JP2011169299A - 可変圧縮比内燃機関の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バッテリから供給される電力によって駆動する可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の制御システムにおいて、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力を低減することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、バッテリから供給される電力によって駆動し、クランクケースとシリンダブロックとの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、機械圧縮比を低下させるときには、圧縮行程中にのみ可変圧縮比機構を駆動させる可変圧縮比機構制御手段と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関の制御システムに関する。

近年、クランクケースとシリンダブロックとの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関が開発されている。特許文献１には、可変圧縮比内燃機関において、機関始動時であって燃料噴射及び点火を開始する前のクランキング期間中に圧縮比を変更する技術が開示されている。

特開２００８−１１１３７５号公報

可変圧縮比機構はバッテリから供給される電力によって駆動する。ここで、内燃機関の運転中に機械圧縮比を変更する際に、筒内圧力に抗する方向にクランクケース又はシリンダブロックを移動させることとなると、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力が増大する。その結果、バッテリ電圧が大きく低下する虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、バッテリから供給される電力によって駆動する可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の制御システムにおいて、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力を低減することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御システムは、
バッテリから供給される電力によって駆動し、クランクケースとシリンダブロックとの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
機械圧縮比を低下させるときには、圧縮行程中にのみ前記可変圧縮比機構を駆動させる可変圧縮比機構制御手段と、を備えたことを特徴とする。

機械圧縮比を低下させるときは、クランクケースとシリンダブロックとが互いに離れる方向に可変圧縮比機構が駆動する。本発明によれば、機械圧縮比を低下させるときに、筒内圧力によって可変圧縮比機構の駆動をアシストすることができる。そのため、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力を低減することができる。

また、本発明においては、機械圧縮比を上昇させるときには、圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構を駆動させてもよい。これによって、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力をより低減することができる。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御システムは、可変動弁機構及び可変動弁機構制御手段をさらに備えてもよい。可変動弁機構は、バッテリから供給される電力によって駆動し、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を変更する機構である。この場合、可変動弁機構制御手段は、吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を減少させるときには、その対象となるバルブが閉弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構を
駆動させる。

これによれば、吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を減少させるときに、バルブが閉弁方向に駆動する時の駆動力によって可変動弁機構の駆動をアシストすることができる。そのため、可変動弁機構の駆動に伴う消費電力を低減することができる。

また、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御システムが可変動弁機構及び可変動弁機構制御手段を備えている場合、吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を増加させるときには、その対象となるバルブが開弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構を駆動させてもよい。

これによれば、吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を増加させるときに、バルブが開弁方向に駆動する時の駆動力によって可変動弁機構の駆動をアシストすることができる。そのため、可変動弁機構の駆動に伴う消費電力をより低減することができる。

尚、内燃機関においては、機関始動時のクランキング時は、機関温度が低いため、可変圧縮比機構または可変動弁機構を駆動させた際のフリクションが比較的大きい。そのため、可変圧縮比機構または可変動弁機構を駆動させたときの消費電力が大きくなり易い。また、機関始動時のクランキング時は元々のバッテリ電圧が比較的低い。

そこで、本発明では、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を低下させるときに、圧縮行程中にのみ可変圧縮比機構を駆動させるようにしてもよい。また、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を上昇させるときに、圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構を駆動させてもよい。

また、機関始動時のクランキング中に吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を減少させるときに、その対象となるバルブが閉弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構を駆動させるようにしてもよい。また、機関始動時のクランキング中に吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を増加させるときに、その対象となるバルブが開弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構を駆動させるようにしてもよい。

これらの制御によれば、クランキング中にバッテリ電圧が過剰に低下することを抑制することができる。

本発明によれば、可変圧縮比機構の駆動に伴う消費電力を低減することができる。

実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１において、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を低下させたときの可変圧縮比機構の駆動状態を示すタイムチャートである。 実施例１に係る機械圧縮比制御のフローを示すフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例２において、機関始動時のクランキング中に吸気バルブの最大リフト量を減少させたときの可変動弁機構の駆動状態を示すタイムチャートである。 実施例２に係る吸気弁の開弁時期制御のフロー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。本実施例に記載さ
れている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは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。

