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JP4096786B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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JP4096786B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve timing control device for internal combustion engine Download PDF

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、車載等の内燃機関に搭載される装置として、機関バルブである吸気・排気バルブの開閉時期、すなわちバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構が実用されている。そして可変バルブタイミング機構としては、機関出力軸であるクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を、そしてひいてはそのカムシャフトに配設されたカムのクランクシャフトに対する相対回転位相を可変とする機構が広く採用されている。
【0003】
従来、そうした可変バルブタイミング機構付き内燃機関のバルブタイミング制御装置として、内燃機関を始動させるとき、或いは停止させるときの吸気バルブの閉時期を圧縮行程中まで遅角させるものが提案されている(特許文献1)。この制御装置では、そうした吸気バルブ閉時期の遅角を通じて実圧縮比を低下させ、圧縮行程中の筒内ガスの圧縮に応じて発生する圧縮反力を低減することで、内燃機関の始動時、停止時の機関振動の抑制を図っている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−34913号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関のクランクシャフトには、その回転に対する反力として、上記圧縮反力に加え、機関バルブを開く際のカムの駆動反力が作用する。それら圧縮反力及びカムの駆動反力の発生時期が互いに重複すると、たとえ圧縮反力、カムの駆動反力の各々はさほど大きくなくても、クランクシャフトに大きい回転反力が作用するようになり、内燃機関の始動や停止に際して、次のような不都合が生じることとなる。
【0006】
例えば機関始動に際しては、上記回転反力が増大すれば、クランクシャフトを回転させるために、スタータモータに要求されるトルクが大きくなる。そのため、スタータモータの大型化や電力消費量の増大といった不具合が生じる。
【0007】
また機関始動時、停止時のいずれにおいても、圧縮反力の発生時期とカム駆動反力の発生時期との重複により、回転反力の変動量が増大して、機関回転速度の変動が大きくなり、機関振動の増大を招いてしまう。
【0008】
なお停車、発車などの車両の走行状況に応じて、内燃機関を自動的に停止、再始動させる自動停止・始動制御が行われる場合には、機関始動や機関停止の頻度が高くなることから、上記のような不都合の影響がより顕著になる。またそうした場合には、運転者の意志に依らず、内燃機関が停止、始動されるため、上記のような機関振動の増大が、運転者等により大きい違和感を与えることとなる。
【0009】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時や停止時の内燃機関の回転反力をより効果的に低減することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項1に記載の発明は、機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記内燃機関を始動させるときにその機関出力軸を回転させる電動機の出力が低下した状態にあるか否かを判断する判断手段と、その判断手段によって前記電動機の出力が低下した状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を始動させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【0011】
上記構成では、電動機の出力が低下した状態にあるときには、カムの駆動反力がピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相のずれ量が大きくされ、それら両反力の重複による始動中の機関出力軸の回転反力のピークの増大が低減される。そのため、出力の低下した電動機でも、機関出力軸を容易に回転させることができるようになる。また回転反力のピーク低減により、始動中の機関回転速度の変動が抑えられ、機関振動が抑制されるようにもなる。
【0012】
ちなみに、上記のような両反力のピークとなる位相のずれ量を増大させるバルブタイミングの変更を行うことで、初爆の成立には不利な条件となるような場合がある。そうした場合にも上記構成では、電動機の出力が低下しておらず、上記両反力の重複による回転反力のピークの増大に拘わらず、機関出力軸を良好に回転可能なときには、初爆の成立に有利なバルブタイミングを設定することが可能である。
【0013】
また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記判断手段は、前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態に基づき前記判断を行うことをその要旨とする。
【0014】
上記構成では、電動機の出力低下を、容易且つ的確に判断することができる。また請求項3に記載の発明は、機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記内燃機関を始動させるときの機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるか否かを判断する判断手段と、その判断手段によって前記回転反力が大きい状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を始動させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【0015】
上記構成では、カムの駆動反力や内燃機関の圧縮反力などによる機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるときには、カムの駆動反力がピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相のずれ量が大きくされ、それら両反力の重複による始動中の機関出力軸の回転反力の増大が低減される。そのため、機関始動時の機関出力軸の回転に要するトルクの増大が抑えられ、良好に始動を行うことができるようになる。また回転反力のピーク低減により、始動中の機関回転速度の変動が抑えられ、機関振動が抑制されるようにもなる。
【0016】
ちなみに、上記のような両反力のピークとなる位相のずれ量を増大させるバルブタイミングの変更を行うことで、初爆の成立には不利な条件となるような場合がある。そうした場合にも上記構成では、機関出力軸の回転反力のピークがそもそも低く、両反力がピークとなる位相をずらさずとも、機関出力軸を良好に回転可能なときには、初爆の成立に有利なバルブタイミングを設定することが可能である。
【0017】
また請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記内燃機関を始動させるときにその機関出力軸を回転させる電動機の出力が低下した状態にあるか否かを判断する更なる判断手段と、その更なる判断手段によって、前記電動機の出力が低下した状態に無いと判断されたときには、前記制御手段による前記バルブタイミングの制御を禁止する禁止手段と、を更に備えることをその要旨とする。
【0018】
上記構成では、電動機の出力が低下した状態になく、たとえ機関出力軸の回転反力が大きい状態にあっても十分に機関出力軸を回転させることができるときには、バルブタイミングの変更はなされないようになる。そのため、より効率的に始動性を確保することができる。
【0019】
また請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記更なる判断手段は、前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態に基づき前記出力が低下した状態にあるか否かの判断を行うことをその要旨とする。
【0020】
上記構成では、電動機の出力低下を、容易且つ的確に判断することができる。また請求項6に記載の発明は、機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記内燃機関を停止させるときの機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるか否かを判断する判断手段と、その判断手段によって前記回転反力が大きい状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を停止させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【0021】
上記構成では、カムの駆動反力や内燃機関の圧縮反力などによる機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるときには、カムの駆動反力がピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相のずれ量が大きくされ、それら両反力の重複による停止動作中の機関出力軸の回転反力の増大が低減される。そのため、機関出力軸の回転反力による機関回転速度の変動が抑えられ、内燃機関の停止動作中の機関振動が抑制されるようにもなる。
【0022】
また請求項7に記載の発明は、請求項3〜6のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記判断手段は、機関温度状態に基づいて前記回転反力が大きい状態にあるか否かの判断を行うことをその要旨とする。
【0023】
機関出力軸の回転反力となるカムの駆動反力や内燃機関の圧縮反力の大きさは、機関温度状態に相関性を有している。そのため、機関温度状態に基づくことで回転反力が大きい状態にあるか否かの判断を容易且つ的確に行うことができる。
【0024】
また請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記内燃機関は、該内燃機関の搭載された車両の走行状況に応じて自動的に停止、再始動されることをその要旨とする。
【0025】
例えば車両停止に応じて内燃機関を一時的に自動停止させるアイドルストップ制御を行う車両や、内燃機関と電動機との2つの駆動源を有して、状況に応じて駆動源を切り替えるハイブリッド車などに適用される内燃機関では、高い頻度で内燃機関の停止や始動が行われる。またそうした内燃機関では、運転者の操作に依らず内燃機関が自動的に停止、始動されるため、停止中や始動中の機関振動が運転者に違和感をより与えやすくなっている。そのため、上記各構成の効果を、より顕著に奏することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施の形態の適用される車載用の内燃機関10は、可変バルブタイミング機構(VVT)11を備えて構成されている。内燃機関10の機関出力軸であるクランクシャフト12は、自動変速機13を通じて車両の駆動輪に接続されている。またクランクシャフト12は、機関始動用の電動機であるスタータ14に、必要に応じて駆動連結されるようになっている。
【0027】
更にクランクシャフト12は、電磁クラッチ15を介して、ベルト伝動機構16に駆動連結されている。ベルト伝動機構16には、空調装置用のコンプレッサやウォータポンプ等の補機類、及び状況に応じて発電機又は電動機のいずれかとして機能する発電電動機17が配設されている。電磁クラッチ15は、ベルト伝動機構16とクランクシャフト12との駆動連結を、必要に応じて断接可能に構成されている。ちなみに本実施形態では、この発電電動機17が、内燃機関を始動させるときにその機関出力軸を回転させる上記電動機に相当する構成となっている。
【0028】
上記スタータ14及び発電電動機17は、バッテリ18に電気接続されている。バッテリ18は、スタータ14及び発電電動機17に電力を供給して、それらを電動機として機能させる。またバッテリ18には、発電電動機17が発電機として機能しているときに発電された電力が充電される。
