JP2011153597A - 内燃機関の可変機構制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構及び可変圧縮比機構を含む可変機構の制御システムにおいて、内燃機関の運転停止要求が発生したときにバッテリ電圧の過剰な低下を回避しつつ可変動弁機構及び可変圧縮比機構を次回始動に適した状態へ動作させることを課題とする。
【解決手段】本発明は、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構及び可変圧縮比機構を備えた内燃機関の可変機構制御システムにおいて、内燃機関の運転停止要求が発生したときに、該内燃機関の運転を継続させつつ可変動弁機構又は可変圧縮比機構の何れか一方を次回始動に適した状態まで動作させ、該内燃機関の運転停止後に可変動弁機構又は可変圧縮比機構の何れか他方を次回始動に適した状態まで動作させるようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関が備える可変機構を制御するシステムに関し、特に可変圧縮比機構と可変動弁機構を含む可変機構の制御システムに関する。

可変動弁機構を備えた内燃機関において、運転停止要求（イグニッションスイッチオフ）が発生した後に、内燃機関の運転を継続させつつ可変動弁機構を次回の始動に適した状態まで動作させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００９−２２８６６７号公報 特開２００５−１２７２３９号公報

ところで、電動式の可変動弁機構及び電動式の可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、運転停止要求発生後に可変動弁機構と可変圧縮比機構を同時に動作させると、バッテリ電圧が過剰に低下する可能性がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構及び可変圧縮比機構を含む可変機構の制御システムにおいて、内燃機関の運転停止要求が発生したときにバッテリ電圧の過剰な低下を回避しつつ可変動弁機構及び可変圧縮比機構を次回始動に適した状態へ動作させることにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構及び可変圧縮比機構を備えた内燃機関の可変機構制御システムにおいて、内燃機関の運転停止要求が発生したときに、該内燃機関の運転を継続させつつ可変動弁機構又は可変圧縮比機構の何れか一方を次回始動に適した状態まで動作させ、該内燃機関の運転停止後に可変動弁機構又は可変圧縮比機構の何れか他方を次回始動に適した状態まで動作させるものとする。

詳細には、本発明は、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構と電動アクチュエータにより駆動される可変圧縮比機構とを備えた内燃機関の可変機構制御システムにおいて、
内燃機関の運転停止要求が発生した後に内燃機関の運転を継続させる運転継続手段と、
前記運転継続手段による運転継続期間中に前記可変動弁機構又は前記可変圧縮比機構の何れか一方を次回始動に適した状態まで動作させ、前記運転継続手段による運転継続期間の終了後に前記可変動弁機構又は前記可変圧縮比機構の何れか他方を次回始動に適した状態まで動作させる制御手段と、
を備えるようにした。

かかる発明によれば、運転停止要求発生後の運転継続期間中に可変動弁機構と可変圧縮比機構が同時に動作する事態を回避することができるため、バッテリ電圧の過剰な低下を回避することができる。その結果、可変動弁機構及び可変動弁機構を次回始動に適した状
態まで確実に動作させることが可能になる。

ところで、内燃機関の運転中に可変圧縮比機構を動作させる場合は、気筒内で発生する燃焼圧が可変圧縮比機構の動作を妨げる反力として作用する可能性がある。たとえば、燃焼室容積を変更することにより機械圧縮比（行程容積と燃焼室容積との総和に対する燃焼室容積の比率）を変更する可変圧縮比機構においては、圧縮比を低める場合（燃焼室容積を拡大する場合）には燃焼圧が可変圧縮比機構の動作を補助するアシスト力として作用するが、圧縮比を高める場合（燃焼室容積を縮小する場合）には燃焼圧が可変圧縮比機構の動作を妨げる反力として作用する。

よって、運転停止要求発生時における圧縮比が次回始動に適した圧縮比（以下、「始動時基準圧縮比」と称する）より低い場合において、可変圧縮比機構が運転継続期間中に動作させられると、電動アクチュエータの消費電力が却って増加する可能性がある。

そこで、本発明は、運転停止要求発生時における内燃機関の圧縮比（以下、「実圧縮比」と称する）を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された実圧縮比が上記した始動時基準圧縮比より低いか否かを判別する判別手段と、をさらに備えるようにしてもよい。その場合、制御手段は、判別手段により肯定判定された場合（実圧縮比が始動時基準圧縮比より低い場合）は運転継続期間中に動作させる機構として可変動弁機構を選択し、判別手段により否定判定された場合（実圧縮比が始動時基準圧縮比以上である場合）は運転継続期間中に動作させる機構として可変圧縮比機構を選択するようにしてもよい。