＜実施例１＞
本発明の実施例１について図１〜３に基づいて説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンに適用した場合について説明する。

（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１はシリンダブロック２１及びクランクケース２２を備えている。シリンダブロック２１には気筒２が形成されている。

気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気バルブ６および排気バルブ７によって開閉される。

吸気バルブ６および排気バルブ７はバルブスプリングによって閉弁方向に付勢されている。そして、吸気カムシャフト１８が回転することで吸気カム１９によって吸気バルブ６が押し下げられると、該吸気バルブ６が開弁する。同様に、排気カムシャフトが回転することで排気カムによって排気バルブ７が押し下げられると、該排気バルブ７が開弁する。

吸気ポート４には吸気通路８が接続されている。排気ポート５には排気通路９が接続されている。吸気通路８にはスロットル弁１３が設けられている。排気通路９には、三元触媒等によって構成される排気浄化触媒１４が設けられている。

また、内燃機関１には、燃料噴射弁１０及び点火プラグ１１が設けられている。燃料噴射弁１０は吸気ポート４内に燃料を噴射する。点火プラグ１１は気筒２内の燃焼室において混合気に点火する。

クランクケース２２内には、コンロッドを介してピストン３と接続されたクランクシャフト２３が設けられている。クランクシャフト２３には、外周にリングギアが形成されたフライホイール２４が設けられている。また、クランクケース２２内にはスタータ２５が設置されている。

スタータ２５には、フライホイール２４の外周に形成されたリングギアと噛み合うように形成されたピニオンが設けられている。内燃機関１の始動時には、スタータ２５が駆動しフライホイール２４にクランキングする。即ち、スタータ２５に設けられたピニオンがフライホイール２４に形成されたリングギアに噛み合わされる。これにより、スタータ２５の回転がクランクシャフト２３に伝達され、クランクシャフト２３が回転する。

さらに、本実施例に係る内燃機関１は、内燃機関１の機械圧縮比を変更するための可変圧縮比機構１５を備えている。可変圧縮比機構１５は、シリンダブロック２１をクランクケース２２に対して上下方向（気筒２の軸方向）に移動させる機構である。シリンダブロック２１をクランクケース２２に対して上下方向に移動させると、燃焼室容積が変化する。それによって内燃機関１の機械圧縮比が変化する。

例えば、内燃機関１の機械圧縮比を低下させる場合、可変圧縮比機構１５によって、シリンダブロック２１をクランクケース２２から離れる方向（図１における上向き方向）に移動させる。この場合、燃焼室容積が大きくなるため、機械圧縮比が低下する。一方、内燃機関１の機械圧縮比を上昇させる場合、可変圧縮比機構１５によって、シリンダブロッ
ク２１をクランクケース２２に近づく方向（図１における下向き方向）に移動させる。この場合、燃焼室容積が小さくなるため、機械圧縮比が上昇する。

尚、本実施例においては、可変圧縮比機構として、クランクケース２２をシリンダブロック２１に対して上下方向（気筒２の軸方向）に移動させることで機械圧縮比を変更する機構を採用することもできる。

内燃機関１にはバッテリ２６が併設されている。バッテリ２６には、燃料噴射弁１０、点火プラグ１１、スロットル弁１３、スタータ２５及び可変圧縮比機構１５が電気的に接続されている。これらに対してバッテリ２６から電力が供給される。

以上述べたように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、カム角センサ２７、クランク角センサ１６及びアクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。カム角センサ２７は、吸気カムシャフト１８の回転角に対応した信号を出力するセンサである。クランク角センサ１６は、クランクシャフト２３の回転角に対応した信号を出力するセンサである。また、アクセル開度センサ１７は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度に対応した信号を出力するセンサである。

さらに、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０、点火プラグ１１、スロットル弁１３、スタータ２５及び可変圧縮比機構１５が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。

（機関始動時の制御）
上述したように、本実施例に係る内燃機関１の始動時においては、先ずスタータ２５を内燃機関１にクランキングさせ、スタータ２５の回転によって内燃機関１の機関回転速度を上昇させる。その後、燃料噴射弁１０からの燃料の噴射及び点火プラグ１１による点火を実行し、気筒２内の燃焼室において燃料を燃焼させる。そして、内燃機関１の機関回転速度が所定のスタータ停止回転速度に達するとスタータ２５が停止される。

