(57)【要約】【課題】内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気側可変位相機構を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができる多気筒内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】内燃機関が停止する際に、クランクシャフト回転停止位置制御機構１７によって、圧縮行程にある気筒(先行気筒)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、先行気筒の吸気側可変位相機構２５による吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で先行気筒に続く後続気筒の吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御する。吸気バルブが吸気カムによってリフトされていない位置でクランクシャフトを停止するため、吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力が吸気側可変位相機構に対して作用しない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載された多気筒内燃機関(以下、内燃機関と表記する)のクランクシャフトの回転停止位置(以下、クランクシャフト回転停止位置と表記する)を調整するクランクシャフト回転停止位置制御機構と、吸気バルブを開閉させる吸気カムシャフトと、前記吸気カムシャフトの前記クランクシャフトに対する位相を変更して前記吸気バルブの開閉時期を調整する吸気側可変位相機構と、少なくとも前記クランクシャフト回転停止位置制御機構と前記吸気側可変位相機構を駆動、制御する制御手段とを有する多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記制御手段は、前記内燃機関が停止する際に前記クランクシャフト回転停止位置制御機構によって、
圧縮行程にある気筒(以下、先行気筒と表記する)の前記クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、前記先行気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で前記先行気筒に続く後続気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記内燃機関の停止後の再始動の際に前記制御手段は、
前記内燃機関、及び／または前記自動車の動作状態に応じて前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの目標開閉時期を演算すると共に、
前記内燃機関のクランキング直前、或いはクランキング開始時に、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブを前記目標開閉時期に調整する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記内燃機関の停止後の再始動の際に前記制御手段は、
前記クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を検出し、前記無リフト区間(Ｓθ)から外れていた場合には、前記吸気側可変位相機構を動作させる前に、前記クランクシャフト回転停止位置制御機構を動作させて、前記クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を前記無リフト区間(Ｓθ)内に収まるように調整する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記内燃機関の停止後の再始動の際に前記制御手段は、
前記クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を検出し、前記無リフト区間(Ｓθ)内に収まっていた場合には、前記クランクシャフト回転停止位置制御機構を動作させず、
前記内燃機関、及び／または前記自動車の動作状態に応じて前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの目標開閉時期を演算すると共に、
前記内燃機関のクランキング直前、或いはクランキング開始時に、前記吸気側可変位相機構によって前記吸気バルブを前記目標開閉時期に調整する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記無リフト区間(Ｓθ)は、前記先行気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で前記先行気筒に続く後続気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の全区間である
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記無リフト区間(Ｓθ)は、前記先行気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で前記先行気筒に続く後続気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の全区間の間で、前記全区間より小さく設定された第２の無リフト区間(Ｓθ)である
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記第２の無リフト区間(Ｓθ)は、前記全区間を形成する前記先行気筒の前記吸気バルブの最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)の側に寄せて設定されている
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記吸気側可変位相機構は、前記内燃機関で駆動される油圧ポンプの油圧によって動作される油圧式の前記吸気側可変位相機構であり、前記油圧ポンプと前記吸気側可変位相機構を繋ぐ油圧通路の途中に、前記油圧ポンプの側に作動油が戻るのを阻止するチェック弁と、前記チェック弁と前記吸気側可変位相機構の間に油圧アキュームレータが設けられている
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記吸気側可変位相機構は、電動モータで動作される電動式の前記吸気側可変位相機構である
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項１０】
請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記吸気側可変位相機構による制御される前記吸気バルブの最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)は、前記先行気筒の吸気下死点と圧縮上死点との間の中間位相付近まで遅れるように設定される
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項１１】
請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記吸気側可変位相機構による制御される前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)が、最進角値では吸気下死点より進角側に設定され、最遅角値では吸気下死点の付近に設定される
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項１２】
請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御システムであって、
前記内燃機関には排気バルブを開閉させる排気カムシャフトと、前記排気カムシャフトの前記クランクシャフトに対する位相を変更して前記排気バルブの開閉時期を調整する排気側可変位相機構が設けられており、
前記内燃機関の停止後の再始動の際に前記制御手段は、
前記内燃機関のクランキング直前、或いはクランキング開始時には、前記排気側可変位相機構による前記排気バルブの動作を停止する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システム。
【請求項１３】
自動車に搭載された多気筒内燃機関(以下、内燃機関と表記する)のクランクシャフトの回転停止位置(以下、クランクシャフト回転停止位置と表記する)を調整するクランクシャフト回転停止位置制御機構と、吸気バルブを開閉させる吸気カムシャフトと、前記吸気カムシャフトの前記クランクシャフトに対する位相を変更して前記吸気バルブの開閉時期を調整する吸気側可変位相機構とを有する多気筒内燃機関の制御システムの制御装置であって、
前記制御装置は、前記内燃機関が停止する際に前記クランクシャフト回転停止位置制御機構によって、
圧縮行程にある気筒(以下、先行気筒と表記する)の前記クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、前記先行気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で前記先行気筒に続く後続気筒の前記吸気側可変位相機構による前記吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の制御システム、及びその制御装置に係り、特に吸気バルブのバルブタイミングを調整する吸気側可変位相機構を備えた多気筒内燃機関の制御システム、及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料消費量や排気ガス有害成分に関する規制が強化されており、今後もますます厳しくなる傾向にある。特に燃料消費量(以下、燃費と表記する)については、排出される二酸化炭素が地球温暖化へ与える影響が大きいことから、更なる低燃費化が要請されている。
【０００３】
このような背景から、最近では内燃機関の排気バルブのバルブタイミング(開時期や閉時期)を制御する排気側可変位相機構や、或いは吸気バルブのバルブタイミング(開時期や閉時期)を制御する吸気側可変位相機構からなる可変動弁システムを、内燃機関に搭載することが提案されている。
【０００４】
このような可変動弁システム、特に吸気側可変位相機構を備えた多気筒内燃機関の制御システムとしては、例えば、特開２００５−２３３０４９号公報(特許文献１)に記載された多気筒内燃機関の制御システムが知られている。
【０００５】
そして、この特許文献１の多気筒内燃機関の制御システムに使用されている吸気側可変位相機構は、ハウジング内に隔成された進角油圧室や遅角油圧室に油圧を選択的に給排して、吸気カムシャフトに連結されたベーンを正逆方向に回転させることによって、吸気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じて進角側、或いは遅角側に調整するものである。
【０００６】
また、内燃機関を停止する場合は、内燃機関の停止直前に、ある程度進角した中間位相にベーン位置を制御しながら、ベーンをロックピンによってハウジングに固定して、ハウジングとベーンとの自由な相対回転を規制するようにしている。
【０００７】
これによって、内燃機関の始動時に、吸気バルブの閉時期を下死点に近づけることによって有効圧縮比の向上(燃焼改善)を図っている。また、吸気バルブと排気バルブの適度なバルブオーバーラップ(内部ＥＧＲによる混合気加熱)の確保がおこなわれ、これらの相乗作用によって、冷機始動時の排気エミッション性能の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２３３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、最近の自動車においては、ハイブリッド車や、アイドルストップ機能を備えた自動車が増えてきている。そして、これらの自動車は運転走行中において、内燃機関が一時的に停止されるシステム構成とされている。このため、以下に述べる課題を有している。
【００１０】
例えば、自動車を運転している途中で内燃機関が一時的に停止(例えば、アイドルストップ等の状態)されると、吸気側可変位相機構は上述した通り、中間位相にベーン位置を制御し、その後にベーンをロックピンによってハウジングに固定してハウジングとベーンとの自由な相対回転を規制している。尚、この中間位相は、一般的には、例えば、冷間始動に合せるように適合されている。
【００１１】
このため、自動車を運転している途中で内燃機関が一時的に停止され、再び始動される場合は高温状態からの再始動となって、必要とされるベーンの位置が、冷間始動の状態とは異なった位置となる。したがって、冷間始動での吸気バルブのバルブタイミングで高温始動を行なうと、異常燃焼であるプレイグニッションやノッキング等を発生し易くなる。