【0029】
こうした車両の走行に係る各種制御は、電子制御装置20によって行われる。電子制御装置20は、上記各種制御を実行するCPU、同制御に必要な情報の記憶されるメモリ、外部から信号を入力するための入力ポート、外部に指令信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。
【0030】
電子制御装置20の入力ポートには、車両の制御に必要な情報を検出するための各種センサが接続されている。そして例えば、機関回転速度を検出するNEセンサ21、車速を検出する車速センサ22、内燃機関10の冷却水温度を検出する水温センサ23、バッテリ18の充電量を検出するバッテリセンサ24等の検出信号が、入力ポートを通じて電子制御装置20に入力されている。またこの入力ポートには、イグニッションスイッチ25も接続されており、運転者による同イグニッションスイッチ25の操作状況を通知する信号(IG信号)が、電子制御装置20に入力されている。
【0031】
一方、電子制御装置20の出力ポートには、内燃機関10の可変バルブタイミング機構11や、点火プラグ、インジェクタ、スロットルバルブ等の駆動回路、及び自動変速機13の油圧制御回路が接続されている。電子制御装置20は、それらの駆動制御を通じて、内燃機関10の運転状態の制御や自動変速機13の変速制御を行っている。またその出力ポートには、スタータ14や発電電動機17の制御回路、電磁クラッチ15の駆動回路等も接続されており、スタータ14、発電電動機17及び電磁クラッチ15の作動も、電子制御装置20によって制御されている。
【0032】
次に、上記内燃機関10に採用された可変バルブタイミング機構11について、図2を併せ参照して説明する。図2には、可変バルブタイミング機構11の斜視断面構造が示されている。
【0033】
同図に示すように、可変バルブタイミング機構11は、吸気バルブを開閉させるカム30aの配設された吸気側カムシャフト30の一端に配設されており、大きくは、ベーンロータ31とハウジング32とを備えて構成されている。
【0034】
可変バルブタイミング機構11の配設された吸気側カムシャフト30の端部には、同吸気側カムシャフト30に対して相対回動可能にカムスプロケット33が配設されている。カムスプロケット33は、上記クランクシャフト12にタイミングベルト33aを介して駆動連結されている。またカムスプロケット33には、上記ハウジング32が一体回転可能に固定されている。
【0035】
ハウジング32の内部には、同ハウジング32に対してベーンロータ31が相対回動可能に配設されている。ベーンロータ31は、吸気側カムシャフト30に一体回転可能に固定されている。ベーンロータ31の外周には、複数のベーン34が形成されており、各ベーン34は、ハウジング32の内周に形成された凹部35内に、周方向に移動可能に収容されている。各ベーン34の周方向両側には、ベーンロータ31の外周面やハウジング32の内周面等によって区画された圧力室36、37がそれぞれ形成されている。
【0036】
各圧力室36、37には、オイルが送り込まれ、そのオイル圧がベーン34の周方向側面にそれぞれ作用するようになっている。そして両圧力室36、37のオイル圧差に応じて、ベーンロータ31をハウジング32に対して相対回動させる動力が発生されるようになっている。
【0037】
ベーンロータ31とハウジング32とが相対回動すれば、カムスプロケット33に対する吸気側カムシャフト30の相対回転位相が変更され、そしてひいては吸気バルブを開閉させるカム30aの、クランクシャフト12に対する相対回転位相が変更される。これにより、上記両圧力室36、37のオイル圧の制御に基づいて、吸気バルブのバルブタイミングが変更されるようになっている。
【0038】
以上のように構成された可変バルブタイミング機構11の制御は、次のように行われる。
電子制御装置20は、機関回転速度や機関負荷等の機関運転状態に基づいて、吸気バルブのバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングvttを設定する。ここでの目標バルブタイミングvttは、可変バルブタイミング機構11による吸気バルブのバルブタイミングの変更範囲の最遅角位置を基準「0」とし、その最遅角位置からの進角量[°CA]として表される。
【0039】
一方、電子制御装置20は、例えば吸気側カムシャフト30の回転位相の検出値などに基づき、吸気バルブの実際のバルブタイミングを検出している。そして電子制御装置20は、その検出された実際のバルブタイミングが目標バルブタイミングvttと一致するように、両圧力室36、37内のオイル圧をフィードバック制御する。これにより、吸気バルブのバルブタイミングが、機関運転状態に応じた最適なタイミングに調整されるようになっている。
【0040】
一方、この車両では、その走行状況に応じて内燃機関10の運転を自動的に停止・再始動させるアイドルストップ制御が電子制御装置20により実行されている。次にこの車両でのアイドルストップ制御の概要を、図3を併せ参照して説明する。
【0041】
運転者によってイグニッションスイッチ25が「OFF」位置から「ON」位置へと操作され、電子制御装置20が起動されると、電子制御装置20はその制御モードを、通常の機関停止状態を示す「モード0」に設定する。この「モード0」の設定時に、運転者によってイグニッションスイッチ25を「STA」位置に操作されると、上記スタータ14がクランクシャフト12に駆動連結され、そのスタータ14の出力によって内燃機関10の始動が行われる。無事、始動が完了すると、電子制御装置20の制御モードは、通常の機関運転状態を示す「モード1」に移行される。
【0042】
「モード1」の設定時には、電磁クラッチ15によってベルト伝動機構16がクランクシャフト12に駆動連結され、補機類が内燃機関10の出力で駆動される。また発電電動機17も、ベルト伝動機構16を通じて内燃機関10の出力が伝達される。このときの発電電動機17は、発電機として機能され、その発電された電力はバッテリ18に充電される。
【0043】
こうした「モード1」の設定中に、運転者によってイグニッションスイッチ25が「OFF」位置に操作されると、電子制御装置20は、通常の機関停止処理を実行して内燃機関10を停止させ、その制御モードを上記「モード0」に移行する。
【0044】
一方、「モード1」の設定中にアイドルストップ実行条件が成立すると、電子制御装置20の制御モードは、内燃機関10を自動停止させるための機関停止処理を実行する「モード2」に移行される。本実施形態では、上記アイドルストップ実行条件として、例えば下記の(a1)〜(a5)等の条件すべての成立をもって、アイドルストップ実行条件の成立を判断している。
(a1)アクセル操作量が「0」である。
(a2)車速が「0」である。すなわち車両が停止している。
(a3)ブレーキペダルが踏込まれている。
(a4)冷却水温度が所定温度Ta以上である。
(a5)自動変速機13の作動油温度が所定温度以上である。
(a6)バッテリ18の充電量が所定値以上である、等。
【0045】
こうして制御モードが「モード2」に移行されると、電子制御装置20は、燃料供給を停止して内燃機関10を停止させる。そして内燃機関10が完全に停止したことが確認されると、電子制御装置20の制御モードは、アイドルストップによる機関停止状態を示す「モード3」に移行される。
【0046】
「モード3」の設定がなされると、電磁クラッチ15によるクランクシャフト12とベルト伝動機構16との駆動連結が解除される。これとともに、発電電動機17が電動機として稼働され、その出力により補機が駆動される。これにより、アイドルストップによる内燃機関10の停止中も、補機の駆動が維持される。
【0047】
こうした「モード3」の設定中に機関再始動実行条件が成立すると、電子制御装置20の制御モードが、内燃機関10を再始動させるための再始動処理を実行する「モード4」に移行される。本実施形態では、上記再始動実行条件として、例えば下記の(b1)〜(b4)等の条件のいずれかの成立をもって、機関再始動実行条件の成立を判断している。
(b1)ブレーキペダルの踏込みが解除された。
(b2)アクセル操作量が「0」でない。
(b3)P(パーキング)レンジ、又はN(ニュートラル)レンジから、それら以外のシフトレンジへのシフト操作がなされた。
(b4)バッテリ18の充電量が所定値未満に低下した、等。
【0048】
こうして制御モードが「モード4」に移行されると、電磁クラッチ15によってクランクシャフト12がベルト伝動機構16に再接続される。これとともに、発電電動機17が電動機として稼働され、その出力によって内燃機関10の再始動が行われる。内燃機関10の再始動が無事完了すると、電子制御装置20の制御モードが上記「モード1」に移行される。
【0049】
なお、上記「モード3」の設定中に、システム異常等により、上記「モード4」での内燃機関10の再始動に不具合が生じたときには、電子制御装置20の制御モードが上記「モード0」に移行される。この場合には、運転者の直接的な操作によってのみ、内燃機関10の再始動がなされることと、すなわち自動的には再始動がなされないこととなる。
【0050】
さて、以上のようなアイドルストップ制御の実施される本実施形態の内燃機関10では、上記「モード2」での内燃機関10の自動停止に際して、吸気バルブのバルブタイミングを、上記「モード4」での内燃機関10の再始動のための始動時バルブタイミングに予め設定しておくようにしている。この始動時バルブタイミングは通常は、図4に実線で示すように設定されている。この通常の始動時バルブタイミングの設定は、燃料着火時期の気筒内に適正な圧縮圧力が得られ、より短時間に内燃機関10の再始動を完了することのできるように設定されている。
【0051】
一方、同図には、そうした通常の始動時バルブタイミングが設定されたときのカムの駆動反力の推移が実線で示されている。このカムの駆動反力は、カムによる吸気、排気バルブの開動作に応じて発生するクランクシャフト12の回転に対する反力である。更に同図には、各気筒の圧縮行程における気筒内での空気圧縮に伴うクランクシャフト12の回転反力である圧縮反力の推移も併せ示されている。同図に示すように、この内燃機関10では、上記通常の始動時バルブタイミングを設定したときの、吸気バルブの開度動作に伴うカムの駆動反力がピーク(最大値)を迎える位相と、圧縮反力がピークを迎える位相とがほぼ一致した状態となっている。そのため、このときのクランクシャフト12には、それらカムの駆動反力と圧縮反力とが重複して、より大きい回転反力が作用することとなる。すなわち、再始動時のクランクシャフト12の回転反力のピークが高くなることとなる。
【0052】
その結果、バッテリ充電量の低下等によって上記発電電動機17の出力が低下した状態にあるときや、上記圧縮反力やカムの駆動反力が高い状態にあるときには、発電電動機17によるクランクシャフト12の回転が困難となり、内燃機関10の再始動が不能となったり、その再始動に、より長い時間や、より多くの電力が必要となったりすることがある。
【0053】
そこで本実施形態では、上記のような状態にあるときには、同図に一点鎖線で示すように、カムの駆動反力がピークを迎える位相と圧縮反力がピークを迎える位相とをずらすように、始動時バルブタイミングを変更するようにしている。同図の例では、吸気バルブのバルブタイミングを、通常の始動時バルブタイミングよりも進角側に変更するようにしている。これにより、上記両反力の重複が解消され、回転中のクランクシャフト12の回転反力のピークが低減されるようになる。
【0054】
なお、カムの駆動反力や圧縮反力の大きさは、下記のように内燃機関10の温度状態に相関性を有しているため、ここでは、冷却水温度に基づきそれら反力の大きさを推定するようにしている。以下、そうしたカムの駆動反力や圧縮反力の推定態様について説明する。
【0055】
図5に、冷却水温度とカムの駆動反力のピーク値との関係を示す。
カムの駆動反力は、カムシャフトの軸受け等に供される潤滑油の粘度に依存してその大きさが変化する。潤滑油の粘度は、その温度が低いほど高くなり、低温域ではカムの駆動反力が大きくなる。一方、そうした潤滑油の粘度があまり低くなり過ぎても、上記軸受け等の潤滑状態が悪化して、カムの駆動反力が増大するようになる。そのため、同図に示すように、カムの駆動反力は、極低温域では非常に高くなり、冷却水温度が高くなるにつれ、低下していく。そして、ある程度よりも冷却水温度の上昇した時点で増大に転じるように、カムの駆動反力は変化されている。
【0056】
