WO2022004135A1 - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents

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combustion engine
closing timing
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徳永禎斉
粕谷友紀
中井敬野
鈴木健一郎
鴨山剛之
弘田徹
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Mazda Motor Corp
Aisin Corp
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Mazda Motor Corp
Aisin Corp
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • This disclosure relates to a stop control device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 includes a generator driven by an engine, and when an engine stop request is generated, it calculates a target trajectory as a rotation behavior until the engine stops at a target stop crank angle, and controls engine rotation stop.
  • a control mode that controls the load of the generator so as to match the actual engine rotation behavior at the time of execution with the target trajectory is described.
  • Patent Document 2 has an intake phase variable mechanism that can change the opening / closing timing of the intake valve and a throttle valve, controls the opening degree of the throttle valve after the internal combustion engine automatically stops, and in the cylinder at the time of this automatic stop.
  • a control mode is described in which the opening / closing timing of the intake valve is controlled to the advance angle side when the temperature of the intake valve is equal to or higher than a predetermined value and the opening / closing timing of the intake valve is earlier than the arrival of the bottom dead center of the piston.
  • Patent Document 2 after the internal combustion engine is automatically stopped, the opening degree of the throttle valve is controlled, the temperature in the cylinder is equal to or higher than a predetermined value at the time of this automatic stop, and the opening / closing timing of the intake valve is the piston.
  • a control mode for controlling the opening / closing timing of the intake valve to the retard side when it is later than reaching the bottom dead center is also described.
  • crank angle and the position of the piston can be adjusted when the internal combustion engine is stopped so that the next internal combustion engine can be started well. It is important to set it to.
  • the state after the internal combustion engine is stopped at the target stop crank angle is, for example, the action of the pressure of the gas sealed in the cylinder, or the cam surface of the camshaft and the valve. I could have imagined that the crank angle would change depending on the cam torque caused by the pressure acting between them.
  • the characteristic configuration of the internal combustion engine stop control device is that the 4-cycle type internal combustion engine includes an electric valve opening / closing timing control device that sets an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve.
  • the stop control for stopping the internal combustion engine is performed, and after the internal combustion engine is stopped by the stop control, the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device is advanced in the advance direction. The point is to perform phase control after stopping to displace the engine in either the retard direction or the retard direction.
  • the phase control after the stop is performed to shift the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device to either the advance angle direction or the retard angle direction in the cylinder in the compressed state. It is also possible to discharge the gas and reduce the pressure acting on the piston. Further, by performing phase control after stopping, it is possible to balance the weight of the piston and the cam torque. In particular, by performing phase control after stopping, the external force acting on the crankshaft after stopping the internal combustion engine can be reduced, so that the internal combustion engine can be restarted smoothly after stopping. Therefore, a stop control device for an internal combustion engine is configured in which the engine is stopped in a state suitable for starting and the crank angle does not change after the stop.
  • pre-stop phase control that displaces the opening / closing timing in the direction opposite to the displacement direction of the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device in the post-stop phase control may be performed.
  • the compression ratio in the cylinder is increased by displacing the relative rotation phase of the valve opening / closing timing control device by, for example, the advance angle direction by the phase control before the stop, and the gas.
  • the pressure exerts a strong braking force on the crankshaft, enabling it to stop in a short time.
  • the relative rotation phase of the valve opening / closing timing control device is displaced from the advance angle direction to the retard angle direction by the phase control after the stop, for example, in the cylinder in the compressed state. It is also possible to discharge the gas of the piston, reduce the pressure acting on the piston, and balance the weight of the piston and the cam torque.
  • valve opening / closing timing control device sets the opening / closing timing of the intake valve, and the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device is set to the maximum advance angle by the phase control before stopping, and the internal combustion engine. After the engine is stopped, the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device may be set to the latest angle by the phase control after the stop.
  • the intake valve is closed early by setting the relative rotation phase to the maximum advance angle by the phase control before the stop, the compression ratio of the cylinder is increased, and a large load is applied. It acts on the crankshaft to enable a quick engine stop.
  • the air in the cylinder whose pressure has risen by setting the relative rotation phase to the latest angle by phase control after the stop is discharged through the intake valve, and the pressure acts on the crankshaft. It is possible to stabilize the crank angle so as to shift to the non-balanced state and balance.
  • crank angle of the crankshaft when the internal combustion engine is stopped by the stop control is set to 0 degrees, the crank angle reaches minus 180 degrees before the internal combustion engine is stopped. It may be executed when it is done.
  • the relative rotation phase is set to the maximum advance angle by the pre-stop phase control, so that the intake valve is closed early and the cylinder is compressed.
  • the ratio is increased and a large load is applied to the crankshaft to enable a quick engine stop.
  • valve opening / closing timing control device sets the opening / closing timing of the exhaust valve, and the opening / closing timing control device of the valve opening / closing timing control device is controlled by the pre-stop phase control before the internal combustion engine is stopped by the stop control.
  • the timing may be set to the latest angle, and after the internal combustion engine is stopped, the opening / closing timing of the valve opening / closing timing control device may be set to the maximum advance angle by the phase control after the stop.
  • the exhaust valve is closed early by setting the relative rotation phase of the valve open / close timing control device to the maximum angle by phase control before stop, and the compression ratio of the cylinder is changed. A larger load is applied to the crankshaft to allow a quick engine stop.
  • set the relative rotation phase of the valve open / close timing control device to the latest angle to exhaust the cylinder with an increased compression ratio, and shift to a state where pressure does not act on the crankshaft to balance. It is possible to stabilize the crank angle so as to take.
  • crank angle of the crankshaft when the internal combustion engine is stopped by the stop control is set to 0 degrees, the crank angle reaches minus 180 degrees before the internal combustion engine is stopped. It may be executed when it is done.
  • the relative rotation phase is set to the maximum advance angle by the pre-stop phase control, so that the exhaust valve is closed early and the cylinder is compressed. A larger load is applied to the crankshaft as the ratio increases, allowing a quick engine stop.
  • the cylinder with an increased compression ratio is exhausted by setting the relative rotation phase to the latest angle by phase control after the stop, and the pressure is applied to the crankshaft. It is possible to stabilize the crank angle so as to shift to a non-acting state and balance.
  • the internal combustion engine may be provided with a plurality of cylinders.
  • the internal combustion engine when the internal combustion engine is stopped by the stop control, the internal combustion engine can be stopped in a state where the weight of the pistons in a plurality of cylinders and the cam torque are balanced.
  • the engine E as an internal combustion engine includes an intake valve Va and an exhaust valve Vb, and is an electric first valve opening / closing timing control device that sets the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve Va. It includes A1 and an electric second valve opening / closing timing control device A2 that sets the valve timing (opening / closing timing) of the exhaust valve Vb.
  • This engine E (an example of an internal combustion engine) is provided in a vehicle such as a passenger car.
  • the engine E is controlled by the engine control device 40.
  • the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2 have a common configuration, and these are hardware that determine the valve timing by the driving force of the phase control motor M (electric motor). Each phase control motor M has wear and is controlled by the engine control device 40.
  • the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2 may be described below as the valve opening / closing timing control device A as a superordinate concept thereof.
  • the engine control device 40 is an example of a stop control device for an internal combustion engine, and when the stop control for stopping the engine E is executed by the engine control device 40, the stop control unit 43 performs the first valve open / close timing control device A1 and the second. It controls at least one of the valve opening / closing timing control device A2.
  • the valve opening / closing timing control device A has a drive case 21 (driving side rotating body) and an internal rotor 22 (driven side rotating body), and is driven by the driving force of the phase control motor M. It has a phase adjusting mechanism G that changes the relative rotation phase between the case 21 and the internal rotor 22 (sometimes referred to simply as "relative rotation phase” in the following description).
  • the relative rotation phase between the drive case 21 and the internal rotor 22 is a relative angle between the drive case 21 and the internal rotor 22 about the rotation axis X.
  • the engine E connects a cylinder head 3 to an upper portion of a cylinder block 2 that supports a crankshaft 1, and accommodates a piston 4 in a plurality of cylinder bores formed in the cylinder block 2 so as to be reciprocally movable.
  • the piston 4 is connected to the crankshaft 1 by the connecting rod 5 to form a 4-cycle type.
  • the cylinder head 3 is provided with an intake valve Va and an exhaust valve Vb, and an intake camshaft 7 for controlling the intake valve Va and an exhaust camshaft 8 for controlling the exhaust valve Vb are provided above the cylinder head 3. Has been done. Further, the timing belt 6 is wound around the output pulley 1S of the crankshaft 1 and the drive pulleys 21S of the two drive cases 21.
  • the cylinder head 3 is provided with an injector 9 for injecting fuel into the combustion chamber and a spark plug 10.
  • the cylinder head 3 is connected to an intake manifold 11 that supplies air to the combustion chamber via an intake valve Va and an exhaust manifold 12 that sends out combustion gas from the combustion chamber via an exhaust valve Vb.
