JP4760739B2 - 内燃機関の自動停止・始動システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を自動的に停止および始動させる内燃機関の自動停止・始動システムに関する。

近年、エコノミーランニングシステムやハイブリッドシステムのように、規定停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止させ、その後、規定始動条件が成立したときに内燃機関を自動的に始動させる自動停止・始動システムが開発されている。

また、特許文献１には、内燃機関の停止時に、再始動時に備えて吸気弁の作用角を拡大させる技術が開示されている。
特開２００５−２９９５９４号公報 特開２０００−３４９１３号公報 特開平１１−８２０７６号公報

自動停止・始動システムによって内燃機関が自動的に始動されるときのクランキング中においては、圧縮行程時に気筒内の空気が圧縮されることに起因して振動が生じる場合がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、自動停止・始動システムによって内燃機関が自動的に始動されるときのクランキング中における振動の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の自動停止・始動システムは、
規定停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止させ、その後、規定始動条件が成立したときに該内燃機関を自動的に始動させる内燃機関の自動停止・始動システムであって、
前記内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気側可変動弁機構を備え、
前記内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストンが上死点にあるときは前記吸気弁が閉弁状態となり、それ以外のときは前記吸気弁が開弁状態となるように、前記吸気側可変動弁機構によって前記吸気弁のバルブタイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、自動停止・始動システムによって内燃機関が自動的に始動されるときのクランキング中においては、ピストンが上死点にあるとき以外は吸気弁が常時開弁状態となる。そのため、ピストンによって気筒内の空気が圧縮されることを抑制することが出来る。従って、クランキング中における振動の発生を抑制することが出来る。

また、ピストンが上死点にあるときは吸気弁が閉弁状態となるため、吸気弁とピストンとが衝突することを抑制することが出来る。

本発明においては、内燃機関の排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気側可変動弁機構をさらに備えてもよい。この場合、内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストンが上死点にあるときは排気弁が閉弁状態となり、それ以外のと
きは排気弁が開弁状態となるように、排気側可変動弁機構によって排気弁のバルブタイミングを制御してもよい。

これによれば、自動停止・始動システムによって内燃機関が自動的に始動されるときのクランキング中においては、吸気弁に加えて排気弁もピストンが上死点にあるとき以外は常時開弁状態となる。そのため、ピストンによる気筒内の空気の圧縮をより抑制することが出来る。その結果、クランキング中における振動の発生をより抑制することが出来る。また、吸気弁と排気弁との両方を開弁状態とすることでクランキング中におけるポンピングロスも抑制することが出来る。

また、ピストンが上死点にあるときは排気弁が閉弁状態となるため、排気弁とピストンとが衝突することを抑制することが出来る。

本発明によれば、自動停止・始動システムによって内燃機関が自動的に始動されるときのクランキング中における振動の発生を抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の自動停止・始動システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
＜内燃機関の概略構成＞
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はハイブリッド車用のガソリンエンジンである。つまり、内燃機関１を搭載した車両は、内燃機関１の出力およびモータジェネレータ１９の出力のうち一方または両方を駆動力として適宜選択することが可能なハイブリッド車である。

内燃機関１の気筒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。また、気筒２には、吸気ポート４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１５、および、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグ１０が設けられている。

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、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。また、本実施例に係る内燃機関１には、吸気弁６用のカムシャフトを回転させる吸気側モータ１６および排気弁７用のカムシャフトを回転させる排気側モータ１７が設けられている。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。

ピストン３は、コンロッド１１を介してクランクシャフト１２に接続されている。これにより、ピストン３の往復運動に伴ってクランクシャフト１２が回転する。クランクシャフト１２の端部にはフライホイール１３が設けられている。

内燃機関１には、バッテリ１８を電源として作動するスタータ１４が設置されている。該スタータ１４が作動しフライホイール１３にクランキングするとクランクシャフト１２が回転する。

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、クランク角を検出するクランクポジションセンサ２１等の各種センサが電気的に接続されている。各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１５および点火プラグ１０、吸気側モータ１６、排気側モータ１７、スタータ１４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。

内燃機関１においては、ＥＣＵ２０によって吸気側モータ１６および排気側モータ１７を制御することで、吸気弁６および排気弁７のバルブタイミング
を変更することが可能となっている。本実施例においては、吸気側モータ１６が本発明に係る吸気側可変動弁機構に相当し、排気側モータ１７が本発明に係る排気側可変動弁機構に相当する。

さらに、ＥＣＵ２０にはモータジェネレータ１９が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の出力およびモータジェネレータ１９の出力のうち一方または両方を車両の駆動力として適宜選択する。ＥＣＵ２０は、車両の駆動力を内燃機関１の出力からモータジェネレータ１９の出力に切り換える場合、内燃機関１の燃料噴射弁１５からの燃料噴射および点火プラグ１０による混合気への点火を停止させると共に、バッテリ１８からモータジェネレータ１９への電力の供給を実行する。つまり、この場合、内燃機関１は自動的に停止される。その後、車両の駆動力をモータジェネレータ１９の出力から内燃機関１の出力に切り換える場合、内燃機関１の燃料噴射弁１５からの燃料噴射および点火プラグ１０による混合気への点火を再開させると共に、バッテリ１８からモータジェネレータ１９への電力の供給を停止する。つまり、この場合、内燃機関１は自動的に始動される。

尚、本実施例においては、「車両の駆動力が内燃機関１の出力からモータジェネレータ１９の出力に切り換えられるとき」が、本発明に係る「規定停止条件が成立したとき」に相当し、「車両の駆動力がモータジェネレータ１９の出力から内燃機関１の出力に切り換えられるとき」が、本発明に係る「規定始動条件が成立したとき」に相当する。