なお本実施形態では、上述のように冷却水温度が所定温度Ta未満のときには、アイドルストップが実施されず(条件(a4))、再始動も行われないようになっている。また冷却水温度がその所定温度Taまで上昇すれば、潤滑油の粘度は十分低下しており、カムの駆動反力も十分許容できるレベルにある。そのため、アイドルストップからの再始動時には、潤滑油の粘度低下によるカムの駆動トルクの増大が生じる高温域のみが問題となる。
【0057】
一方、図6には、冷却水温度と圧縮反力のピーク値との関係が示されている。機関温度が高くなると、気筒内に吸入された空気がその内部で熱膨張して筒内圧力を増大させるため、同図に示すように、圧縮反力は冷却水温度が高くなるほど大きくなる。
【0058】
そこで本実施形態では、冷却水温度が所定値Tb以上であることをもって、カムの駆動反力及び圧縮反力が大きい状態にあると判断するようにしている。そしてそのように判断されたときに、更に発電電動機17の出力が低下した状態にあると判断されたときには、上記のような始動時バルブタイミングの変更を行うようにしている。
【0059】
一方、本実施形態では発電電動機17の出力低下を、バッテリ18の充電量に基づき判断するようにしている。すなわち、バッテリ18の充電量が低下しており、十分な電力を発電電動機17に供給することができない状態にあることをもって、発電電動機17の出力が低下した状態にあると判断するようにしている。
【0060】
図7は、そうした本実施形態の「回転反力低減処理」のフローチャートを示している。本処理は、定時割込み処理として、電子制御装置20によって周期的に実行されている。
【0061】
本処理が開始されると、まずステップS100において、上記「モード2」での機関停止処理中であるか否かが判断される。ここで、機関停止処理中でなければ(NO)、そのまま本処理は一旦終了される。
【0062】
一方、機関停止処理中であれば(YES)、ステップS110において、冷却水温度が上記所定値Tbよりも高いか否かが、すなわちカムの駆動反力や圧縮反力等のクランクシャフト12の回転反力が大きい状態にあるか否かが判断される。また続くステップS120では、バッテリ充電量が低下した状態にあるか否かが、すなわち発電電動機17の出力が低下した状態にあるか否かが判断される。
【0063】
ここで上記状態のいずれかが該当しないのであれば(S110:NO、又はS120:NO)、ステップS130において、吸気バルブの目標バルブタイミングvttが、上記のような最適な始動時間の得られる通常の始動時バルブタイミングVTBSTに設定される。これにより、このときの吸気バルブのバルブタイミングは、図4に実線で示されるタイミングに設定される。
【0064】
一方、上記状態のいずれにも該当するときには(S110:YES、且つS120:YES)、ステップS140において、通常の始動時バルブタイミングVTBSTに始動時バルブタイミング補正量dvtを加算した値が、目標バルブタイミングvttに設定される。始動時バルブタイミング補正量dvtは、クランクシャフト12の回転反力のピークが十分に低下されるまで、カムの駆動トルクがピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相とをずらせるだけの、通常の始動時バルブタイミングVTBSTに対する目標バルブタイミングvttの進角補正量として設定されている。これにより、このときの吸気バルブのバルブタイミングは、図4に一点鎖線で示されるタイミングに設定される。
【0065】
なお、こうした本実施形態では、ステップS110の処理が、機関出力軸であるクランクシャフト12の回転反力が大きい状態にあるか否かを判断する上記「判断手段」の処理に相当する。またステップS120の処理が、電動機の出力が低下した状態にあるか否かを判断する上記「判断手段」の処理、または上記「更なる判断手段」の処理に相当する。更に同ステップS120の処理は、上記「制御手段」によるバルブタイミングの制御を禁止する上記「禁止手段」の処理にも相当している。更にステップS140の処理が、上記「制御手段」の処理に相当している。
【0066】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、バッテリ18の充電量が低く、発電電動機17の出力が低下した状態にあるときには、カムの駆動反力がピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相のずれ量を大きくするように、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。そのため、それら両反力の重複によるクランクシャフト12の回転反力のピークの増大が抑制される。そのため、発電電動機17の出力が低下したときには、クランクシャフト12の回転がより容易となり、再始動の確実性を向上することができる。
【0067】
(2)本実施形態では、機関温度状態に基づきカムの駆動反力や内燃機関の圧縮反力が大きい状態にあると判断されるときには、カムの駆動反力がピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相のずれ量を大きくするように、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。そのため、それら両反力の重複によるクランクシャフト12の回転反力のピークの増大が抑制されて、再始動の確実性を向上することができる。
【0068】
(3)本実施形態では、発電電動機17の出力が低下した状態にあり、且つカムの駆動反力や内燃機関の圧縮反力が大きい状態にあると判断されたときに限り、上記のような吸気バルブのバルブタイミングの変更を行うようにしている。そのため、不必要な上記バルブタイミングの変更が抑制されるようになり、回転反力の低減を、より効率的に行うことができる。
【0069】
(4)再始動中のクランクシャフト12の回転反力のピークが低減されるため、発電電動機17に要求される出力性能を低減することができる。また、それにより発電電動機17の小型化・軽量化を図ることができるようにもなる。
【0070】
(5)再始動中の発電電動機17の出力をより低くすることができるため、電力消費を抑えることができるようにもなる。
(6)本実施形態によれば、上記のようなバルブタイミングの変更を通じて機関回転速度の変動が抑えられ、再始動中の機関振動が低減されるようにもなる。
【0071】
(7)本実施形態では、再始動中のバルブタイミングの設定を、それに先立つ機関停止中に行っているため、再始動の開始時に適正なバルブタイミングを、より確実に設定することができる。
【0072】
(別の実施形態)
以上説明した本実施形態は、次のように変更して実施するようにしても良い。・上記実施形態では、再始動時のバルブタイミングの設定を、機関停止中に予め行っておくようにしていたが、再始動処理の実行直前、或いは再始動処理の開始直後に、そうしたバルブタイミングの設定を行うようにしても良い。
【0073】
・上記実施形態では、バルブタイミングを進角側に変更することで、カムの駆動トルクがピークとなる位相と圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量を拡大するようにしていたが、バルブタイミングを遅角側に変更することで、同様のずれ量の拡大を図るようにすることもできる。
【0074】
・上記実施形態では、吸気バルブのバルブタイミングの変更により、カムの駆動トルクがピークとなる位相と、圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量を拡大するようにしていたが、排気バルブのバルブタイミングの変更によって、同様のずれ量の拡大を図ることも可能である。
【0075】
・上記回転反力低減処理の結果を評価し、その評価に基づいて始動時バルブタイミング補正量dvtの値を随時更新する学習制御を適用することもできる。すなわち、上記回転反力低減処理によるバルブタイミングの変更を行った状態で内燃機関10の再始動を行ったときに、クランクシャフト12の回転に要した発電電動機17の出力トルクや電力消費量、機関回転速度の上昇速度やその変動、等を検出する。そして、その検出結果から、設定された始動時バルブタイミング補正量dvtが適正な値であるかを評価して、その値を適宜修正する。こうした学習制御を適用すれば、バルブタイミングの過補正や補正不足が抑制され、内燃機関10の再始動の確実性の向上や、再始動時間の短縮といった上記回転反力抑制処理の効果をより確実に奏することができるようになる。
【0076】
・上記実施形態では、冷却水温度に基づいて、カムの駆動反力や圧縮反力を推定していたが、同様の推定は、内燃機関10などに供給される潤滑油やや自動変速機13の作動油の温度や直前の機関停止からの経過時間などに基づいても行うことができる。要は、内燃機関10の温度状態を反映するパラメータを用いれば、同様の推定を行うことができる。特にクランクシャフト12が自動変速機13に駆動連結された状態で再始動を行う場合には、自動変速機13の作動油の温度がクランクシャフト12の回転反力に大きい影響を与えるため、その作動油の温度を考慮することで、より適切な推定を行うことができる。
【0077】
・上記実施形態では、バッテリ18の充電量に基づいて、発電電動機17の出力低下の有無を判断するようにしていたが、そうした判断を、それ以外のパラメータに基づいて行うようにしても良い。なお、発電電動機17の出力低下は、バッテリ18の充電量の低下以外にも、経時劣化や高温化による発電電動機17のコアの減磁等によっても発生する。よって例えば発電電動機17の温度状態等に基づいて、発電電動機17の出力低下の有無を判断することもできる。
【0078】
・上記実施形態では、始動時バルブタイミング補正量dvtを固定値としていたが、機関温度状態に応じてその値を可変設定するようにしても良い。
図8に、冷却水温度に応じた可変設定の一例を示す。同図の設定例では、図4、図5に示した冷却水温度とカムの駆動反力、内燃機関10の圧縮反力との関係に応じて、冷却水温度が上記所定値Tbを超えて高くなるにつれ、始動時バルブタイミング補正量dvtの値が大きくされている。すなわち、カムの駆動反力や圧縮反力が大きくなるほど、それらがピークとなる位相を、より大きくずらすようにしている。これにより、回転反力の増大を必要なだけ抑えつつ、バルブタイミングの変更量を必要最小限として、バルブタイミングの変更に伴う再始動時間の長期化を抑えることができる。
【0079】
・また始動時バルブタイミング補正量dvtの値を、発電電動機17の出力低下の度合いに応じて可変設定するようにしても良い。
図9に、バッテリ18の充電量に応じた可変設定の一例を示す。同図の例では、バッテリ18の充電量が所定値αから低下するほど、始動時バルブタイミング補正量dvtの値を大きくするようにしている。このように出力低下の度合いに応じても、回転反力の増大を必要なだけ抑えつつ、バルブタイミングの変更量を必要最小限として、バルブタイミングの変更に伴う再始動時間の長期化を抑えることができる。
【0080】
・また始動時バルブタイミング補正量dvtの値を、再始動の開始からの経過時間に応じて可変設定するようにしても良い。
図10に、そうした設定の一例を示す。同図の例では、再始動が開始された時刻t0から所定時間の経過した時刻t1より、始動時バルブタイミング補正量dvtの値を徐々に減少させるようにしている。
【0081】
始動開始時には、発電電動機17は自らの出力トルクのみでクランクシャフト12を回転させなければならないが、一旦、クランクシャフト12が回転され始めると、その回転に伴う慣性力を利用できるため、クランクシャフト12の回転に必要な出力トルクは小さくなる。そこで、上記例のように、再始動の開始後、始動時バルブタイミング補正量dvtの値を減少させても、クランクシャフト12の回転を維持することはできる。ちなみに、このように設定した場合、内燃機関10の初爆が開始されるまでに、バルブタイミングの変更量を小さくすることができるため、バルブタイミングの変更に伴う始動時間の長期化を抑えることができるようにもなる。
【0082】
・更に始動時バルブタイミング補正量dvtの値を、再始動の開始後の機関回転速度に応じて可変設定するようにしても良い。
図11にそうした設定の一例を示す。同図の例では、機関回転速度の上昇と共に、始動時バルブタイミング補正量dvtの値が減少されるようになっている。そのため、上記始動開始後の経過時間に応じて可変設定を行った場合と同様の効果を得ることができる。
【0083】
また同図の例では、初爆の開始される回転速度まで機関回転速度が上昇するよりも前に、始動時バルブタイミング補正量dvtの値は「0」とされている。そのため、この設定例では、回転反力低減のためのバルブタイミングの変更が、初爆の成立性に与える悪影響を好適に回避することができる。
