JP3882535B2 - 機関非作動時の内燃機関作動特性制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の作動特性を制御する方法に係り、特に機関の非作動時にその作動特性を変更するよう内燃機関の作動特性を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は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、車輌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により無端ベルト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３０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Ａｃｒ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、車輌運行開始時の機関冷温始動時と車輌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、車輌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輌運行開始時の機関始動に当っては、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なければならい。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クランキング用の電動機（図３の例では電動発電機４）を一先ず逆転方向に作動させ、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】
この場合、図３〜５に示す実施例に於ける如く、ロータ３０が環状部材２２に対し相対的に進み方向に一杯に回動されるとロックピン４０が窪み孔４４に整合するようになっていれば、電動機による歯車１４、環状部材２２、環状端板２４よりなるハウジング部材の逆転駆動は、ロータ３０が環状部材２２に対し少なくとも進み方向一杯の相対位置に達するまで行なわれさえすれば、それ以上に行なわれてもよく、ただそれ以上に逆転駆動が行なわれるときには、カム軸が歯車１４、環状部材２２、環状端板２４よりなるハウジング部材と一体となって逆転方向に駆動されるだけである。しかし、そのような余分なハウジング部材およびカム軸の逆転駆動は、それだけクランキングの開始を遅らせ、また蓄電装置の無駄な使用を招く。しかし、一方、ハウジング部材の逆転駆動を不用意に節約すると、ロックピン４０が窪み孔４４に整合するに至らず、吸気弁開閉タイミング制御装置の進角ロックが達成されなくなる虞れがある。
【００１９】
このように内燃機関の作動特性を機関の非作動時に変更せんとするとき、該作動特性変更のための作動手段の作動量が大きければ、機関作動特性の変更は確かに得られるが、それが大き過ぎれば機関作動特性の変更により長い時間を要し、機関始動の敏捷性が損なわれ、かといって作動手段の作動量が不足すれば、機関作動特性の所定の変更が得られなくなるという問題は、上記の吸気弁開閉タイミング制御装置の例に限らず、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により吸気圧縮比を変更する場合、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により吸気圧縮比を変更する場合、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により吸気圧縮比を変更する場合等にも起こり得る。
【００２０】
本発明は、機関非作動時の内燃機関の機関作動特性の変更に関する上記の問題に鑑み、この点に関し改良された内燃機関作動特性制御方法を提供することを課題としている。
【００２１】
【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、内燃機関の作動特性を変更すべく機関作動特性変更手段の作動位置を該機関の非作動時に所定の作動位置に変更する内燃機関作動特性制御方法にして、該機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御により該機関作動特性変更手段を前記所定作動位置まで変位させることを特徴とする内燃機関作動特性制御方法を提供するものである。
【００２２】