＜クランキング中における吸気弁および排気弁のバルブタイミング＞
上記のように内燃機関１を自動的に始動させる場合、先ずスタータ１４によるクランキングが行われる。ここで、本実施例に係る、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁６および排気弁７のバルブタイミングについて図２に基づいて説明する。図２の（ａ）は吸気弁６のバルブタイミングを表しており、図２の（ｂ）は排気弁７のバルブタイミングを表している。尚、図２の（ａ）および（ｂ）において、縦軸は各弁のリフト量を表しており、横軸はクランク角を表している。図２の（ａ）および（ｂ）の横軸において、ＴＤＣはピストン３が上死点にあるときを表しており、ＢＤＣはピストン３が下死点にあるときを表している。

本実施例では、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁６のバルブタイミングは、図２の（ａ）に示すように、ピストン３が上死点にあるときは吸気弁６が閉弁状態となり、それ以外のときは吸気弁６が開弁状態となるように、吸気側モータ１６によって制御される。

一方、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における排気弁７のバルブタイミングは、図２の（ｂ）に示すように、内燃機関１の運転中と同様、排気行程のときは排気弁７が開弁状態となり、それ以外のときは閉弁状態となるように、排気側モータ１７によって制御される。

内燃機関１の運転中は、通常、吸気弁６は吸気行程では開弁状態となりそれ以外の行程では閉弁状態となるように制御される。クランキング中においても吸気弁６がこのように
制御されると、圧縮行程のときに気筒２内の空気がピストン３によって圧縮されることで、振動が生じる虞がある。

しかしながら、上記によれば、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストン３が上死点にあるとき以外は吸気弁６が常時開弁状態となる。そのため、ピストン３によって気筒２内の空気が圧縮されることを抑制することが出来る。従って、本実施例によれば、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における振動の発生を抑制することが出来る。

また、ピストン３が上死点にあるときは吸気弁６が閉弁状態となるため、吸気弁６とピストン３とが衝突することを抑制することが出来る。

＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関１の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の出力およびモータジェネレータ１９の出力のうち一方または両方を車両の駆動力として適宜選択する。

＜クランキング中における吸気弁および排気弁のバルブタイミング＞
ここで、本実施例に係る、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁６および排気弁７のバルブタイミングについて図３に基づいて説明する。図３の（ａ）は吸気弁６のバルブタイミングを表しており、図３の（ｂ）は排気弁７のバルブタイミングを表している。尚、図３の（ａ）および（ｂ）において、縦軸は各弁のリフト量を表しており、横軸はクランク角を表している。図３の（ａ）および（ｂ）の横軸において、ＴＤＣはピストン３が上死点にあるときを表しており、ＢＤＣはピストン３が下死点にあるときを表している。

本実施例に係る、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁６のバルブタイミングは、図３の（ａ）に示すように、実施例１と同様である。

一方、本実施例では、図３の（ｂ）に示すように、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中においては、排気弁７のバルブタイミングも吸気弁６のバルブタイミングと同様に制御される。つまり、排気弁７のバルブタイミングが、ピストン３が上死点にあるときは排気弁７が閉弁状態となり、それ以外のときは排気弁７が開弁状態となるように、排気側モータ１７によって制御される。

これによれば、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストン３が上死点にあるとき以外は吸気弁６と排気弁７とが共に常時開弁状態となる。そのため、ピストン３による気筒２内の空気の圧縮をより抑制することが出来る。従って、本実施例によれば、内燃機関１を自動的に始動させるときのクランキング中における振動の発生をより抑制することが出来る。さらに、クランキング中におけるポンピングロスも抑制することが可能となる。

また、ピストン３が上死点にあるときは排気弁７が閉弁状態となるため、排気弁７とピストン３とが衝突することを抑制することが出来る。

上記実施例１および２においては、本発明に係る自動停止・始動システムをハイブリッドシステムに適用した場合について説明したが、本発明に係る自動停止・始動システムはエコノミーランニングシステムにも適用することが出来る。

実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図。 実施例１に係る、内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁および排気弁のバルブタイミングを示す図。図２の（ａ）は吸気弁のバルブタイミングを表しており、図２の（ｂ）は排気弁のバルブタイミングを表している。 実施例２に係る、内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中における吸気弁および排気弁のバルブタイミングを示す図。図３の（ａ）は吸気弁のバルブタイミングを表しており、図３の（ｂ）は排気弁のバルブタイミングを表している。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
６・・・吸気弁
７・・・排気弁
１２・・クランクシャフト
１３・・フライホイール
１４・・スタータ
１６・・吸気側モータ
１７・・排気側モータ
１８・・バッテリ
１９・・モータジェネレータ
２０・・ＥＣＵ

Claims (2)

1. 規定停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止させ、その後、規定始動条件が成立したときに該内燃機関を自動的に始動させる内燃機関の自動停止・始動システムであって、
   前記内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気側可変動弁機構を備え、
   前記内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストンが上死点にあるときは前記吸気弁が閉弁状態となり、それ以外のときは前記吸気弁が開弁状態となるように、前記吸気側可変動弁機構によって前記吸気弁のバルブタイミングを制御することを特徴とする内燃機関の自動停止・始動システム。
2. 前記内燃機関の排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気側可変動弁機構をさらに備え、
   前記内燃機関を自動的に始動させるときのクランキング中においては、ピストンが上死点にあるときは前記排気弁が閉弁状態となり、それ以外のときは前記排気弁が開弁状態となるように、前記排気側可変動弁機構によって前記排気弁のバルブタイミングを制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の自動停止・始動システム。

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