【0084】
・上記実施形態では、カムの駆動反力や圧縮反力の増大、及び発電電動機17の出力低下の双方を判断して、回転反力低減のためのバルブタイミングの変更を行うようにしていたが、それらの判断の一方を省略しても良い。すなわち、図6のステップS110の処理、及びステップS120の処理のいずれか一方を省略するようにしても良い。カムの駆動反力や圧縮反力の増大にのみに基づいても、或いは発電電動機17の出力低下のみに基づいても、再始動時のクランクシャフト12の回転が困難な状態となったことを判断することは、十分可能である。
【0085】
・上記実施形態では、アイドルストップ実施後の内燃機関10の再始動に際して、回転反力低減処理を適用した場合を説明したが、スタータ14による通常の機関始動時にも、同様の回転反力低減処理を適用するようにしても良い。その場合にも、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0086】
・内燃機関10が停止されているときに、カムの駆動反力と圧縮反力との重複によって、クランクシャフト12の回転反力が増大すれば、機関回転速度の変動が増大して、機関振動が増大する。そうした機関振動の増大は、運転者等に違和感を与える虞がある。
【0087】
そこで内燃機関10が停止されているときに、上記のようなバルブタイミングの変更を行い、クランクシャフト12の回転反力を低減すれば、そうした機関振動の増大を抑制することができる。ただしこの場合には、発電電動機17の出力低下は、機関振動に影響しないため、カムの駆動反力や圧縮反力が大きい状態にあるか否かのみを判断して、上記のようなバルブタイミングの変更を行えば良い。こうした機関停止に係る回転反力低減処理は、上記「モード2」でのアイドルストップに係る自動停止についても、運転者の操作に基づく通常の機関停止についても同様に適用することができる。
【0088】
図12に、そうした内燃機関10の停止に際しての回転反力の低減に係る回転反力低減処理の一例を示す。
同図の処理が開始されると、まずステップS200において、機関停止処理の開始時であるかか否かが、すなわち制御モードが「モード1」から「モード2」に移行されたか否かが判断される。ここで、機関停止処理の開始時でなければ(NO)、そのまま本処理は一旦終了される。
【0089】
一方、機関停止処理の開始時であれば(YES)、ステップS210において、冷却水温度が上記所定値Tbよりも高いか否かが、すなわちカムの駆動反力や圧縮反力が大きい状態にあるか否かが判断される。
【0090】
ここで冷却水温度が所定値Tb以下であれば(S210:NO)、ステップS220において、吸気バルブの目標バルブタイミングvttが、上記のような最適な始動時間の得られる通常の始動時バルブタイミングVTBSTに設定される。これにより、次回の内燃機関10の再始動の開始時のバルブタイミングが、予め最適な始動時間の得られるタイミングとされる。
【0091】
一方、冷却水温度が所定値Tbを超えており、カムの駆動反力や圧縮反力が大きい状態にあると判断されたときには(S210:YES)、ステップS230において、カムの駆動反力がピークとなる位相が、圧縮反力がピークとなる位相を避けるように、目標バルブタイミングvttが設定される。これにより、内燃機関10が停止されているときのクランクシャフト12の回転反力のピークが低減され、機関振動の増大が抑制される。
【0092】
・図2に示した可変バルブタイミング機構11とは異なるタイプの可変バルブタイミング機構を採用する内燃機関にも、本発明は同様に適用可能である。要は、機関出力軸に対するカムの相対回転位相を変更することで、そのカムによって開閉される機関バルブのバルブタイミングを可変とする機構を備える内燃機関であれば、上記のような回転反力抑制処理を適用することができる。
【0093】
・内燃機関と電動機との2つの駆動源を有して、状況に応じて駆動源を切り替えるハイブリッド車などでも、そうした駆動源の切り替えに応じて、内燃機関の自動停止・自動始動が行われる。そうしたハイブリッド車に採用される内燃機関の停止、始動についても、上記と同様、或いはそれに準じた態様での回転反力低減処理を適用することができる。その場合にも、上記実施形態と同様、或いはそれに準じた効果を奏することができる。
【0094】
・更に、内燃機関の自動停止・自動始動が行われない内燃機関の、運転者等の操作に基づく機関停止や機関始動についても、上記と同様、或いはそれに準じた態様での回転反力低減処理を適用することができる。その場合にも、上記実施形態と同様、或いはそれに準じた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の全体構成を示す模式図。
【図2】同実施形態に適用される内燃機関の可変バルブタイミング機構の斜視断面図。
【図3】同実施形態でのアイドルストップ制御の制御態様図。
【図4】同実施形態の適用される内燃機関におけるバルブリフト量、カムの駆動反力、及び圧縮反力の推移の例を示すタイムチャート。
【図5】同実施形態の適用される内燃機関における機関温度状態とカムの駆動反力との関係を示すグラフ。
【図6】同実施形態の適用される内燃機関における機関温度状態と圧縮反力との関係を示すグラフ。
【図7】同実施形態に適用される回転反力低減処理の処理手順を示すフローチャート。
【図8】機関温度状態に応じた始動時バルブタイミング補正量の設定態様の変更例を示すグラフ。
【図9】電動機出力の低下度合いに応じた始動時バルブタイミング補正量の設定態様の変更例を示すグラフ。
【図10】始動開始からの経過時間に応じた始動時バルブタイミング補正量の設定態様の変更例を示すグラフ。
【図11】機関回転速度に応じた始動時バルブタイミング補正量の設定態様の変更例を示すグラフ。
【図12】本発明を機関停止動作中の回転反力低減に適用した変更例についてその回転反力低減処理のフローチャート。
【符号の説明】
10…内燃機関、11…可変バルブタイミング機構(VVT)、12…クランクシャフト、13…自動変速機、14…スタータ、15…電磁クラッチ、16…ベルト伝動機構、17…発電電動機、18…バッテリ、20…電子制御装置、21…回転速度センサ、22…車速センサ、23…水温センサ、24…バッテリセンサ、25…イグニッションスイッチ、30…吸気側カムシャフト、30a…カム、31…ベーンロータ、32…ハウジング、33…カムスプロケット、33a…タイミングベルト、34…ベーン、35…凹部、36,37…圧力室。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls a valve timing of an engine valve by changing a relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and an engine output shaft.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a variable valve timing mechanism that varies the opening / closing timing of intake / exhaust valves that are engine valves, that is, the valve timing, has been put to practical use as a device mounted on an on-board internal combustion engine. As the variable valve timing mechanism, a mechanism that makes the relative rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft, which is the engine output shaft, and, in turn, the relative rotational phase of the cam disposed on the camshaft variable is widely adopted. Has been.
[0003]
Conventionally, as a valve timing control device for an internal combustion engine with such a variable valve timing mechanism, a device has been proposed that retards the closing timing of the intake valve when starting or stopping the internal combustion engine until the compression stroke (patent). Reference 1). In this control device, the actual compression ratio is lowered through the delay of the intake valve closing timing, and the compression reaction force generated in accordance with the compression of the in-cylinder gas during the compression stroke is reduced. The engine vibration at the time of stop is suppressed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-34913 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in addition to the compression reaction force, a cam reaction force when the engine valve is opened acts on the crankshaft of the internal combustion engine as a reaction force against the rotation. If the generation times of the compression reaction force and cam drive reaction force overlap each other, even if the compression reaction force and the cam drive reaction force are not so large, a large rotational reaction force acts on the crankshaft. When starting and stopping the internal combustion engine, the following inconvenience occurs.
[0006]
For example, when starting the engine, if the rotational reaction force increases, the torque required for the starter motor to rotate the crankshaft increases. Therefore, problems such as an increase in the size of the starter motor and an increase in power consumption occur.
[0007]
In addition, both when the engine is started and when it is stopped, the amount of fluctuation in the rotational reaction force increases and the fluctuation in the engine rotational speed increases due to the overlap between the generation timing of the compression reaction force and the generation timing of the cam drive reaction force. Increases engine vibration.