かかる構成によれば、バッテリの電圧低下を最小限に抑えつつ可変動弁機構及び可変圧縮比機構を次回始動に適した状態まで動作させることが可能になる。なお、内燃機関の圧縮比は機関負荷に応じて変更される場合は、目標圧縮比が始動時基準圧縮比と同等となる機関負荷（基準機関負荷）を予め求めておき、運転停止要求発生時の機関負荷が基準機関負荷より高いか又は低いかに応じて運転継続期間中に動作させる機構が選択されてもよい。

また、運転停止要求発生時の可変動弁機構の状態によっては、該可変動弁機構が電動アクチュエータに依らずに次回始動に適した状態まで動作可能な場合がある。たとえば、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を進角又は遅角させる可変動弁機構においては、運転停止要求発生時のカムシャフトの位相が次回始動に適した位相（以下、「始動時基準位相」と称する）より進角している場合は、クランクシャフトの回転力によってカムシャフトの位相が遅角される。

また、吸気バルブ又は排気バルブの作用角（又はリフト量）を連続的に変化させる可変動弁機構においては、運転停止要求発生時の作用角が次回始動に適した作用角（以下、「始動時基準作用角」と称する）に対して十分に大きい場合は、バルブスプリングの反力によってバルブの作用角が始動時基準作用角まで縮小される。

そこで、本発明の制御手段は、運転停止要求発生時の可変動弁機構の状態が電動アクチュエータを利用せずに始動時基準位相又は始動時基準作用角まで動作可能である場合には、可変動弁機構の電動アクチュエータを作動させないようにしてもよい。

その場合、バッテリ電力の消費量を少なく抑えつつ可変動弁機構及び可変圧縮比機構を次回始動に適した状態まで動作させることが可能になる。なお、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変更する可変動弁機構においては、内燃機関の運転停止後はクランクシャフトの回転力を利用することができない。そのため、運転継続期間中に動作させる機構として可変動弁機構が選択され、且つカムシャフトの位相がクランクシャフトの位
相より進角している場合に限り、電動アクチュエータの作動を停止させるものとする。

本発明によれば、電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構及び可変圧縮比機構を含む可変機構の制御システムにおいて、内燃機関の運転停止要求が発生したときにバッテリ電圧の過剰な低下を回避しつつ可変動弁機構及び可変圧縮比機構を次回始動に適した状態へ動作させることができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 可変圧縮比機構の一例を示す図である。 可変動弁機構の一例を示す図である。 実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より高い場合における運転停止時制御の実行手順を示すタイミングチャートである。 実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より低い場合における運転停止時制御の実行手順を示すタイミングチャートである。 運転停止時制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１においては複数の気筒のうち１気筒のみが図示されている。

内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、クランクケース４とを備えている。シリンダブロック２には、複数の気筒（シリンダ）５が形成されている。各気筒５には、ピストン６がシリンダ軸方向へ摺動自在に装填されている。ピストン６は、クランクケース４に回転自在に支持されたクランクシャフト７とコネクティングロッド８を介して連結されている。

シリンダヘッド３には、吸気ポート９と排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド３には、吸気ポート９の開口端を開閉する吸気バルブ１１と、排気ポート１０の開口端を開閉する排気バルブ１２が取り付けられている。吸気バルブ１１は、シリンダヘッド３に回転自在に支持された吸気カムシャフト１３により開閉駆動される。排気バルブ１２は、シリンダヘッド３に回転自在に支持された排気カムシャフト１４により開閉駆動される。また、シリンダヘッド３には、吸気ポート９内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１５と、気筒５内に火花を発生させる点火プラグ１６とが取り付けられている。

次に、シリンダブロック２とクランクケース４との連結部には、クランクケース４に対してシリンダブロック２をシリンダ軸方向へ変位させるための可変圧縮比機構１００が設けられている。

可変圧縮比機構１００としては、図２に示すように、軸部１０１と、軸部１０１の中心軸に対して偏心された状態で軸部１０１に固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部１０２と、カム部１０２と同一外形を有し軸部１０１に対して回転可能且つカム部１０２と同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部１０３と、軸部１０１と同心状に設けられたウォームホイール１０４と、ウォームホイール１０４と噛み合うウォーム１
０５と、ウォーム１０５を回転駆動させる第１電動モータ（電動アクチュエータ）１０６と、を備えた機構を用いることができる。