  • the engine E is provided with a starter motor 15 that drives and rotates the crankshaft 1, and is equipped with a crank angle sensor 16 that detects the crank angle at a position near the crankshaft 1.
  • a first cam angle sensor 17 for detecting the cam angle of the intake camshaft 7 is provided in the vicinity of the intake camshaft 7, and a second cam angle sensor 18 for detecting the cam angle of the exhaust camshaft 8 is provided in the vicinity of the exhaust camshaft 8. I have.
  • the engine control device 40 is configured as an ECU that controls the engine E, and includes a start control unit 41 made of software, a phase control unit 42, and a stop control unit 43.
  • a start control unit 41 made of software
  • a phase control unit 42 a phase control unit 43
  • a stop control unit 43 a stop control unit 43.
  • detection signals from the crank angle sensor 16, the first cam angle sensor 17, and the second cam angle sensor 18 are input, and the main switch 45 and the accelerator pedal sensor 14 are used. The signal is input.
  • the engine control device 40 outputs a control signal to the starter motor 15, the two phase control motors M, and the combustion management unit 19.
  • the combustion control unit 19 controls the fuel injection amount and injection timing by the injector 9 and the ignition timing by the spark plug 10.
  • the start control unit 41, the phase control unit 42, and the stop control unit 43 are configured as software, but a part of each can be configured by hardware such as a logic circuit and a memory. Is.
  • the main switch 45 is arranged in the panel portion in front of the driver's seat of the vehicle, and the start control unit 41 realizes the start of the engine E by the ON operation of the main switch 45.
  • the phase control unit 42 realizes valve timing control between the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2.
  • the stop control unit 43 realizes the stop control of the engine E (hereinafter referred to as engine stop control) by the OFF operation of the main switch 45.
  • the engine control device 40 functions as a stop control device for the internal combustion engine, and the stop control unit 43 constituting the engine control device 40 executes the stop control of the engine E.
  • the stop control unit 43 automatically stops the engine E when the condition for stopping the engine E is satisfied from the information including the signal indicating that the depression operation of the accelerator pedal sensor 14 is released, and then the accelerator. It enables so-called idling stop control in which the engine E is automatically started when a condition for starting the engine E such as a pedal being depressed is satisfied.
  • this engine stop control the engine E is stopped quickly by the engine stop control, and when the engine E is stopped, the crank angle of the crankshaft 1 is stabilized and the startability of the engine E after that is improved.
  • the state of the crankshaft 1 is set as described above. The details of this engine stop control will be described later.
  • crank angle sensor 16 the first cam angle sensor 17, and the second cam angle sensor 18 is configured as a pickup type that outputs a pulse signal with rotation.
  • the crank angle sensor 16 When the crankshaft 1 rotates, the crank angle sensor 16 outputs a continuous pulse signal as a crank angle signal with a preset crank angle as a reference (reference angle). This makes it possible to detect the crank angle from the set reference angle by counting the crank angle signal.
  • the first cam angle sensor 17 and the second cam angle sensor 18 are configured to output a single pulse signal as a cam angle signal each time a preset cam angle is reached.
  • the camshaft (a superordinate concept of the intake camshaft 7 and the exhaust camshaft 8) is detected by a plurality of cam angle signals (first cam angle sensor 17 and second cam angle sensor 18) when one rotation is performed at a constant speed.
  • the superordinate concept of the signal is configured to be output at different intervals. This makes it possible to detect the cam angle at the timing when the cam angle signal is detected by determining the interval of the cam angle signal based on the crank angle signal described above.
  • the advance angle from the reference phase can be stored.
  • the relative rotation phase can be detected by the calculation comparing the count value of the crank angle signal and the count value of the cam angle signal regardless of the displacement in either the direction or the retard direction. That is, by using the crank angle sensor 16, the first cam angle sensor 17, and the second cam angle sensor 18, the relative rotation phase between the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2 can be determined. It is configured to be individually detectable.
  • FIG. 2 shows, as a specific example of the valve opening / closing timing control device A, the first valve opening / closing timing control.
  • the cross section of the apparatus A1 is shown.
  • the valve opening / closing timing control device A has the drive case 21 (driving side rotating body) and the internal rotor 22 (driven side rotating body) in a coaxial core with the rotating shaft core X of the intake camshaft 7. It is arranged and includes a phase adjusting mechanism G that sets these relative rotation phases by the driving force of the phase control motor M.
  • the drive case 21 has a drive pulley 21S formed on the outer periphery thereof.
  • the internal rotor 22 is contained in the drive case 21 and is connected and fixed to the intake camshaft 7 by the connecting bolt 23. With this configuration, the internal rotor 22 is supported in a connected state to the intake camshaft 7, and the drive case 21 is relatively rotatablely supported on the outer peripheral portion of the internal rotor 22.
  • the phase adjusting mechanism G is arranged between the drive case 21 and the internal rotor 22, and the front plate 24 is fastened by a plurality of fastening bolts 25 at positions covering the opening portion of the drive case 21.
  • the displacement of the phase adjusting mechanism G and the internal rotor 22 in the direction along the rotation axis X is regulated by the front plate 24.
  • the phase adjusting mechanism G has a ring gear 26 formed coaxially with the rotating shaft core X on the inner circumference of the internal rotor 22 and a posture parallel to the rotating shaft core X on the inner peripheral side of the internal rotor 22. It includes an inner gear 27 rotatably arranged on an eccentric shaft core Y and a coaxial core, an eccentric cam body 28 arranged on the inner peripheral side of the inner gear 27, a front plate 24, and a joint portion J.
  • the eccentric shaft core Y is formed in a posture parallel to the rotating shaft core X.
  • the ring gear 26 has a plurality of internal tooth portions 26T
  • the inner gear 27 has a plurality of external tooth portions 27T
  • a part of the external tooth portion 27T is occluded with the internal tooth portion 26T of the ring gear 26.
  • This phase adjusting mechanism G is configured as an inscribed planetary gear reducer in which the number of teeth of the outer tooth portion 27T of the inner gear 27 is smaller than the number of teeth of the inner tooth portion 26T of the ring gear 26 by one tooth.
  • the joint portion J is configured as an oldham joint type in which the inner gear 27 and the drive case 21 are integrally rotated while maintaining the positional relationship in which the inner gear 27 is eccentric with respect to the drive case 21.
  • the eccentric cam body 28 has a cylindrical shape as a whole, and a pair of engaging grooves 28B are formed in a posture parallel to the rotation shaft core X with respect to the inner circumference.
  • the eccentric cam body 28 is supported by the first bearing 31 with respect to the front plate 24 so as to rotate in a coaxial core with the rotating shaft core X, and the eccentric cam surface 28A is located on the outer periphery of the portion on the side of the intake camshaft 7 from this support position. Is formed.
  • the eccentric cam surface 28A is formed in a circular shape (cross-sectional shape is circular) centered on the eccentric shaft core Y in a posture parallel to the rotating shaft core X.
  • the inner gear 27 is rotatably supported on the eccentric cam surface 28A via the second bearing 32.
  • the spring body 29 is fitted into the recess formed in the eccentric cam surface 28A, and the urging force of the spring body 29 is configured to act on the inner gear 27 via the second bearing 32. From such a configuration, a part of the outer tooth portion 27T of the inner gear 27 is occluded with a part of the inner tooth portion 26T of the ring gear 26, and the occlusal state is maintained by the urging force of the spring body 29.
  • the phase control motor M is supported by the engine E, and the engaging pin 34 formed on the output shaft Ma is fitted into the engaging groove 28B on the inner circumference of the eccentric cam body 28.
  • the phase control motor M includes a rotor having a permanent magnet, a stator having a plurality of field coils arranged at positions surrounding the rotor, and an output shaft Ma to which the rotation of the rotor is transmitted. It is configured as a brushless type having a structure common to that of a three-phase motor by providing a (shaft) and a rotation detection unit having three hole elements for detecting the magnetism of the permanent magnet of the rotor.
  • valve opening / closing timing control device A when the engine E is operating, the output shaft Ma is driven and rotated in the drive rotation direction S (see FIG. 1) at the same speed as the crankshaft 1, thereby causing the valve opening / closing timing control device A to rotate. Maintain relative rotation phase. Further, when the relative rotation phase is displaced in the advance direction Sa (see FIG. 1), the rotation speed of the output shaft Ma is reduced, and when the relative rotation phase is displaced in the retard direction Sb (see FIG. 1), the output is performed. Control is performed to increase the rotation speed of the axis Ma.
  • the phase adjustment mechanism G is described when the eccentric cam body 28 rotates about the rotation shaft core X with the rotation of the output shaft Ma due to the drive of the phase control motor M.
  • the inner gear 27 and the ring gear 26 are relatively rotated by an angle corresponding to the difference in the number of teeth.
  • the drive case 21 that is integrally rotated with respect to the inner gear 27 via the joint portion J and the intake camshaft 7 that is connected to the ring gear 26 by the connecting bolt 23 are relatively rotated to realize valve timing adjustment.
