正比例の関係にあることが知られている。例えば、図９に示すように、電解液比重ρから残存容量を求めることができる。
【００４１】
この電解液比重は、例えば、電解液に浮かせた浮標の液面からの高さや、電解液の屈折率、即ち透明な媒質から電解液に入射した光の屈折角度に基づいて測定することができる。このような電解液比重を検出する蓄電池センサを設けてもよい。
【００４２】
運転条件制御部２２は、機関回転数が低い場合にアイドル回転数を上昇させることにより運転条件を変化させるアイドル回転数制御部２３と、機関回転数が高い場合に電磁動弁装置２の消費電流を削減するように運転条件を変化させる消費電流削減制御部２４とを備えており、消費電流削減制御部２４は、排気弁休止制御部２５、吸気弁休止制御部２６、気筒休止制御部２７を備えている。
【００４３】
ＥＣＵ２０は、配線論理によるハードウェアとして実現することもできるが、電磁動弁装置の電磁石電流を供給するための大電流制御が必要な電磁駆動制御部３０以外は、マイクロプロセッサ等を用いてプログラム論理により実現することもできる。以下の説明では、マイクロプロセッサ等を用いてプログラム論理により実現したものとして説明する。
【００４４】
次に、図２ないし図７のフローチャートを参照して、ＥＣＵ２０の動作を詳細に説明する。
【００４５】
【数２】
まず使用する記号を列挙する。
【００４６】
ｎ  ：機関回転数
ｎ１：回転域判定用回転数
Ｑ  ：蓄電池の残存容量
Ｑ１：規定容量（最小確保容量）
Ｑ２：定常復帰判定容量（Ｑ２＞Ｑ１）
ＥB ：蓄電池電圧
ＩB ：蓄電池電流（−：放電，＋：充電）
ｋ  ：充放電効率
△Ｔ：前回の残存容量更新時から今回までの経過時間である。
【００４７】
図２は、全体の動作を説明する概略フローチャートである。概略フローチャートを要約すると以下の通りである。ＥＣＵ２０は、機関回転数ｎを判定し、低回転時と高回転時で制御を分ける。低回転時には蓄電池の残存容量が規定容量以下となれば、発電機による発電量を増加させて蓄電池の放電を停止させるか或いは充電状態とするべく、アイドル回転数を上昇させるように制御する。
【００４８】
高回転時には蓄電池の残存容量が規定容量以下となれば、電磁動弁装置の消費電力を低下させて、消費電力を発電機の出力で全て賄い、蓄電池の放電を停止させるか或いは充電状態とする。このため、吸排気弁それぞれ２弁を有する各気筒の排気弁片方休止、吸気弁片方休止、気筒休止と段階を経て、消費電力と発電電力が均衡するまで休止弁を増加させる制御を行う。或いは残存容量が規定容量を一定量超えるまで、運転条件を変更した状態を継続させる制御を行う。
【００４９】
図２において、まずクランク角センサ信号が入力される（ステップ１０２、以下ステップをＳと略す）。次いで、クランク角センサ信号に基づいて機関回転数ｎを計算する（Ｓ１０４）。次いで、発電機の性能と車両の消費電力とで定まる或る機関回転数ｎ１とｎとを比較する（Ｓ１０６）。
【００５０】
ｎ１＜ｎでなければ、発電機の出力が不足しやすい低回転域であると判断し、蓄電池の残存容量Ｑを更新し（Ｓ１０８）、更新された残存容量Ｑが規定容量Ｑ１を超えるか否かを判定する（Ｓ１１０）。規定容量Ｑ１は、機関停止後の再始動に必要な残存容量より多い規定の容量であり、コールドスタート時の消費電流及び完爆までの時間を考慮して決定された定数である。尚、規定容量Ｑ１は、現在の外気温度、或いは過去の一定期間中の最低外気温により変化させてもよい。
【００５１】
Ｓ１１０の判定で、残存容量Ｑが規定容量Ｑ１以下であれば、スロットル開度の増加、バルブタイミングの変更による吸気量増加等により、例えばアイドル回転数を所定回転数だけ増加させる制御を行う（Ｓ１１２）。そして、再度残存容量を更新し（Ｓ１１４）、このときに検出された蓄電池電流ＩB が０又は正であるかか否かを判定する（Ｓ１１６）。蓄電池電流ＩB が０又は正（＋）であれば、アイドルアップの結果、蓄電池の放電が停止又は充電状態となったと判定して、処理を終了する。
【００５２】
Ｓ１１６の判定で、蓄電池電流ＩB が負（−）であれば、放電状態が継続しているので、更にアイドル回転数を増加させるべく、Ｓ１１２へ分岐する。こうして、発電機出力が消費電流と等しくなるか上回り、蓄電池の放電が停止、または充電状態となるまで、アイドル回転数は増加させられる。この結果、残存容量ＱはＱ１より低下することはなく、再始動用の残存容量が確保される。
【００５３】
Ｓ１０６の判定でｎがｎ１を超えていれば、電磁動弁装置の消費電流が多い高回転域であると判断し、蓄電池の残存容量Ｑを更新し（Ｓ１１８）、更新された残存容量Ｑが規定容量Ｑ１を超えるか否かを判定する（Ｓ１２０）。
【００５４】
Ｓ１２０の判定で、残存容量Ｑが規定容量Ｑ１以下であれば、電磁動弁装置の消費電流削減制御を行う（Ｓ１２２）。そして、再度残存容量を更新し（Ｓ１２４）、このときに検出された蓄電池電流ＩB が０又は正であるかか否かを判定する（Ｓ１２６）。蓄電池電流ＩB が０又は正（＋）であれば、消費電流削減制御の結果、蓄電池の放電が停止又は充電状態となったと判定して、処理を終了する。
【００５５】
Ｓ１２６の判定で、蓄電池電流ＩB が負（−）であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電流を削減すべく、Ｓ１２２へ分岐する。こうして、発電機出力が消費電流と等しくなるか上回り、蓄電池の放電が停止、または充電状態となるまで、電磁動弁装置の消費電流は削減される。この結果、残存容量ＱはＱ１より低下することはなく、再始動用の残存容量が確保される。
【００５６】
図３は、残存容量Ｑの更新ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
まず、蓄電池センサ（図１の符号５）により、蓄電池電圧ＥB と、蓄電池電流ＩB とを検出し、これらの一時記憶値を更新する（Ｓ１３０）。次いで、ＩB の極性を判定し（Ｓ１３２）、ＩB ≦０なら、蓄電池は放電しているとして、Ｑ＝Ｑ＋ＩB ×△Ｔの式により、残存容量を更新し（Ｓ１３４）、リターンする。△Ｔは、前回の残存容量更新時から今回までの経過時間である。
【００５７】
０＜ＩB なら、蓄電池は充電しているとして、Ｑ＝Ｑ＋ｋＩB ×△Ｔの式により、残存容量を更新し（Ｓ１３６）、リターンする。ここで、ｋは前述した充放電効率である。
【００５８】
図４は、消費電流削減制御ルーチンを説明するフローチャートであり、図２のＳ１２２の詳細を説明するものである。
図４において、まず残存容量Ｑが更新され（Ｓ１４２）、Ｑが規定容量Ｑ１を超えているか否かが判定される（Ｓ１４４）。超えていれば、何も処理せずにリターンする。超えていなければ、残存容量Ｑが規定容量Ｑ１以下であるので、排気弁休止制御を行う（Ｓ１４６）。この排気弁休止制御は、各気筒が有する２つの排気弁の片方を閉状態に保持し開閉動作をさせないことで消費電流を削減するものである。排気弁休止制御の対象となる気筒は機関の全気筒としてもよいし、一部の気筒に限定してもよい。
【００５９】
排気弁休止制御を吸気弁休止制御の前に行う理由は２つある。
第１に、吸排気弁をそれぞれ２弁備えた内燃機関において、高温高圧の排気が通過する排気弁を片方休止する方が吸気弁を片方休止するのに比べて、吸排気効率の低下が少なく、従って片弁休止時のトルク低下が小さく運転性の影響が小さいことである。
【００６０】
第２は、筒内圧に抗して排気弁を開くに要する力が吸気弁に比べて大きいため、排気弁側のコイルスプリングが強化されており、このため排気弁側の電磁石が吸気弁側に比べて数倍の電流を消費しているので、弁休止による消費電流削減効果が大きいことである。
【００６１】
次いで、残存容量Ｑが更新され（Ｓ１４８）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ１５０）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ１６６へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２（Ｑ２＞Ｑ１）を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ１４８へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００６２】