前記機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御は、少なくとも該手段に対する駆動力の強さを制御すること、または少なくとも該手段に対する駆動力の作用時間を制御することにより行なわれてよい。
【００２３】
或はまた、前記機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御は、該機関作動特性変更手段の変位速度を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させること、或は該機関作動特性変更手段の変位を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させることを含んでいてよい。
【００２４】
また、前記機関作動特性変更手段が前記所定作動位置まで変位したとき、その変位をロック手段によりロックするようにしてよい。
【００２５】
更に詳細には、前記機関作動特性の変更は、吸気圧縮比を増大させることとされてもよい。この場合、吸気圧縮比の増大は、特に吸気弁の閉じ位相を進角させることにより行なわれてよく、更に吸気弁閉じ位相の進角は、クランク軸の側から吸気弁開閉カム軸の側へ回転を伝達する回転伝達系の途中に組み込まれた吸気弁開閉タイミング制御装置を該吸気弁開閉カム軸の側から該クランク軸の側へ向けて逆転駆動することにより行なわれてよい。また、前記吸気弁開閉タイミング制御装置の逆転駆動は、機関温度に基づいて少なくとも逆転駆動トルクの大きさまたは逆転駆動時間を制御することにより行なわれてよく、或は、逆転駆動の速度を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させること、または逆転駆動の変位を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させることにより行なわれてもよい。
【００２６】
また、いづれの場合にも、逆転駆動トルクの大きさは、逆転駆動の終端にて駆動速度が零となるよう修正制御されてよい。
【００２７】
更にまた、逆転駆動が終端に達した後、暫時、吸気弁開閉タイミング制御装置は逆転方向にも正転方向にも駆動されないようにしてよい。
【００２８】
【発明の作用及び効果】
上記の如く内燃機関の作動特性を変更すべく機関作動特性変更手段の作動位置を該機関の非作動時に所定の作動位置に変更するとき、該機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御により該機関作動特性変更手段を前記所定作動位置まで変位させれば、機関作動特性の変更を無駄のない機関作動特性変更手段の駆動により確実に達成することができる。即ち、今これを上記の図３〜５に示した例で見ると、上記の如く機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御により該機関作動特性変更手段を前記所定作動位置まで変位させるとは、歯車１４の逆転駆動を、隔壁部２６が図にて反時計廻り方向に回転され、静止しているロータの羽根部３２に丁度接合するまでとすることである。これに対し、かかる制御がなく、ロックピン４０の先端を窪み孔４４内へ落とし込むための両者の整合が隔壁部２６とロータ羽根部３２の間の接触による位置決めに頼って行なわれるときには、そのための両者の整合を確保しようとすれば、歯車１４の逆転駆動を大き目とせざるを得ず、そのため隔壁部２６が羽根部３２に接触した後にも両者が一体となって逆転方向に回転され、それだけ機関作動特性の変更に要する時間および装置駆動用電力消費は増大する。
【００２９】
上記の図３〜５に例示した如く弁開閉タイミング制御装置に於いて、歯車１４、環状部材２２、環状端板２４よりなるハウジング部材が電動機により逆転駆動されるとき、ロータ３０には回転に対しかなり大きな摩擦力が作用しているので、該ロータが該ハウジング部材の回転につられて回転するようなことは生じない。このように機関作動特性変更のための作動装置の作動位置変更に当って被駆動側が駆動側に単に両者間の摩擦によっては連れ回りしないことは、吸気圧縮比の変更を、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て行なう場合にも同様である。従って、この場合、上記ハウジング部材の逆転駆動の如き機関作動特性変更手段に於ける一方の作動部材を他方の作動部材に対し変位させる駆動力を該変位が丁度所定の変位になるよう制御すれば、他に何の塞止め手段や制動手段を要することなく、機関作動特性変更手段の作動状態を所定の作動位置まで直行的に変位させることができる。
【００３０】
