(57)【要約】      （修正有）【課題】ロック機構の解除不能時にも機関始動を行えるようにする。【解決手段】吸気弁３の開時期と閉時期を同時に同じ量だけ遅角及び進角する吸気バルブタイミング変更機構６と、吸気弁３の作動角を拡大及び縮小し、この作動角の変化に伴って吸気弁３の閉時期が吸気弁３の開時期よりも大きく変化する吸気作動角変更機構５と、上記吸気バルブタイミング変更機構６を所定の進角位置に機械的に保持するロック機構１６と、を備える。通常始動時には、ロック機構１６を解除，吸気バルブタイミング変更機構６を始動用の遅角位置，吸気作動角変更機構５を始動用の小作動角とした第１の始動モードで内燃機関１を始動する。ロック機構１６の解除不能と判定されたフェールセーフ時には、図中の一点鎖線の特性で示すように、吸気弁３の作動角を始動用の小作動角よりも拡大し、吸気弁３閉時期を吸気下死点近傍とした第２の始動モードで内燃機関１を始動する。【選択図】図６
2010270691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開時期と閉時期を同時に同じ量だけ遅角及び進角する吸気バルブタイミング変更機構と、
吸気弁の作動角を拡大及び縮小し、この作動角の変化に伴って吸気弁の閉時期が吸気弁の開時期よりも大きく変化する吸気作動角変更機構と、
上記吸気バルブタイミング変更機構を所定の進角位置に機械的に保持するロック機構と、
を備えた内燃機関の始動制御装置において、
上記ロック機構の解除不能を判定するロック解除不能判定手段と、
上記ロック機構が解除不能と判定されなかったときに、上記ロック機構を解除して、上記吸気バルブタイミング変更機構をロック機構により保持された上記進角位置よりも遅角した始動用の遅角位置とするとともに、上記吸気作動角変更機構を始動用の小作動角とした第１の始動モードで内燃機関を始動する第１の始動制御手段と、
上記ロック機構が解除不能と判定されたときに、上記吸気弁の作動角を上記第１の始動モードにおける始動用の小作動角よりも拡大した第２の始動モードで内燃機関を始動する第２の始動制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
上記第２の始動モードでは、吸気弁閉時期が吸気下死点に近づくように、上記吸気弁の作動角を上記始動用の小作動角よりも拡大することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
上記吸気作動角変更機構は、第１の始動モードにおける始動用の小作動角より拡大した第２の始動モードの作動角において、吸気弁閉時期を吸気下死点付近にしたときに、吸気弁開時期が吸気上死点付近にあるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
吸気通路を開閉するスロットル弁を備え、
上記第２の始動モードでは、上記第１の始動モードに比してスロットル弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
上記ロック解除不能判定手段は、機関停止直前にロック機構の解除不能を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
排気弁の閉時期を変更可能な排気可変動弁機構を有し、
上記第２の始動モードでは、吸弁弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップを所定以下に制限するように、上記吸気弁の作動角の拡大に伴い、上記排気弁の閉時期を進角させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項７】
上記吸気作動角変更機構が、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、
上記駆動偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、
上記制御偏心カムに回転可能に装着されるとともに、上記リンクアームに連結され、該リンクアームにより揺動されるロッカアームと、
上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンク部材を介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁を押圧する揺動カムと、
を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブタイミング変更機構と吸気作動角変更機構とを併用した内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期，作動角（開閉期間）やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされている。
【０００３】
特許文献１は、本出願人が先に提案した内燃機関の可変動弁装置を示しており、吸気弁の作動角を連続的に拡大，縮小可能な吸気作動角変更機構と、この作動角の中心角を遅進させることで、吸気弁の開時期と閉時期とを同じ量だけ同時に遅進させる吸気バルブタイミング変更機構と、を備え、両者を独立して制御することにより、種々のリフト特性に可変制御し得る技術が開示されている。また、この特許文献１では、吸気バルブタイミング変更機構の作動不良時には、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップが必要以上に与えられて始動不良や失火を招くことのないように、吸気弁の開時期が排気弁の閉時期以降となるように吸気作動角変更機構を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸気作動角変更機構と吸気バルブタイミング変更機構の２つの可変動弁機構を併用した場合、異常・故障時にも吸気弁とピストンとが干渉することのないように、両機構の作動可能範囲が制限される。特に、吸気作動角変更機構が、作動角の変化に伴って吸気弁の開時期が閉時期と同等あるいはそれ以上に変化する構造の場合、吸気作動角の拡大に伴って吸気弁開時期が進角することから、吸気作動角変更機構が最大作動角，吸気バルブタイミング変更機構が最進角位置の場合に吸気弁開時期が大きく進角することとなり、この吸気弁開時期に応じて両機構の作動可能範囲が比較的大きく制限される。