  • both the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2 are entirely rotated in the drive rotation direction S by the driving force from the timing belt 6. Further, the driving force of the phase control motor M is transmitted to the internal rotor 22 via the phase adjusting mechanism G, so that the relative rotational phase of the internal rotor 22 with respect to the drive case 21 is displaced.
  • the displacement direction toward the same direction as the drive rotation direction S is referred to as the advance angle direction Sa
  • the opposite direction is referred to as the retard angle direction Sb.
  • the limit phase in the advance angle direction Sa is referred to as the maximum advance angle
  • the limit phase in the retard angle direction Sb is referred to as the latest retard angle.
  • the stop control unit 43 promptly stops the engine E in the idling stop control, and balances the force acting on the crankshaft 1 immediately after the engine E is stopped, so that the crankshaft 1 is slightly stopped. Achieves control that allows stable rotation and stabilizes the crank angle. Since the crank angle is stabilized in this way, the cranking load is reduced when the engine E is started, and the startability is improved.
  • the engine stop control can be performed only by controlling the valve timing of one of the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2.
  • the engine stop control of is described individually.
  • FIG. 3 shows a control form of the valve timing of the intake valve Va in the engine stop control
  • FIG. 4 shows the rotation speed of the engine E in this control (strictly speaking, the rotation speed of the crankshaft 1: hereinafter, simply The relationship between the valve timing (relative rotation phase) and the number of rotations) is shown in the timing chart.
  • FIG. 5 shows a diagram of the relationship between the stroke in each cylinder shown by # 1 to # 4 in FIG. 2 and the intake valve Va and the exhaust valve Vb, and this relationship is listed in FIG. It is shown as a figure.
  • the states of the same timing along the passage of time are designated by the reference numerals (a) to (e) in the respective figures.
  • the reference numerals # 1 to # 4 specify each of the # 1 cylinder, # 2 cylinder, # 3 cylinder, and # 4 cylinder of the engine E shown in FIG. 2, and these cylinders are shown in the stroke diagram. As shown, combustion is performed in the order of # 1 cylinder, # 3 cylinder, # 4 cylinder, and # 2 cylinder.
  • the region (720 degrees) in which the crankshaft 1 rotates twice is represented as one circle, and the symbols # 1 to # 4 are assigned to each cylinder, and the intake air is taken according to the stroke. , Compression, expansion, exhaust.
  • the region where the intake valve Va opens is marked with an In
  • the region where the exhaust valve Vb opens is marked with an Ex.
  • the TDC shown in the figure is the top dead center
  • the BDC is the bottom dead center.
  • this engine stop control when there is a stop request to stop the engine E at the request timing Tx shown in FIG. 4, the rotation speed N of the engine E is reduced by suppressing the fuel supply amount (# 101, (# 102 step), the valve timing of the intake valve Va is set to the maximum advance angle at the set timing Ty when the rotation speed N of the engine E is lower than (reaches less than) the set rotation speed (# 103 step: (# 103 step) in FIG. a)).
  • This # 103 step is a specific example of the phase control before stopping.
  • the # 1 cylinder is in the compression stroke at the set timing Ty, and the valve timing of the intake valve Va is controlled by the control of the first valve opening / closing timing control device A1 as shown in the timing (a).
  • the intake valve Va is closed at the beginning of the compression stroke of the piston 4 of the # 1 cylinder, the amount of gas discharged from the intake valve Va to the intake side is reduced, and the compression ratio in the # 1 cylinder is increased. Increase.
  • the # 2 cylinder is in the expansion stroke and the force F1 acts on the piston 4.
  • the intake valve Va when shifting from the intake stroke to the compression stroke, the intake valve Va is set immediately before the piston 4 reaches the bottom dead center BDC and at the initial stage when the piston 4 starts to rise in the compression stroke. It is in an open state. Therefore, by setting the valve timing of the intake valve Va to the maximum advance angle at the beginning of the compression stroke and closing the intake valve Va early after reaching the bottom dead center BDC, the # 1 cylinder is closed at the beginning of the compression stroke. The phenomenon that a part of the gas is discharged to the intake side is suppressed, and the compression rate is increased.
  • the timing (a) for setting the valve timing of the intake valve Va to the maximum advance angle is minus 180 degrees.
  • the cylinder that closes the intake valve Va at an early stage in the compression stroke is not limited to the # 1 cylinder, and may be another cylinder. In this case, the engine E is stopped by the action with the pressure of the cylinder in the intake stroke.
  • the intake valve Va is controlled by the first valve opening / closing timing control device A1.
  • This # 105 step control is a specific example of post-stop phase control.
  • the intake valve Va of the # 3 cylinder already in the compression stroke is opened (FIG. 6).
  • the gas of the # 3 cylinder is discharged through this intake valve Va.
  • the pressure of the # 3 cylinder drops with respect to the pressure of the # 1 cylinder, and as shown in the timing (e), the pressure of the # 3 cylinder drops, so that the piston 4 of the # 3 cylinder drops at the timing (c).
  • the force F3 acting on the force is reduced to the force F4.
  • crankshaft 1 slightly rotates in the direction in which the pressure of the # 1 cylinder (force F2) and the pressure of the # 3 cylinder (F4) are balanced (the direction in which the piston 4 of the # 1 cylinder descends), and the timing The equilibrium state shown in (e) is reached, and the rotation of the crankshaft 1 is completely stopped.
  • FIG. 7 shows a control mode of the valve timing of the exhaust valve Vb in the engine stop control
  • FIG. 8 shows the rotation speed N of the engine E at the time of this control and the valve timing (relative rotation phase) of the exhaust valve Vb. ) Is shown in the timing chart.
  • FIG. 9 shows a diagram of the relationship between the stroke in each cylinder shown by # 1 to # 4 in FIG. 2 and the intake valve Va and the exhaust valve Vb, and this relationship is listed in FIG. It is shown as a figure.
  • the states of the same timing along the time axis are designated by the reference numerals (f) to (i) in the respective figures.
  • the reference numerals # 1 to # 4 specify each of the # 1 cylinder, # 2 cylinder, # 3 cylinder, and # 4 cylinder of the engine E shown in FIG. 2, and these cylinders are shown in the stroke diagram. As shown, combustion is performed in the order of # 1 cylinder, # 3 cylinder, # 4 cylinder, and # 2 cylinder.
  • the region (720 degrees) in which the crankshaft 1 rotates twice is represented as one circle, as in the description of the intake valve Va described above, and # 1 to # correspond to each cylinder.
  • a reference numeral 4 is attached to indicate intake, compression, expansion, and exhaust corresponding to the stroke.
  • the region where the intake valve Va opens is marked with an In
  • the region where the exhaust valve Vb opens is marked with an Ex.
  • the TDC shown in the figure is the top dead center
  • the BDC is the bottom dead center.
  • this engine stop control when a stop signal for stopping the engine E is received at the request timing Tx shown in FIG. 8, the rotation speed N of the engine E is reduced by suppressing the fuel supply amount (# 201, (# 202 step), the valve timing of the exhaust valve Vb is set to the latest angle at the set timing Ty when the engine E rotation speed N is lower than (less than) the set rotation speed (# 203 step: (# 203 step: (# 202 step)). f)).
  • This # 203 step is a specific example of phase control before stopping.
  • the # 1 cylinder is in the expansion stroke at the set timing Ty, and as shown in the timing (f), the valve timing of the exhaust valve Vb is controlled by the control of the second valve opening / closing timing control device A2.
  • the exhaust valve Vb is closed near the end of the expansion stroke of the piston 4 of the # 1 cylinder (immediately before reaching the bottom dead center BDC), and gas is discharged from the exhaust valve Vb to the exhaust side. Gas is trapped in the # 1 cylinder.
  • the # 1 cylinder is in the expansion stroke, and the force F6 acts on the piston 4.
  • the # 3 cylinder is in the compression stroke, and the force F7 acts on the piston 4 of the # 3 cylinder.
  • the piston 4 of the # 1 cylinder reaches the vicinity of the bottom dead center BDC, while the piston 4 of the # 3 cylinder reaches the vicinity of the top dead center TDC, so that the force F7 is applied. It becomes larger than the force F6, and the crankshaft 1 rotates slightly in the reverse direction due to the balance of the force.
  • the exhaust valve Vb when shifting from the expansion stroke to the exhaust stroke, the exhaust valve Vb is set immediately before the piston 4 reaches the bottom dead center BDC and at the initial stage when the piston 4 starts to rise in the exhaust stroke. It is in an open state. Therefore, by setting the valve timing of the exhaust valve Vb to the latest angle before the end of the expansion stroke, the exhaust valve Vb is closed at an early stage, and a part of the gas (combustion gas) of the # 1 cylinder in the expansion stroke is released. The phenomenon of being discharged to the exhaust side is suppressed, and the compression rate is increased.