上記の機関作動特性変更手段に対する駆動力の制御は、少なくとも該手段に対する駆動力の強さまたは少なくとも該作動手段に対する駆動力の作用時間を制御すること、或は機関作動特性変更手段の変位速度または変位を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させることにより可能である。また、機関作動特性変更手段が所定作動位置まで変位したとき、その変位をロック手段によりロックするようにすれば、作動手段を極く短時間だけ作動させることにより得られた制御結果をその後安定して維持することができる。
【００３１】
機関非作動時に行なわれる機関作動特性の変更が、特にクランキングに先立って吸気圧縮比を増大させることであるときには、機関の冷温始動時にこれを行うことにより、常時は吸気圧縮比を下げて運転され、また車輌運行中の機関一時停止後の機関再始動は吸気圧縮比を下げたままで行なわれるエコラン車やハイブリッド車の低吸気圧縮比での作動性能を確保しつつ、機関冷温時の始動性を高めることができる。
【００３２】
吸気圧縮比の増大が、特に吸気弁の閉じ位相を進角させることにより行なわれる場合には、上記の図３〜５に示めされている如き装置を用いることにより、吸気弁閉じ位相進角は、クランク軸の側から吸気弁開閉カム軸の側へ回転を伝達する回転伝達系の途中に組み込まれた吸気弁開閉タイミング制御装置を該吸気弁開閉カム軸の側から該クランク軸の側へ向けて逆転駆動することにより行なわれる。そして、機関温度に基づいて逆転駆動トルクの大きさ或は逆転駆動時間の少なくとも一方を制御すれば、上記の逆転駆動の回転量を丁度所定の回転量となるよう制御することができる。また、逆転駆動の速度を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させ、或は逆転駆動の変位を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させる制御を行なえば、これによっても吸気弁開閉タイミング制御装置を所定角だけ回転させることができる。これらはいづれも逆転駆動の作動手段を丁度所定の作動量とする制御を個々の状況に応じて過不足なく最適化することである。またこの最適化に当って、逆転駆動トルクの大きさが、逆転駆動の終端にて駆動速度が零となるよう修正制御されれば、逆転駆動に要する時間が短くなるよう逆転駆動速度を高めても衝撃を生じない制御を行なうことができる。更に、逆転駆動が終端に達した後、暫時、前記吸気弁開閉タイミング制御装置は逆転方向にも正転方向にも駆動されないようにされれば、上記のロック装置を安定して確実に作動させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図６は、本発明による内燃機関作動特性制御方法を組み込んだ機関始動要領の基本的な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の始動制御作動は、図３に９８として示されている車輌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輌の運転開始を指令されたときから開始される。
【００３４】
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、クランク角を表す信号Ａｃｒ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、機関が冷温状態にあってその始動が求められているか否かが判断される。この場合、機関始動が求められているか否かは、車輌の始動時に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により判断され、またエコラン車やハイブリッド車に於いて機関が車輌運転制御装置により一時停止された後再始動されるときには、車輌運転制御装置により自動的に判断される。またそのときの機関およびその周辺の温度状態は機関温度を表す信号Ｔｅにより判断される。そして答がイエスのときには制御はステップ３０へ進む。
【００３５】
ステップ３０に於いては、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。この種の制御に於いては、Ｆ１等のフラグは制御の開始時に全て０にリセットされるものであり、フラグＦ１は後述のステップ１１０にて１にセットされるので、制御が初めてここに至ったときには答はノーであり、制御はステップ４０へ進む。ステップ４０にては、更に他の一つのフラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２は後のステップ６０にて１にセットされるので、制御が最初にここに至ったときには、答はノーであり、制御はステップ５０へ進む。