【００１２】
したがって、吸気側可変位相機構は、高温状態からの再始動ではベーンを回転させて、吸気バルブのバルブタイミングを高温始動に適した位置に調整することが必要となる。
【００１３】
ところが、内燃機関を停止する時の「クランクシャフトの回転停止位置」、言い換えれば「ピストンの停止位置」は不定であるので、吸気バルブが吸気カムによってリフトされた状態で停止される場合がある。このため、吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力(バルブスプリングの復元力に起因する)が、吸気側可変位相機構に対して作用することになる。
【００１４】
上述したように、高温状態からの再始動となる場合は、吸気側可変位相機構によってベーンを回転させて吸気バルブのバルブタイミングを高温始動に適した時期に調整することが必要となるが、この時に吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力が加わると、このトルク反力がベーンの移動を阻害するように作用して、吸気側可変位相機構の動作に遅れが生じる。
【００１５】
尚、以上の説明は一例であって、要は内燃機関を停止した時のベーンの位置に対して、内燃機関の再始動時に必要となるベーンの位置が異なる場合があるので、ベーン位置の調整のために再始動時にベーンを駆動する必要がある。
【００１６】
このため、内燃機関の一時的な停止状態からの再始動においては、吸気側可変位相機構を動作する際に、吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力によって進角方向、或いは遅角方向にベーンを高応答に安定的に変換できないという課題を生じる。ここで、上述した説明は油圧式の吸気側可変位相機構の例を示しているが、電動式の吸気側可変位相機構についても同様の課題を有している。
【００１７】
本発明の目的は、内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気側可変位相機構を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができる多気筒内燃機関の制御システム、及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の特徴は、
多気筒内燃機関のクランクシャフトの回転停止位置を調整するクランクシャフト回転停止位置制御機構と、吸気バルブを開閉させる吸気カムシャフトと、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相を変更して吸気バルブのバルブタイミングを調整する吸気側可変位相機構とを有する多気筒内燃機関の制御システムであって、
内燃機関が停止する際にクランクシャフト回転停止位置制御機構によって、圧縮行程にある気筒(先行気筒)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、先行気筒の吸気側可変位相機構による吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で先行気筒に続く後続気筒の吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御システムにある。
【発明の効果】
【００１９】
これによれば、吸気バルブが吸気カムによってリフトされていない無リフト区間(Ｓθ)の位置でクランクシャフトを停止するため、吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力が吸気側可変位相機構に対して作用せず、内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気側可変位相機構を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができるという作用、効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用される多気筒内燃機関の制御システムの概略の構成を示す構成図である。
【図２】吸気側可変位相機構と吸気バルブ、及び排気側可変位相機構と排気バルブの駆動関係を説明するための構成図である。
【図３】吸気側可変位相機構の断面を示す断面図である。
【図４】吸気側可変位相機構の進角油圧室、及び遅角油圧室に作動油を供給する油圧回路を説明するための構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の燃焼順序にしたがった気筒の夫々のバルブリフトの変化状態を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態のクランクシャフト回転停止位置制御機構の停止時の動作を説明する制御フローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態のクランクシャフト回転停止位置制御機構の再始動時の動作を説明する制御フローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の燃焼順序にしたがった気筒の夫々のバルブリフトの変化状態を説明する説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の燃焼順序にしたがった気筒の夫々のバルブリフトの変化状態を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のクランクシャフト回転停止位置制御機構の再始動時の動作を説明する制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【実施例１】
【００２２】
次に、本発明の第１の実施形態になる多気筒内燃機関の制御システムについて説明する。本実施形態では、火花点火式ガソリン仕様のいわゆる４サイクル内燃機関に適用したものであって、運転者の始動操作によらず自動的に内燃機関の停止・始動を行うアイドリングストップ車やハイブリッド車に好適な多気筒内燃機関の制御システムである。
【００２３】
尚、図１に示す内燃機関は直列２気筒の内燃機関であり、以下に説明する「クランクシャフト回転停止位置制御機構」の動作についても直列２気筒の例を引用して説明する。
【００２４】
この内燃機関は、図１に示すように、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１との間に、ピストン１２を介して燃焼室１３が形成されていると共に、シリンダヘッド１１のほぼ中央位置に点火プラグ１４が設けられている。尚、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１及びピストン１２等を合せて「気筒」と表記する場合もある。
【００２５】
ピストン１２は、ピストンピン（図示せず）に一端部が連結されたコネクチングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されており、このクランクシャフト１５は、ピニオンギア機構１６を介して駆動モータ１７によって始動を行うことができる構成とされている。尚、クランクシャフト１５は、クランク角センサ１８によってクランク角及び回転数が検出される。
【００２６】
駆動モータ１７は、内燃機関の停止時のクランクシャフト回転停止位置、言い換えればピストン１２の停止高さ位置を制御する「クランクシャフト回転停止位置制御機構」として使用され、内燃機関が停止する間際、或いは停止後にクランクシャフト回転停止位置、言い換えればピストン停止高さ位置を制御できる。
【００２７】
このクランクシャフト１５を駆動可能な、大トルク／大パワーを発揮できる駆動モータ１７が、リングギヤを介してクランクシャフト１５と同期回転している。この駆動モータ１７は、いわゆるスタータモータの機能を有するものであるが、逆にクランクシャフト１５の回転により発電するジェネレータ(発電モータ)の機能をあわせ持たせても良いことはいうまでもない。
【００２８】
シリンダブロック１０には、ウォータジャケット内の水温を検出する水温センサ１９が取り付けられていると共に、シリンダヘッド１１には、燃焼室１３内に燃料を噴射する燃料噴射弁２０が設けられている。更に、シリンダヘッド１１の内部に形成された吸気ポート２１や排気ポート２２を開閉する１気筒当たりそれぞれ２つの吸気バルブ２３及び排気バルブ２４がそれぞれ摺動自在に設けられていると共に、吸気バルブ２３側と排気バルブ２４側には、可変位相機構が設けられている。
【００２９】
可変位相機構は、吸気バルブ２３のバルブタイミング(開閉時期)を制御する吸気側可変位相機構(以下、吸気ＶＴＣと表記する)２５と、排気バルブ２４のバルブタイミング(開閉時期)を制御する排気側可変位相機構(以下、排気ＶＴＣと表記する)２６とを備えている。また、吸気ＶＴＣ２５、及び排気ＶＴＣ２６は、後述する制御装置(コントローラ)２７によって機関運転状態に応じてそれぞれの作動が制御されるようになっている。
【００３０】
ここで、本実施形態では、排気バルブ２４側にも、排気バルブ２４のバルブタイミングを制御する排気ＶＴＣ２６が設けられているが、始動時においては、位相制御せずに実質的に固定プーリ(スプロケット)として機能する。このため、排気バルブ２４側は固定プーリ(スプロケット)とすることができる。
【００３１】
制御装置２７は、マイクロコンピュータや周辺駆動回路等からなり、内燃機関の動作状態を表すパラメータを検出し、このパラメータを用いて所定の演算を実行して内燃機関の制御量を調整する機能を備えている。マイクロコンピュータは、内燃機関の動作状態を表すパラメータを検出する入力部と、演算を実行する中央処理部と、演算によって得られた制御量を出力する出力部より構成されている。この出力部からの制御量は周辺駆動回路に送られ、駆動制御信号として吸気ＶＴＣ２５、排気ＶＴＣ２６に与えられる。
【００３２】
図２は、吸気ＶＴＣ２５、排気ＶＴＣ２６と、吸気カムシャフト３０、排気カムシャフト３１の関係を示す図である。
【００３３】
吸気カムシャフト３０には気筒あたり２個の吸気カム３１が設けられている。この吸気カム３１は、吸気バルブ２３を開閉するものである。また、吸気カムシャフト３０の一端には、スプロケット機構３３と、これに固定された吸気ＶＴＣ２５が取り付けられており、吸気カムシャフト３０をスプロケット機構３３に対して、相対回転(位相変換)させて吸気カム３１の相対回転位置を制御している。
【００３４】
スプロケット機構３３は、タイミングスプロケット３５を備えており、図示しないタイミングベルト、或いはチェーンによってクランクシャフトによって回転されている。また、吸気ＶＴＣ２５は、ハウジング３６と、このハウジング３６の両端に固定されたフロントカバー３７とリアカバー３８によって形成された空間に油圧で駆動されるベーンが内蔵されている。タイミングスプロケット３５とリアカバー３８は相互に固定されており、またベーンは吸気カムシャフト３０に固定されている。したがって、油圧によってベーンの回転位置を調整することによって、吸気カムシャフト３０がこれに対応して吸気バルブ２３のバルブタイミングを調整するようになっている。
【００３５】
同様に、排気カムシャフト４０には気筒あたり２個の排気カム４１が設けられている。この排気カム４１は、排気バルブ２４を開閉するものである。また、排気カムシャフト４０の一端には、スプロケット機構４３と、これに固定された排気ＶＴＣ２６が取り付けられており、排気カムシャフト４０をスプロケット機構４３に対して相対回転（位相変換）させて排気カム４１の相対回転位置を制御している。
【００３６】
スプロケット機構４３は、タイミングスプロケット４５を備えており、図示しないタイミングベルト、或いはチェーンによってによってクランクシャフトによって回転されている。また、排気ＶＴＣ２６は、ハウジング４６と、このハウジング４６の両端に固定されたフロントカバー４７とリアカバー４８によって形成された空間に油圧で駆動されるベーンが内蔵されている。タイミングスプロケット４５とリアカバー４８は相互に固定されており、またベーンは排気カムシャフト４０に固定されている。したがって、油圧によってベーンの回転位置を調整することによって、排気カムシャフト４０がこれに対応して排気バルブ２４の開閉位相を調整するようになっている。
【００３７】
制御装置２７は、内燃機関の各種の運転状態情報、吸気ＶＴＣ実位置信号、排気ＶＴＣ実位置信号等を入力とし、吸気位相制御信号を吸気側電磁切換弁３９に供給し、また排気位相制御信号を排気側電磁切換弁４９に供給することで、吸気ＶＴＣ２５の吸気位相制御油圧、及び排気ＶＴＣ２６の排気位相制御油圧を制御している。
【００３８】