  • the cylinder that closes the exhaust valve Vb at an early stage near the end of the expansion stroke is not limited to the # 1 cylinder, and may be another cylinder.
  • the engine E is stopped by the action with the pressure of the cylinder in the compression stroke.
  • the exhaust valve Vb of the # 1 cylinder is opened (the timing of # 1 in FIG. 10 (the timing of # 1 in FIG. 10). (see h)), the gas of the # 1 cylinder is discharged through the exhaust valve Vb, and the force F8 acting on the piston 4 of the # 1 cylinder is lower than the above-mentioned force F7.
  • the crankshaft 1 is stopped in a state where not only the pressure in the cylinder but also the weights of the plurality of pistons 4 and the cam torques of the intake camshaft 7 and the exhaust camshaft 8 are balanced.
  • the position is decided. That is, in the engine stop control, the pre-stop phase control that controls the valve timing when there is a stop request (acquisition of a stop signal) to stop the engine E is performed. As a result, the engine E is stopped. After that, by performing phase control after stopping, the engine E is completely stopped in a state where the crankshaft 1 is slightly rotated and balanced.
  • the engine stop control when executed for the idling stop control, the engine E is stopped quickly, so that the fuel consumption is suppressed, and when the engine E is started after that, it acts on the crankshaft 1. Since the starter motor 15 can be driven and rotated in a state where the load to be applied is reduced, the crankshaft 1 can be rotated at high speed in a short time, and the starting time can be shortened.
  • valve timing of the intake valve Va is maintained at the latest retard angle when the engine E is stopped, so that the valve timing is decompressed when the engine E is started. Cranking is possible, the load at the time of starting is further reduced, the speed of the crank shaft 1 is increased in a short time, and the engine E can be started quickly.
  • valve timings of both the first valve opening / closing timing control device A1 and the second valve opening / closing timing control device A2 are controlled.
  • this control mode As an example of this control mode, as shown in the timing chart of FIG. 11, when a stop signal for stopping the engine E is received at the requested timing Tx, the rotation speed N of the engine E is reduced by suppressing the fuel supply amount. do. At the time when the rotation speed N of the engine E is reduced in this way, the valve timing of the intake valve Va is set to the latest angle, and the valve timing of the exhaust valve Vb is set to the latest angle.
  • the valve timing of the intake valve Va is set to the latest angle
  • the valve timing of the exhaust valve Vb is set to the latest angle.
  • the engine E is stopped quickly by the same process as the "control of the valve timing of the exhaust valve Vb of the engine stop control" explained in the above, and after that, not only the pressure balance of the plurality of cylinders but also the weight of the plurality of pistons 4 is applied.
  • the engine E is stopped in a state in which the balance, the cam surface of the intake cam shaft 7, and the cam torque acting from the cam surface of the exhaust cam shaft 8 are also balanced.
  • the engine E is provided with a valve opening / closing timing control device A (in the embodiment, the first valve opening / closing timing control device A1) for controlling the intake valve Va, and during engine stop control. , It is configured to control the valve timing of the intake valve Va.
  • the engine E may be provided with an exhaust valve Vb (in the embodiment, the second valve opening / closing timing control device A2) so as to control the valve timing of the exhaust valve Vb at the time of engine stop control.
  • the stop target crank angle is set in advance, and the control mode is set so that the engine E is stopped when the crank angle reaches the stop target crank angle.
  • the control mode of the stop control device of the internal combustion engine has been described by taking the idling stop as an example.
  • the stop control device of the internal combustion engine of the present disclosure is not limited to the idling stop and is an artificial operation. It is also possible to apply it to stop control when stopping the engine E (internal combustion engine).
  • This disclosure can be used for a stop control device for an internal combustion engine.
  • Engine control device stop control device for internal combustion engine
  • a Valve opening / closing timing control device A1 First valve opening / closing timing control device (valve opening / closing timing control device)
  • A2 2nd valve open / close timing control device valve open / close timing control device