【０００６】
そこで、本出願人は、吸気弁の作動角の変化に伴って、吸気弁の閉時期が吸気弁の開時期よりも大きく変化する、つまり吸気弁開時期の変化が抑えられた吸気作動角変更機構の採用を検討している。これによれば、吸気作動角変更機構による吸気弁開時期の変化が抑えられ、上記の吸気バルブタイミング変更機構と併用した場合にも、両機構の作動可能範囲を比較的大きく確保することができる。
【０００７】
ところで、吸気バルブタイミング変更機構は、バルブスプリング等による動弁反力や燃焼圧力などの荷重が主に遅角側へ作用するために、所定の進角位置に保持する場合、油圧アクチュエータや電動モータ等のアクチュエータにより上記遅角側の荷重に抗して進角位置に保持することとなり、安定して保持することが難しく、また、保持のための消費エネルギーが増加する。このため、所定の進角位置を頻繁に使用する場合、ロックピン等を用いたロック機構を用いて所定の進角位置に保持する保持機構を設けることが望ましい。但し、ロック機構による吸気バルブタイミング変更機構のロック位置が機関始動時に用いられる位置と異なる場合、何らかの理由でロック機構の解除が不能となった場合に、始動が不安定となるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸気弁開時期の変化が抑えられた吸気作動角変更機構と、吸気バルブタイミング変更機構と、を併用した構造の新たな制御、特に、ロック機構の解除不能状態を含めた機関始動制御を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内燃機関は、吸気弁の開時期と閉時期を同時に同じ量だけ遅角及び進角する吸気バルブタイミング変更機構と、吸気弁の作動角を拡大及び縮小し、この作動角の変化に伴って吸気弁の閉時期が吸気弁の開時期よりも大きく変化する吸気作動角変更機構と、上記吸気バルブタイミング変更機構を所定の進角位置に機械的に保持するロック機構と、を備えている。このように、吸気作動角変更機構は、作動角の変化に伴う吸気弁開時期の変化が抑えられたものであるため、上述したように、吸気弁開時期と閉時期が同期して変化する吸気バルブタイミング変更機構と併用した場合にも、ピストンとの干渉回避のための作動可能範囲を比較的広く確保することが可能である。また、機関運転中に頻繁に使用される所定の進角位置に吸気バルブタイミング変更機構を機械的に保持するロック機構を設けることで、アクチュエータにより燃焼圧力等に抗して進角位置に保持する場合に比して、保持エネルギーの無駄な消費がなく、より確実に安定して進角位置に保持することが可能である。
【００１０】
そして、本発明の始動制御装置は、上記ロック機構の解除不能を判定するロック解除不能判定手段と、上記ロック機構が解除不能と判定されなかったときに、上記ロック機構を解除して、上記吸気バルブタイミング変更機構をロック機構により保持された上記進角位置よりも遅角した始動用の遅角位置位置とするとともに、上記吸気作動角変更機構を始動用の小作動角とした第１の始動モードで内燃機関を始動する第１の始動制御手段と、上記ロック機構が解除不能と判定されたときに、上記吸気弁の作動角を上記第１の始動モードにおける始動用の小作動角よりも拡大した第２の始動モードで内燃機関を始動する第２の始動制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、ロック機構が正常に作動する通常の第１の始動モードでは、吸気作動角を小作動角とすることで、スロットル弁に依存せずに吸入空気量を始動に適した少ない量に制限することができ、かつ、ロック機構を解除した上で始動用の遅角位置とすることで、吸気弁閉時期を吸気下死点側へ遅角させて、吸気充填効率や有効圧縮比を高めるようにしている。
【００１２】
ここで、吸気作動角変更機構や吸気バルブタイミング変更機構は、一般的に、動弁反力や燃焼圧力による荷重が主に小作動角側・遅角側へ作用することから、機関停止状態では最小作動角，最遅角位置となっていることが多く、従って、例えば始動用の作動角，遅角位置を最小作動角，最遅角位置とすれば、改めて吸気作動角変更機構や吸気バルブタイミング変更機構を大幅に駆動することなく速やかに機関始動を開始することができる。
【００１３】
一方、何らかの理由によりロック機構によるロック解除が正常に作動せず、最進角位置にロックされた状態で内燃機関が停止した場合、機関始動時にも吸気バルブタイミング変更機構が最進角位置に保持されたままとなる。このため、通常の始動用の遅角位置に対し、吸気弁閉時期が吸気下死点よりも大幅に進角して、吸気充填効率や有効圧縮比が大きく低下し、このままでは内燃機関を始動することができないことがある。
【００１４】