更に、制御装置２７は、「クランクシャフト回転停止位置制御機構」として機能する駆動モータ１７を制御しており、内燃機関の停止時、及び/または再始動時にクランクシャフトの回転停止位置を制御する。
【００３９】
次に、吸気ＶＴＣ２５と排気ＶＴＣ２６の構成について簡単に説明するが、吸気ＶＴＣ２５と排気ＶＴＣ２６の構成は実質的に同じ構成なので、以下では吸気ＶＴＣ２５の構成について説明する。
【００４０】
図３に示す断面図において、ハウジング３６は、円筒状のハウジング本体３６ａの前端開口が円板状のフロントカバー３７(図２参照)によって閉塞されていると共に、後端開口が円盤状のリアカバー３８(図２参照)によって閉塞されている。また、ハウジング本体３６ａの内周面の周方向の約９０°位置には、４つの隔壁であるシュー３６ｂが内方に向かって突設されている。
【００４１】
リアカバー３８は、タイミングスプロケット３３の中央位置に両者一体に設けられ、外周部が４本のボルト５０によってハウジング本体３６ａとフロントカバー３７に共締め固定されている。また、リアカバー３８のほぼ中央には、ベーンロータ５１の円筒部に外周に軸受される大径な軸受孔が軸方向に貫通形成されている。
【００４２】
ベーンロータ５１は、中央にボルト挿通孔を有する円筒状のロータ５２と、ロータ５２の外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４枚のベーン５３、５３aとを備えている。ロータ５２は、前端側の小径筒部がフロントカバー３７の中央支持孔に回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部がリアカバー３８の軸受孔に回転自在に支持されている。
【００４３】
また、ベーンロータ５１は、ロータ５２のボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト５４によって吸気カムシャフト３０の前端部に軸方向から固定されている。また、各ベーン５３、５３ａは、各シュー３６ｂ間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内にハウジング本体３６ａの内周面に摺接するシール部材及びこのシール部材をハウジング本体内周面方向に押圧する板ばねがそれぞれ嵌着、保持されている。
【００４４】
また、この各ベーン５３、５３ａの両側と各シュー３５ｂの両側面との間に、それぞれ４つの遅角油圧室５５と進角油圧室５６がそれぞれ隔成されている。尚、ベーン５３ａは、進角側のストッパ機能と、遅角側のストッパ機能を備えている。図３において、ベーン５３ａのストッパ面５８がシュー３６ｂの側面と当接して最進角の位相となっている。また、ベーン５３ａのストッパ面５９がシュー３６ｂの側面と当接して最遅角の位相となっている。ここで、進角油圧室５６に収納されたコイルスプリング５７は、図３に示すようにベーン５３、５３ａを進角側に付勢している。
【００４５】
ここで、一般的には、幅広のベーン５３ａにはロックピンが設けられて、内燃機関の停止時にベーンロータ５１を中間位相で固定する構成とされている。しかしながら、本実施形態ではロックピンは省略されて設けられておらず、代わりに遅角油圧室５５と進角油圧室５６に作動油を閉じこめて、中間位相でベーンロータ５１を固定する構成とされている。これについては、図４を用いて後で説明する。
【００４６】
そして、吸気側電磁切換弁３９の切り換え動作によって、夫々の遅角油圧室５５と夫々の進角油圧室５６に作動油を選択的に供給することによって、ベーンロータ５１(吸気カム軸３０）をクランクシャフトに対して回転位相を変更させるようになっている。また、各進角油圧室５６内には、ベーンロータ５１を進角方向へ常時付勢する４本のコイルスプリング５７が装着されている。
【００４７】
一般的にベーンロータ５１のベーン５３、５３ａを進角側に変換しようとすると、吸気カムシャフト３０の回転摩擦が負荷として働くため、その分、遅角側に変換する場合に比較して変換応答性が悪くなる傾向にある。
【００４８】
そのため、コイルスプリング５７は、ベーン５３、５３ａを進角側に付勢する低荷重の付勢バイアススプリングとして設けられており、これによって進角側の応答性を高めて進角側変換応答性と遅角側変換応答性をバランスさせている。尚、場合によってはコイルスプリング５７を省略することもできる。省略した場合、進角側変換応答性が遅角側変換応答性より遅くなってしまうが、コストを抑制できると共に、吸気ＶＴＣ２５の構造を簡素化できる。
【００４９】
或いは、バイアススプリング荷重を大きくして、進角側（あるいは遅角側）のストッパにベーンを付き当てても良い（ベーンのデフォルト位置）。その場合、バイアススプリングを圧縮する側、すなわち遅角側(或いは進角側)の応答性は悪化してしまうが、機関停止時にデフォルト位置にベーンが安定しているので、機関停止時からの吸気ＶＴＣ２５のベーン変換動作が安定する。
【００５０】
同様に、排気ＶＴＣ２６も同じ構成となっているが、進角油圧室５６、及び遅角油圧室５５が逆の関係となっており、ベーンロータ５１を遅角方向へ常時付勢する４本のコイルスプリングが遅角油圧室５５にそれぞれ装着されている。
【００５１】
図４は、吸気側電磁切換弁３９と吸気ＶＴＣ２５の遅角油圧室５５、及び進角油圧室５６に油圧を伝える油圧回路を示している。
【００５２】
内燃機関が回転すると、内燃機関で駆動される油圧ポンプ６０によって作動油溜り(オイルパン)６１から作動油(一般的には潤滑油が使用される)が吸引されて加圧されて油圧が発生し、その加圧された作動油はチェック弁６２を押し開き吸気側電磁切換弁３９へと導かれる。したがって、チェック弁６２の後流に流れ出た作動油は、チェック弁６２の作用によって再び油圧ポンプ６１側に戻ることはない。
【００５３】
そして、チェック弁６２から吸気側電磁切換弁３９に至る油圧通路の途中から分岐油圧通路６３が分岐されており、この分岐油圧通路６３には油圧アキュームレータ(蓄圧器)６４がつながれている。したがって、油圧ポンプ６０から流出した作動油は、この分岐油圧通路６３を介して、作動油が油圧アキュームレータ６４へと導かれる。
【００５４】
油圧アキュームレータ６４は、図示しないダイヤフラム、或いはピストンによって、一方に油室６５が形成され、他方に空気室６６が形成されている。空気室６６の内部には、ダイヤフラム、或いはピストンを油室６５の側に付勢する付勢部材(例えば、コイルスプリング等)が配置されている。そして、分岐油圧通路６３からの作動油は、油圧アキュームレータ６４の油室６５に導かれる。
【００５５】
そして、分岐油圧通路６３の油圧が高まっていくと、油室６５内の作動油の油圧も高まり、ダイヤフラム、或いはピストンを空気室６６側に押し出し、付勢部材であるコイルスプリングを圧縮させながら油室６５の容積を拡大する。最終的には、所定圧力(アキュームレータ油圧Ｐａ)と、所定容量(アキュームレータ油室容積Ｖａ)を有する作動油が、油圧アキュ−ムレータ６４の油室６５内に保持されることになる。
【００５６】
油圧アキュームレータ６４への分岐油圧通路６３への分岐点から、更に下流側には吸気側電磁切換弁３９がつながっており、油圧ポンプ６０の油圧が高い場合には、ポンプ油圧(Ｐｐ)が導かれ、アキュームレータ油圧(Ｐａ)もこのポンプ油圧(Ｐｐ)付近まで上昇することになる。
【００５７】
一方、内燃機関の回転数が低下して内燃機関が停止すると、油圧ポンプ６０も停止されるので、ポンプ油圧(Ｐｐ)がアキュームレータ油圧(Ｐａ)より低下するが、油圧アキュームレータ６４の油室６５から作動油が供給される。この時、チェック弁６２が閉じられているので、油室６５からの作動油が吸気側電磁切換弁３９の入口圧の低下を補うようになっている。
【００５８】
この場合は、油圧アキュームレータ６４の油室６５から作動油が吐出される分だけ、油圧アキュームレータ６４の油室６５の容積(Ｖａ)は減少し、アキュームレータ油圧(Ｐａ)も低下していくことになる。しかしながら、短い時間であれば吸気側電磁切換弁３９の入口の油圧を維持でき、これによって内燃機関の再始動の際に、内燃機関が停止している状態から、吸気ＶＴＣ２５の変換動作を実行することができる。
【００５９】
次に、吸気側電磁切換弁３９の入口に作動油の油圧が作用する中で、吸気側電磁切換弁３９の動作について説明する。
【００６０】
図４において、吸気側電磁切換弁３９は図から分かるように３位置弁であって、図示した左側の位置がアクティブな状態では、油圧ポンプ６０の側からの油圧通路６７は、吸気ＶＴＣ２５の進角油圧室５６(図３参照)に繋がる進角油圧通路６８に導かれるようになっている。
【００６１】
また、吸気ＶＴＣ２５の遅角油圧室５５(図３参照)に繋がる遅角油圧通路６９は、ドレーン油路７０に導かれるようになっている。したがって、吸気側電磁切換弁３９の入口に油圧が作用すると、吸気ＶＴＣ２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)を進角側に変換動作させる。この吸気側電磁切換弁３９の位置は、制御装置２７からの駆動制御信号がオフされた場合の位置、つまり吸気側電磁切換弁３９のデフォルト位置とすることもできる。
【００６２】
また、制御装置２７からの駆動制御信号により、右側の位置がアクティブになると、油圧ポンプ６０の側からの油圧通路６７は、吸気ＶＴＣ２５の遅角油圧室５５に繋がる遅角油圧通路６９に導かれるようになっている。また、吸気ＶＴＣ２５の進角油圧室５６に繋がる進角油圧通路６８はドレーン油路７０に導かれるようになっている。したがって、吸気側電磁切換弁３９の入口に油圧が作用すると、吸気ＶＴＣ２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)を遅角側に変換動作させる。
【００６３】
更に、制御装置２７からの駆動制御信号により、中央の位置になると、吸気ＶＴＣ２５の進角油圧室５６に繋がる進角油圧通路６８、及び遅角油圧室５５に繋がる遅角油圧通路６９の両方が閉じてしまい、吸気ＶＴＣ２５のベーンロータ５１(吸気カムシャフト)は、その位置で保持された状態となる。
【００６４】
この３つの位置を制御装置２７によって制御することで、任意の位相にベーンロータを制御できる。すなわち、進角したい場合は、吸気側電磁切換弁３９を左側の位置に制御し、遅角したい場合は吸気側電磁切換弁３９を右側の位置に制御し、目標位相に達したら吸気側電磁切換弁３９を中央の位置に制御して、ベーンロータ５１の位置を保持すれば良い。
【００６５】
本実施形態では、内燃機機関の停止時(特に一時停止時)に、ベーンロータ５１を所定の中間位相に保持するために、遅角油圧室５５と進角油圧室５６に中間位相に対応した量の作動油を閉じこめて中間位相を得る構成とされている。但し、本実施形態はこれに限らず、例えば、最進角値〜最遅角値の範囲の所定位相に設定することもできる。
【００６６】
繰り返しなるが、上述したように、ハイブリッド車や、アイドルストップ機能を備えた自動車においては、自動車を運転している途中で内燃機関が一時的に停止された後に再始動する場合においては、内燃機関を停止した時のベーンの位置に対して、内燃機関の再始動時に必要となるベーンの位置が異なる場合があるので、ベーン位置の調整のために再始動時にベーンを駆動する必要がある。
【００６７】
ところが、内燃機関を停止する時に、吸気バルブ２３が吸気カム３１によってリフトされた状態で停止される場合があり、吸気カム３１のリフト動作に起因するトルク反力が吸気ＶＴＣ２５に対して作用することになる。
【００６８】
このため、内燃機関の一時的な停止状態からの始動において、吸気ＶＴＣ２５を動作する際に、吸気カム３１のリフト動作に起因するトルク反力によって進角方向、或いは遅角方向にベーンを高応答に安定的に変換できないという課題を生じる。
【００６９】
このような課題に対応するため、本実施形態では、内燃機関が停止する際に駆動モータ１７によって、圧縮行程にある気筒(先行気筒)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、先行気筒の吸気ＶＴＣ２５による吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で先行気筒に続く後続気筒の吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御するようにしたものである。
【００７０】
これによれば、吸気バルブ２３が吸気カム３１によってリフトされない位置でクランクシャフトを停止するため、吸気カム３１のリフト動作に起因するトルク反力が吸気ＶＴＣ２５に対して作用せず、内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気ＶＴＣ２５を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができる。
【００７１】
次に本実施形態の具体的な構成について、図面を引用しながら詳細に説明する。本実施形態の基本的な考え方は、「クランクシャフト回転停止位置制御機構」(駆動モータ)によって、クランクシャフト回転停止位置を吸気バルブ２３がリフトしない位置に制御することであり、図５にその考え方を示している。