【００３６】
ステップ５０に於いては、機関始動時には、それに先立って機関が停止されたとき、吸気弁開閉タイミング制御装置は図４に示されている如き最遅角状態にもたらされていると推定して（但し、この始めの状態は、かかる推定によらず、実際に検出されてもよい）、そのときの機関温度Ｔｅから推定される機関の回転抵抗と吸気弁開閉タイミング制御装置の作動油の粘度に基づく吸気弁開閉タイミング制御装置の回転抵抗とに基づき、そのような回動抵抗の下に、クランキング用電動機によりクランク軸と共に吸気弁開閉タイミング制御装置を図４示されている最遅角状態（或は上記の実測位置）から図５に示されている如き最進角状態へもたらすのに、如何程の電動機逆転駆動トルクの作用にて如何程の時間がかかるかが、車輌運転制御装置９８のコンピュータに記憶されている図９および図１０の如きマップを参照して算定される。尚、この場合、機関の始動が車輌運行開始時の運転者によるキースイッチの操作によるものであるときには、電動機逆転駆動トルクと所要駆動時間の算定値は、機関温度Ｔｅに基づいて一通りに算定されてよいが、更に機関温度条件に加えて、アクセルペダル踏込み量に応じて、それが大きい程電動機逆転駆動トルクは大きく、所要駆動時間は短くなるように修正されてもよい。かかる駆動トルクと所要駆動時間が算定されると、制御はステップ６０へ進み、フラグＦ２が１にセットされる。制御はこれ以後はステップ５０を実行済としてバイパスする。
【００３７】
ステップ７０に於いては、クランキング用電動機（電動発電機４）の逆転駆動が開始され、上のステップ５０にて算定された駆動トルクによる電動機の作動が行われる。そしてその作動時間は、以下のステップ８０および９０にて計測される。即ち、ステップ８０にては、車輌運転制御装置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Ｃ1が１だけ増分される。かかるカウント値Ｃ１は、制御の最初の開始時に０にリセットされ、また後述のステップ１７０或いは２００にて０にリセットされるものである。
【００３８】
次いで制御はステップ９０へ進み、カウント値Ｃ1が所定のしきい値Ｃ10に達したか否かが判断される。このしきい値となるカウント値Ｃ10は、ステップ５０にて算定された電動機逆転作動の時間に相当するカウント値である。答がイエスになったとき、即ち上記の時間に亙る電動機の逆転作動が行われたときには、制御はステップ１００へ進み、ここで電動機の逆転作動は停止される。それまでステップ９０に於ける判断結果はノーであり、制御はこれよりステップ１０へ戻り、ステップ１０〜９０を通る制御が続けられる。
【００３９】
ステップ１００にて電動機の逆転作動が停止されると、制御はステップ１１０へ進み、ここで上記のフラグＦ１が１にセットされる。従って、これ以後、ステップ３０より制御はステップ４０〜１１０をバイパスしてステップ１２０に至る。ステップ１２０にては、機関をクランキングすべく電動機が正転方向に作動される。尚、ステップ２０に於ける判断結果がノーのときには、制御はステップ１３０へ進み、機関が暖機した状態にあって、その始動が求められているか否かが判断される。そして答がイエスのときには、制御はステップ３０〜１１０を経ることなく直ちにステップ１２０へ進む。ステップ１３０の答がノーとは、機関の始動が求められていないときであり、このときには制御はそのままステップ１０へ戻り、ステップ１０、２０、１３０を循環しつつ次の機関始動に備える。
【００４０】
ステップ１２０にて電動機の正転による機関のクランキングが開始されると、制御は次いでステップ１４０へ進み、ここで上記のコンピュータに組み込まれた他の一つのカウンタのカウント値Ｃ2が１ずつ増分される。かかるカウント値Ｃ2も、制御の最初の開始時に０にリセットされ、また後述のステップ１７０或いは２００にて０にリセットされるものである。
【００４１】
次いでステップ１５０にて、機関の回転数Ｎeが、機関が正常に始動したことを示す所定のしきい値回転数Ｎeoに達したか否かが判断される。クランキングの当初に於いては当然答は未だノーであり、このとき制御は後述のステップ１８０へ進むが、そのうち機関が正常に始動されれば、やがてステップ１５０の答はイエスに転ずるので、これより制御はステップ１６０へ進み、電動機の正転作動は停止される。そして制御はステップ１７０へ進み、フラグＦ１、Ｆ２、カウント値Ｃ1及びＣ2が何れも０にリセットされる。これより制御はステップ１０へ戻り、データの読込みが続けられる。
【００４２】