[0008]
If automatic stop / start control is performed to automatically stop and restart the internal combustion engine according to the traveling state of the vehicle, such as stopping or starting, the frequency of engine start and engine stop increases. The influence of the above inconvenience becomes more remarkable. In such a case, since the internal combustion engine is stopped and started regardless of the driver's will, the increase in engine vibration as described above gives the driver a greater sense of discomfort.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can more effectively reduce the rotational reaction force of the internal combustion engine when the internal combustion engine is started or stopped. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above-described object and its operational effects are described.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls a valve timing of the engine valve by changing a relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and an engine output shaft. Determining means for determining whether or not the output of the electric motor that rotates the engine output shaft when the engine is started is reduced, and when the determination means determines that the output of the electric motor is in a reduced state When the internal combustion engine is started so that the amount of deviation between the phase at which the driving reaction force of the cam reaches a peak and the phase at which the compression reaction force of the internal combustion engine reaches a peak is larger than when not. The gist of the present invention is to provide a control means for controlling the valve timing.
[0011]
In the above configuration, when the output of the motor is in a reduced state, the amount of deviation between the phase at which the cam drive reaction force peaks and the phase at which the compression reaction force peaks is increased, and the engine is starting due to the overlap of both reaction forces. The increase in the peak of the rotational reaction force of the engine output shaft is reduced. As a result, the engine output shaft can be easily rotated even with an electric motor having a reduced output. Further, the peak of the rotational reaction force is reduced, so that fluctuations in the engine rotational speed during startup are suppressed, and engine vibration is also suppressed.
[0012]
Incidentally, by changing the valve timing to increase the amount of phase shift at which both reaction forces peak as described above, it may be a disadvantageous condition for the establishment of the first explosion. Even in such a case, in the above configuration, when the output of the motor is not reduced and the engine output shaft can be rotated satisfactorily despite the increase in the peak of the rotational reaction force due to the overlap of both reaction forces, It is possible to set a valve timing advantageous for establishment.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the determination means performs the determination based on a state of charge of a battery that supplies power to the electric motor. The gist.
[0014]
With the above configuration, it is possible to easily and accurately determine a decrease in the output of the electric motor. According to a third aspect of the present invention, there is provided a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls a valve timing of the engine valve by changing a relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and an engine output shaft. A judging means for judging whether or not the rotational reaction force of the engine output shaft when starting the engine is in a large state, and when it is judged by the judging means that the rotational reaction force is in a large state; The valve timing when starting the internal combustion engine so that the amount of deviation between the phase at which the driving reaction force of the cam peaks and the phase at which the compression reaction force of the internal combustion engine peaks is larger than The gist of the invention is to provide a control means for controlling the above.
[0015]
In the above configuration, when the rotational reaction force of the engine output shaft due to the cam drive reaction force or the compression reaction force of the internal combustion engine is large, the phase at which the cam drive reaction force peaks and the compression reaction force peaks. The amount of phase shift is increased, and an increase in the rotational reaction force of the engine output shaft during start-up due to the overlap of both reaction forces is reduced. Therefore, an increase in torque required for rotation of the engine output shaft at the time of starting the engine is suppressed, and the engine can be started well. Further, the peak of the rotational reaction force is reduced, so that fluctuations in the engine rotational speed during startup are suppressed, and engine vibration is also suppressed.
[0016]
Incidentally, by changing the valve timing to increase the amount of phase shift at which both reaction forces peak as described above, it may be a disadvantageous condition for the establishment of the first explosion. Even in such a case, with the above configuration, the peak of the rotational reaction force of the engine output shaft is low in the first place, and if the engine output shaft can be rotated satisfactorily without shifting the phase at which both reaction forces peak, the initial explosion is established. An advantageous valve timing can be set.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to the third aspect, is the output of an electric motor that rotates the engine output shaft reduced when the internal combustion engine is started? A further judging means for judging whether or not, and when the further judging means judges that the output of the electric motor is not in a reduced state, a prohibiting means for prohibiting the control of the valve timing by the control means, It is the gist of further comprising.
[0018]
In the above configuration, the valve timing is not changed when the engine output shaft can be sufficiently rotated even when the output of the motor is not lowered and the rotational reaction force of the engine output shaft is large. become. Therefore, startability can be ensured more efficiently.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the valve timing control device for an internal combustion engine according to the fourth aspect, the output is reduced based on a state of charge of a battery that supplies power to the electric motor. The gist of this is to determine whether or not it is in a state.
[0020]
With the above configuration, it is possible to easily and accurately determine a decrease in the output of the electric motor. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls a valve timing of the engine valve by changing a relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and an engine output shaft. A judging means for judging whether or not the rotational reaction force of the engine output shaft when stopping the engine is in a large state, and when it is judged by the judging means that the rotational reaction force is in a large state; The valve timing when the internal combustion engine is stopped so that the amount of deviation between the phase at which the driving reaction force of the cam peaks and the phase at which the compression reaction force of the internal combustion engine peaks is larger than The gist of the invention is to provide a control means for controlling the above.
[0021]
In the above configuration, when the rotational reaction force of the engine output shaft due to the cam drive reaction force or the compression reaction force of the internal combustion engine is large, the phase at which the cam drive reaction force peaks and the compression reaction force peaks. The amount of phase shift is increased, and an increase in the rotational reaction force of the engine output shaft during the stop operation due to the overlap of both reaction forces is reduced. Therefore, fluctuations in the engine rotational speed due to the rotational reaction force of the engine output shaft are suppressed, and engine vibration during the stop operation of the internal combustion engine is also suppressed.
[0022]
The invention according to claim 7 is the valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 6, wherein the determination means is in a state where the rotational reaction force is large based on an engine temperature state. The gist is to determine whether or not.
[0023]
The magnitude of the driving reaction force of the cam that becomes the rotational reaction force of the engine output shaft and the compression reaction force of the internal combustion engine have a correlation with the engine temperature state. Therefore, it is possible to easily and accurately determine whether or not the rotational reaction force is large based on the engine temperature state.
[0024]
The invention according to claim 8 is the valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the internal combustion engine is automatically operated in accordance with a traveling state of a vehicle on which the internal combustion engine is mounted. The main point is to stop and restart automatically.
[0025]
For example, a vehicle that performs idle stop control that automatically stops the internal combustion engine temporarily when the vehicle stops, a hybrid vehicle that has two drive sources of the internal combustion engine and the electric motor, and switches the drive source according to the situation In the applied internal combustion engine, the internal combustion engine is stopped and started frequently. In such an internal combustion engine, since the internal combustion engine is automatically stopped and started regardless of the operation of the driver, engine vibration during stoppage or start-up makes it easier for the driver to feel uncomfortable. For this reason, the effects of the above-described configurations can be exhibited more remarkably.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an in-vehicle internal combustion engine 10 to which the present embodiment is applied includes a variable valve timing mechanism (VVT) 11. A crankshaft 12 that is an engine output shaft of the internal combustion engine 10 is connected to a drive wheel of the vehicle through an automatic transmission 13. The crankshaft 12 is connected to a starter 14 that is an electric motor for starting the engine, if necessary.
[0027]
Further, the crankshaft 12 is drivingly connected to a belt transmission mechanism 16 via an electromagnetic clutch 15. The belt transmission mechanism 16 is provided with an auxiliary machine such as a compressor for an air conditioner or a water pump, and a generator motor 17 that functions as either a generator or an electric motor depending on the situation. The electromagnetic clutch 15 is configured such that the drive connection between the belt transmission mechanism 16 and the crankshaft 12 can be connected and disconnected as necessary. Incidentally, in the present embodiment, the generator motor 17 has a configuration corresponding to the motor that rotates the engine output shaft when the internal combustion engine is started.
[0028]
The starter 14 and the generator motor 17 are electrically connected to a battery 18. The battery 18 supplies electric power to the starter 14 and the generator motor 17 to cause them to function as an electric motor. The battery 18 is charged with electric power generated when the generator motor 17 is functioning as a generator.
[0029]
Various controls relating to the traveling of the vehicle are performed by the electronic control unit 20. The electronic control unit 20 includes a CPU for executing the various controls, a memory for storing information necessary for the control, an input port for inputting a signal from the outside, an output port for outputting a command signal to the outside, and the like. It is prepared for.
[0030]
Various sensors for detecting information necessary for vehicle control are connected to the input port of the electronic control unit 20. For example, detection signals from the NE sensor 21 that detects the engine speed, the vehicle speed sensor 22 that detects the vehicle speed, the water temperature sensor 23 that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine 10, the battery sensor 24 that detects the charge amount of the battery 18, and the like. Is input to the electronic control unit 20 through the input port. An ignition switch 25 is also connected to this input port, and a signal (IG signal) for notifying the operation status of the ignition switch 25 by the driver is input to the electronic control unit 20.
[0031]
On the other hand, the output port of the electronic control unit 20 is connected to a variable valve timing mechanism 11 of the internal combustion engine 10, a drive circuit such as a spark plug, an injector, and a throttle valve, and a hydraulic control circuit of the automatic transmission 13. The electronic control unit 20 controls the operation state of the internal combustion engine 10 and the shift control of the automatic transmission 13 through these drive controls. The output port is also connected to a control circuit for the starter 14 and the generator motor 17, a drive circuit for the electromagnetic clutch 15, and the like. The operation of the starter 14, the generator motor 17 and the electromagnetic clutch 15 is also controlled by the electronic control unit 20. Has been.
[0032]
Next, the variable valve timing mechanism 11 employed in the internal combustion engine 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a perspective sectional structure of the variable valve timing mechanism 11.
[0033]
As shown in the figure, the variable valve timing mechanism 11 is disposed at one end of an intake side camshaft 30 where a cam 30a for opening and closing an intake valve is disposed. In general, the variable valve timing mechanism 11 includes a vane rotor 31 and a housing 32. It is prepared for.
[0034]
A cam sprocket 33 is disposed at the end of the intake side camshaft 30 where the variable valve timing mechanism 11 is disposed so as to be rotatable relative to the intake side camshaft 30. The cam sprocket 33 is drivingly connected to the crankshaft 12 via a timing belt 33a. The housing 32 is fixed to the cam sprocket 33 so as to be integrally rotatable.