  • E engine internal combustion engine

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Abstract

始動に適した状態でエンジンを停止させ、停止後にはクランクアングルが変化することのない内燃機関の停止制御装置を構成する。４サイクル型の内燃機関が、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉時期を設定する電動型の弁開閉時期制御装置を備え、内燃機関を停止させる停止信号を取得した際に、内燃機関を停止させる停止制御を行い、この停止制御により内燃機関が停止した後に、弁開閉時期制御装置の開閉時期を進角方向と遅角方向とのいずれか一方に変位させる停止後位相制御を行う。

Description

内燃機関の停止制御装置
　本開示は、内燃機関の停止制御装置に関する。
　内燃機関としてエンジンを例に挙げると、エンジンを停止する際に、クランク角を目標のクランク角範囲内に停止させるもの（例えば、特許文献１）や、ピストンを所定位置に精度良く停止させ、再始動時における自着火を防止するもの（例えば、特許文献２）に記載される技術が存在する。
　特許文献１では、エンジンで駆動される発電機を備えており、エンジン停止要求が発生したときに、目標停止クランク角で停止するまでの回転挙動としての目標軌道を算出し、エンジン回転停止制御を実行する際の実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように発電機の負荷を制御する制御形態が記載されている。
　特許文献２では、吸気弁の開閉時期を変更できる吸気位相可変機構と、スロットル弁とを有し、内燃機関が自動停止した後にスロットル弁の開度を制御し、この自動停止時において、気筒内の温度が所定値以上で、且つ、吸気弁の開閉時期がピストンの下死点到達より早いときに、吸気弁の開閉時期を進角側に制御する制御形態が記載されている。
　また、この特許文献２では、内燃機関が自動停止した後に、スロットル弁の開度を制御し、この自動停止時において気筒内の温度が所定値以上で、且つ、吸気弁の開閉時期がピストンの下死点到達より遅いときに、吸気弁の開閉時期を遅角側に制御する制御形態も記載されている。
特開２０１１－１４９３７９号公報 特開２０１１－１７４４３４号公報
　例えば、アイドルストップのように内燃機関の停止と始動とを頻繁に行う制御を考えると、内燃機関が停止する際にクランク角やピストンの位置を、次に行う内燃機関の始動を良好に行えるように設定することは重要である。
　これに対し、特許文献１の制御により、内燃機関が目標停止クランク角で停止した後の状態として、例えば、気筒に封入されたガスの圧力の作用、あるいは、カムシャフトのカム面とバルブとの間に作用する圧力によるカムトルクによってクランク角が変化することも想像できた。
　また、特許文献２の制御によりピストンの位置を制御した場合でも、例えば、気筒内の温度が所定値未満である場合には、吸気弁の開閉時期が制御されず圧縮比の低下が図られないため、特許文献１と同様の理由からピストンの位置が変動することも想像できた。
　このような理由から、始動に適した状態でエンジンを停止させ、停止後にはクランクアングルが変化することのない内燃機関の停止制御装置が求められる。
　本開示に係る内燃機関の停止制御装置の特徴構成は、４サイクル型の内燃機関が、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉時期を設定する電動型の弁開閉時期制御装置を備え、前記内燃機関を停止させる停止信号を取得した際に、前記内燃機関を停止させる停止制御を行い、当該停止制御により前記内燃機関が停止した後に、前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を進角方向と遅角方向とのいずれか一方に変位させる停止後位相制御を行う点にある。
　この特徴構成によると、内燃機関が停止した後に弁開閉時期制御装置の開閉時期を進角方向と遅角方向との何れかに変位させる停止後位相制御を行うことにより圧縮状態にある気筒内のガスを排出し、ピストンに作用する圧力を低減することも可能となる。また、停止後位相制御を行うことにより、ピストンの重量とカムトルクとをバランスさせることも可能となる。特に、停止後位相制御を行うことにより、内燃機関を停止した後にクランクシャフトに作用する外力を低減できるため、停止後の内燃機関の再始動も円滑に行える。従って、始動に適した状態でエンジンを停止させ、停止後にはクランクアングルが変化することのない内燃機関の停止制御装置が構成された。
　また、前記停止後位相制御における前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期の変位方向とは逆方向に前記開閉時期を変位させる停止前位相制御を行っても良い。
　これによると、停止制御により内燃機関が停止する場合、停止前位相制御により弁開閉時期制御装置の相対回転位相を、例えば、進角方向に変位させることにより気筒での圧縮比を増大させ、ガス圧によりクランクシャフトに強い制動力を作用させて短時間での停止を可能にする。また、このように内燃機関が停止した状態において、停止後位相制御により弁開閉時期制御装置の相対回転位相を、例えば、進角方向から遅角方向に変位させることにより、圧縮状態にある気筒内のガスを排出することも可能となり、ピストンに作用する圧力を低減し、ピストンの重量とカムトルクとをバランスさせることも可能となる。
　また、前記弁開閉時期制御装置が、前記吸気バルブの前記開閉時期を設定するものであり、前記停止前位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最進角に設定し、前記内燃機関が停止した後に、前記停止後位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最遅角に設定しても良い。
　これによると、停止制御により内燃機関を停止する場合、停止前位相制御により相対回転位相を最進角に設定することで吸気バルブを早期に閉塞して気筒の圧縮比を増大させ、大きい負荷をクランクシャフトに作用させて迅速なエンジン停止を可能にする。次に、内燃機関が停止した後に、停止後位相制御により相対回転位相を最遅角に設定することで圧力が上昇した気筒の空気を、吸気バルブを介して排出し、クランクシャフトに圧力が作用しない状態に移行してバランスを取るようにクランクアングルを安定させることが可能となる。
　また、前記停止前位相制御は、前記停止制御により前記内燃機関が停止したときのクランクシャフトのクランクアングルを０度とした場合に、前記内燃機関の停止前に前記クランクアングルがマイナス１８０度に達したときに実行されても良い。
　これによると、停止制御により停止アングルまで１８０度（マイナス１８０度）に達したタイミングで停止前位相制御により相対回転位相を最進角に設定することで吸気バルブを早期に閉塞して気筒の圧縮比を増大させ、大きい負荷をクランクシャフトに作用させて迅速なエンジン停止を可能にする。次に、内燃機関が停止（クランクアングルが０度）した後に、停止後位相制御により相対回転位相を最遅角に設定することで圧力が上昇した気筒の空気を、吸気バルブを介して排出し、クランクシャフトに圧力が作用しない状態に移行してバランスを取るようにクランクアングルを安定させることが可能となる。
　また、前記弁開閉時期制御装置が、前記排気バルブの前記開閉時期を設定するものであり、前記停止制御による前記内燃機関の停止前に前記停止前位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最遅角に設定し、前記内燃機関が停止した後に、前記停止後位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最進角に設定しても良い。
　これによると、停止制御により内燃機関を停止する場合、停止前位相制御により弁開閉時期制御装置の相対回転位相を最進角に設定することで排気バルブを早期に閉塞し、気筒の圧縮比の増大により大きい負荷をクランクシャフトに作用させて迅速なエンジン停止を可能にする。次に、内燃機関の停止後に、弁開閉時期制御装置の相対回転位相を最遅角に設定すること圧縮比が増大した気筒の排気を行い、クランクシャフトに圧力が作用しない状態に移行してバランスを取るようにクランクアングルを安定させることが可能となる。
　また、前記停止前位相制御は、前記停止制御により前記内燃機関が停止したときのクランクシャフトのクランクアングルを０度とした場合に、前記内燃機関の停止前に前記クランクアングルがマイナス１８０度に達したときに実行されても良い。
　これによると、停止制御により停止アングルまで１８０度（マイナス１８０度）に達したタイミングで停止前位相制御により相対回転位相を最進角に設定することで排気バルブを早期に閉塞し、気筒の圧縮比の増大により大きい負荷をクランクシャフトに作用させて迅速なエンジン停止を可能にする。次に、内燃機関が停止（クランクアングルが０度）した後に、停止後位相制御により相対回転位相を最遅角に設定することで圧縮比が増大した気筒の排気を行い、クランクシャフトに圧力が作用しない状態に移行してバランスを取るようにクランクアングルを安定させることが可能となる。
　また、前記内燃機関が複数の気筒を備えても良い。
　これによると、停止制御により内燃機関が停止した際に複数の気筒におけるピストンの重量と、カムトルクとをバランスさせる状態で内燃機関を停止させることができる。
は、エンジンの断面および制御装置を示す図である。 は、弁開閉時期制御装置の断面図である。 は、エンジン停止制御のフローチャートである。 は、エンジン回転数とバルブタイミングとのタイミングチャートである。 は、吸気バルブと排気バルブとの関係を示すダイヤグラムである。 は、各気筒の行程における吸気バルブと排気バルブとピストンとの関係を示す図である。 は、エンジン停止制御のフローチャートである。 は、エンジン回転数とバルブタイミングとのタイミングチャートである。 は、吸気バルブと排気バルブとの関係を示すダイヤグラムである。 は、各気筒の行程における吸気バルブと排気バルブとピストンとの関係を示す図である。 は、別実施形態（ａ）のタイミングチャートである。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥは、吸気バルブＶａと、排気バルブＶｂとを備え、吸気バルブＶａのバルブタイミング（開閉時期）を設定する電動型の第１弁開閉時期制御装置Ａ１と、排気バルブＶｂのバルブタイミング（開閉時期）を設定する電動型の第２弁開閉時期制御装置Ａ２とを備えている。このエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車等の車両に備えられたものを示している。