なお、カム部１０２はシリンダブロック２に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部１０３はクランクケース４に設けられた収納孔内に設置されるものとする。また、第１電動モータ１０６は、シリンダブロック２に固定され、シリンダブロック２と一体的に変位するものとする。

このように構成された可変圧縮比機構１００によれば、第１電動モータ１０６の動力がウォーム１０５とウォームホイール１０４とを介して軸部１０１に伝えられ、偏心状態にあるカム部１０２と可動軸受部１０３とが駆動される。その結果、カム部１０２と可動軸受部１０３とがシリンダ軸方向に相対変位し、それに伴ってシリンダブロック２とクランクケース４とがシリンダ軸方向に相対変位する。

たとえば、シリンダ軸方向においてシリンダブロック２がクランクケース４から遠ざかると、燃焼室容積が大きくなるため、機械圧縮比が低くなる。一方、シリンダ軸方向においてシリンダブロック２がクランクケース４に近づくと、燃焼室容積が小さくなるため、機械圧縮比が高くなる。

また、シリンダヘッド３には、吸気バルブ１１の開弁特性を変更する可変動弁機構２００が取り付けられている。ここで、可変動弁機構２００の構成について図３に基づいて説明する。図３に示す構成は、可変動弁機構２００の一例であり、本発明に係わる可変動弁機構を限定するものではない。

図３に示す例では、可変動弁機構２００は、吸気バルブ１１の作用角（及びリフト量）を連続的に変更する可変作用角機構２０１と、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１３の位相を連続的に変更する可変位相機構２０２と、を備えている。

可変作用角機構２０１は、吸気カム１３０とローラロッカーアーム３５との間に配置されている。ローラロッカーアーム３５の基端部は、ラッシュアジャスタ３７により揺動自在に支持されている。ローラロッカーアーム３５の先端部は、吸気バルブ１１のバルブステム１１ａの基端部と当接している。

可変作用角機構２０１は、吸気カムシャフト１３と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１は、周方向へ回転自在にシリンダヘッド３に取り付けられている。制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、ピン４５が固定されている。ピン４５には中間アーム４４の基端部が回転自在に取り付けられ、中間アーム４４がピン４５を支点として揺動可能になっている。中間アーム４４の先端部には、後述する連結軸５４が固定されている。

また、制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、吸気カム１３０と対向する側に、スライド面５０ａを有している。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１ａ，５１ｂを有している。揺動カム面５１ａ，５１ｂは、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１ａと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの離間するように形成された作用面５１ｂとで構成されている。

吸気カム１３０と可変作用角機構２０１との間には、前述した中間アーム４４の先端部が位置し、該先端部には連結軸５４が固定されている。連結軸５４には、第１ローラ５２
と第２ローラ５３が回転自在に支持されている。その際、第１ローラ５２及び第２ローラ５３の位置と直径は、第１ローラ５２が吸気カム１３０と当接し且つ第２ローラ５３が揺動カムアーム５０のスライド面５０ａと当接するように決定される。

中間アーム４４は、前述したピン４５を支点として回転（揺動）するため、第１ローラ５２及び第２ローラ５３はピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａ及び吸気カム１３０の周面に沿って揺動する。

また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が当接している。ロストモーションスプリング３８の他端は、シリンダヘッド３に固定されている。このロストモーションスプリング３８により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられるとともに、第１ローラ５２が吸気カム１３０に押し当てられる。その結果、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと吸気カム１３０の周面とに挟持された状態で位置決めされる。

揺動カムアーム５０の下方には前述したローラロッカーアーム３５が位置している。ローラロッカーアーム３５のロッカーローラ３６は、前述したバルブスプリング１１ｂの付勢力とラッシュアジャスタ３７の油圧とにより揺動カム面５１に押し当てられている。

このように構成された可変作用角機構２０１によれば、吸気カム１３０のカムノーズが第１ローラ５２を押動すると、中間アーム４４が揺動しつつ第２ローラ５３がスライド面５０ａを押下する。すなわち、吸気カム１３０のカムノーズが第１ローラ５２を押動すると、揺動カムアーム５０が制御軸４１を支軸として回転する。

その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂへ移動し、ローラロッカーアーム３５が押下されることになる。ローラロッカーアーム３５が押下されると、それに伴って吸気バルブ１１が開弁する。