さらに、本実施例に係る内燃機関１の始動時においては、クランキング中に、可変圧縮比機構１５によって内燃機関１の機械圧縮比が所定の目標始動時圧縮比に制御される。目標始動時圧縮比は、内燃機関１の始動時における燃焼室での燃料の燃焼が最適に行なわれる機械圧縮比である。目標始動時圧縮比は実験等に基づいて予め設定されており、ＥＣＵ２０に記憶されている。

ここで、スタータ２５と同様、可変圧縮比機構１５もバッテリ２６から供給される電力によって駆動する。しかしながら、内燃機関１の始動時は、機関温度が低いため、可変圧縮比機構１５を駆動させた際のフリクションが比較的大きい。そのため、可変圧縮比機構１５の駆動に伴う消費電力が大きくなり易い。

また、内燃機関１の始動時は元々のバッテリ電圧が比較的低い。従って、この時に消費電力が増加すると、バッテリ電圧が過剰に低下する虞がある。バッテリ電圧が過剰に低下すると、バッテリ２６の劣化促進、ＥＣＵ２０のリセット、スタータ２５の回転変動量の増加、さらに点火プラグ１１の点火電圧低下による着火性の悪化等の問題を招く虞がある。

そこで、本実施例では、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を目標始動時圧縮比に変更するときは、消費電力を抑制すべく可変圧縮比機構１５を以下のように制御する。図２は、本実施例において、機関始動時のクランキング中に目標始動時圧縮比に制御すべ
く機械圧縮比を低下させたときの可変圧縮比機構１５の駆動状態を示すタイムチャートである。

図２の上段は、機関始動時のクランクキング中における内燃機関１の燃焼行程を示している。尚、クランキング中は気筒２内において燃料の燃焼が行なわれていない期間が存在する。そのため、ここでの「燃焼行程」とは、気筒２内において燃料の燃焼が行なわれいているときの各行程に相当する行程を意味するものとする。また、図２の中段は、バッテリ２６から可変圧縮比機構１５への通電状態を示している。この通電状態がＯＮとなっているときに可変圧縮比機構１５が駆動する。また、図２の下段は、内燃機関１の機械圧縮比を示しており、εｓｔは目標始動時圧縮比を表している。

従来、機関始動時のクランキング中に目標始動時圧縮比εｓｔに制御すべく機械圧縮比を低下させるときは、図２の中段において破線で表すように、特に内燃機関１での燃焼行程に関わらず可変圧縮比機構１５を駆動させている。尚、図２の下段における破線は、このときの機械圧縮比の推移を表している。機械圧縮比は可変圧縮比機構１５が駆動している間徐々に低下する。

一方、本実施例において、機関始動時のクランキング中に目標始動時圧縮比εｓｔに制御すべく機械圧縮比を低下させる場合は、図２の中段において実線で表すように、圧縮行程でのみ可変圧縮比機構１５を駆動させる。つまり、機械圧縮比を低下させるときは、圧縮行程以外の行程中に可変圧縮比機構１５を駆動させることを禁止する。尚、図２の下段における実線は、このときの機械圧縮比の推移を表している。機械圧縮比は、可変圧縮比機構１５が駆動している間のみ徐々に低下し、可変圧縮比機構１５の駆動が停止している間は一定である。

圧縮行程中は、吸気バルブ６及び排気バルブ７が閉弁した状態で気筒２内においてピストン３が上昇する。これによって筒内圧力が上昇する。一方、内燃機関１の機械圧縮比を低下させるときは、上述したように、可変圧縮比機構１５によって、シリンダブロック２１をクランクケース２２から離れる方向（図１における上向き方向）に移動させる。従って、この場合、圧縮行程中に可変圧縮比機構１５を駆動させることによって、筒内圧力によって可変圧縮比機構１５の駆動をアシストすることができる。その結果、機械圧縮比を低下させるべく可変圧縮比機構１５を駆動させるときの消費電力を低減することができる。