制御が最初にステップ１２０に至ったときから開始された機関のクランキング中、制御は当初は上記の通りステップ１５０よりステップ１８０へ進み、その答がノーである間、これよりステップ１０へ戻ってデータを読み直した後、ステップ３０よりステップ４０〜１１０をバイパスして循環する。しかし、もしステップ１２０にて開始された電動機正転による機関のクランキングにも拘らず、機関回転数Ｎeが機関の正常な始動を示すＮeoに達せず、制御がステップ１５０よりステップ１８０へ進む経路を通って循環するうちにカウント値Ｃ2がある所定のしきい値Ｃ20に達する事態が生ずると、制御はこれよりステップ１９０へ進み、電動機の正転による機関のクランキングが停止される。これはある所定の時間に亙って電動機による機関のクランキングを行っても機関が正常に始動しないとき、電動機によるクランキングを中止するものである。このときには、制御はステップ２００にてフラグＦ１、Ｆ２、カウント値Ｃ1およびＣ2をそれぞれ０にリセットした後、更にステップ２１０にて或る表示をオンにし、ここで制御は終了される。この表示は、機関が始動されるべきところ、何らかの理由により始動が失敗したことを運転者に知らせる表示である。尚、このように表示がオンとなるに至った場合に、機関始動が機関運転制御装置による自動始動であったとき、再度始動操作を行わせるか、またそれを何度まで行わせるか、等の制御態様は、本発明の範囲外の事項である。
【００４３】
かくして図６に示す実施例によれば、機関が冷温状態にあって機関を始動すべきとき、クランキングに先立って行なう電動機の逆転作動による吸気弁開閉タイミング制御装置の最進角位置への駆動を、そのときの機関および吸気弁開閉タイミング制御装置の温度状態に基づく回動抵抗に応じて、駆動終端時に衝撃を生ぜず且つ駆動の過不足を来すことなく可及的速やか達成することができる。
【００４４】
図７は、図６のフローチャートに示した実施例に比して、そのステップ５０〜９０に於いて異なる、本発明による内燃機関作動特性制御方法の他の一つの実施例を組み込んだ機関始動要領を示すフローチャートの部分図である。この実施例に於いては、制御が初めてステップ４０に至り、その答がノーのときには、ステップ３００に於いて、ステップ１０にて読み込まれたデータに基づき電動機逆転駆動トルクＴｒの初期値と駆動速度ＶｒのスケジュールＶｓｃが算定される。電動機逆転駆動トルクＴｒの初期値は、一例として機関温度に基づき図９の如きものであってよく、駆動速度スケジュールＶｓｃは、一例として図１１に示されている如きものであってよい。この場合にも、電動機逆転駆動トルクの初期値と駆動速度スケジュールの算定は、機関と吸気弁開閉タイミング制御装置作動油の温度条件に加えて、アクセルペダル踏込み量に応じて、それが大きい程電動機逆転駆動トルクの初期値は大きくされ、駆動速度スケジュールは所要駆動時間が短くなるように修正されてよい。電動機逆転駆動トルクの初期値と駆動速度スケジュールが算定されると、制御はステップ３０１へ進み、フラグＦ２が１とされる。これ以後、制御はステップ３００をバイパスする。
【００４５】
次いでステップ３０２に於いて、電動機逆転駆動トルクＴｒを、上に算定された初期値から始まって、フローのサイクル毎に偏差ΔＴずつ修正することが行われる。ΔＴは最初は０にリセットされており、後述のステップ３０６に於いて算出されるものである。次いで制御はステップ３０３へ進み、電動機の逆転作動がオンとされる。
【００４６】
次のステップ３０４に於いては、電動機逆転駆動速度Ｖｒが実測される。これは機関回転数信号Ｎｅに基づいて求められてよい。次いでステップ３０５にて、ステップ３００にて算定された駆動速度スケジュールに基づき、フローサイクルの各時点に対応するスケジュール値Ｖｓｃに対する実測値Ｖｒの偏差ΔＶが算出される。次いでステップ３０６にて、偏差ΔＶに適当なフィードバック係数Ｋ１を掛けることにより、偏差ΔＶを補正するための電動機逆転駆動トルクのフィードバック修正量ΔＴが求められる。このΔＴは次回のフローサイクルのステップ３０２に於いて使用される。
【００４７】
次いで，ステップ３０７に於いて、電動機逆転駆動作動の回転量（回転角度）Ａｒが各フローサイクルに於ける駆動速度Ｖｒにサイクルの周期Δｔを掛けた値の集積として算出される。そしてステップ３０８に於いて、電動機逆転駆動作動の回転量Ａｒがロータ３０を環状部材２２に対し図４示されている如き最遅角位置より図５に示されている如き最進角位置へ相対的に回動させる値Ａｒｏに達したか否かが判断される。このステップは図６のフローチャートのステップ９０に相当するものであり、当初は答はノーであり、これより制御はステップ１０へ戻って再循環するが、やがて答はイエスとなり、これより制御は図６に示したステップ１００へ進む。