なお、可変作用角機構２０１は、制御軸４１を回動させる第２電動モータ４１０を備えている。第２電動モータ４１０が制御軸４１の回転位置を変更すると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。

たとえば、第２電動モータ４１０が制御軸４１を図３中の反時計回りに回転させると、スライド面５０ａにおける第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。それに伴い、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との当接位置が非作用面５１ａの範囲内において作用面５１ｂから離間する位置へ変化する。

よって、吸気カム１３０のカムノーズが第１ローラ５２を押動し始めてからローラロッカーアーム３５が揺動し始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転量（回転角度）が増加する。その結果、吸気バルブ１１の閉弁タイミングが固定されつつ吸気バルブ１１の作用角（及びリフト量）が減少する。

逆に、第２電動モータ４１０が制御軸４１を図３中の時計回りに回転させると、スライド面５０ａにおける第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の基端側へ移動する。それに伴い、揺動カム面５１とローラロッカーアーム３５との当接位置が非作用面５１ａの範囲内において作用面５１ｂに近い位置へ変化する。

よって、吸気カム１３０のカムノーズが第１ローラ５２を押動し始めてからローラロッ
カーアーム３５が揺動し始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転量（回転角度）が減少する。その結果、吸気バルブ１１の閉弁タイミングが固定されつつ吸気バルブ１１の作用角（及びリフト量）が増加する。

また、可変位相機構２０２は、図示しないカムプーリと吸気カムシャフト１３との間に設けられている。可変位相機構２０２は、カムプーリに連動して回転する筐体と吸気カムシャフト１３に連動して回転する回転軸とを備えた電動モータにより構成されている。

このように構成された可変位相機構２０２によれば、電動モータの回転軸がカムプーリの回転方向へ回転すると、カムプーリ（クランクシャフト７）に対する吸気カムシャフト１３の位相が進角する。その結果、吸気バルブ１１の開閉タイミングが進角されることになる。一方、電動モータの回転軸がカムプーリの回転方向と逆方向へ回転すると、カムプーリ（クランクシャフト７）に対する吸気カムシャフト１３の位相が遅角する。その結果、吸気バルブ１１の開閉タイミングが遅角されることになる。なお、以下では、可変位相機構２０２を第３電動モータ２０２と記す場合もある。

ここで図１に戻り、内燃機関１には、該内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、クランクポジションセンサ２１、アクセルポジションセンサ２２、イグニッションスイッチ２３、水温センサ２４、リフトセンサ２５等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。

クランクポジションセンサ２１は、クランクシャフト７の回転位置（回転角度）に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。水温センサ２４は、内燃機関１を循環する冷却水の温度に相関する電気信号を出力するセンサである。リフトセンサ２５は、クランクケース４においてシリンダブロック２との連結部位の近傍に配置され、クランクケース４に対するシリンダブロック２のリフト量（シリンダ軸方向の上死点側への変位量）に相関する電気信号を出力するセンサである。

また、ＥＣＵ２０には、上記した燃料噴射弁１５、点火プラグ１６、第１電動モータ１０６、第２電動モータ４１０、可変位相機構（第３電動モータ）２０２等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて燃料噴射弁１５、点火プラグ１６、第１電動モータ１０６、第２電動モータ４１０、及び可変位相機構（第３電動モータ）２０２を制御する。

たとえば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が低負荷運転状態にあるときの熱効率を高めるために、高膨張比制御を行う。高膨張比制御では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の機械圧縮比を高めるべく第１電動モータ１０６を制御するとともに、内燃機関１の有効圧縮比を低下させるべく第２電動モータ４１０及び第３電動モータ２０２を制御する。

詳細には、ＥＣＵ２０は、シリンダブロック２が下死点方向へ変位するように第１電動モータ１０６を制御するとともに、吸気バルブ１１の閉弁時期が圧縮行程半ばまで遅角するように第２電動モータ４１０を制御する。

このような高膨張比制御が行われると、有効圧縮比がノッキングを回避し得る範囲に保たれたまま、膨脹比を高めることが可能となる。

また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転停止要求が発生したとき、言い換えれば、イグニッションスイッチ２３がオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）へ切り換えられたときに、可変圧縮比機構１００及び可変動弁機構２００を次回始動に適した状態まで動作させる運転
停止時制御を実行する。