[0035]
A vane rotor 31 is disposed inside the housing 32 so as to be rotatable relative to the housing 32. The vane rotor 31 is fixed to the intake side camshaft 30 so as to be integrally rotatable. A plurality of vanes 34 are formed on the outer periphery of the vane rotor 31, and each vane 34 is accommodated in a recess 35 formed on the inner periphery of the housing 32 so as to be movable in the circumferential direction. Pressure chambers 36 and 37 defined by the outer peripheral surface of the vane rotor 31 and the inner peripheral surface of the housing 32 are formed on both sides of each vane 34 in the circumferential direction.
[0036]
Oil is fed into the pressure chambers 36 and 37 so that the oil pressure acts on the circumferential side surface of the vane 34. A power for rotating the vane rotor 31 relative to the housing 32 is generated according to the oil pressure difference between the pressure chambers 36 and 37.
[0037]
When the vane rotor 31 and the housing 32 rotate relative to each other, the relative rotational phase of the intake camshaft 30 with respect to the cam sprocket 33 is changed, and as a result, the relative rotational phase of the cam 30a that opens and closes the intake valve with respect to the crankshaft 12 is changed. Is done. Thus, the valve timing of the intake valve is changed based on the control of the oil pressure in both the pressure chambers 36 and 37.
[0038]
Control of the variable valve timing mechanism 11 configured as described above is performed as follows.
The electronic control unit 20 sets a target valve timing vtt that is a target value of the valve timing of the intake valve based on the engine operating state such as the engine rotation speed and the engine load. Here, the target valve timing vtt is defined as a reference angle “0”, which is the most retarded position of the change timing of the valve timing of the intake valve by the variable valve timing mechanism 11, and an advance amount [° CA] from the most retarded position. expressed.
[0039]
On the other hand, the electronic control unit 20 detects the actual valve timing of the intake valve based on, for example, the detected value of the rotation phase of the intake camshaft 30. Then, the electronic control unit 20 feedback-controls the oil pressure in the pressure chambers 36 and 37 so that the detected actual valve timing coincides with the target valve timing vtt. Thereby, the valve timing of the intake valve is adjusted to an optimal timing according to the engine operating state.
[0040]
On the other hand, in this vehicle, the electronic control unit 20 executes idle stop control that automatically stops and restarts the operation of the internal combustion engine 10 in accordance with the traveling state. Next, an outline of the idle stop control in this vehicle will be described with reference to FIG.
[0041]
When the ignition switch 25 is operated from the “OFF” position to the “ON” position by the driver and the electronic control device 20 is activated, the electronic control device 20 changes its control mode to “mode” indicating a normal engine stop state. Set to “0”. When the driver operates the ignition switch 25 to the “STA” position when the “mode 0” is set, the starter 14 is drivingly connected to the crankshaft 12, and the internal combustion engine 10 is started by the output of the starter 14. Done. When the startup is successfully completed, the control mode of the electronic control unit 20 is shifted to “mode 1” indicating a normal engine operating state.
[0042]
When “mode 1” is set, the belt transmission mechanism 16 is drivingly connected to the crankshaft 12 by the electromagnetic clutch 15, and the accessories are driven by the output of the internal combustion engine 10. The generator motor 17 also receives the output of the internal combustion engine 10 through the belt transmission mechanism 16. The generator motor 17 at this time functions as a generator, and the generated electric power is charged in the battery 18.
[0043]
When the ignition switch 25 is operated to the “OFF” position by the driver during the setting of “mode 1”, the electronic control unit 20 executes a normal engine stop process to stop the internal combustion engine 10 and The control mode is shifted to the “mode 0”.
[0044]
On the other hand, when the idle stop execution condition is satisfied during the setting of “mode 1”, the control mode of the electronic control unit 20 is shifted to “mode 2” in which engine stop processing for automatically stopping the internal combustion engine 10 is executed. . In the present embodiment, as the idle stop execution condition, for example, the establishment of the idle stop execution condition is determined when all of the following conditions (a1) to (a5) are satisfied.
(A1) The accelerator operation amount is “0”.
(A2) The vehicle speed is “0”. That is, the vehicle is stopped.
(A3) The brake pedal is depressed.
(A4) The cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature Ta.
(A5) The hydraulic oil temperature of the automatic transmission 13 is equal to or higher than a predetermined temperature.
(A6) The amount of charge of the battery 18 is equal to or greater than a predetermined value.
[0045]
When the control mode is thus shifted to “mode 2”, the electronic control unit 20 stops the fuel supply and stops the internal combustion engine 10. When it is confirmed that the internal combustion engine 10 is completely stopped, the control mode of the electronic control unit 20 is shifted to “mode 3” indicating an engine stop state due to idle stop.
[0046]
When “mode 3” is set, the drive connection between the crankshaft 12 and the belt transmission mechanism 16 by the electromagnetic clutch 15 is released. At the same time, the generator motor 17 is operated as an electric motor, and the auxiliary machine is driven by the output. Thereby, the driving of the auxiliary machine is maintained even when the internal combustion engine 10 is stopped due to the idle stop.
[0047]
When the engine restart execution condition is satisfied during the setting of “mode 3”, the control mode of the electronic control unit 20 is shifted to “mode 4” for executing a restart process for restarting the internal combustion engine 10. . In the present embodiment, as the restart execution condition, for example, the satisfaction of the engine restart execution condition is determined when any of the following conditions (b1) to (b4) is satisfied.
(B1) The brake pedal was released.
(B2) The accelerator operation amount is not “0”.
(B3) A shift operation from the P (parking) range or the N (neutral) range to another shift range was performed.
(B4) The amount of charge of the battery 18 has fallen below a predetermined value.
[0048]
Thus, when the control mode is shifted to “mode 4”, the crankshaft 12 is reconnected to the belt transmission mechanism 16 by the electromagnetic clutch 15. At the same time, the generator motor 17 is operated as an electric motor, and the internal combustion engine 10 is restarted by the output. When the restart of the internal combustion engine 10 is completed successfully, the control mode of the electronic control unit 20 is shifted to the “mode 1”.
[0049]
When a failure occurs in the restart of the internal combustion engine 10 in the “mode 4” due to a system abnormality or the like during the setting of the “mode 3”, the control mode of the electronic control device 20 is the “mode 0”. It is transferred to. In this case, the internal combustion engine 10 is restarted only by a direct operation of the driver, that is, it is not automatically restarted.
[0050]
In the internal combustion engine 10 of the present embodiment in which the idle stop control as described above is performed, when the internal combustion engine 10 is automatically stopped in the “mode 2”, the valve timing of the intake valve is set in the “mode 4”. The valve timing at the start for restarting the internal combustion engine 10 is set in advance. The starting valve timing is normally set as shown by a solid line in FIG. The normal starting valve timing is set such that an appropriate compression pressure can be obtained in the cylinder at the fuel ignition timing and the restart of the internal combustion engine 10 can be completed in a shorter time.
[0051]
On the other hand, in the figure, the transition of the driving reaction force of the cam when such normal starting valve timing is set is indicated by a solid line. The driving reaction force of the cam is a reaction force against the rotation of the crankshaft 12 generated in accordance with intake and exhaust valve opening operations by the cam. Further, the figure also shows the transition of the compression reaction force, which is the rotational reaction force of the crankshaft 12 accompanying the air compression in the cylinder in the compression stroke of each cylinder. As shown in the figure, in this internal combustion engine 10, the phase at which the driving reaction force of the cam accompanying the opening operation of the intake valve reaches a peak (maximum value) when the normal starting valve timing is set, The phase at which the compression reaction force reaches a peak is almost in agreement. Therefore, the driving reaction force and the compression reaction force of the cams overlap each other and a larger rotation reaction force acts on the crankshaft 12 at this time. That is, the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 at the time of restart is increased.
[0052]
As a result, when the output of the generator motor 17 is reduced due to a decrease in the battery charge amount or when the compression reaction force or the cam drive reaction force is high, the crankshaft 12 is It may be difficult to rotate, and the internal combustion engine 10 may not be restarted, or the restart may require a longer time or more electric power.
[0053]
Therefore, in the present embodiment, when the state is as described above, as shown by the alternate long and short dash line in the figure, the phase at which the cam driving reaction force reaches the peak and the phase at which the compression reaction force reaches the peak are shifted, The valve timing at the start is changed. In the example of the figure, the valve timing of the intake valve is changed to the advance side with respect to the normal valve timing at the start. Thereby, the overlap of both reaction forces is eliminated, and the peak of the rotation reaction force of the rotating crankshaft 12 is reduced.
[0054]
In addition, since the magnitude of the driving reaction force and the compression reaction force of the cam has a correlation with the temperature state of the internal combustion engine 10 as described below, the magnitude of the reaction force is based on the cooling water temperature here. I try to estimate. Hereinafter, an estimation mode of such a driving reaction force and compression reaction force of the cam will be described.
[0055]
FIG. 5 shows the relationship between the coolant temperature and the peak value of the driving reaction force of the cam.
The driving reaction force of the cam varies depending on the viscosity of the lubricating oil provided to the camshaft bearing and the like. The viscosity of the lubricating oil increases as the temperature decreases, and the cam reaction force increases at low temperatures. On the other hand, even if the viscosity of the lubricating oil becomes too low, the lubrication state of the bearings and the like deteriorates, and the driving reaction force of the cam increases. Therefore, as shown in the figure, the driving reaction force of the cam becomes very high in the extremely low temperature range and decreases as the cooling water temperature becomes high. Then, the driving reaction force of the cam is changed so as to start increasing when the cooling water temperature rises more than a certain level.
[0056]
In the present embodiment, as described above, when the coolant temperature is lower than the predetermined temperature Ta, idle stop is not performed (condition (a4)), and restart is not performed. Further, when the cooling water temperature rises to the predetermined temperature Ta, the viscosity of the lubricating oil is sufficiently lowered and the driving reaction force of the cam is at a sufficiently acceptable level. Therefore, when restarting from an idle stop, only the high temperature region in which the cam drive torque increases due to a decrease in the viscosity of the lubricating oil becomes a problem.
[0057]
On the other hand, FIG. 6 shows the relationship between the cooling water temperature and the peak value of the compression reaction force. When the engine temperature increases, the air sucked into the cylinder thermally expands in the cylinder and increases the in-cylinder pressure, so that the compression reaction force increases as the cooling water temperature increases, as shown in FIG.