また、機関始動時のクランキング中においては、目標始動時圧縮比εｓｔに制御すべく機械圧縮比を上昇させる場合もある。この場合、本実施例においては、圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構１５を駆動させる。つまり、機械圧縮比を上昇させるときは、圧縮行程中に可変圧縮比機構１５を駆動させることを禁止する。

上述したように、機械圧縮比を上昇させる場合、可変圧縮比機構１５によって、シリンダブロック２１をクランクケース２２に近づく方向（図１における下向き方向）に移動させる。従って、この場合、圧縮行程中に可変圧縮比機構１５を駆動させると、機械圧縮比を低下させる場合とは逆に、筒内圧力が可変圧縮比機構１５の駆動の抵抗力となる。そのため、圧縮行程中に機械圧縮比を上昇させると、可変圧縮比機構１５の駆動に伴う消費電力が増加する。

そこで、本実施例では、上記のように、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を上昇させるときには、圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構１５を駆動させる。これにより、機械圧縮比を上昇させるべく可変圧縮比機構１５を駆動させるときの消費電力をも低減することができる。

（制御フロー）
次に、本実施例に係る、機関始動時のクランキング中における機械圧縮比制御のフローについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本実施例においては、本フローを実行することで可変圧縮比機構１５を駆動させるＥＣＵ２０が、本発明に係る可変圧縮比機構制御手段に相当する。

本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１がクランキング中であるか否かを判別する。ステップＳ１０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。

ステップＳ１０２においては、内燃機関１の機械圧縮比εが可変圧縮比機構１５の状態に基づいて導出される。

次に、ステップＳ１０３において、機械圧縮比εが目標始動時圧縮比εｓｔとなっているか否かが判別される。ステップＳ１０３において、否定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行され、肯定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。

ステップＳ１０４においては、現在の気筒２における燃焼行程がクランク角センサ１６及びカム角センサ２７の検出値に基づいて導出される。

次に、ステップＳ１０５において、機械圧縮比εが目標始動時圧縮比εｓｔよりも高いか否かが判別される。ステップＳ１０５において肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。

ステップＳ１０６においては、現在の気筒２における燃焼行程（即ち、ステップＳ１０４にて導出された燃焼行程）が圧縮行程であるか否かが判別される。ステップＳ１０６において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。ステップＳ１０７においては、バッテリ２６から可変圧縮比機構１５への通電が実行される。これにより、機械圧縮比を低下させる方向に可変圧縮比機構１５が駆動する。一方、ステップＳ１０６において、否定判定された場合、ステップＳ１０４の処理が再度実行される。

また、ステップＳ１０５において否定判定された場合、機械圧縮比εが目標始動時圧縮比εｓｔよりも低いと判断できる。この場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。

ステップＳ１０８においては、現在の気筒２における燃焼行程が圧縮行程以外の行程であるか否かが判別される。ステップＳ１０８において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。ステップＳ１０７においては、前記と同様、バッテリ２６から可変圧縮比機構１５への通電が実行される。これにより、機械圧縮比を上昇させる方向に可変圧縮比機構１５が駆動する。一方、ステップＳ１０８において、否定判定された場合、ステップＳ１０４の処理が再度実行される。

上記フローによれば、内燃機関１のクランキング中に機械圧縮比を低下させるときは、圧縮行程中にのみ可変圧縮比機構１５が駆動される。また、内燃機関１のクランキング中に機械圧縮比を上昇させるときは、圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構１５が駆動される。

（クランキング中以外の可変圧縮比機構の制御）
本実施例では、機関始動時のクランキング中における可変圧縮比機構１５の制御方法について説明した。しかしながら、クランキング終了後においても機械圧縮比を変更する場合がある。このような場合においても、上記のような可変圧縮比機構１５の制御を適用することができる。

つまり、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、機械圧縮比を低下させるときは圧縮行程中にのみ可変圧縮比機構１５を駆動させてもよい。また、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、機械圧縮比を上昇させるときは圧縮行程以外の行程中にのみ可変圧縮比機構１５を駆動させてもよい。これによれば、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、可変圧縮比機構１５の駆動に伴う消費電力を低減することができる。