運転停止時制御では、ＥＣＵ２０は、運転停止要求発生後も内燃機関１の運転を継続させる運転継続処理と、機械圧縮比が次回始動に適した値（始動時基準圧縮比）となり、且つ吸気バルブ１１の作用角が次回始動に適した値（始動時基準作用角）となり、且つ吸気バルブ１１の閉弁タイミングが次回始動に適した閉弁タイミング（以下、「始動時基準閉弁タイミング」と称する）となるように第１電動モータ１０６、第２電動モータ４１０、及び第３電動モータ２０２を制御する最適化処理と、を行う。

なお、始動時基準圧縮比、始動時基準作用角、及び始動時基準閉弁タイミングは、圧縮端温度及び吸入空気量が冷間始動可能な範囲に収まり、且つ温間始動の際にノッキングやプレイグニッションを回避し得る範囲に収まるように定められた値であり、予め実験などを利用した適合処理によって定められた値である。

このような運転停止時制御が実行されると、次回始動時において、クランキングトルクの増大に伴う始動性の低下やスタータモータの負荷増加、ノッキングの発生に伴う振動・騒音の増加、未燃燃料成分の排出量増加による排気エミッションの増加を緩和することが可能となる。

ところで、運転継続処理実行期間中に第１電動モータ１０６、第２電動モータ４１０、及び第３電動モータ２０２が一斉に動作させられると、バッテリ電圧が過剰に低下する可能性がある。バッテリ電圧が過剰に低下すると、ＥＣＵ２０が正常な動作を継続することができずにリセットされる可能性がある。その場合、可変圧縮比機構１００及び可変動弁機構２００の状態を次回始動に適した状態にすることができなくなる虞がある。

そこで、本実施例における運転停止時制御では、ＥＣＵ２０は、運転継続処理実行期間中に可変圧縮比機構１００又は可変動弁機構２００の何れか一方のみを動作させ、運転継続処理実行期間終了後に可変圧縮比機構１００又は可変動弁機構２００の何れか他方を作動させるようにした。

このような方法により運転停止時制御が実行されると、バッテリ電圧の過剰な低下を回避することができるため、可変圧縮比機構１００及び可変動弁機構２００を次回始動に適した状態まで確実に動作させることが可能になる。

なお、ＥＣＵ２０は、運転停止要求発生時におけるリフトセンサ２５の出力信号（実機械圧縮比）が始動時基準圧縮比より低いか否かの判別結果に基づいて、運転継続処理実行期間中に動作させる機構を選択してもよい。

実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より低い場合は、可変圧縮比機構１００が実機械圧縮比を始動時基準圧縮比まで高める（燃焼室容積を縮小させる）必要がある。一方、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比以上である場合は、可変圧縮比機構１００が実機械圧縮比を始動時基準圧縮比まで低下させる（燃焼室容積を拡大させる）必要がある。

ここで、本実施例の可変圧縮比機構１００のように燃焼室容積を変更する機構においては、気筒５内で発生する燃焼圧が燃焼室容積を拡大（機械圧縮比を低下）させるように作用する。そのため、可変圧縮比機構１００が燃焼室容積を拡大させる場合には燃焼圧が可変圧縮比機構１００の動作を補助するアシスト力として作用するが、可変圧縮比機構１００が燃焼室容積を縮小させる場合には燃焼圧が可変圧縮比機構１００の動作を妨げる反力として作用することになる。

また、可変位相機構２０２が吸気カムシャフト１３の位相を変更する際に、可変位相機構２０２は、クランクシャフト７からカムプーリを吸気カムシャフト１３より進角させようとする力を受けるとともに、バルブスプリング１１ｂから吸気カムシャフト１３をカムプーリより遅角させようとする力を受ける。そのため、吸気カムシャフト１３の位相を進角させる場合には上記した力が可変位相機構２０２の動作を妨げる反力として作用するが、吸気カムシャフト１３の位相を遅角させる場合には上記した力が可変位相機構２０２の動作を補助するアシスト力として作用する。

なお、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より低いとき（内燃機関１が高負荷運転状態にあるとき）は吸気カムシャフト１３の位相が始動時基準位相より遅角され、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より高いとき（内燃機関１が低負荷運転状態又はアイドル運転状態にあるとき）は吸気カムシャフト１３の位相が始動時基準位相より進角されるものとする。