[0058]
Therefore, in this embodiment, when the coolant temperature is equal to or higher than the predetermined value Tb, it is determined that the cam drive reaction force and the compression reaction force are in a large state. When it is determined as such, when it is determined that the output of the generator motor 17 is further lowered, the valve timing at the start is changed as described above.
[0059]
On the other hand, in this embodiment, a decrease in the output of the generator motor 17 is determined based on the charge amount of the battery 18. That is, it is determined that the output of the generator motor 17 is in a reduced state when the amount of charge of the battery 18 is low and sufficient power cannot be supplied to the generator motor 17. .
[0060]
FIG. 7 shows a flowchart of the “rotational reaction force reduction process” of the present embodiment. This process is periodically executed by the electronic control unit 20 as a scheduled interrupt process.
[0061]
When this process is started, it is first determined in step S100 whether the engine stop process in the “mode 2” is being performed. Here, if the engine stop process is not in progress (NO), this process is temporarily terminated.
[0062]
On the other hand, if the engine stop process is in progress (YES), in step S110, it is determined whether or not the coolant temperature is higher than the predetermined value Tb, that is, rotation of the crankshaft 12 such as cam drive reaction force or compression reaction force. It is determined whether or not the reaction force is large. In the subsequent step S120, it is determined whether or not the battery charge is in a reduced state, that is, whether or not the output of the generator motor 17 is in a reduced state.
[0063]
If any of the above conditions does not apply (S110: NO, or S120: NO), in step S130, the target valve timing vtt of the intake valve is a normal value that provides the optimum starting time as described above. The valve timing VTBST at the start is set. Thereby, the valve timing of the intake valve at this time is set to the timing indicated by the solid line in FIG.
[0064]
On the other hand, when any of the above states is applicable (S110: YES and S120: YES), the value obtained by adding the starting valve timing correction amount dvt to the normal starting valve timing VTBST in step S140 is the target valve timing. Set to vtt. The starting valve timing correction amount dvt only shifts the phase at which the cam drive torque peaks and the phase at which the compression reaction force peaks until the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 is sufficiently reduced. The advance angle correction amount of the target valve timing vtt with respect to the normal starting valve timing VTBST is set. Thereby, the valve timing of the intake valve at this time is set to the timing indicated by the one-dot chain line in FIG.
[0065]
In this embodiment, the process of step S110 corresponds to the process of the “determination unit” that determines whether or not the rotational reaction force of the crankshaft 12 that is the engine output shaft is large. Further, the process of step S120 corresponds to the process of the “determination unit” or the process of the “further determination unit” that determines whether or not the output of the motor is in a reduced state. Further, the processing of step S120 corresponds to the processing of the “prohibiting means” for prohibiting the control of the valve timing by the “control means”. Further, the process of step S140 corresponds to the process of the “control unit”.
[0066]
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, when the charge amount of the battery 18 is low and the output of the generator motor 17 is in a reduced state, the phase difference in which the cam drive reaction force peaks and the phase in which the compression reaction force peaks The valve timing of the intake valve is changed so as to increase the amount. Therefore, an increase in the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 due to the overlap of both reaction forces is suppressed. Therefore, when the output of the generator motor 17 decreases, the crankshaft 12 can be rotated more easily, and the restart reliability can be improved.
[0067]
(2) In this embodiment, when it is determined that the cam drive reaction force or the compression reaction force of the internal combustion engine is large based on the engine temperature state, the phase at which the cam drive reaction force peaks and the compression reaction force The valve timing of the intake valve is changed so as to increase the amount of phase shift at which becomes a peak. Therefore, an increase in the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 due to the overlap of both reaction forces is suppressed, and the certainty of restart can be improved.
[0068]
(3) In this embodiment, only when it is determined that the output of the generator motor 17 is in a reduced state and the driving reaction force of the cam or the compression reaction force of the internal combustion engine is large, The valve timing of the intake valve is changed. Therefore, unnecessary change in the valve timing is suppressed, and the rotational reaction force can be reduced more efficiently.
[0069]
(4) Since the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 during restart is reduced, the output performance required for the generator motor 17 can be reduced. This also makes it possible to reduce the size and weight of the generator motor 17.
[0070]
(5) Since the output of the generator motor 17 during restart can be further reduced, the power consumption can be suppressed.
(6) According to the present embodiment, fluctuations in the engine rotational speed are suppressed through the change in valve timing as described above, and engine vibration during restart can be reduced.
[0071]
(7) In the present embodiment, since the valve timing during restart is set while the engine is stopped prior to the restart, an appropriate valve timing can be set more reliably at the start of restart.
[0072]
(Another embodiment)
The embodiment described above may be implemented with the following modifications. In the above embodiment, the valve timing at the time of restart is set in advance while the engine is stopped, but such valve timing is set immediately before execution of the restart process or immediately after the start of the restart process. You may make it set.
[0073]
In the above embodiment, the amount of deviation between the phase at which the cam drive torque peaks and the phase at which the compression reaction force peaks is increased by changing the valve timing to the advance side. By changing the timing to the retard side, the same amount of deviation can be increased.
[0074]
In the above embodiment, the amount of deviation between the phase at which the cam drive torque peaks and the phase at which the compression reaction force peaks is increased by changing the valve timing of the intake valve. By changing the valve timing, it is possible to increase the same amount of deviation.
[0075]
-Learning control which evaluates the result of the above-mentioned rotation reaction force reduction processing, and updates the value of valve timing correction amount dvt at the time of starting at any time based on the evaluation can also be applied. That is, when the internal combustion engine 10 is restarted in a state where the valve timing is changed by the rotational reaction force reduction process, the output torque and power consumption of the generator motor 17 required for the rotation of the crankshaft 12, the engine The rising speed of the rotational speed and its fluctuation are detected. Then, from the detection result, it is evaluated whether the set start time valve timing correction amount dvt is an appropriate value, and the value is appropriately corrected. If such learning control is applied, overcorrection and undercorrection of the valve timing are suppressed, and the effect of the rotational reaction force suppression process such as improving the reliability of restarting the internal combustion engine 10 and shortening the restart time is more sure. You will be able to play.
[0076]
In the above embodiment, the cam drive reaction force and the compression reaction force are estimated based on the coolant temperature, but the same estimation can be applied to the lubricating oil supplied to the internal combustion engine 10 and the like of the automatic transmission 13. It can also be performed based on the temperature of the hydraulic oil or the time elapsed since the previous engine stop. In short, the same estimation can be performed by using a parameter reflecting the temperature state of the internal combustion engine 10. In particular, when restarting with the crankshaft 12 connected to the automatic transmission 13, the temperature of the hydraulic oil of the automatic transmission 13 greatly affects the rotational reaction force of the crankshaft 12. More appropriate estimation can be performed by considering the temperature of the oil.
[0077]
In the above embodiment, the presence / absence of a decrease in the output of the generator motor 17 is determined based on the amount of charge of the battery 18, but such determination may be performed based on other parameters. Note that the output reduction of the generator motor 17 occurs due to demagnetization of the core of the generator motor 17 due to deterioration with time or high temperature in addition to the decrease in the charge amount of the battery 18. Therefore, for example, based on the temperature state of the generator motor 17, it can be determined whether or not the output of the generator motor 17 has decreased.
[0078]
In the above embodiment, the starting valve timing correction amount dvt is a fixed value, but the value may be variably set according to the engine temperature state.
FIG. 8 shows an example of variable setting according to the cooling water temperature. In the setting example shown in the figure, the cooling water temperature exceeds the predetermined value Tb according to the relationship between the cooling water temperature shown in FIGS. 4 and 5, the driving reaction force of the cam, and the compression reaction force of the internal combustion engine 10. As the value increases, the valve timing correction amount dvt at the time of start is increased. That is, as the driving reaction force or compression reaction force of the cam increases, the phase at which they peak is shifted more greatly. As a result, the amount of change in the valve timing can be kept to a minimum while suppressing an increase in the rotational reaction force, and an increase in the restart time associated with the change in the valve timing can be suppressed.
[0079]
Further, the value of the starting valve timing correction amount dvt may be variably set according to the degree of decrease in the output of the generator motor 17.
FIG. 9 shows an example of variable setting according to the charge amount of the battery 18. In the example of the figure, the value of the starting valve timing correction amount dvt is increased as the charge amount of the battery 18 decreases from the predetermined value α. In this way, even if the output decreases, the increase in the rotational reaction force is suppressed as much as necessary, and the amount of change in the valve timing is kept to the minimum necessary, thereby preventing an increase in the restart time associated with the change in the valve timing. Can do.
[0080]
Further, the value of the starting valve timing correction amount dvt may be variably set according to the elapsed time from the start of restart.
FIG. 10 shows an example of such a setting. In the example shown in the figure, the value of the starting valve timing correction amount dvt is gradually decreased from the time t1 when a predetermined time has elapsed from the time t0 when the restart is started.
[0081]
At the start of starting, the generator motor 17 must rotate the crankshaft 12 only with its own output torque. However, once the crankshaft 12 starts to rotate, the inertial force associated with the rotation can be used. The output torque required for the rotation of the motor becomes small. Therefore, as in the above example, the rotation of the crankshaft 12 can be maintained even if the value of the starting valve timing correction amount dvt is decreased after the restart is started. By the way, when set in this way, the amount of change in the valve timing can be reduced before the first explosion of the internal combustion engine 10 is started. You can also do it.
[0082]
Further, the value of the valve timing correction amount dvt at the start may be variably set according to the engine speed after the start of restart.
FIG. 11 shows an example of such setting. In the example shown in the figure, the value of the starting valve timing correction amount dvt is reduced as the engine speed increases. Therefore, it is possible to obtain the same effect as when the variable setting is performed according to the elapsed time after the start of the start.
[0083]
Further, in the example of the figure, the value of the starting valve timing correction amount dvt is set to “0” before the engine rotational speed increases to the rotational speed at which the first explosion starts. Therefore, in this setting example, it is possible to suitably avoid the adverse effect that the change in the valve timing for reducing the rotational reaction force has on the establishment of the first explosion.