＜実施例２＞
本発明の実施例１について図４〜６に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明する。

（概略構成）
図４は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。本実施例に係る内燃機関１には、吸気バルブ６のバルブタイミングを変更するための可変動弁機構２８が設けられている。可変動弁機構２８は、吸気バルブ６と吸気カム１９との間に設置されている。可変動弁機構２８は、吸気バルブ６の最大リフト量を変更することでその作用角を変化させ、それによって吸気バルブ６のバルブタイミングを変更する機構である。

例えば、吸気バルブ６の開弁時期を遅角させる場合、可変動弁機構２８によって、吸気バルブ６の最大リフト量を減少させる。この場合、吸気バルブ６の作用角が小さくなるため、吸気バルブ６の開弁時期が遅角される。一方、吸気バルブ６の開弁時期を進角させる場合、可変動弁機構２８によって、吸気バルブ６の最大リフト量を増加させる。この場合、吸気バルブ６の作用角が大きくなるため、吸気バルブ６の開弁時期が進角される。尚、可変動弁機構２８を、吸気バルブ６の最大リフト量と共に、吸気バルブ６のバルブ特性の位相を変更可能な機構とすることで、吸気バルブ６の閉弁時期を固定しつつその開弁時期のみを変更することができる。

可変動弁機構２８は、バッテリ２６に電気的に接続されており、バッテリ２６から供給される電力によって駆動する。また、可変動弁機構２８は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御される。

可変動弁機構２８以外の構成は、実施例１に係る内燃機関と同様であるため、同様の構成要素には同様の参照番号を付し、その説明を省略する。

（機関始動時の制御）
本実施例に係る内燃機関１の始動時においては、クランキング中に、可変動弁機構２８によって吸気バルブ６の最大リフト量が制御されることで、吸気バルブの開弁時期が所定の目標始動時開弁時期に制御される。目標始動時開弁時期は、内燃機関１の始動時における気筒２内の吸気量及びスワール比等が最適となるような開弁時期である。目標始動時開弁時期は実験等に基づいて予め設定されており、ＥＣＵ２０に記憶されている。

ここで、スタータ２５及び可変圧縮比機構１５と同様、可変動弁機構２８もバッテリ２６から供給される電力によって駆動する。そのため、機関始動時のクランキング中に可変動弁機構２８を駆動させた場合、可変圧縮比機構１５を駆動させた場合と同様の理由により、その駆動に伴う消費電力の増加に起因する問題が生じる虞がある。

そこで、本実施例では、機関始動時のクランキング中に、吸気バルブ６の開弁時期を目標始動時開弁時期に制御するためにその最大リフト量を変更するときは、消費電力を抑制すべく可変動弁機構２８を以下のように制御する。図５は、本実施例において、機関始動時のクランキング中に、始動時目標開弁時期に制御すべく吸気バルブ６の開弁時期を遅角させたとき、即ち吸気バルブ６の最大リフト量を減少させたときの可変動弁機構２８の駆動状態を示すタイムチャートである。

図５の上段は、吸気バルブ６及び排気バルブ７のバルブプロフィールを示している。また、図５の下段は、バッテリ２６から可変動弁機構２８への通電状態を示している。この通電状態がＯＮとなっているときに可変動弁機構２８が駆動する。

図５に示すように、本実施例においては、機関始動時のクランキング中に、目標始動時開弁時期に制御すべく吸気バルブ６の開弁時期を遅角させるためにその最大リフト量を減少させる場合、吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８を駆動させる。つまり、本実施例においては、吸気バルブ６の最大リフト量を減少させるときは、吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間以外の時に可変動弁機構２８を駆動させることを禁止する。ここで、「吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間」とは、「吸気バルブ６のリフト量が最大となってから吸気バルブ６が閉弁するまでの間」のことである。

吸気バルブ６が閉弁方向に作動する時は、吸気バルブ６はバルブスプリングによる閉弁方向の付勢力によって駆動する。従って、この時に、吸気バルブ６の最大リフト量を減少させる方向に可変動弁機構２８を駆動させると、吸気バルブ６の駆動力（即ちバルブスプリングの付勢力）によって可変動弁機構２８の駆動をアシストすることができる。その結果、吸気バルブ６の最大リフト量を減少させるべく可変動弁機構２８を駆動させるときの消費電力を低減することができる。