【００４８】
かくして図７に示す実施例によれば、機関の冷温始動時、クランキングに先だってクランキング用電動機を逆転作動させ、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ロータ３０に対し遅角方向に回動させて吸気弁開閉タイミング制御装置を進角設定する作動を行なうに当たって、電動機逆転作動の駆動速度の時間的変化を図１１に例示されている如く予め定められたスケジュールに従って変化させ、特に電動機逆転作動の初めと終わりの駆動速度を零とすることにより、衝撃のない吸気弁開閉タイミング制御装置の進角設定を行なうことができる。またこの場合、図１１に示す如きスケジュール曲線が時間軸に対してなす積分面積の大きさをステップ３０８について上に記したしきい値Ａｒｏとすることにより、吸気弁開閉タイミング制御装置が図５に示された最進角位置に丁度もたらされたところで、電動機逆転作動を停止させることができる。
【００４９】
図８は、図６のフローチャートに示した実施例に比して、そのステップ５０〜９０に於いて異なる、本発明による内燃機関作動特性制御方法の更に他の一つの実施例を組み込んだ機関始動要領を示すフローチャートの部分図である。この実施例に於いては、制御が初めてステップ４０に至り、その答がノーのときには、ステップ４００に於いて、ステップ１０にて読み込まれたデータに基づき電動機逆転駆動トルクＴｒの初期値と駆動角度ＡｒのスケジュールＡｓｃが算定される。電動機逆転駆動トルクＴｒの初期値は、同じく一例として機関温度に基づき図９の如きものであってよく、駆動角度（駆動量）Ａｒのスケジュールは、一例として図１２に示されている如きものであってよい。この場合にも、電動機逆転駆動トルクの初期値と駆動角度スケジュールの算定は、機関と吸気弁開閉タイミング制御装置作動油の温度条件に加えて、アクセルペダル踏込み量に応じて、それが大きい程電動機逆転駆動トルクの初期値は大きくされ、駆動角度スケジュールは所要駆動時間が短くなるように修正されてもよい。電動機逆転駆動トルクの初期値と駆動角度スケジュールが算定されると、制御はステップ４０１へ進み、フラグＦ２が１とされる。これ以後、制御はステップ４００をバイパスする。
【００５０】
次いでステップ４０２に於いて、電動機逆転駆動トルクＴｒを、上に算定された初期値から始まって、フローのサイクル毎に偏差ΔＴずつ修正することが行われる。ΔＴは最初は０にリセットされており、後述のステップ４０６に於いて算定されるものである。次いで制御はステップ４０３へ進み、電動機の逆転作動がオンとされる。
【００５１】
次のステップ４０４に於いては、電動機逆転の駆動角度Ａｒが実測される。これは図３に示すクランク角度信号Ａｃｒより求められたものであってよい。次いでステップ４０５にて、ステップ４００にて算定された駆動角度スケジュールに基づき、フローサイクルの各時点に対応するスケジュール値Ａｓｃに対する実測値Ａｒの偏差ΔＡが算出される。次いでステップ４０６にて、偏差ΔＡに適当なフィードバック係数Ｋ２を掛けることにより、偏差ΔＡを補正するための電動機逆転駆動トルクのフィードバック修正量ΔＴが求められる。このΔＴは次回のフローサイクルのステップ４０２に於いて使用される。
【００５２】
次いで，ステップ４０７に於いて、電動機逆転駆動作動の回転量Ａｒがロータ３０を環状部材２２に対し図４示されている如き最遅角位置より図５に示されている如き最進角位置へ相対的に回動させる値Ａｒｏに達したか否かが判断される。このステップは図６のフローチャートのステップ９０或いは図７のフローチャートのステップ３０８に相当するものであり、当初は答はノーであり、これより制御はステップ１０へ戻って再循環するが、やがて答はイエスとなり、これより制御は図６に示したステップ１００へ進む。
【００５３】
かくして図８に示す実施例によれば、機関の冷温始動時、クランキングに先立ってクランキング用電動機を逆転作動させ、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ロータ３０に対し遅角方向に回動させて吸気弁開閉タイミング制御装置を進角設定する作動を行なうに当たって、電動機逆転作動の駆動角度の時間的変化を図１２に例示されている如く予め定められたスケジュールに従って変化させ、特に電動機逆転作動の終わりに於ける駆動角度をしきい値Ａｒｏに漸近させることにより、吸気弁開閉タイミング制御装置が図５に示された最進角位置に丁度漸近的にもたらされたところで、電動機逆転作動を停止させることができる。
【００５４】