Ｓ１６６の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる排気弁復帰制御を行い（Ｓ１７２）、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００６３】
ここで、第２の規定容量Ｑ２は、Ｑ２＝Ｑ１とすることも可能であるが、この場合には、消費電力削減によるトルク低下と、運転状態復帰によるトルク回復とが頻繁に繰り返され、トルク変動による運転性悪化考えられる。従って、Ｑ２＞Ｑ１なる第２の規定容量Ｑ２をＳ１６６の判定基準として用い、一定の残存容量増加まで休止からの復帰を遅らせている。
【００６４】
尚、Ｓ１６６の判定、及び以後のＱ２の判定ステップに代えて、所定時間が経過したか否かを判定することによって、同様に運転性悪化を回避することができる。
【００６５】
Ｓ１５０の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、各気筒が有する２つの吸気弁の片方を閉状態に保持して休止させる吸気弁休止制御を行う（Ｓ１５２）。これにより吸気弁を休止した気筒はさらにトルクが低下するが燃焼は継続している。
【００６６】
次いで、残存容量Ｑが更新され（Ｓ１５４）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ１５６）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ１６８へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ１５４へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００６７】
Ｓ１６８の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる吸気弁復帰制御を行い（Ｓ１７４）、さらにＳ１７２で排気弁復帰制御を行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００６８】
Ｓ１５６の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、気筒の吸排気弁を全て休止するとともに、燃料噴射及び点火を休止させる気筒休止制御を行う（Ｓ１５８）。これにより休止した気筒は燃焼を停止する。気筒休止の対象は、全気筒とすることもできるが、発電機能力と電磁動弁装置の消費電力特性から考えて、一部の気筒休止で十分である。
【００６９】
次いで、残存容量Ｑが更新され（Ｓ１６０）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ１６２）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であるので、Ｓ１７０へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ１６０へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００７０】
Ｓ１７０の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した気筒の片方の吸排気弁作動を復帰させるとともに、燃料噴射、点火を復帰させる気筒復帰制御を行い（Ｓ１７６）、Ｓ１７４で吸気弁復帰制御を行い、さらにＳ１７２で排気弁復帰制御を行い通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００７１】
Ｓ１６２の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、発電機構に何等かの障害があると判定して充電警告灯等のアラーム点灯して（Ｓ１６４）、リターンする。
【００７２】
尚、図示しないが、弁休止または気筒休止を行う際に、休止の前後でバルブタイミングを変更してトルク段差を低減するようにしてもよい。例えば、電磁動弁装置に特有の柔軟なバルブタイミング設定機能を利用して、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）、排気弁閉時期（ＥＶＣ）を早めて、吸気量を絞ったり、内部ＥＧＲを増加させて、トルクを或る程度低下させてから休止を行うことができる。
【００７３】
さらに、気筒休止する場合、稼働を継続する気筒の休止弁の作動復帰と同時に気筒休止を行うことで、トルク段差を低減させるように制御してもよい。
【００７４】
図５は、排気弁休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、４気筒エンジンの全気筒を排気弁休止制御の対象として、１気筒づつ排気弁の片方休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【００７５】
図５において、まず♯１気筒の排気弁を片方休止し（Ｓ２０２）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ２０４）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ２０６）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ２２６へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ２０４へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００７６】
Ｓ２２６の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる＃１気筒排気弁復帰制御を行い（Ｓ２３４）、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００７７】
Ｓ２０６の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃２気筒の排気弁を片方休止し（Ｓ２０８）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ２１０）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ２１２）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ２２８へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ２１０へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００７８】
Ｓ２２８の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる＃２気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３６）、＃１気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３４）を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００７９】
Ｓ２１２の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃３気筒の排気弁を片方休止し（Ｓ２１４）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ２１６）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ２１８）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ２３０へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ２１６へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００８０】