【００７２】
ここで、本実施形態で使用される多気筒内燃機関は、直列２気筒の内燃機関であり、内燃機関が停止される際のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)は、駆動モータ１７によって図５に示すような、両方の気筒の吸気バルブが共にリフトしない無リフト区間(Ｓθ)内に制御される。
【００７３】
つまり、図１、及び図２にあるように、クランクシャフト１５は、タイミングベルト、或いはチェーンによってスプロケット機構３３、吸気ＶＴＣ２５を介して吸気カムシャフト３０と連動されており、クランクシャフト１５の回転停止位置を制御することによって、吸気カムシャフト３０の吸気カム３１と吸気バルブ２３の位置関係を調整することができる。
【００７４】
これによって、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)は、駆動モータ１７によって図５に示すような、両方の気筒の吸気バルブ２３が共にリフトしない無リフト区間(Ｓθ)に収まるように制御される。
【００７５】
図５において、第１気筒は２回転(クランク角７２０°)で１燃焼サイクルを実行し、１８０°毎に「吸気」⇒「圧縮」⇒「膨張」⇒「排気」の行程を繰り返している。そして、第１気筒の吸気バルブ２３は、吸気ＶＴＣ２５によって吸気カムシャフト３０が進角側に回動されて、最進角された状態のリフト特性(実線で表示)から、吸気カムシャフト３０が遅角側に回動されて、最遅角された状態のリフト特性(破線で表示)までの間で、バルブタイミングが制御される。
【００７６】
同様に、第２気筒も２回転(クランク角７２０°)で１燃焼サイクルを実行し、１８０°毎に「吸気」⇒「圧縮」⇒「膨張」⇒「排気」の行程を繰り返している。そして、第２気筒の吸気バルブ２３も、吸気ＶＴＣ２５によって吸気カムシャフト３０が進角側に回動されて、最進角された状態のリフト特性(実線で表示)から、吸気カムシャフト３０が遅角側に回動されて、最遅角された状態のリフト特性(破線で表示)までの間で、バルブタイミングが制御される。
【００７７】
そして、吸気カムシャフト３０は、第１気筒、及び第２気筒で共通して用いられているので、第１気筒の吸気カム３１と第２気筒の吸気カム３１のカム面は、所定の角度(位相角)を有してずらされている。つまり、図５に示すリフト特性が得られるように吸気カム３１のカム面が設定されている。
【００７８】
したがって、第１気筒の吸気カム３１が第１気筒の吸気バルブ２３をリフトさせていない区間と、第２気筒の吸気カム３１が第２気筒の吸気バルブ２３をリフトさせていない区間は、吸気カム３１のリフト動作に起因するトルク反力は発生しない。
【００７９】
このため、図５にあるように、吸気カムシャフト３０からすると、第１気筒の吸気バルブ２３がリフトされていない区間と第２気筒の吸気バルブ２３がリフトされていない区間が重なる所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)が、第１気筒、及び第２気筒の吸気バルブ２３のリフト動作に起因するトルク反力が発生しない区間となる。
【００８０】
ただ、吸気カムシャフト３０は、吸気ＶＴＣ２５によって最進角値と最遅角値をとるので、第１気筒、及び第２気筒の吸気バルブ２３のリフト動作に起因するトルク反力が発生しない区間は、第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値と第２気筒の吸気バルブ２３の最進角値の間の区間である。
【００８１】
すなわち、図５において、吸気バルブ２３のリフト動作に起因するトルク反力が発生しない区間は、圧縮行程にある第１気筒においては、吸気ＶＴＣ２５による位相制御範囲の内で、最遅角値に制御された時の吸気バルブ２３の閉位置(ＩＶＣｒｄ)より遅角側の領域である。
【００８２】
また、燃焼順序でみて圧縮行程にある第１気筒の後に続く後続の第２気筒においては、吸気ＶＴＣ２５による位相制御範囲の内で、最進角値に制御された時の吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯａｄ）より進角側の領域である。
【００８３】
ここで、吸気ＶＴＣ２５によって制御される第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)は、第１気筒の吸気下死点と圧縮上死点との間の中間位相付近まで遅れるように設定されている。
【００８４】
したがって、第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値での閉時期(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも燃焼順序でみて第１気筒に続く後続の第２気筒の吸気バルブ２３の最進角値での開時期(ＩＶＯａｄ)より進角側の区間が、第１気筒の吸気バルブ２３がリフトされていない区間と第２気筒の吸気バルブ２３がリフトされていない区間が重なる所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)となる。
【００８５】
このように、内燃機関が停止する際に駆動モータ１７によって、圧縮行程にある第１気筒のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、第１気筒の吸気ＶＴＣ２５による吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で第１気筒に続く第２気筒の吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＣａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)内に収まるように制御している。
【００８６】
これによれば、吸気バルブ２３が吸気カム３１によってリフトされていない無リフト区間(Ｓθ)内にクランクシャフト１５を停止するため、吸気カム３１のリフト動作に起因するトルク反力が吸気ＶＴＣ２５に対して作用せず、内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気ＶＴＣ２５を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができる。
【００８７】
次に、駆動モータ１７によって、圧縮行程にある第１気筒のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、上述の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御して、再始動する時の作用、効果について説明する。
【００８８】
クランキングを開始する前の内燃機関が停止している状態で、全気筒(第１気筒、及び第２気筒)の夫々の吸気バルブ２３は、上述した通り吸気カム３１によってリフト動作されていない。したがって、吸気カムシャフト３０には、吸気バルブ２３がリフト動作されていないので、バルブスプリングの復元力に基づく負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しない。
【００８９】
このため、吸気ＶＴＣ２５は内燃機関の停止状態から容易に位相変換動作を開始することができる。つまり、吸気ＶＴＣ２５を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができる。ここで、内燃機関は停止状態なので、油圧ポンプ６０は回転しないが、上述した油圧アキュームレータ６４の油室６５に蓄えられた作動油の油圧(Ｐa)と作動油量によって吸気ＶＴＣ２４のベーンロータ５１を充分変換動作させることができる。
【００９０】
更に、吸気ＶＴＣ２５の第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値から第２気筒の吸気バルブ２３の最進角値の間の範囲にわたって、吸気バルブ２３がリフト動作しないので、吸気ＶＴＣ２５の変換動作終了まで、吸気バルブ２３のリフト動作に起因する負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しないので、変換終了まで良好な変換応答性が得られる。
【００９１】
ここで、内燃機関が停止状態に移行する時の吸気ＶＴＣ２５の制御位相は、内燃機関が停止状態に移行する直前の内燃機関の状態でよって種々の位相をとると想定される。
【００９２】
すなわち、冷機運転状態であれば、排気エミッション性能を向上するために吸気ＶＴＣ２５は進角側に制御され、また、暖機後の通常走行運転であれば、燃費に有利なように吸気ＶＴＣ２５は遅角側に制御され、更に、加速を重視する加速運転であれば、吸気ＶＴＣ２５は中間的な位相に制御される。
【００９３】
このように、上述した運転状態から内燃機関を停止する状態に移行する場合においては、停止状態になった時点での吸気ＶＴＣ２５の制御位相は様々である。また、通常ブレーキと急ブレーキとでは、内燃機関が停止された時点での吸気ＶＴＣ２５の制御位相が異なる場合もでてくる。
【００９４】
更に、ハイブリッド車の場合では、車両駆動モータ(ＨＥＶモータ)と内燃機関とを協調させる車両駆動力協調制御の仕方により、吸気ＶＴＣ２５の制御パターンも変化するので、内燃機関の停止移行時の吸気ＶＴＣ２５の制御位相は変わってくるものと想定される。
【００９５】
このように、内燃機関が停止状態に移行する時の吸気ＶＴＣ２５の制御位相が変化しても、本実施形態のように、駆動モータ１７によって、吸気バルブ２３がリフト動作しないクランクシャフトの停止位置である、上述の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御されているので、内燃機関の停止時の吸気ＶＴＣ２５の制御時位相に拘らず、吸気ＶＴＣ２５の良好な変換動作を実現できる。
【００９６】
次に、上述した制御を実行するため、制御装置２７によって駆動モータ１７を制御する制御フローを図６に基づいて説明する。
【００９７】
≪ステップＳ１０≫
ステップ１０においては、内燃機関の停止条件が成立したかどうかの判断を実行する。この判断は、例えばアイドルストップであれば、車速が所定速度以下、アクセルペダルが踏まれていない、ブレーキペダルが踏まれているといった条件から内燃機関を停止するかどうかの判断を行っている。
【００９８】
この判断で内燃機関の停止条件が成立していないと判断されると、リターンに進んで内燃機関の動作を継続する。一方、内燃機関の停止条件が成立していると判断されると、ステップＳ１１に移行する。
【００９９】
≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１１においては、アイドルストップを実行すると判断されているので、燃料噴射カット、点火カットの制御が実行される。燃料噴射カット、点火カットが行われると、内燃機関の燃焼室での燃焼は行われなくなり、内燃機関の回転数は低下していくことになる。尚、この燃料カット、点火カットは、図６の制御フローの中で実行しないで、別の制御タスクで実行することもできる。燃料噴射カット、点火カットの制御が実行されるとステップＳ１２に移行する。
【０１００】
≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、内燃機関が停止したかどうかの判断が実行される。回転数の検出はクランク角センサ１８によって検出できる。例えば、クランク角センサ１８から出力される連続パルスが所定時間内に亘って欠落していると、内燃機関の回転が停止されたと判断することができる。内燃機関の回転が停止されないと再びステップＳ１１に戻り、内燃機関の回転が停止されるとステップＳ１３に移行する。
【０１０１】
≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１３においては、内燃機関の停止が確認されると、圧縮行程気筒、ここでは第１気筒(図５参照)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を検出する。このクランクシャフト回転停止位置(θｃ)の検出もクランク角センサ１８によって検出することができる。尚、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)は、ピストンの高さ位置でもあるので、ピストンの高さ位置を求めてクランクシャフト回転停止位置(θｃ)に変換することもできる。クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が検出されるとステップ１４に移行する。
【０１０２】