図１３は、図６のフローチャートで見て、そのステップ１１０と１２０の間にステップ１１１および１１２が追加された更に他の一つの実施例を示すフローチャートの部分図である。かかるステップ１１１および１１２による修正は、図７或いは図８に示した実施例についても同様に実施可能である。この実施例に於いては、ステップ１１０に次いで、ステップ１１１にて、タイマがセットされる。このタイマは上記のカウント値Ｃ１やＣ２をカウントするカウンタと同様に車輌運転制御装置９８を構成するコンピュータの一部に組み込まれたものであってよい。次いでステップ１１２に於いては、ステップ１１１にてセットされたタイマがタイムアウトしたか否か、即ちステップ１００にて電動機の逆転作動がオフとされてから所定の時間が経過したか否か、が判断される。答がノーである間、制御はステップ１１２の手前に戻り、タイムアウトを待つ。そして所定の時間の経過を待って制御はステップ１２０へ進み、電動機の正転がオンとされ、即ち機関のクランキングが開始される。
【００５５】
かかる実施例によれば、電動機の逆転作動によりロータ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まで相対的に回動されたところで、電動機を正転作動させる機関クランキングが開始される前に或る時間が置かれるので、ロックピン４０が窪み孔４４に整合した後、ロックピンが圧縮コイルばね４６の作用により図３にて右方へ押されてその小径端４２が窪みアナ４４内に嵌入することを確実に行なわせることができる。
【００５６】
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】本発明による内燃機関作動特性制御方法を組み込んだ機関始動要領の基本的な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に代わる他の一つの実施例を示す部分フローチャート。
【図８】図６に示すフローチャートの一部に代わる更に他の一つの実施例を示す部分フローチャート。
【図９】電動機逆転の駆動トルクの値（または初期値）を機関温度に基づいて設定する一例を示すグラフ。
【図１０】電動機逆転の駆動時間を機関温度に基づいて設定する一例を示すグラフ
【図１１】図７の実施例に於ける駆動速度スケジュールの一例を示すグラフ。
【図１２】図８の実施例に於ける駆動角度スケジュールの一例を示すグラフ。
【図１３】図６、７または９に示す実施例についてステップを追加する一つの実施例を示す部分フローチャート。
【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…扇形室
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

Claims (6)

1. クランク軸の側から吸気弁開閉カム軸の側へ回転を伝達する回転伝達系の途中に組み込まれた吸気弁開閉タイミング制御装置を内燃機関の非作動時に該吸気弁開閉カム軸の側から該クランク軸の側へ向けて逆転駆動することにより吸気弁の閉じ位相を進角させ吸気圧縮比を増大させる内燃機関作動特性制御方法にして、前記吸気弁開閉タイミング制御装置の逆転駆動は、機関温度に基づいて少なくとも逆転駆動トルクの大きさを制御することにより行なわれることを特徴とする内燃機関作動特性制御方法。
2. 前記吸気弁開閉タイミング制御装置の逆転駆動は、機関温度に基づいて少なくとも逆転駆動時間を制御することも含んで行なわれることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関作動特性制御方法。
3. 前記吸気弁開閉タイミング制御装置の逆転駆動は、逆転駆動の速度を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させることも含んで行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関作動特性制御方法。
4. 前記吸気弁開閉タイミング制御装置の逆転駆動は、逆転駆動の変位を時間の経過に対し所定のスケジュールに沿って変化させることも含んで行なわれることを特徴とする請求項１、２または３に記載の内燃機関作動特性制御方法。
5. 前記逆転駆動トルクの大きさは、逆転駆動の終端にて駆動速度が零となるよう修正制御されることを特徴とする請求項１〜４のいづれかに記載の内燃機関作動特性制御方法。
6. 逆転駆動が終端に達した後、暫時、前記吸気弁開閉タイミング制御装置は逆転方向にも正転方向にも駆動されないことを特徴とする請求項１〜５のいづれかに記載の内燃機関作動特性制御方法。

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