[0084]
In the above embodiment, the valve timing is changed to reduce the rotational reaction force by determining both the increase in the drive reaction force and compression reaction force of the cam and the decrease in the output of the generator motor 17. One of those judgments may be omitted. That is, either one of the process in step S110 and the process in step S120 in FIG. 6 may be omitted. Judging that the rotation of the crankshaft 12 at the time of restart has become difficult based only on the increase in the driving reaction force and compression reaction force of the cam or only on the decrease in the output of the generator motor 17. It is possible enough to do.
[0085]
In the above-described embodiment, the case where the rotational reaction force reduction process is applied when restarting the internal combustion engine 10 after the idle stop is performed is described. However, the same rotational reaction force reduction process is also performed at the time of normal engine start by the starter 14. May be applied. Even in this case, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
[0086]
-When the internal combustion engine 10 is stopped, if the rotational reaction force of the crankshaft 12 increases due to the overlap of the driving reaction force and the compression reaction force of the cam, the fluctuation of the engine rotational speed increases and the engine vibration Will increase. Such an increase in engine vibration may give a driver an uncomfortable feeling.
[0087]
Therefore, if the valve timing is changed as described above when the internal combustion engine 10 is stopped to reduce the rotational reaction force of the crankshaft 12, such an increase in engine vibration can be suppressed. However, in this case, since the decrease in the output of the generator motor 17 does not affect the engine vibration, it is determined only whether the cam drive reaction force or the compression reaction force is large, and the valve timing as described above is determined. Can be changed. The rotational reaction force reduction process related to the engine stop can be similarly applied to the automatic stop related to the idle stop in the “mode 2” and the normal engine stop based on the operation of the driver.
[0088]
FIG. 12 shows an example of the rotational reaction force reduction process related to the reduction of the rotational reaction force when the internal combustion engine 10 is stopped.
When the process shown in FIG. 11 is started, first, in step S200, it is determined whether or not the engine stop process is started, that is, whether or not the control mode is shifted from "mode 1" to "mode 2". Is done. If the engine stop process is not started (NO), the process is temporarily terminated.
[0089]
On the other hand, if the engine stop process is started (YES), it is determined in step S210 whether the coolant temperature is higher than the predetermined value Tb, that is, the cam drive reaction force and the compression reaction force are large. It is determined whether or not.
[0090]
If the coolant temperature is equal to or lower than the predetermined value Tb (S210: NO), in step S220, the normal valve timing VTBST at which the target valve timing vtt of the intake valve obtains the optimum starting time as described above is obtained. Set to Thus, the valve timing at the start of the next restart of the internal combustion engine 10 is set to a timing at which an optimum start time is obtained in advance.
[0091]
On the other hand, when it is determined that the coolant temperature exceeds the predetermined value Tb and the cam reaction force or compression reaction force is large (S210: YES), the cam drive reaction force peaks in step S230. The target valve timing vtt is set so as to avoid the phase in which the compression reaction force reaches a peak. Thereby, the peak of the rotational reaction force of the crankshaft 12 when the internal combustion engine 10 is stopped is reduced, and an increase in engine vibration is suppressed.
[0092]
The present invention can be similarly applied to an internal combustion engine that employs a variable valve timing mechanism of a type different from the variable valve timing mechanism 11 shown in FIG. In short, if the internal combustion engine has a mechanism for changing the valve timing of the engine valve that is opened and closed by the cam by changing the relative rotation phase of the cam with respect to the engine output shaft, the rotational reaction force is suppressed as described above. Processing can be applied.
[0093]
Even in a hybrid vehicle or the like that has two drive sources of an internal combustion engine and an electric motor and switches the drive source according to the situation, the internal combustion engine is automatically stopped and automatically started according to the switching of the drive source. The rotation reaction force reduction processing in the same manner as described above or in a mode similar to the above can also be applied to the stop and start of the internal combustion engine employed in such a hybrid vehicle. Even in that case, the same effect as that of the above embodiment or an effect equivalent thereto can be obtained.
[0094]
-Furthermore, with respect to the engine stop and engine start based on the operation of the driver etc. of the internal combustion engine in which the internal combustion engine is not automatically stopped / automatically started, the rotational reaction force reduction processing in the same manner as that described above or in a similar manner thereto Can be applied. Even in that case, the same effect as that of the above embodiment or an effect equivalent thereto can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective sectional view of a variable valve timing mechanism for an internal combustion engine applied to the embodiment.
FIG. 3 is a control mode diagram of idle stop control in the same embodiment.
FIG. 4 is a time chart showing an example of changes in valve lift amount, cam drive reaction force, and compression reaction force in the internal combustion engine to which the embodiment is applied.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the engine temperature state and the cam drive reaction force in the internal combustion engine to which the embodiment is applied.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an engine temperature state and a compression reaction force in the internal combustion engine to which the embodiment is applied.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of a rotational reaction force reduction process applied to the embodiment.
FIG. 8 is a graph showing an example of a change in the setting mode of the starting valve timing correction amount according to the engine temperature state;
FIG. 9 is a graph showing an example of a change in the setting mode of the valve timing correction amount at start according to the degree of decrease in the motor output.
FIG. 10 is a graph showing an example of changing a setting mode of a valve timing correction amount at start according to an elapsed time from the start of start.
FIG. 11 is a graph showing an example of a change in the setting mode of the valve timing correction amount at start according to the engine speed.
FIG. 12 is a flowchart of a rotational reaction force reduction process for a modified example in which the present invention is applied to a rotational reaction force reduction during an engine stop operation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Variable valve timing mechanism (VVT), 12 ... Crankshaft, 13 ... Automatic transmission, 14 ... Starter, 15 ... Electromagnetic clutch, 16 ... Belt transmission mechanism, 17 ... Generator motor, 18 ... Battery, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Electronic control device, 21 ... Rotational speed sensor, 22 ... Vehicle speed sensor, 23 ... Water temperature sensor, 24 ... Battery sensor, 25 ... Ignition switch, 30 ... Intake side camshaft, 30a ... Cam, 31 ... Vane rotor, 32 ... Housing 33 ... Cam sprocket, 33a ... Timing belt, 34 ... Vane, 35 ... Recess, 36, 37 ... Pressure chamber.

Claims (8)

機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記内燃機関を始動させるときにその機関出力軸を回転させる電動機の出力が低下した状態にあるか否かを判断する判断手段と、
その判断手段によって前記電動機の出力が低下した状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を始動させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
In a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the valve timing of the engine valve by changing the relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and the engine output shaft,
Determining means for determining whether or not the output of the electric motor that rotates the engine output shaft when the internal combustion engine is started is in a reduced state;
When it is determined by the determining means that the output of the electric motor is in a reduced state, the phase at which the driving reaction force of the cam is peaked and the compression reaction force of the internal combustion engine is at a peak compared to when the output is not. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the valve timing when starting the internal combustion engine so that a deviation amount from the phase becomes larger.
前記判断手段は、前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態に基づき前記判断を行う請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination unit performs the determination based on a state of charge of a battery that supplies electric power to the electric motor. 機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記内燃機関を始動させるときの機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるか否かを判断する判断手段と、
その判断手段によって前記回転反力が大きい状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を始動させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
In a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the valve timing of the engine valve by changing the relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and the engine output shaft,
Determination means for determining whether or not the rotational reaction force of the engine output shaft when starting the internal combustion engine is large;
When the determination means determines that the rotational reaction force is in a large state, the phase at which the cam drive reaction force peaks and the compression reaction force of the internal combustion engine reach a peak compared to when the rotation reaction force is not. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the valve timing when starting the internal combustion engine so that a deviation amount from the phase becomes large.
請求項3に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記内燃機関を始動させるときにその機関出力軸を回転させる電動機の出力が低下した状態にあるか否かを判断する更なる判断手段と、
その更なる判断手段によって、前記電動機の出力が低下した状態に無いと判断されたときには、前記制御手段による前記バルブタイミングの制御を禁止する禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
The valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
Further determining means for determining whether or not the output of the electric motor that rotates the engine output shaft when the internal combustion engine is started is in a reduced state;
When the further determination means determines that the output of the electric motor is not in a reduced state, a prohibition means for prohibiting the control of the valve timing by the control means;
A valve timing control device for an internal combustion engine, further comprising:
前記更なる判断手段は、前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態に基づき前記出力が低下した状態にあるか否かの判断を行う請求項4に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。5. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the further determination unit determines whether or not the output is in a reduced state based on a state of charge of a battery that supplies electric power to the electric motor. 機関バルブを開閉させるカムと機関出力軸との相対回転位相を変更して前記機関バルブのバルブタイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記内燃機関を停止させるときの機関出力軸の回転反力が大きい状態にあるか否かを判断する判断手段と、
その判断手段によって前記回転反力が大きい状態にあると判断されたときには、そうでないときに比して、前記カムの駆動反力がピークとなる位相と当該内燃機関の圧縮反力がピークとなる位相とのずれ量が大きくなるように、前記内燃機関を停止させるときの前記バルブタイミングを制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
In a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the valve timing of the engine valve by changing the relative rotational phase between a cam for opening and closing the engine valve and the engine output shaft,
Determining means for determining whether or not the rotational reaction force of the engine output shaft when stopping the internal combustion engine is in a large state;
When the determination means determines that the rotational reaction force is in a large state, the phase at which the cam drive reaction force peaks and the compression reaction force of the internal combustion engine reach a peak compared to when the rotation reaction force is not. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising control means for controlling the valve timing when the internal combustion engine is stopped so that a deviation amount from the phase becomes large.
前記判断手段は、機関温度状態に基づいて前記回転反力が大きい状態にあるか否かの判断を行う請求項3〜6のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 6, wherein the determination means determines whether or not the rotational reaction force is in a large state based on an engine temperature state. 前記内燃機関は、該内燃機関の搭載された車両の走行状況に応じて自動的に停止、再始動される請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the internal combustion engine is automatically stopped and restarted in accordance with a traveling state of a vehicle on which the internal combustion engine is mounted.
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