なお、通常はどちらかの気筒が圧縮行程に落ち着くことになる。すなわち、どちらかの気筒が圧縮上死点におけるコンプレッションにより少し押し戻されて機関停止を迎えるからである。仮に押し戻され過ぎて圧縮開始の下死点を越えて吸気行程まで戻された場合を想定してみると、その場合この吸気行程の気筒の回転停止位置(θｃ)をＳθ内に収めれば良いことになる。
【０１０３】
≪ステップＳ１４≫
図５に示すように、内燃機関が直列２気筒内燃機関なので、圧縮行程気筒が第１気筒となる場合と、圧縮行程気筒が第２気筒となる場合があるが、ここでは、図５に示す通り第１気筒が圧縮行程気筒として説明する。もちろん、第２気筒が圧縮行程気筒だった場合も同様である。
【０１０４】
ステップＳ１４においては、検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲内か、或いは範囲外かを判断する。上述したように、無リフト区間(Ｓθ)は、第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値での閉時期(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも燃焼順序でみて第１気筒に続く後続の第２気筒の吸気バルブ２３の最進角値での開時期(ＩＶＯａｄ)より進角側の角度区間である。
【０１０５】
ステップＳ１４で、内燃機関が停止された時のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、予め定めた図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲内であれば、エンドに抜けて処理を終了する。一方、内燃機関が停止された時のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、予め定めた図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲外であればステップＳ１５に移行する。
【０１０６】
≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１５においては、現時点で検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値を比べて、中央値より進角側にクランクシャフト回転停止位置(θｃ)があれば、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が遅角側に移行するような制御信号を設定する。
【０１０７】
一方、現時点で検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値を比べて、中央値より遅角側にクランクシャフト回転停止位置(θｃ)があれば、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が進角側に移行するような制御信号を設定する。
【０１０８】
ステップＳ１５で設定される制御信号は、駆動モータ１７を正転、或いは逆転させる制御信号である。この制御信号は、後述するステップＳ１７によって、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)の中央値に達するまで出力される。
【０１０９】
駆動モータ１７を正転、或いは逆転させる制御信号が設定されるとステップＳ１６に移行する。
【０１１０】
≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１６においては、ステップＳ１５で設定された制御信号によって駆動モータ１７を正転方向、或いは逆転方向に駆動して、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を調整する。この駆動モータ１７の駆動を実行しながらステップＳ１７に移行する。
【０１１１】
≪ステップＳ１７≫
ステップＳ１７においては、駆動モータ１７によってクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、時間経過と共に無リフト区間(Ｓθ)の中央値に近づく方向に調整されていくので、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを逐次比較する。
【０１１２】
そして、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを比較して一致していなければ、ステップＳ１６に戻って駆動モータ１７の駆動を継続する。一方、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを比較して一致していれば、ステップＳ１８に移行する。
【０１１３】
≪ステップＳ１８≫
ステップＳ１８においては、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)の中央値と一致しているので、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)内に収束していると見做して、駆動モータ１７を停止してエンドに抜けることになる。この状態で制御装置２７は、アイドルストップの状態なのでシャットダウンされることはない。
【０１１４】
このように、本実施形態によれば、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)において、吸気ＶＴＣ２５の可変位相範囲にわたって吸気バルブ２３が実質的にリフト動作しないため（すなわち、吸気ＶＴＣ２５を変換動作させる際に、吸気バルブ２３のリフト動作に起因するトルク反力が、吸気ＶＴＣ２５に対して実質的に作用しないため）、再始動を行なう場合に、吸気ＶＴＣ２５を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に変換動作させることができる。
【０１１５】
次に内燃機関が停止された状態から再始動を行なう場合のクランキング開始までの再始動制御フローを図７に基づき説明する。この再始動はアイドルストップによって停止された内燃機関を再始動する場合を想定している。
【０１１６】
ここで、図７に示す制御フローは、後述する図８に示す「早閉じミラーサイクル」のバルブタイミングではなく、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)が吸気下死点(吸気ＢＤＣ)より遅く設定されている「遅閉じアトキンソンサイクル」の例である。
【０１１７】
≪ステップＳ２０≫
ステップ２０においては、内燃機関の再始動条件が成立したかどうかの判断を実行する。この判断は、例えばアイドルストップであれば、アクセルペダルが踏まれた、ブレーキペダルが踏まれていないといった条件から内燃機関を再始動するかどうかの判断を行っている。
【０１１８】
この判断で内燃機関の再始動条件が成立していないと判断されると、リターンに進んで内燃機関を停止した状態を継続する。一方、内燃機関の再始動条件が成立していると判断されると、ステップＳ２１に移行する。
【０１１９】
≪ステップＳ２１≫
ステップＳ２１においては、圧縮行程気筒、ここでは第１気筒(図５参照)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を検出する。このクランクシャフト回転停止位置(θｃ)の検出もクランク角センサ１８によって検出することができる。尚、図６でも説明したように、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)は、ピストンの高さ位置でもあるので、ピストンの高さ位置を求めてクランクシャフト回転停止位置(θｃ)に変換することもできる。クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が検出されるとステップ２２に移行する。
【０１２０】
≪ステップＳ２２≫
ステップＳ２２においては、検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲内か、或いは範囲外かを判断する。上述したように、無リフト区間(Ｓθ)は、第１気筒の吸気バルブ２３の最遅角値での閉時期(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも燃焼順序でみて第１気筒に続く後続の第２気筒の吸気バルブ２３の最進角値での開時期(ＩＶＯａｄ)より進角側の角度区間である。
【０１２１】
ステップＳ１４で、内燃機関が停止された時のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が維持されており、予め定めた図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲内であれば、ステップＳ２６に移行する。一方、内燃機関が停止された時のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、予め定めた図５の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)の範囲外まで万一ずれてしまった場合であればステップＳ２３に移行する。
【０１２２】
≪ステップＳ２３≫
ステップＳ２３においては、現時点で検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値を比べて、中央値より進角側にクランクシャフト回転停止位置(θｃ)があれば、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が遅角側に移行するような制御信号を設定する。
【０１２３】
一方、現時点で検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値を比べて、中央値より遅角側にクランクシャフト回転停止位置(θｃ)があれば、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が進角側に移行するような制御信号を設定する。
【０１２４】
ステップＳ２３で設定される制御信号は、駆動モータ１７を正転、或いは逆転させる制御信号である。この制御信号は、後述するステップＳ２５によって、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)の中央値に達するまで出力される。
【０１２５】
駆動モータ１７を正転、或いは逆転させる制御信号が設定されるとステップＳ２４に移行する。
【０１２６】
≪ステップＳ２４≫
ステップＳ２４においては、ステップＳ２３で設定された制御信号によって駆動モータ１７を正転方向、或いは逆転方向に駆動して、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)を調整する。この駆動モータ１７の駆動を実行しながらステップＳ２５に移行する。
【０１２７】
≪ステップＳ２５≫
ステップＳ２５においては、駆動モータ１７によってクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、時間経過と共にリフト区間(Ｓθ)の中央値に近づく方向に調整されていくので、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを逐次比較する。
【０１２８】
そして、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを比較して一致していなければ、ステップＳ２４に戻って駆動モータ１７の駆動を継続する。一方、現時点のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)と無リフト区間(Ｓθ)の中央値とを比較して一致していれば、ステップＳ６に移行する。
【０１２９】
ここで、ステップＳ２１〜ステップＳ２５を実行するのは、内燃機関の停止後に、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)内にあるか否か再確認し、無リフト区間(Ｓθ)から逸脱してしまっていた場合には、駆動モータ１７によって再度クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)内に収める制御を行うためである。例えば、内燃機関が停止されている状態で、何らかの原因によってクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が変化してしまう場合を想定して追加した制御ステップである。
【０１３０】
また、アイドルストップではないが、ハイブリッド車（ＨＥＶ）の場合は、内燃機関を停止した状態でも、ＨＥＶモータで走行する場合があるが、その走行中（例えば悪路走行）の振動等によりクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が変動してしまう可能性がある。このような現象に対応するためにも有効な制御ステップである。尚、これらの制御ステップは、省略して簡素化することも可能である。