一方、可変作用角機構２０１が吸気バルブ１１の作用角を変更する際に、バルブスプリング１１ｂの付勢力が可変作用角機構２０１に作用する。詳細には、可変作用角機構２０１が吸気バルブ１１の作用角を拡大させる場合にはバルブスプリング１１ｂの付勢力が可変作用角機構２０１の動作を妨げる反力として作用し、可変作用角機構２０１が吸気バルブ１１の作用角を縮小させる場合にはバルブスプリング１１ｂの付勢力が可変作用角機構２０１の動作を補助するアシスト力として作用する。ただし、上記した傾向は、内燃機関１が運転中であるか或いは運転停止中であるかにかかわらず一定である。

そこで、ＥＣＵ２０は、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より高い場合（内燃機関１が低負荷運転状態又はアイドル運転状態にあるときに運転停止要求が発生した場合）は、図４に示すように、運転継続処理実行期間中に可変圧縮比機構１００を動作させ、運転継続処理実行期間終了後（フューエルカット（ＦＣ）の実施後）に可変作用角機構２０１及び可変位相機構２０２を動作させるようにした。

その場合、気筒５内で発生する燃焼圧が可変圧縮比機構１００の動作を補助するアシスト力として作用するため、第１電動モータ１０６の印加電圧を低く抑えることができる。その結果、運転継続処理実行期間中にバッテリ電圧が過剰に低下する事態を回避することができる。

なお、吸気カムシャフト１３の位相は運転継続処理実行期間中に変更されるようにしてもよい。運転継続処理実行期間中はバルブスプリング１ｂの付勢力及びクランクシャフト７の回転力を利用して吸気カムシャフト１３の位相を始動時基準位相まで遅角させることができる。そのため、第３電動モータ２０２を作動させることなく吸気カムシャフト１３の位相を始動時基準位相まで遅角させることができる。よって、運転継続処理実行期間中は第１電動モータ１０６のみを作動させ、運転継続処理実行期間終了後は第２電動モータ４１０のみを作動させればよいことになる。その結果、運転継続処理実行期間中におけるバッテリ電圧の低下量を少なく抑えつつ、運転継続処理実行期間終了後におけるバッテリ電圧の低下量も少なく抑えることが可能になる。

また、ＥＣＵ２０は、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より低い場合（内燃機関１が高負荷運転状態にあるときに運転停止要求が発生した場合）は、図５に示すように、運転継続処理実行期間中に可変作用角機構２０１及び可変位相機構２０２を動作させ、運転継続処理実行期間終了後（フューエルカット（ＦＣ）の実施後）の運転停止中に可変圧縮比機構１００を動作させるようにした。

その場合、運転継続処理実行期間中に可変作用角機構２０１と可変位相機構２０２を動作させる必要があるが、バルブスプリング１１ｂの付勢力が可変作用角機構２０１の動作
を補助するアシスト力として作用するため、第２電動モータ４１０の印加電圧を小さくすることができる。

なお、吸気カムシャフト１３の位相は運転継続処理実行期間終了後に変更されるようにしてもよい。運転継続処理実行期間はクランクシャフト７の回転力が可変位相機構２０２の動作（吸気カムシャフト１３を進角させる動作）を妨げる反力として作用するため、第３電動モータ２０２の消費電力が大きくなる可能性がある。これに対し、運転継続処理実行期間終了後に吸気カムシャフト１３の位相が変更されると、運転継続処理実行期間中より低い印加電圧によって吸気カムシャフト１３の位相を変更することができる。よって、運転継続処理実行期間終了後におけるバッテリ電圧の過剰な低下を回避しつつ、運転継続処理実行期間中におけるバッテリ電圧の低下量を一層少なく抑えることができる。

以下、本実施例における運転停止時制御の実行手順について図６に沿って説明する。図６は、運転停止時制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、イグニションスイッチがオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）へ切り換えられたことをトリガにしてＥＣＵ２０が実行するルーチンである。

図６の運転停止時制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１においてイグニッションスイッチ２３がオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）へ切り換えられたか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はＳ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、運転継続処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁１５及び点火プラグ１６の作動を継続させる。その際の目標噴射量及び目標点火時期は、内燃機関１がアイドル運転状態にあるときの目標噴射量及び目標点火時期に設定されるものとする。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、リフトセンサ２５の出力信号（実機械圧縮比）を読み込む。続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４へ進み、前記実機械圧縮比が始動時基準圧縮比より低いか否かを判別する。前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、吸気バルブ１１の作用角を始動時基準作用角まで変更すべく第２電動モータ４１０を動作させるとともに、吸気カムシャフト１３の位相を始動時基準位相まで変更すべく第３電動モータ２０２を動作させる。