　エンジンＥは、エンジン制御装置４０によって制御される。また、第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２とは共通する構成を有しており、これらは、位相制御モータＭ（電動モータ）の駆動力によりバルブタイミングを決めるハードウエアを有し、夫々の位相制御モータＭは、エンジン制御装置４０によって制御される。尚、第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２とを、これらの上位概念として、以下に弁開閉時期制御装置Ａと記載することもある。
　エンジン制御装置４０は、内燃機関の停止制御装置の一例であり、このエンジン制御装置４０でエンジンＥを停止する停止制御の実行時には、停止制御部４３が第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２との少なくとも一方を制御する。
　図２に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、駆動ケース２１（駆動側回転体）と、内部ロータ２２（従動側回転体）とを有し、位相制御モータＭの駆動力により、駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相（これ以降の説明では単に「相対回転位相」と記載することもある）を変化させる位相調節機構Ｇを有している。
　駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相は、駆動ケース２１と内部ロータ２２との回転軸芯Ｘを中心とする相対的な角度である。
　図１に示すように、エンジンＥは、クランクシャフト１を支持するシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を連結し、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボアにピストン４を往復作動自在に収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結して４サイクル型に構成されている。
　シリンダヘッド３に対し、吸気バルブＶａと、排気バルブＶｂとが備えられ、シリンダヘッド３の上部に吸気バルブＶａを制御する吸気カムシャフト７と、排気バルブＶｂを制御する排気カムシャフト８とが備えられている。また、クランクシャフト１の出力プーリ１Ｓと、２つの駆動ケース２１の夫々の駆動プーリ２１Ｓとに亘ってタイミングベルト６が巻回されている。
　シリンダヘッド３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ９と点火プラグ１０とが備えられている。シリンダヘッド３には、吸気バルブＶａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１と、排気バルブＶｂを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド１２とが連結している。
　図１、図２に示すように、エンジンＥにはクランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１５を備え、クランクシャフト１の近傍位置にクランク角を検出するクランク角センサ１６を備えている。吸気カムシャフト７の近傍に吸気カムシャフト７のカム角を検出する第１カム角センサ１７を備え、排気カムシャフト８の近傍に排気カムシャフト８のカム角を検出する第２カム角センサ１８を備えている。
　エンジン制御装置４０は、エンジンＥを制御するＥＣＵとして構成され、ソフトウエアで成る始動制御部４１と、位相制御部４２と、停止制御部４３とを備えている。このエンジン制御装置４０は、クランク角センサ１６と、第１カム角センサ１７と、第２カム角センサ１８とからの検出信号が入力されると共に、メインスイッチ４５と、アクセルペダルセンサ１４とからの信号が入力される。
　更に、エンジン制御装置４０は、スタータモータ１５と、２つ位相制御モータＭと、燃焼管理部１９とに制御信号を出力する。燃焼管理部１９は、インジェクタ９による燃料噴射量および噴射タイミングと、点火プラグ１０による点火タイミングとを制御する。
　尚、始動制御部４１と、位相制御部４２と、停止制御部４３とはソフトウエアとして構成されるものであるが、各々の一部をロジック回路やメモリ等のハードウエアで構成することも可能である。
　また、メインスイッチ４５は、車両の運転座席の前方のパネル部分に配置され、このメインスイッチ４５のＯＮ操作によるエンジンＥの始動を始動制御部４１が実現する。エンジンＥが稼動する状況では第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２とのバルブタイミングの制御を位相制御部４２が実現する。メインスイッチ４５のＯＦＦ操作によるエンジンＥの停止制御（以下、エンジン停止制御と称する）を停止制御部４３が実現する。
　前述したようにエンジン制御装置４０が内燃機関の停止制御装置として機能し、このエンジン制御装置４０を構成する停止制御部４３がエンジンＥの停止制御を実行する。この停止制御部４３は、アクセルペダルセンサ１４の踏み込み操作が解除されたことを示す信号を含めた情報からエンジンＥを停止させる条件が成立した際に、エンジンＥを自動停止させると共に、この後にアクセルペダルが踏み込み操作される等のエンジンＥを始動させる条件が成立した際にエンジンＥを自動始動する、所謂、アイドリングストップ制御を可能にするものである。
　特に、このアイドリングストップ制御では、エンジン停止制御によりエンジンＥの停止を迅速に行わせ、エンジンＥが停止した状態では、クランクシャフト１のクランク角を安定させ、この後のエンジンＥの始動性を高めるようにクランクシャフト１の状態が設定される。このエンジン停止制御の詳細は後述する。
〔センサ〕
　クランク角センサ１６、第１カム角センサ１７、第２カム角センサ１８の夫々は、回転に伴いパルス信号を出力するピックアップ型に構成されている。クランク角センサ１６は、クランクシャフト１が回転する際に、予め設定されたクランク角を基準（基準角）として連続するパルス信号をクランク角信号として出力する。これにより、クランク角信号をカウントすることで、設定された基準角からのクランク角の検出が可能となる。
　第１カム角センサ１７と第２カム角センサ１８とは予め設定されたカム角に達する毎に単一のパルス信号をカム角信号として出力するように構成されている。カムシャフト（吸気カムシャフト７と排気カムシャフト８の上位概念）は、一定速度で１回転する際に複数回のカム角信号（第１カム角センサ１７と第２カム角センサ１８とで検出される信号の上位概念）を、異なるインターバルで出力するように構成されている。これにより、カム角信号のインターバルを、前述したクランク角信号に基づいて判定することでカム角信号を検出したタイミングでのカム角の検出が可能となる。
　このような理由から、例えば、駆動ケース２１と内部ロータ２２とが所定の基準位相（例えば、中間位相）にある状態におけるクランク角とカム角とを記憶しておくことにより、基準位相から進角方向と遅角方向との何れに変位しても、クランク角信号のカウント値と、カム角信号のカウント値とを比較する演算により相対回転位相の検出が可能となる。
つまり、クランク角センサ１６と第１カム角センサ１７と第２カム角センサ１８とを用いることにより、第１弁開閉時期制御装置Ａ１と、第２弁開閉時期制御装置Ａ２との相対回転位相を個別に検出できるように構成されている。
〔弁開閉時期制御装置〕
　第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２とは共通する構成を有するものであるが、図２には、弁開閉時期制御装置Ａの具体例として第１弁開閉時期制御装置Ａ１の断面を示している。
　同図に示すように弁開閉時期制御装置Ａは、駆動ケース２１（駆動側回転体）と、内部ロータ２２（従動側回転体）とを、吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置しており、これらの相対回転位相を位相制御モータＭの駆動力により設定する位相調節機構Ｇを備えている。
　駆動ケース２１は、外周に駆動プーリ２１Ｓが形成されている。内部ロータ２２は、駆動ケース２１に内包され、連結ボルト２３により吸気カムシャフト７に連結固定されている。この構成により、内部ロータ２２が吸気カムシャフト７に連結状態で支持され、この内部ロータ２２の外周部位に駆動ケース２１が相対回転自在に支持されている。
　駆動ケース２１と内部ロータ２２との間に位相調節機構Ｇが配置され、駆動ケース２１の開口部分を覆う位置に、複数の締結ボルト２５によりフロントプレート２４が締結されている。これにより、位相調節機構Ｇと内部ロータ２２との回転軸芯Ｘに沿う方向での変位がフロントプレート２４によって規制される。
〔弁開閉時期制御装置：位相調節機構〕
　図２に示すように、位相調節機構Ｇは、内部ロータ２２の内周に回転軸芯Ｘと同軸芯に形成したリングギヤ２６と、内部ロータ２２の内周側において回転軸芯Ｘと平行姿勢の偏心軸芯Ｙと同軸芯で回転自在に配置されるインナギヤ２７と、インナギヤ２７の内周側に配置される偏心カム体２８と、フロントプレート２４と、継手部Ｊとを備えている。偏心軸芯Ｙは、回転軸芯Ｘと平行する姿勢で形成されている。
　リングギヤ２６は複数の内歯部２６Ｔを有し、インナギヤ２７は複数の外歯部２７Ｔを有しており、外歯部２７Ｔの一部がリングギヤ２６の内歯部２６Ｔに咬合している。この位相調節機構Ｇは、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数と比較して、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数が１歯だけ少ない内接型遊星ギヤ減速機として構成されている。
　継手部Ｊは、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が偏心する位置関係を維持しつつ、インナギヤ２７と駆動ケース２１とを一体的に回転させるオルダム継手型に構成されている。
　偏心カム体２８は、全体に筒状であり、内周に対し一対の係合溝２８Ｂが回転軸芯Ｘと平行姿勢で形成されている。偏心カム体２８は、回転軸芯Ｘと同軸芯で回転するようにフロントプレート２４に対し第１軸受３１によって支持され、この支持位置より吸気カムシャフト７の側の部位の外周に偏心カム面２８Ａが形成されている。
　偏心カム面２８Ａは、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙを中心とする円形（断面形状が円形）に形成されている。この偏心カム面２８Ａに対して第２軸受３２を介してインナギヤ２７が回転自在に支持されている。また、偏心カム面２８Ａに形成した凹部にバネ体２９を嵌め込み、このバネ体２９の付勢力を、第２軸受３２を介してインナギヤ２７に作用させるように構成されている。このような構成から、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの一部にインナギヤ２７の外歯部２７Ｔの一部が咬合し、バネ体２９の付勢力により咬合状態が維持される。