【０１３１】
≪ステップＳ２６≫
次に、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)に収束しているので、続いて内燃機関や、自動車の動作状態に応じて吸気ＶＴＣ２５を制御する。尚、この場合は内燃機関のクランキングは行なわれていない状態である。
【０１３２】
まず、ステップＳ２６においては、内燃機関の温度は第１の所定温度(Ｔ１)より高いかどうかを判断する。この第１の所定温度(Ｔ１)は、内燃機関の温度が低いかどうか(つまり冷間始動かどうか)を判断する温度である。内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ１)より低いとステップＳ２７に移行し、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ１)より高いとステップＳ２８に移行する。
【０１３３】
≪ステップＳ２７≫
ステップＳ２７においては、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ1)より低いと判断されているので、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の目標とする閉時期(ＩＶＣ)を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)に制御する。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、これに合せて最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)に変更される。
【０１３４】
この状態においては、図６に示す制御フロー、及びステップＳ２１〜Ｓ２５が実行されているので、全気筒(第１気筒、及び第２気筒)の夫々の吸気バルブ２３は、吸気カム３１によってリフト動作されていない。したがって、吸気カムシャフト３０には吸気バルブ２３のリフト動作されていないので、バルブスプリングの復元力に基づく負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しない。このため、吸気ＶＴＣ２５は内燃機関の停止状態から容易に位相変換動作を開始することができる。
【０１３５】
そして、吸気バルブ２３の最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)は吸気下死点(ＢＤＣ)に近い(吸気下死点より少し遅角側)ため、クランキング後の始動燃焼について考えてみると、有効圧縮比が向上して燃焼が改善し、また最進角側の開時期(ＩＶＯａｄ)により排気バルブ２４とのバルブオーバーラップが拡大して、高温の内部ＥＧＲガスが気筒内の燃焼室に導入されて、筒内混合気温度が上昇する。
【０１３６】
これらの最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)、及び最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)に基づく効果により冷間始動時の燃焼が改善され、排気エミッション性能を向上することが期待できる。制御信号が求められるとステップＳ３２に移行するが、このステップＳ３２については後述する。
【０１３７】
≪ステップＳ２８≫
ステップＳ２８においては、内燃機関の温度は第２の所定温度(Ｔ２)より低いかどうかを判断する。この第２の所定温度(Ｔ２)は、内燃機関の温度が通常温度より高いかどうか(つまり高温始動かどうか)を判断する温度である。内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より高いとステップＳ２９に移行し、内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より低いとステップＳ３０に移行する。
【０１３８】
≪ステップＳ２９≫
ステップＳ２９においては、内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より高いと判断されているので、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の目標とする閉時期(ＩＶＣ)を最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)に制御する。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、これに合せて最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)に変更される。
【０１３９】
ステップＳ２９においても、図６に示す制御フロー、及びステップＳ２１〜Ｓ２５が実行されているので、全気筒(第１気筒、及び第２気筒)の夫々の吸気バルブ２３は、吸気カム３１によってリフト動作されていない。したがって、吸気カムシャフト３０には吸気バルブ２３のリフト動作されていないので、バルブスプリングの復元力に基づく負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しない。このため、吸気ＶＴＣ２５は内燃機関の停止状態から容易に位相変換動作を開始することができる。
【０１４０】
そして、このように最遅角値に制御された時のクランキング後の始動燃焼について考えてみると、最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)により有効圧縮比が低下し、また最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)によりバルブオーバーラップが縮小して、気筒内の燃焼室に導入される高温の内部ＥＧＲが減少するので、異常燃焼（プレイグニッションやノッキング）を抑制して静かな始動燃焼を実現することできる。制御信号が求められるとステップＳ３２に移行する。
【０１４１】
≪ステップＳ３０≫
ここで、ステップＳ３０は、ハイブリッド車を想定して設定した制御ステップであり、内燃機機関を停止して電動モータで走行している過程で、再始動条件が成立した場合の制御ステップを示している。
【０１４２】
ステップＳ２６、及びステップＳ２８の判断で、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ1)より高く、第２の所定温度(Ｔ２)より低い場合(Ｔ１〜Ｔ２の範囲)においては、自動車の車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖo)より大きいかどうかの判断を実行する。
【０１４３】
このように車速(Ｖｓ)を判断するのは、自動車の静粛性を優先するか、内燃機関の性能を優先するかの選択を行なうためである。自動車の車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より小さい(低速走行)と、静粛性を優先してステップＳ２９に移行し、車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より大きい(高速走行)と、内燃機関の性能を優先してステップＳ３１に移行する。
【０１４４】
ここで、ステップＳ２９においては、先に述べたように、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の閉時期を最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)に、また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)に変更するように動作される。
【０１４５】
例えば、所定の車速(Ｖo)未満の低速走行の場合は、自動車の走行に起因する風切り音や、走行路面からの振動も小さいため、搭乗者にとって内燃機関の作動音や振動が気になり易い。
【０１４６】
そこで、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)に、また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)に変更することで、有効圧縮比が低下し、そのデコンプレッション効果（燃焼圧低減効果）によって内燃機関の作動音や振動を抑制することができる。
【０１４７】
≪ステップＳ３１≫
ステップＳ３０で車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より大きい(高速走行)と判断された場合においては、自動車の走行に起因する風切り音や、走行路面からの振動も大きくなるため、搭乗者にとって内燃機関の作動音や振動が余り気にならなくなる。このため、内燃機関の性能を優先した吸気バルブ２３のバルブタイミングに制御する。
【０１４８】
例えば、アクセル開度(アクセル踏込量)が大きい場合は、運転者の加速要求が強いとして、トルク(充填効率)を高めるように吸気ＶＴＣ２５を進角し、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)として、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を下死点に近づけ充填効率を高める。
【０１４９】
また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)として、排気バルブ２４とのバルブオーバーラップを増加させ、いわゆる掃気効果により充填効率を高め、トルクを向上させる。
【０１５０】
アクセル開度(アクセル踏込量)が小さい場合は、燃費要求が強いとして、吸気ＶＴＣ２５を遅角し、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)として、いわゆる「遅閉じアトキンソンサイクル」としてポンプ損失の低減を図って燃費を向上する。
【０１５１】
そして、アクセル開度が小開度から大開度に至る間は、最遅角の開時期(ＩＶＯｒｄ)から最進角の閉時期(ＩＶＣａd)まで吸気ＶＴＣの位相を順次に切り換えていく。こうすることで、各開度での運転者の加速要求の度合を満たしつつ、可及的に燃費を低減することができる。
【０１５２】
ここで、仮に吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)によるのではなく、スロットル開度を絞ることで要求トルクを満足する場合を想定すると、大きなポンプ損失が発生してしまう。これに対して、スロットル開度を大開度に維持しつつ、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)でトルク制御を行うことで、ポンプ損失を抑制し、且つ燃費性能を可及的に高めながら要求トルクを満たすことができるようになる。
【０１５３】
ここでも、図６に示す制御フロー、及びステップＳ２１〜Ｓ２５が実行されているので、全気筒(第１気筒、及び第２気筒)の夫々の吸気バルブ２３は、吸気カム３１によってリフト動作されていない。したがって、吸気カムシャフト３０には吸気バルブ２３のリフト動作されていないので、バルブスプリングの復元力に基づく負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しない。このため、吸気ＶＴＣ２５は内燃機関の停止の状態から容易に位相変換動作を開始することができる。
【０１５４】
≪ステップＳ３２≫
ステップＳ３２においては、上述した吸気ＶＴＣのバルブタイミングに設定した状態で、駆動モータ１７に駆動制御信号を供給してクランキングを開始する。これによって良好な再始動を行なうことができる。
【０１５５】
以上説明したように，図７の制御によれば内燃機関の再始動に際して、内燃機関や自動車の動作状態、例えば、内燃機関の温度、自動車の車速、アクセル開度等に基づき、吸気ＶＴＣを最適な位相に変換制御し、その直後、或いは同時に始動のためのクランキングを開始する。
【０１５６】
こうすることで、内燃機関や自動車の動作状態に合わせたバルブタイミングの状態からクランキングを迎えることができ、その後の始動燃焼の最初(初期)から良好な燃焼を得ることができる。
【０１５７】
尚、吸気ＶＴＣの位相変換制御を終了してからクランキング制御を開始しても良いし、位相変換制御を開始した時点、或いは開始してからクランキング制御を開始しても良い。前者の場合は燃焼開始時の制御位相ばらつきを抑制でき、後者の場合は再始動時間を短くして迅速な再始動が可能となる。
【実施例２】
【０１５８】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に直列２気筒の内燃機関であって、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)はほぼ同じに設定し、閉時期(ＩＶＣ)を進角させた設定としている。つまり吸気バルブ２３の作動角を第１の実施形態に比べて小さくしている。