また、機関始動時のクランキング中においては、目標始動時開弁時期に制御すべく吸気バルブ６の開弁時期を進角させる、即ち吸気バルブ６の最大リフト量を増加させる場合もある。吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間に吸気バルブ６の最大リフト量を増加させると、その量を減少させる場合とは逆に、吸気バルブ６の駆動力が可変動弁機構２８の駆動の抵抗力となる。そのため、吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間に吸気バルブ６の最大リフト量を増加させると、可変動弁機構２８の駆動に伴う消費電力が増加する。

そこで、本実施例では、機関始動時のクランキング中に吸気バルブ６の最大リフト量を増加させるときには、吸気バルブ６が開弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８を駆動させる。つまり、吸気バルブ６の最大リフト量を増加させるときは、吸気バルブ６が開弁方向に作動している間以外の時に可変動弁機構２８を駆動させることを禁止する。ここで、「吸気バルブ６が開弁方向に作動している間」とは、「吸気バルブ６が開弁し始めてから吸気バルブ６のリフト量が最大となるまでの間」のことである。

吸気バルブ６が開弁方向に作動する時は、吸気バルブ６は吸気カム１９によって押し下げられる。従って、この時に、吸気バルブ６の最大リフト量を増加させる方向に可変動弁機構２８を駆動させると、吸気バルブ６の駆動力（即ち吸気カム１９による押し下げる力）によって可変動弁機構２８の駆動をアシストすることができる。その結果、吸気バルブ６の最大リフト量を増加させるべく可変動弁機構２８を駆動させるときの消費電力を低減することができる。

（制御フロー）
次に、本実施例に係る、機関始動時のクランキング中における吸気弁の開弁時期制御の
フローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本実施例においては、本フローを実行することで可変動弁機構２８を駆動させるＥＣＵ２０が、本発明に係る可変動弁機構制御手段に相当する。

本フローでは、先ずステップＳ２０１において、内燃機関１がクランキング中であるか否かを判別する。ステップＳ２０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。

ステップＳ２０２においては、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣが、クランク角センサ１６及びカム角センサ２７の検出値と可変動弁機構２８の状態とに基づいて導出される。

次に、ステップＳ２０３において、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣが目標始動時開弁時期ＩＶＣｓｔとなっているか否かが判別される。ステップＳ２０３において、否定判定された場合、次にステップＳ２０４の処理が実行され、肯定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。

ステップＳ２０４においては、現在の吸気バルブ６の状態がカム角センサ２７の検出値及び可変動弁機構２８の状態に基づいて導出される。

次に、ステップ２０５において、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣが目標始動時開弁時期ＩＶＣｓｔよりも前の時期であるか否かが判別される。ステップＳ１０５において肯定判定された場合、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣを遅角させる必要がある、即ち吸気バルブ６の最大リフト量を減少させる必要があると判断できる。この場合、次にステップＳ２０６の処理が実行される。

ステップＳ２０６においては、現在の吸気バルブ６の状態（即ち、ステップＳ２０４にて導出された吸気バルブ６の状態）が閉弁方向への作動中であるか否かが判別される。ステップＳ２０６において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０７の処理が実行される。ステップＳ２０７においては、バッテリ２６から可変圧縮比機構１５への通電が実行される。これにより、吸気バルブ６の最大リフト量を減少させるべく可変動弁機構２８が駆動する。一方、ステップＳ２０６において、否定判定された場合、ステップＳ２０４の処理が再度実行される。

また、ステップＳ２０５において否定判定された場合、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣが目標始動時開弁時期ＩＶＣｓｔよりも遅いため、吸気バルブ６の開弁時期ＩＶＣを進角させる必要がある、即ち吸気バルブ６の最大リフト量を増加させる必要があると判断できる。この場合、次にステップＳ２０８の処理が実行される。