　位相制御モータＭは、エンジンＥに支持され、出力軸Ｍａに形成された係合ピン３４を偏心カム体２８の内周の係合溝２８Ｂに嵌め込んでいる。詳細を図示していないが、位相制御モータＭは、永久磁石を有するロータと、このロータを取り囲む位置に配置される複数の界磁コイルを有するステータと、ロータの回転が伝達される出力軸Ｍａ（シャフト）と、ロータの永久磁石の磁気を検出するため３つのホール素子を有する回転検出部とを備えることで三相モータと共通する構造のブラシレス型に構成されている。
　この弁開閉時期制御装置Ａでは、エンジンＥの稼動時には、クランクシャフト１と等しい速度で、出力軸Ｍａを駆動回転方向Ｓ（図１参照）に駆動回転することにより、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を維持する。また、相対回転位相を進角方向Ｓａ（図１参照）に変位させる場合には出力軸Ｍａの回転速度を減じ、相対回転位相を遅角方向Ｓｂ（図１参照）に変位させる場合には出力軸Ｍａの回転速度を増大する制御が行われる。
　つまり、エンジンＥが停止する状況で説明すると位相調節機構Ｇは、位相制御モータＭの駆動により出力軸Ｍａの回転に伴い偏心カム体２８が、回転軸芯Ｘを中心に回転した際には、インナギヤ２７が１回転する毎に、歯数差に対応する角度だけ、インナギヤ２７とリングギヤ２６とを相対回転させることになる。その結果、インナギヤ２７に対し継手部Ｊを介して一体回転する駆動ケース２１と、リングギヤ２６に連結ボルト２３により連結する吸気カムシャフト７とを相対回転させ、バルブタイミングの調節を実現する。
　図１に示すように、タイミングベルト６からの駆動力により第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２との何れも、全体が駆動回転方向Ｓに回転する。また、位相制御モータＭの駆動力が位相調節機構Ｇを介して内部ロータ２２に伝えられることで駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の相対回転位相が変位する。この変位のうち駆動回転方向Ｓと同方向へ向かう変位方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称している。特に、進角方向Ｓａの限界位相を最進角と称し、遅角方向Ｓｂの限界位相を最遅角と称している。
〔エンジン停止制御〕
　停止制御部４３は、前述したように、アイドリングストップ制御においてエンジンＥの停止を迅速に行わせると共に、エンジンＥの停止直後にクランクシャフト１に作用する力をバランスさせることにより、クランクシャフト１の僅かな回転を許容してクランク角を安定させる制御を実現する。このようにクランク角を安定させているため、エンジンＥの始動時にはクランキングの負荷を低減し、始動性の向上を実現している。
　この停止制御部４３によるエンジン停止制御では、第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２との一方のバルブタイミングの制御だけでエンジン停止制御を行えるため、以下に、２種のエンジン停止制御を個別に説明する。
〔エンジン停止制御時の吸気バルブのバルブタイミングの制御〕
　図３のフローチャートには、エンジン停止制御における吸気バルブＶａのバルブタイミングの制御形態を示し、図４には、この制御におけるエンジンＥの回転数（厳密にはクランクシャフト１の回転数：以下、単に回転数として説明する）と、バルブタイミング（相対回転位相）との関係をタイミングチャートに示している。
　更に、図５には、図２において＃１～＃４で示している各気筒における行程と、吸気バルブＶａおよび排気バルブＶｂの関係のダイヤグラムに示し、この関係を、図６に一覧化した行程図として示している。また、図５のダイヤグラムと、図６の行程図とにおいて、時間経過に沿った同じタイミングの状態を夫々の図において（ａ）～（ｅ）の符号を付している。尚、＃１～＃４の符号は、図２に示すエンジンＥの＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒の各気筒を特定するものであり、これらの気筒では行程図に示すように＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順序で燃焼が行われる。
　また、図５のダイヤグラムでは、クランクシャフト１が２回転する領域（７２０度）を１つの円として表し、各気筒に対応して＃１～＃４の符号を付し、行程に対応して吸気、圧縮、膨張、排気を表記している。また、同図で吸気バルブＶａが開放する領域にＩｎの符号を付し、排気バルブＶｂが開放する領域にＥｘの符号を付している。尚、同図に示したＴＤＣは上死点であり、ＢＤＣは下死点である。
　つまり、このエンジン停止制御では、図４に示す要求タイミングＴｘでエンジンＥを停止する停止要求があった場合には、燃料の供給量の抑制によりエンジンＥの回転数Ｎを低減し（＃１０１、＃１０２ステップ）、エンジンＥの回転数Ｎが設定回転数より低下した（未満に達した）設定タイミングＴｙで吸気バルブＶａのバルブタイミングを最進角に設定する（＃１０３ステップ：図５の（ａ））。この＃１０３ステップが停止前位相制御の具体例である。
　図５、図６から理解できるように、設定タイミングＴｙで＃１気筒は圧縮行程にあり、タイミング（ａ）に示すように第１弁開閉時期制御装置Ａ１の制御によって吸気バルブＶａのバルブタイミングを最進角に設定するため、＃１気筒のピストン４が圧縮行程の初期に吸気バルブＶａは閉塞し、吸気バルブＶａから吸気側に排出されるガス量が低減し、＃１気筒における圧縮率が増大する。このとき、図５、図６に示すタイミング（ａ）において＃２気筒は膨張行程にありピストン４に対し力Ｆ１が作用する。
　尚、何れの気筒であっても、吸気行程から圧縮行程に移行する際には、ピストン４が下死点ＢＤＣに達する直前から、圧縮行程においてピストン４が上昇を開始する初期において吸気バルブＶａは開放した状態にある。このため、圧縮行程の初期に吸気バルブＶａのバルブタイミングを最進角に設定して吸気バルブＶａが下死点ＢＤＣに到達した後に早期に閉塞することで、圧縮行程の初期に＃１気筒のガスの一部が吸気側に排出される現象を抑制し、圧縮率の増大を実現している。
　この後に、タイミング（ｂ）に示すように＃１気筒が膨張行程に移行した場合には、この＃１気筒では圧縮率が増大した状態で膨張行程が行われるため燃焼ガスの圧力によりピストン４に対して力Ｆ２が作用する。また、このとき＃３気筒が圧縮行程に移行するものの、＃１気筒と同様に吸気バルブＶａが早期に閉じられるため、図６に示すタイミング（ｃ）において＃３気筒のピストン４に対して力Ｆ３が作用する。このタイミング（ｃ）では、前述したように＃１気筒に力Ｆ２が作用する状態にあり、この力Ｆ２と力Ｆ３とが同じ方向に作用し、負荷が増大する結果、停止タイミングＴｚにおいてエンジンＥが停止する。
　エンジンＥが停止するタイミング（ｃ）のクランク角（クランクアングル）を０度とした場合に吸気バルブＶａのバルブタイミングを最進角に設定するタイミング（ａ）はマイナス１８０度になる。尚、エンジン停止制御において、圧縮行程の初期において吸気バルブＶａを早期に閉塞する気筒は＃１気筒に限るものではなく、他の気筒であっても良い。この場合、吸気行程にある気筒の圧力との作用によってエンジンＥが停止する。
　次に、図３に示すように、エンジンＥが停止したことをクランク角センサ１６の信号で確認した（＃１０４ステップのＹｅｓ）後に、第１弁開閉時期制御装置Ａ１の制御によって吸気バルブＶａのバルブタイミングを最遅角に設定する（＃１０５ステップ：図５の（ｄ）（ｅ））。この＃１０５ステップの制御が停止後位相制御の具体例である。
　タイミング（ｄ）に示すように、エンジンＥが停止した後に吸気バルブＶａのバルブタイミングを最遅角に設定することにより、既に圧縮行程にある＃３気筒の吸気バルブＶａが開放され（図６の＃３のタイミング（ｄ）を参照）、この吸気バルブＶａを介して＃３気筒のガスが排出される。これにより＃１気筒の圧力に対して＃３気筒の圧力が低下することになり、タイミング（ｅ）に示すように＃３気筒の圧力が低下するためタイミング（ｃ）において＃３気筒のピストン４に作用していた力Ｆ３が、力Ｆ４に低減する。これにより、＃１気筒の圧力（力Ｆ２）と、＃３気筒の圧力（Ｆ４）とがバランスする方向（＃１気筒のピストン４が下降する方向）にクランクシャフト１が僅かに回転し、タイミング（ｅ）に示す釣り合い状態に達し、クランクシャフト１の回転が完全に停止する。
　この釣り合い状態では、＃１気筒の圧力と＃３気筒の圧力のバランスだけでなく、＃４気筒、＃２気筒の重量が釣り合い、吸気カムシャフト７のカム面、及び、排気カムシャフト８のカム面から作用するカムトルクも釣り合うことになる。
〔エンジン停止制御の排気バルブのバルブタイミングの制御〕
　図７のフローチャートには、エンジン停止制御における排気バルブＶｂのバルブタイミングの制御形態を示し、図８には、この制御時におけるエンジンＥの回転数Ｎと、排気バルブＶｂのバルブタイミング（相対回転位相）との関係をタイミングチャートに示している。
　更に、図９には、図２において＃１～＃４で示している各気筒における行程と、吸気バルブＶａおよび排気バルブＶｂの関係のダイヤグラムを示し、この関係を、図１０に一覧化した行程図として示している。また、図９のダイヤグラムと、図１０の行程図とにおいて、時間軸に沿った同じタイミングの状態を夫々の図において（ｆ）～（ｉ）の符号を付している。尚、＃１～＃４の符号は、図２に示すエンジンＥの＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒の各気筒を特定するものであり、これらの気筒では行程図に示すように＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順序で燃焼が行われる。
　また、図９のダイヤグラムでは、先に説明した吸気バルブＶａの説明と同様に、クランクシャフト１が２回転する領域（７２０度）を１つの円として表し、各気筒に対応して＃１～＃４の符号を付し、行程に対応して吸気、圧縮、膨張、排気を表記している。また、同図で吸気バルブＶａが開放する領域にＩｎの符号を付し、排気バルブＶｂが開放する領域にＥｘの符号を付している。尚、同図に示したＴＤＣは上死点であり、ＢＤＣは下死点である。
　つまり、このエンジン停止制御では、図８に示す要求タイミングＴｘでエンジンＥを停止する停止信号を受けた場合には、燃料の供給量の抑制によりエンジンＥの回転数Ｎを低減し（＃２０１、＃２０２ステップ）、エンジンＥの回転数Ｎが設定回転数より低下した（未満に達した）設定タイミングＴｙで排気バルブＶｂのバルブタイミングを最遅角に設定する（＃２０３ステップ：図９の（ｆ））。この＃２０３ステップが停止前位相制御の具体例である。