【０１５９】
そして、吸気バルブ２３の最進角の閉時期(ＩＶＣａｄ)は、吸気下死点(吸気ＢＤＣ)より充分進角側に設定されており、いわゆる「早閉じミラーサイクル」のタイミングとなっている。一方、吸気バルブ２３の最遅角の閉時期(ＩＶＣｒｄ)は吸気下死点(吸気ＢＤＣ)付近の設定になっている。
【０１６０】
ここで、所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθｗ)は、第１の実施形態に比べて拡大されている。何故なら、吸気バルブ２３の最進角の開時期(ＩＶＯａｄ)は同等でありながら、吸気バル２３の最遅角時の閉時期(ＩＶＣｒｄ)は、第１の実施形態の最遅角の閉時期(ＩＶＣｒｄ)と比較すると、吸気下死点(吸気ＢＤＣ)付近まで進角しているためである。このように、第２の実施形態では、所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθｗ)を拡大できるので、クランク停止位置制御の制御精度を緩和することができる。
【０１６１】
或いは、無リフト区間(Ｓθｗ)を拡大するのではなく、無リフト区間(Ｓθｗ)の角度範囲内で、図５のような所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)のまま、或いは任意の角度範囲の第２の無リフト区間に設定することもできる。
【０１６２】
ここで、第２の無リフト区間は、図８にあるように無リフト区間(Ｓθａ)、(Ｓθｒ)、(Ｓθｍ)であり、これらの無リフト区間は、最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)と最遅角値の(ＩＶＣｒｄ)からなる全区間より小さい角度範囲である。
【０１６３】
例えば、無リフト区間(Ｓθａ)のように、相対的に進角させて最遅角の閉時期(ＩＶＣｒｄ)側に寄せて設定することができる。こうすれば、クランキングが開始されてから、次の気筒の吸気バルブ２３のリフトによる負荷トルクや変動トルクが発生するまでに、クランクシャフトが空転する角度を大きくとれるので、クランクシャフトの回転に勢いがつき、クランク回転が上昇しやすくなって始動性を更に高めることもできる。
【０１６４】
また、無リフト区間(Ｓθｒ)のように、相対的に遅角させて最進角の開時期(ＩＶＯａｄ)側に寄せて設定することができる。こうすれば、内燃機関の停止時における圧縮行程気筒(ここでは第１気筒)の筒内容積を小さくできる。
【０１６５】
内燃機関を停止する停止移行後には、ピストンとボアの隙間から大気と連通することになるので、筒内ガスは大気圧になる。次の再始動のクランキング時にその大気圧の筒内ガスが圧縮上死点まで圧縮され、その際の初回の圧縮圧力(燃焼は伴わない)が発生するが、元々の筒内容積が小さくなっているので、この圧縮圧力を抑制できる。その結果、円滑に内燃機関の回転を上昇することができる。
【０１６６】
更に、無リフト区間(Ｓθｍ)のように、最遅角の閉時期(ＩＶＣｒｄ)と、最進角の開時期(ＩＶＯａｄ)の中間付近に設定することもできる。すなわち、第１の実施形態の無リフト区間(Ｓθ)の中央付近に設定することにより、仮に制御不良が発生した場合であっても、第１の実施形態の無リフト区間(Ｓθ)からの逸脱を抑制できる。
【実施例３】
【０１６７】
次に本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第２の実施形態を直列３気筒の内燃機関に適用したものである。第２の実施形態では、吸気バルブ２３が「早閉じミラーサイクル」のバルブタイミングに設定されているので、最遅角の閉時期(ＩＶＣｒｄ)が進角される。このため、「早閉じミラーサイクル」でない場合に比べて無リフト区間が拡大されている。したがって、直列３気筒の内燃機関であっても、３気筒の吸気カム３１が夫々リフトしない無リフト区間を形成することができる。
【０１６８】
図８に示すように、第２の実施形態においては、直列２気筒での気筒間隔(クランク角)は、「７２０°÷２＝３６０°」である。一方、直列３気筒での気筒間隔(クランク角)は、「７２０°÷３＝２４０°」である。したがって、圧縮行程にある第１気筒と、これに続く後続の圧縮行程となる第２気筒の間隔は２４０°となり、２気筒の場合より１２０°短くなっている。（第１気筒の圧縮上死点〜第２気筒の圧縮上死点の期間）
すなわち、図８に示す直列２気筒での無リフト区間(Ｓθ)に対して、図９に示す直列３気筒での無リフト区間(Ｓθ)は１２０°短くなっているにもかかわらず、上述の「早閉じミラーサイクル」による吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)の早閉じによって、充分な無リフト区間(Ｓθ)が確保できる。
【０１６９】
したがって、気筒数を増加させて、内燃機機関の停止状態から高速で安定した吸気ＶＴＣ２５の動作を実現するには、本実施形態のような「早閉じミラーサイクル」による吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を進角側に設定するのが適している。これにより、気筒数を増加したにもかかわらず、無リフト区間(Ｓθ)を確保でき、吸気ＶＴＣ２５を高速に安定して動作させることができる。
【０１７０】
次に「早閉じミラーサイクル」を実行する内燃機関の再始動時の制御フローを図１０に基づき説明する。
【０１７１】
尚、第１の実施形態では、吸気下死点(吸気ＢＤＣ)より遅角側に、最進角、及び最遅角の閉時期(ＩＶＣ)を設定(いわゆる、遅閉じ)しているが、本実施形態では、吸気下死点(吸気ＢＤＣ)より進角側に最進角、及び最遅角の閉時期(ＩＶＣ)を設定している。更に好ましくは、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)が、最進角値では吸気下死点(吸気ＢＤＣ)より進角側に設定され、最遅角値では吸気下死点(吸気ＢＤＣ)の付近に設定されている。
【０１７２】
これによって各気筒の無リフト区間（Ｓθ）の範囲を拡大でき、３気筒の無リフト区間(Ｓθ)の夫々が重なる状態を作り出すことができる。したがって、内燃機関を停止する場合は、図６に示すように駆動モータ１７によって、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が、無リフト区間（Ｓθ）の範囲に収まるようにクランクシャフトを駆動制御する。
【０１７３】
そして、内燃機関が停止された状態から再始動を行なう場合は、以下の制御フローにしたがって再始動が行われる。
【０１７４】
≪ステップＳ２０≫
ステップ２０においては、内燃機関の再始動条件が成立したかどうかの判断を実行する。この判断は、例えばアイドルストップであれば、アクセルペダルが踏まれた、ブレーキペダルが踏まれていないといった条件から内燃機関を再始動するかどうかの判断を行っている。
【０１７５】
この判断で内燃機関の再始動条件が成立していないと判断されると、リターンに進んで内燃機関を停止した状態を継続する。一方、内燃機関の再始動条件が成立していると判断されると、ステップＳ４０に移行する。
【０１７６】
≪ステップＳ４０≫
ステップＳ４０においては、図７のステップＳ２１〜ステップＳ２５までの制御ステップを実行する。ステップＳ２１〜ステップＳ２５はすでに説明しているので、ここでは説明を省略する。尚、これらの制御ステップは、省略してすぐにステップＳ４１に進むことも可能である。
【０１７７】
ここで、図７においてステップＳ２２では、検出されたクランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)の範囲外にあると、ステップＳ２３〜Ｓ２５で駆動モータ１７によってクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を無リフト区間(Ｓθ)内に収まるように制御されている。
【０１７８】
しかしながら、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)の範囲外にあると、内燃機関の再始動を省略することも可能である。ただ、実際上はこのような状態となるのは想定されない。
【０１７９】
≪ステップＳ４１≫
次に、クランクシャフト回転停止位置(θｃ)が無リフト区間(Ｓθ)に収束しているので、続いて内燃機関や、自動車の動作状態に応じて吸気ＶＴＣ２５を制御する。尚、この場合は内燃機関のクランキングは行なわれていない状態である。
【０１８０】
まず、ステップＳ４１においては、内燃機関の温度は第１の所定温度(Ｔ１)より高いかどうかを判断する。この第１の所定温度(Ｔ１)は、内燃機関の温度が低いかどうか(つまり冷間始動かどうか)を判断する温度である。内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ１)より低いとステップＳ４２に移行し、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ１)より高いとステップＳ４３に移行する。
【０１８１】
≪ステップＳ４２≫
ステップＳ４２においては、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ1)より低いと判断されているので、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の目標とする閉時期(ＩＶＣ)を最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)に制御する。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、これに合せて最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)に変更される。
【０１８２】
そして、閉時期(ＩＶＣｒｄ)は吸気下死点(ＢＤＣ)に近い(ほぼ吸気下死点)ため、クランキング後の始動燃焼について考えてみると、有効圧縮比が向上して筒内混合気温度が上昇して燃焼が改善する。
【０１８３】
これらの最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)、及び最遅角値の開時期(ＩＶＯｒｄ)に基づく効果により冷間始動時の燃焼が改善され、排気エミッション性能を向上することが期待できる。制御信号が求められるとステップＳ４７に移行する。
【０１８４】
≪ステップＳ４３≫
ステップＳ４３においては、内燃機関の温度は第２の所定温度(Ｔ２)より低いかどうかを判断する。この第２の所定温度(Ｔ２)は、内燃機関の温度が通常温度より高いかどうか(つまり高温始動かどうか)を判断する温度である。内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より高いとステップＳ４４に移行し、内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より低いとステップＳ４５に移行する。
【０１８５】
≪ステップＳ４４≫
ステップＳ４４においては、内燃機関の温度が第２の所定温度(Ｔ２)より高いと判断されているので、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の目標閉時期(ＩＶＣ)を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)に制御する。また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)は、これに合せて最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)に変更される。
【０１８６】
そして、このように最遅角値に制御された時のクランキング後の始動燃焼について考えてみると、最遅角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)により有効圧縮比が低下しているので、異常燃焼(プレイグニッションやノッキング)を抑制して静かな始動燃焼を実現することできる。制御信号が求められるとステップＳ４７に移行する。
【０１８７】
≪ステップＳ４５≫
ここで、ステップＳ４５は、ハイブリッド車を想定して設定した制御ステップであり、内燃機機関を停止して電動モータで走行している過程で、再始動条件が成立した場合の制御ステップを示している。
【０１８８】
ステップＳ４３、及びステップＳ４５の判断で、内燃機関の温度が第１の所定温度(Ｔ1)より高く、第２の所定温度(Ｔ２)より低い場合(Ｔ１〜Ｔ２の範囲)においては、自動車の車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖo)より大きいかどうかの判断を実行する。