Ｓ１０６では、吸気バルブ１１の実作用角（制御軸４１の回転位置）が始動時基準作用角と等しく、且つ吸気カムシャフト１３の実位相が始動時基準位相に等しくなったか否かを判別する。Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５へ戻る。Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ２０は、可変作用角機構２０１及び可変位相機構２０２（第２電動モータ４１０及び第３電動モータ２０２）の動作を停止させるとともに、運転継続処理を終了（燃料噴射弁１５の作動停止、及び点火プラグ１６の作動停止）させる。

Ｓ１０８では、ＥＣＵ２０は、実機械圧縮比を始動時基準圧縮比に変更すべく可変圧縮比機構１００（第１電動モータ１０６）を作動させる。

また、前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進む。
Ｓ１０９では、ＥＣＵ２０は、実機械圧縮比を始動時基準圧縮比に変更すべく可変圧縮比機構１００（第１電動モータ１０６）を作動させる。

Ｓ１１０では、ＥＣＵ２０は、実機械圧縮比が始動時基準圧縮比に等しくなったか否かを判別する。Ｓ１１０において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ戻る。Ｓ１１０において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１へ進む。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ２０は、可変圧縮比機構１００（第１電動モータ１０６）の動作を停止させるとともに、運転継続処理を終了（燃料噴射弁１５の作動停止、及び点火プラグ１６の作動停止）させる。

Ｓ１１２では、ＥＣＵ２０は、吸気バルブ１１の作用角を始動時基準作用角まで変更すべく第２電動モータ４１０を動作させるとともに、吸気カムシャフト１３の位相を始動時基準位相まで変更すべく第３電動モータ２０２を動作させる。

以上述べたようにＥＣＵ２０が運転停止時制御ルーチンを実行することにより、本発明に係わる運転継続手段、制御手段、及び判別手段が実現される。その結果、内燃機関１の運転停止要求が発生したときにバッテリ電圧の過剰な低下を回避しつつ可変圧縮比機構１００及び可変動弁機構２００を次回始動に適した状態へ動作させることができる。

前述した実施例においては、本発明を火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に適用する例について説明したが、本発明を圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に適用してもよい。要するに、本発明は、電動アクチュエータにより駆動される可変機構を複数具備する内燃機関であれば適用可能である。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ クランクケース
５ 気筒
６ ピストン
７ クランクシャフト
８ コネクティングロッド
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気バルブ
１１ｂ バルブスプリング
１２ 排気バルブ
１３ 吸気カムシャフト
１４ 排気カムシャフト
１５ 燃料噴射弁
１６ 点火プラグ
２５ リフトセンサ
１００ 可変圧縮比機構
１０６ 第１電動モータ
１３０ 吸気カム
２００ 可変動弁機構
２０１ 可変作用角機構
２０２ 可変位相機構
２０２ 第３電動モータ
４１０ 第２電動モータ

Claims (3)

1. 電動アクチュエータにより駆動される可変動弁機構と電動アクチュエータにより駆動される可変圧縮比機構とを備えた内燃機関の可変機構制御システムにおいて、
   内燃機関の運転停止要求が発生した後に内燃機関の運転を継続させる運転継続手段と、
   前記運転継続手段による運転継続期間中に前記可変動弁機構又は前記可変圧縮比機構の何れか一方を次回始動に適した状態まで動作させ、前記運転継続手段による運転継続期間の終了後に前記可変動弁機構又は前記可変圧縮比機構の何れか他方を次回始動に適した状態まで動作させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の可変機構制御システム。
2. 請求項１において、運転停止要求発生時における内燃機関の圧縮比を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された圧縮比が次回始動に適した圧縮比である始動時基準圧縮比より低いか否かを判別する判別手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記判別手段により肯定判定された場合は運転継続期間中に動作させる機構として可変動弁機構を選択し、前記判別手段により否定判定された場合は運転継続期間中に動作させる機構として可変圧縮比機構を選択することを特徴とする内燃機関の可変機構制御システム。
3. 請求項１又は２において、前記制御手段は、運転停止要求発生時における可変動弁機構の状態が電動アクチュエータの動力に依存することなく次回始動に適した状態まで動作可能である場合は、可変動弁機構用の電動アクチュエータに対する電力供給を行わないことを特徴とする内燃機関の可変機構制御システム。

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