　図９、図１０から理解できるように、設定タイミングＴｙで＃１気筒は膨張行程にあり、タイミング（ｆ）に示すように第２弁開閉時期制御装置Ａ２の制御によって排気バルブＶｂのバルブタイミングを最遅角に設定するため、＃１気筒のピストン４が膨張行程の終了近く（下死点ＢＤＣに達する直前）において排気バルブＶｂは閉塞しており、排気バルブＶｂから排気側にガスが排出される＃１気筒にガスが閉じ込められている。
　このように、図１０に示すタイミング（ｆ）において＃１気筒は膨張行程にあり、ピストン４に力Ｆ６が作用する。また、このタイミング（ｆ）において＃３気筒は圧縮行程にあり＃３気筒のピストン４には力Ｆ７が作用する。また、このタイミング（ｆ）では、＃１気筒のピストン４が下死点ＢＤＣの近傍に達している一方、＃３気筒のピストン４が上死点ＴＤＣの近傍に達しているため、力Ｆ７が力Ｆ６より大きくなり、力のバランスによりクランクシャフト１は僅かに逆回転する。
　尚、何れの気筒であっても、膨張行程から排気行程に移行する際には、ピストン４が下死点ＢＤＣに達する直前から、排気行程でピストン４が上昇を開始する初期において排気バルブＶｂは開放した状態にある。このため、膨張行程が終了する以前に排気バルブＶｂのバルブタイミングを最遅角に設定することで排気バルブＶｂが早期に閉塞し、膨張行程の＃１気筒のガス（燃焼ガス）の一部が排気側に排出される現象を抑制し、圧縮率の増大を実現している。
　このように＃１気筒にガス（燃焼ガス）が封入されることにより、タイミング（ｇ）に示すように＃１気筒の圧力（Ｆ６）と、既にガスが圧縮されている＃３気筒の圧力（Ｆ７）とによって負荷が増大する結果、停止タイミングＴｚにおいて、前述したようにクランクシャフト１が僅かに逆回転する状態でエンジンＥが停止する。
　尚、エンジン停止制御において、膨張行程の終了近くにおいて排気バルブＶｂを早期に閉塞する気筒は＃１気筒に限るものではなく、他の気筒であっても良い。この場合、圧縮行程にある気筒の圧力との作用によってエンジンＥが停止することになる。
　次に、図７に示すように、エンジンＥが停止したことをクランク角センサ１６の信号で確認した（＃２０４ステップのＹｅｓ）後に、第２弁開閉時期制御装置Ａ２の制御によって排気バルブＶｂのバルブタイミングを最進角に設定する（＃２０５ステップ：図９の（ｈ）（ｉ））。この＃２０５ステップの制御が停止後位相制御の具体例である。
　タイミング（ｈ）に示すように、エンジンＥが停止した後に排気バルブＶｂのバルブタイミングを最進角に設定することにより、＃１気筒の排気バルブＶｂが開放され（図１０の＃１のタイミング（ｈ）を参照）、この排気バルブＶｂを介して＃１気筒のガスが排出され、この＃１気筒のピストン４に作用する力Ｆ８が前述した力Ｆ７より低下する。
　これにより＃３気筒の圧力（Ｆ７）より＃１気筒の圧力（Ｆ８）が低下することになり、これらの圧力がバランスする方向にクランクシャフト１が僅かに逆回転し、タイミング（ｉ）に示す釣り合い状態に達し、クランクシャフト１の回転が完全に停止する。
　この釣り合い状態では、＃１気筒の圧力と＃３気筒の圧力のバランスだけでなく、＃４気筒、＃２気筒の重量が釣り合い、吸気カムシャフト７のカム面、及び、排気カムシャフト８のカム面から作用するカムトルクも釣り合うことになる。
〔実施形態の作用効果〕
　このようにエンジンＥを停止する停止要求（停止信号の取得）があった場合には、エンジン停止制御において、弁開閉時期制御装置Ａでバルブタイミングを制御するだけで、複数の気筒に封入されたガスの圧力を利用して迅速にエンジンＥを停止させることが可能となる。また、エンジンＥが停止した後には、弁開閉時期制御装置Ａでバルブタイミングを更に制御することにより、気筒内のガスを排出することでクランクシャフト１に対して気筒の圧力に起因して作用する力を低減した状態でのエンジンＥの停止を可能にする。このようにエンジンＥを停止して状態では、気筒内の圧力だけでなく、複数のピストン４の重量、吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８のカムトルクとのバランスを取る状態でクランクシャフト１の停止位置が決まる。つまり、エンジン停止制御では、エンジンＥを停止する停止要求（停止信号の取得）があった場合にバルブタイミングを制御する停止前位相制御を行う。これによりエンジンＥが停止する。この後に、停止後位相制御を行うことでクランクシャフト１が僅かに回転しバランスした状態でエンジンＥが完全に停止することになる。
　また、アイドリングストップ制御のためにエンジン停止制御を実行した場合には、迅速にエンジンＥを停止させるため、燃料の消費を抑制し、この後にエンジンＥを始動させる際には、クランクシャフト１に作用する負荷が低減している状態でスタータモータ１５を駆動回転できるため、短時間でクランクシャフト１を高速回転させ、始動時間の短縮を可能にする。
　特に、エンジン停止制御時に吸気バルブＶａのバルブタイミングを制御するものでは、エンジンＥが停止した状態において、吸気バルブＶａのバルブタイミングが最遅角に維持されるため、エンジンＥの始動時にはデコンプ状態でのクランキングが可能となり、始動時の負荷を一層低減してクランクシャフト１の短時間での高速化を図り、迅速なエンジンＥの始動を可能にする。
〔別実施形態〕
　本開示は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
（ａ）エンジン停止制御において、第１弁開閉時期制御装置Ａ１と第２弁開閉時期制御装置Ａ２との双方のバルブタイミングを制御するように構成する。
　この制御形態の一例として、図１１のタイミングチャートに示すように、要求タイミングＴｘでエンジンＥを停止する停止信号を受けた場合には、燃料の供給量の抑制によりエンジンＥの回転数Ｎを低減する。このようにエンジンＥの回転数Ｎを低減する時点で吸気バルブＶａのバルブタイミングが最遅角に設定され、排気バルブＶｂのバルブタイミングが最遅角に設定される制御が行われる。
　これにより、エンジンＥの回転数Ｎの低下に伴い、先に説明した図９のタイミング（ｆ）（ｇ）の説明と同様に＃１気筒と＃３気筒との圧力により停止タイミングＴｚでエンジンＥが停止する。このようにエンジンＥが停止した後に、排気バルブＶｂのバルブタイミングを最進角に設定する制御により、先に説明した図９のタイミング（ｈ）（ｉ）の説明と同様に＃１気筒の排気バルブＶｂが開放され、圧力がバランスする方向にクランクシャフト１が僅かに逆回転して釣り合い状態に達し、クランクシャフト１の回転が完全に停止する。
　この別実施形態（ａ）では、エンジン停止制御を実行する際には、吸気バルブＶａのバルブタイミングが最遅角に設定され、排気バルブＶｂのバルブタイミングが最遅角に設定されるため、先に説明した「エンジン停止制御の排気バルブＶｂのバルブタイミングの制御」と同様のプロセスによりエンジンＥを迅速に停止させ、この後に複数の気筒の圧力のバランスだけでなく、複数のピストン４の重量が釣り合い、吸気カムシャフト７のカム面、及び、排気カムシャフト８のカム面から作用するカムトルクも釣り合う状態でのエンジンＥの停止を実現している。
（ｂ）実施形態にも説明したように、例えば、エンジンＥに吸気バルブＶａを制御する弁開閉時期制御装置Ａ（実施形態では、第１弁開閉時期制御装置Ａ１）を備え、エンジン停止制御時に、吸気バルブＶａのバルブタイミングを制御するように構成する。又は、エンジンＥに排気バルブＶｂ（実施形態では、第２弁開閉時期制御装置Ａ２）を備え、エンジン停止制御時に、排気バルブＶｂのバルブタイミングを制御するように構成することも可能である。
（ｃ）停止目標クランク角を予め設定し、クランク角が、停止目標クランク角に達したタイミングでエンジンＥを停止させるように制御形態を設定する。
（ｄ）実施形態では、アイドリングストップを例に挙げて、内燃機関の停止制御装置の制御形態を説明したが、本開示の内燃機関の停止制御装置は、アイドリングストップに限るものではなく、人為操作によってエンジンＥ（内燃機関）を停止させる際の停止制御に適用することも可能である。
　本開示は、内燃機関の停止制御装置に利用することができる。
１　　　　　クランクシャフト
４０　　　　エンジン制御装置（内燃機関の停止制御装置）
Ａ　　　　　弁開閉時期制御装置
Ａ１　　　　第１弁開閉時期制御装置（弁開閉時期制御装置）
Ａ２　　　　第２弁開閉時期制御装置（弁開閉時期制御装置）
Ｅ　　　　　エンジン（内燃機関）
Ｖａ　　　　吸気バルブ
Ｖｂ　　　　排気バルブ

Claims (7)

  1. 　４サイクル型の内燃機関が、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉時期を設定する電動型の弁開閉時期制御装置を備え、
    　前記内燃機関を停止させる停止信号を取得した際に、前記内燃機関を停止させる停止制御を行い、当該停止制御により前記内燃機関が停止した後に、前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を進角方向と遅角方向とのいずれか一方に変位させる停止後位相制御を行う内燃機関の停止制御装置。
  2. 　前記停止後位相制御における前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期の変位方向とは逆方向に前記開閉時期を変位させる停止前位相制御を行う請求項１に記載の内燃機関の停止制御装置。
  3. 　前記弁開閉時期制御装置が、前記吸気バルブの前記開閉時期を設定するものであり、
    　前記停止前位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最進角に設定し、前記内燃機関が停止した後に、前記停止後位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最遅角に設定する請求項２に記載の内燃機関の停止制御装置。
  4. 　前記停止前位相制御は、前記停止制御により前記内燃機関が停止したときのクランクシャフトのクランクアングルを０度とした場合に、前記内燃機関の停止前に前記クランクアングルがマイナス１８０度に達したときに実行される請求項３に記載の内燃機関の停止制御装置。
  5. 　前記弁開閉時期制御装置が、前記排気バルブの前記開閉時期を設定するものであり、
    　前記停止制御による前記内燃機関の停止前に前記停止前位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最遅角に設定し、前記内燃機関が停止した後に、前記停止後位相制御により前記弁開閉時期制御装置の前記開閉時期を最進角に設定する請求項２に記載の内燃機関の停止制御装置。
  6. 　前記停止前位相制御は、前記停止制御により前記内燃機関が停止したときのクランクシャフトのクランクアングルを０度とした場合に、前記内燃機関の停止前に前記クランクアングルがマイナス１８０度に達したときに実行される請求項５に記載の内燃機関の停止制御装置。
  7. 　前記内燃機関が複数の気筒を備えている請求項１～６のいずれか一項に記載の内燃機関の停止制御装置。
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