Ｓ２３０の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる＃３気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３８）、＃２気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３６）、＃１気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３４）を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００８１】
Ｓ２１８の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃４気筒の排気弁を片方休止し（Ｓ２２０）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ２２２）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ２２４）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ２３２へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ２２２へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００８２】
Ｓ２３２の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる＃４気筒排気弁復帰制御（Ｓ２４０）、＃３気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３８）、＃２気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３６）、＃１気筒排気弁復帰制御（Ｓ２３４）を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【００８３】
Ｓ２２４の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、次の図６に示す吸気弁休止へ進む。
【００８４】
図６は、吸気弁休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、４気筒エンジンの全気筒を吸気弁休止制御の対象として、１気筒づつ吸気弁の片方休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【００８５】
図６において、まず♯１気筒の吸気弁を片方休止し（Ｓ３０２）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ３０４）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ３０６）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ３２６へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ３０４へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００８６】
Ｓ３２６の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる＃１気筒吸気弁復帰制御を行い（Ｓ３３４）、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【００８７】
Ｓ３０６の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃２気筒の吸気弁を片方休止し（Ｓ３０８）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ３１０）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ３１２）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ３２８へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ３１０へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００８８】
Ｓ３２８の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる＃２気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３６）、＃１気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３４）を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【００８９】
Ｓ３１２の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃３気筒の吸気弁を片方休止し（Ｓ３１４）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ３１６）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ３１８）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ３３０へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ３１６へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００９０】
Ｓ３３０の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる＃３気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３８）、＃２気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３６）、＃１気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３４）を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【００９１】
Ｓ３１８の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃４気筒の吸気弁を片方休止し（Ｓ３２０）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ３２２）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ３２４）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ３３２へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ３２２へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００９２】
Ｓ３３２の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる＃４気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３４０）、＃３気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３８）、＃２気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３６）、＃１気筒吸気弁復帰制御（Ｓ３３４）を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【００９３】
Ｓ３２４の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、次の図７に示す気筒休止へ進む。
【００９４】