ステップＳ２０８においては、現在の吸気バルブ６の状態が開弁方向への作動中であるか否かが判別される。ステップＳ２０８において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０７の処理が実行される。ステップＳ２０７においては、バッテリ２６から可変圧縮比機構１５への通電が実行される。これにより、吸気バルブ６の最大リフト量を増加させるべく可変動弁機構２８が駆動する。一方、ステップＳ２０８において、否定判定された場合、ステップＳ２０４の処理が再度実行される。

上記フローによれば、内燃機関１のクランキング中に吸気バルブ６の最大リフト量を減少させるときは、吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８が駆動される。また、内燃機関１のクランキング中に吸気バルブ６の最大リフト量を増加させるときは、吸気バルブ６が開弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８が駆動され
る。

（その他の可変動弁機構の制御）
本実施例では、機関始動時のクランキング中における可変動弁機構２８の制御方法について説明した。しかしながら、クランキング終了後においても吸気バルブ６の開弁時期を変更する場合がある。このような場合においても、上記のような可変動弁機構２８の制御を適用することができる。

つまり、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、吸気バルブ６の開弁時期を遅角すべくその最大リフト量を減少させるときは、吸気バルブ６が閉弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８を駆動させてもよい。また、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、吸気バルブ６の開弁時期を進角すべくその最大リフト量を増加させるときは、吸気バルブ６が開弁方向に作動している間にのみ可変動弁機構２８を駆動させてもよい。これによれば、クランキング終了後の内燃機関１の運転中においても、可変動弁機構２８の駆動に伴う消費電力を低減することができる。

尚、可変動弁機構によって吸気バルブの最大リフト量を変更することで、その閉弁時期を制御することもできる。このときの可変動弁機構の制御においても、上記と同様の制御を適用することができる。また、排気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構を設けた場合においても、上記と同様の可変動弁機構の制御を適用することができる。

上記実施例１に係る可変圧縮比機構の制御と上記実施例２に係る可変動弁機構の制御とを併用することで、バッテリ電圧の低下をより効果的に抑制することができる。しかしながら、実施例２に係る可変動弁機構の制御は、可変圧縮比機構を備えておらず、可変動弁機構のみを備えている内燃機関にも適用することができる。

１・・・内燃機関
２・・・気筒
６・・・吸気バルブ
７・・・排気バルブ
１５・・可変圧縮比機構
１６・・クランク角センサ
１７・・アクセル開度センサ
１８・・吸気カムシャフト
１９・・吸気カム
２０・・ＥＣＵ
２１・・シリンダブロック
２２・・クランクケース
２５・・スタータ
２６・・バッテリ
２７・・カム角センサ
２８・・可変動弁機構

Claims (8)

1. バッテリから供給される電力によって駆動し、クランクケースとシリンダブロックとの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
   機械圧縮比を低下させるときには、圧縮行程中にのみ前記可変圧縮比機構を駆動させる可変圧縮比機構制御手段と、を備えたことを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御システム。
2. バッテリから供給される電力によって駆動し、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構と、
   吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を減少させるときには、その対象となるバルブが閉弁方向に作動している間にのみ前記可変動弁機構を駆動させる可変動弁機構制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
3. 前記可変圧縮比機構制御手段が、機械圧縮比を上昇させるときには、圧縮行程以外の行程中にのみ前記可変圧縮比機構を駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
4. 前記可変動弁機構制御手段が、吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を増加させるときには、その対象となるバルブが開弁方向に作動している間にのみ前記可変動弁機構を駆動させることを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
5. 前記可変圧縮比機構制御手段が、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を低下させるときには、圧縮行程中にのみ前記可変圧縮比機構を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
6. 前記可変圧縮比機構制御手段が、機関始動時のクランキング中に機械圧縮比を上昇させるときには、圧縮行程以外の行程中にのみ前記可変圧縮比機構を駆動させることを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
7. 前記可変動弁機構制御手段が、機関始動時のクランキング中に吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を減少させるときには、その対象となるバルブが閉弁方向に作動している間にのみ前記可変動弁機構を駆動させることを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。
8. 前記可変動弁機構制御手段が、機関始動時のクランキング中に吸気バルブまたは排気バルブの最大リフト量を増加させるときには、その対象となるバルブが開弁方向に作動している間にのみ前記可変動弁機構を駆動させることを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関の制御システム。

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