【０１８９】
このように車速を判断するのは、自動車の静粛性を優先するか、内燃機関の性能を優先するかの選択を行なうためである。自動車の車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より小さい(低速走行)と、静粛性を優先してステップＳ４４に移行し、車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より大きい(高速走行)と、内燃機関の性能を優先してステップＳ４６に移行する。
【０１９０】
ここで、ステップＳ４４においては、先に述べたように、吸気ＶＴＣ２５は、吸気バルブ２３の閉時期を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)に、また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)に変更するように動作される。
【０１９１】
例えば、所定の車速(Ｖo)未満の低速走行の場合は、自動車の走行に起因する風切り音や、走行路面からの振動も小さいため、搭乗者にとって内燃機関の作動音や振動が気になり易い。
【０１９２】
そこで、吸気バルブ２３の閉時期を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)に、また、吸気バルブ２３の開時期(ＩＶＯ)を最進角値の開時期(ＩＶＯａｄ)に変更することで、有効圧縮比が低下し、そのデコンプレッション効果（燃焼圧低減効果）によって内燃機関の作動音や振動を抑制することができる。
【０１９３】
≪ステップＳ４６≫
ステップＳ４５で車速(Ｖｓ)が所定の車速(Ｖｏ)より大きい(高速走行)と判断された場合においては、自動車の走行に起因する風切り音や、走行路面からの振動も大きくなるため、搭乗者にとって内燃機関の作動音や振動が余り気にならなくなる。このため、内燃機関の性能を優先した吸気バルブのバルブタイミングに制御する。
【０１９４】
例えば、アクセル開度(アクセル踏込量)が大きい場合は、運転者の加速要求が強いとして、トルク(充填効率)を高めるように吸気ＶＴＣ２５を遅角し、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を最遅角値の閉時期(ＩＶＣｒｄ)として、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を吸気下死点(吸気ＢＤＣ)に近づけ充填効率を高め、トルクを向上させる。
【０１９５】
アクセル開度(アクセル踏込量)が小さい場合は、燃費要求が強いとして、吸気ＶＴＣ２５を進角し、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を最進角値の閉時期(ＩＶＣａｄ)として、いわゆる「早閉じミラーサイクル」としてポンプ損失の低減を図って燃費を向上する。
【０１９６】
そして、アクセル開度が小開度から大開度に至る間は、最進角の開時期(ＩＶＣａｄ)から最遅角の閉時期(ＩＶＣｒd)まで吸気ＶＴＣの位相を順次に切り換えていく。こうすることで、各開度での運転者の加速要求の度合を満たしつつ、可及的に燃費を低減することができる。
【０１９７】
ここで、仮に吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)によるのではなく、スロットル開度を絞ることで要求トルクを満足する場合を想定すると、大きなポンプ損失が発生してしまう。これに対して、スロットル開度を大開度に維持しつつ、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)でトルク制御を行うことで、ポンプ損失を抑制し、且つ燃費性能を可及的に高めながら要求トルクを満たすことができる。これは第１の実施形態と同様である。
【０１９８】
≪ステップＳ４７≫
ステップＳ４７においては、ステップＳ４２、Ｓ４４、Ｓ４６で設定された制御信号(位相変換信号)を吸気ＶＴＣ２５に出力する。吸気ＶＴＣ２５では制御信号に対応して遅角油圧室５５、進角油圧室５６(図３参照)の油量が制御され、ベーンロータ５１がその位置を調整される。
【０１９９】
ここで、図６に示す制御フロー、及びステップ４０が実行されているので、全気筒(第１気筒〜第３気筒)の夫々の吸気バルブ２３は、吸気カム３１によってリフト動作されていない。したがって、吸気カムシャフト３０には吸気バルブ２３のリフト動作されていないので、バルブスプリングの復元力に基づく負荷トルクや負荷変動トルク等は発生しない。このため、吸気ＶＴＣ２５は内燃機関の停止の状態から容易に位相変換動作を開始することができる。吸気ＶＴＣ２５が駆動されるとステップＳ４８に移行する。
【０２００】
≪ステップＳ４８≫
ステップＳ４８においては、吸気ＶＴＣ２５によって制御された、実際の吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を検出する。この閉時期の検出は、吸気カムシャフト３０に設けたカムセンサで検出することができる。実際の閉時期(ＩＶＣ)を検出するとステップＳ４９に移行する。
【０２０１】
≪ステップＳ４９≫
ステップＳ４９においては、カムセンサで検出された実際の吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)と、ステップＳ４２、Ｓ４４，Ｓ４６で求められた目標とする吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を比較する。そして、両者が一致しない場合はステップＳ５０に移行し、一致している場合はステップＳ５１に移行する。
【０２０２】
≪ステップＳ５０≫
ステップＳ４９で、実際の吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)と目標とする吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)が一致していないと判断されているので、ステップＳ５０においては、実際の吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)を補正する。そして、ステップＳ４９とステップＳ５０の制御ステップを繰り返して、実際の吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)と目標とする吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)が一致すると、ステップＳ５１に移行する。
【０２０３】
≪ステップＳ５１≫
ステップＳ５１においては、上述した吸気ＶＴＣ２５のバルブタイミングに設定した状態で、駆動モータ１７に駆動制御信号を供給してクランキングを開始する。クランキングを行っている状態でステップＳ５２に移行する。
【０２０４】
≪ステップＳ５２≫
ステップＳ５２においては、クランクシャフト１５の実際の回転数(Ｎｅ)を検出するが、この回転数(Ｎｅ)はクランク角センサによって検出することができる。この後、ステップＳ５３に移行する
≪ステップＳ５３≫
ステップＳ５３においては、クランクシャフト１５の実際の回転数(Ｎｅ)が所定の始動判断回転数(Ｎｔ)を超えたかどうかが比較される。始動判断回転数(Ｎｔ)は始動燃焼が可能な回転数に設定されている。そして、実際の回転数(Ｎｅ)が始動判断回転数(Ｎｔ)に達していないと判断されると再びステップＳ５２に戻り、実際の回転数(Ｎｅ)が始動判断回転数(Ｎｔ)に達したと判断されるとステップＳ５４に移行する。
【０２０５】
≪ステップＳ５４≫
ステップＳ５４においては、内燃機関を再始動するために再始動燃焼制御を実行する。再始動燃焼制御は、燃料噴射制御、点火制御、及び排気ＶＴＣ制御といった制御が行われる。尚、排気ＶＴＣ２６(図２参照)はこの再始動燃焼制御が実行される時点で初めて駆動が開始される。
【０２０６】
ここで、内燃機関の停止時において、吸気バルブは全気筒で無リフト区間(Ｓθ)に収めているが、全気筒の排気バルブまで無リフト区間に制御するのは実質的に困難である。このため、本実施形態では、機関性能に影響を及ぼす吸気ＶＴＣの方を優先して制御している。ただ、回転数が始動判定回転数まで増加すると、油圧ポンプが動作するので排気ＶＴＣも変換ができるようになる。
【０２０７】
本実施形態では、排気ＶＴＣ２６は油圧式であるため、内燃機関の回転によって油圧ポンプの油圧が上昇して、排気バルブがリフト動作されている状態でも変換応答性を向上できる。また、排気ＶＴＣ２６が電動ＶＴＣであった場合でも、排気カムシャフトの回転数の増加に伴って、回転摩擦トルクが低下するので変換応答性を向上することができる。
【０２０８】
このように、回転数が上昇して油圧ポンプ６０が動作すると、排気ＶＴＣ２６も良好な変換動作できるようになり、吸気ＶＴＣによる吸気バルブ２３の位相制御と協調しつつ、排気バルブ２４によるバルブオーバーラップを理想的に制御できる。
【０２０９】
例えば、吸気バルブ２３の閉時期(ＩＶＣ)を進角側に設定して早く閉じるようにすると、付随して開時期(ＩＶＯ)も進角側に移行して早く開くようになる。このため、過大バルブオーバーラップが発生して燃焼が不安定になる場合がある。そこで、排気ＶＴＣ２６を進角側に設定してバルブオーバーラップを減少させる、といった協調制御が可能となる。
【０２１０】
本発明では、油圧式の吸気ＶＴＣについて説明したが、電動モータによって駆動される電動式の吸気ＶＴＣであっても差し支えない。また本発明では、排気ＶＴＣは必要不可欠ではなく、必要に応じて用いれば良いものであるが、協調制御等を考慮すると排気ＶＴＣは備えられているのが望ましい。
【０２１１】
また、内燃機関の気筒数は、２気筒以上の多気筒内燃機関であれば適用可能である。要は、吸気カムシャフトに設けられた夫々の吸気カムによるリフト動作の中で、無リフト区間(Ｓθ)が作り出せればよいものである。
【０２１２】
また、無リフト区間(Ｓθ)の起点となる圧縮行程気筒での最遅角値での吸気バルブ閉時期(ＩＶＣｒｄ)、及び無リフト区間(Ｓθ)の終点となる燃焼順序で圧縮行程気筒に続く後続気筒での最進角値での吸気バルブ開位置(ＩＶＯａｄ)は、リフト下降終了点、リフト上昇開始点とすれば良い。
【０２１３】
或いは、各々を僅かなランプリフトまで下降した点(やや進角)、僅かなランプリフトまで上昇した点(やや遅角)、としても良い。こうすれば、無リフト区間(Ｓθ)を拡大できて、クランクシャフトの回転停止位置制御の制御精度を緩めることができる。
【０２１４】
ここで、無リフトとランプリフト点の間のランプ区間は、リフト変化速度が極めて小さい緩衝区間であり、この区間において吸気カムシャフトに作用するバルブスプリングによる負荷トルクや変動トルクは極めて小さく、応答性への悪影響も極めて小さく実害はない。
【０２１５】
以上述べた通り本発明は、多気筒内燃機関のクランクシャフトの回転停止位置を調整するクランクシャフト回転停止位置制御機構と、吸気バルブを開閉させる吸気カムシャフトと、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相を変更して吸気バルブのバルブタイミングを調整する吸気側可変位相機構とを有する多気筒内燃機関の制御システムであって、内燃機関が停止する際にクランクシャフト回転停止位置制御機構によって、圧縮行程にある気筒(先行気筒)のクランクシャフト回転停止位置(θｃ)を、先行気筒の吸気側可変位相機構による吸気バルブの閉時期(ＩＶＣ)の最遅角値(ＩＶＣｒｄ)より遅角側で、しかも、燃焼順序で先行気筒に続く後続気筒の吸気バルブの開時期(ＩＶＯ)の最進角値(ＩＶＯａｄ)より進角側の所定角度範囲の無リフト区間(Ｓθ)に制御することを特徴としている。
【０２１６】
これによれば、吸気バルブが吸気カムによってリフトされていない無リフト区間(Ｓθ)の位置でクランクシャフトを停止するため、吸気カムのリフト動作に起因するトルク反力が吸気側可変位相機構に対して作用せず、内燃機関を停止した後の再始動に際して、吸気側可変位相機構を進角方向、或いは遅角方向に高応答に安定的に動作させることができるという作用、効果を奏する。
【０２１７】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０２１８】
１５…クランクシャフト、１６…ピニオンギア機構、１７…駆動モータ(クランクシャフト回転停止位置制御機構)、２３…吸気バルブ、２５…吸気側可変位相機構、２７…制御装置(ＥＣＵ)、３０…吸気カムシャフト、３１…吸気カム、３３…スプロケット機構、３９…吸気側電磁切換弁、６０…油圧ポンプ、６１…作動油溜まり、６２…チェック弁、６４…油圧アキュームレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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