図７は、気筒休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、４気筒エンジンの全気筒を気筒休止制御の対象として、１気筒づつ気筒休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【００９５】
図７において、まず♯１気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し（Ｓ４０２）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ４０４）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ４０６）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ４２６へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ４０４へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００９６】
Ｓ４２６の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる＃１気筒復帰制御を行い（Ｓ４３４）、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【００９７】
Ｓ４０６の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃２気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し（Ｓ４０８）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ４１０）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ４１２）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ４２８へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ４１０へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【００９８】
Ｓ４２８の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる＃２気筒復帰制御（Ｓ４３６）、＃１気筒復帰制御（Ｓ４３４）、を順次行い吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【００９９】
Ｓ４１２の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃３気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し（Ｓ４１４）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ４１６）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ４１８）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ４３０へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ４１６へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【０１００】
Ｓ４３０の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる＃３気筒復帰制御（Ｓ４３８）、＃２気筒復帰制御（Ｓ４３６）、＃１気筒復帰制御（Ｓ４３４）を順次行い、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【０１０１】
Ｓ４１８の判定で、ＩB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、＃４気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し（Ｓ４２０）、残存容量Ｑが更新され（Ｓ４２２）、蓄電池電流ＩB が０以上か否かが判定される（Ｓ４２４）。ＩB が０以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、Ｓ４３２へ移り残存容量Ｑが第２の規定容量であるＱ２を超えているか否かを判定する。Ｑ２を超えていなければ、充電が不十分としてＳ４２２へ移り、残存容量を更新しながらＱがＱ２を超えるまでループして待機する。
【０１０２】
Ｓ４３２の判定でＱがＱ２を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる＃４気筒復帰制御（Ｓ４４０）、＃３気筒復帰制御（Ｓ４３８）、＃２気筒復帰制御（Ｓ４３６）、＃１気筒復帰制御（Ｓ４３４）を順次行い、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【０１０３】
Ｓ４２４の判定で、ＩB が負であれば、全気筒を休止しても放電状態が継続しているので、発電機構に障害があるとして、充電警告灯等のアラームを点灯して、リターンする。
【０１０４】
以上説明したように本発明によれば、車両搭載性のよい発電機を使用して電磁動弁装置に電力を供給するとともに、運転条件への影響を最小限に抑制しながら走行中のバッテリ上がりを防止するとともに再始動能力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関を車両に搭載した実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態の全体の動作を説明する概略フローチャートである。
【図３】実施形態における残存容量Ｑの更新ルーチンを説明するフローチャートである。
【図４】実施形態における消費電流削減制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】実施形態における排気弁休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図６】実施形態における吸気弁休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図７】実施形態における気筒休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図８】鉛電池のセル当たりの端子電圧及び放電電流（公称容量Ｃで正規化）による残存容量マップの例である。
【図９】鉛蓄電池の電解液比重ρから残存容量を求めるグラフの例である。
【図１０】エンジン回転数に対する発電電流及び消費電流の特性を説明する図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２  電磁動弁装置
３  発電機
４  蓄電池
５  蓄電池センサ
６  シリンダ
７  シリンダヘッド
８  ピストン
９  クランク軸
１０  燃料噴射弁
１１  点火プラグ
１２  吸気弁
１３  排気弁
１４  クランクプーリ
１５  発電機プーリ
１６  発電機ベルト
２０  ＥＣＵ
２１  残存容量判定部
２２  運転条件制御部
２３  アイドル回転数制御部
２４  消費電流削減制御部
２５  排気弁休止制御部
２６  吸気弁休止制御部
２７  気筒休止制御部
２８  燃料噴射制御部
２９  点火制御部
３０  電磁駆動制御部
【図１】
0003775148.tif 000002
【図２】
0003775148.tif 000003
【図３】
0003775148.tif 000004
【図４】
0003775148.tif 000005
【図５】
0003775148.tif 000006
【図６】
0003775148.tif 000007
【図７】
0003775148.tif 000008
【図８】
0003775148.tif 000009
【図９】
0003775148.tif 000010
【図１０】
0003775148.tif 000011