そこで本発明では、ロック機構の解除不能と判定されたときに、上記吸気弁の作動角を上記始動用の小作動角よりも拡大した第２の始動モードで内燃機関を始動する。ここで、本発明の吸気作動角変更機構は、吸気弁開時期の変化が抑えられたものであるため、作動角の拡大により、吸気弁開時期の変化（進角）を抑えつつ、吸気弁閉時期を吸気下死点へ向けて遅角することで、機関始動が可能な有効圧縮比を確保し、ロック機構の解除不能状態であっても良好な機関始動を実現することができる。ここで、吸気作動角の拡大により吸気弁開時期が大きく進角することがないので、これによる過度なオーバーラップの付与などを回避することができる。
【００１５】
好ましくは、吸気通路を開閉するスロットル弁を備え、上記第２の始動モードでは、通常の第１の始動モードと同様の吸入空気量に制限するように、上記第１の始動モードに比してスロットル弁の開度を小さくする。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、吸気弁の開時期と閉時期を同時に同じ量だけ遅角及び進角する吸気バルブタイミング変更機構と、吸気作動角の変化に伴う吸気弁開時期の変化が抑えられた吸気作動角変更機構とを併用した構造において、何らかの理由によりロック機構による吸気バルブタイミング変更機構の進角位置でのロック解除が不能となった場合であっても、良好な機関始動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の始動制御装置の一例を示すシステム構成図。
【図２】上記実施例の吸気作動角変更機構を示す斜視図。
【図３】上記実施例の吸気作動角変更機構を示す正面図。
【図４】上記実施例に係る吸気バルブリフト特性（Ａ）、大作動角時のリンク姿勢（Ｂ）及び小作動角時のリンク姿勢（Ｃ）を示す説明図。
【図５】比較例に係る吸気バルブリフト特性（Ａ）、大作動角時のリンク姿勢（Ｂ）及び小作動角時のリンク姿勢（Ｃ）を示す説明図。
【図６】上記第１実施例に係る機関始動制御を示すタイミングチャート。
【図７】上記第１実施例に係る機関停止直前の制御の流れを示すフローチャート。
【図８】上記第１実施例に係る機関始動時の制御の流れを示すフローチャート。
【図９】油水温に応じた始動トルク（Ａ）及びスロットル開度（Ｂ）を示す特性図。
【図１０】本発明の第２実施例に係る機関始動制御を示すタイミングチャート。
【図１１】上記第２実施例に係る機関始動時の制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１実施例に係る内燃機関（エンジン）の始動制御装置のシステム構成を示している。内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を両者同時かつ連続的に拡大及び縮小させる吸気作動角変更機構（ＶＥＬ）５と、この作動角の中心角をクランク角に対して連続的に遅進させることで、作動角（開閉期間）を変化させることなく、吸気弁開時期と閉時期を同時に同じ量だけ連続的に遅角及び進角させる排気バルブタイミング変更機構（ＶＴＣ）６と、を備えている。なお、吸気バルブタイミング変更機構６は、例えば特開２００７−３２３８０号公報にも記載されているように、吸気弁を駆動する駆動軸（カムシャフト）とともに回転するロータとクランクシャフトにより回転駆動されるハウジングとの相対回転位置を変化させることで、クランク角に対する駆動軸の回転位相を遅進させるベーン式の機構であり、その構造は公知であるために、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
吸気通路７のコレクタ７ａ上流側には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御式のスロットル弁２が設けられている。ここで、上記スロットル弁２は、主として吸気通路７内にブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させるために用いられており、基本的に、吸入空気量の調整は、上記の吸気作動角変更機構５と吸気バルブタイミング変更機構６により吸気弁３のバルブリフト特性を変更することで行われる。また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配置されており、上記のように吸気弁３もしくはスロットル弁２により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。
【００２０】
コントロールユニット１０は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル角度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯ、機関回転速度センサ１２からの機関回転速度信号Ｎ、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号、冷却水温度センサ１４からの水温信号、空燃比センサ１５からの信号、等を受け取り、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、吸気作動角変更機構５の目標角度、吸気バルブタイミング変更機構６の目標角度およびスロットル弁２の目標開度などをそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁８および点火プラグ９を制御するとともに、所定の目標角度を実現するための制御信号を、吸気作動角変更機構５のアクチュエータおよび吸気バルブタイミング変更機構６のアクチュエータへそれぞれ出力し、かつスロットル弁２の開度を上記目標開度となるように制御する。
【００２１】
次に、図２〜図５を参照して、吸気作動角変更機構５の構成について説明する。図２および図３に示すように、この吸気作動角変更機構５は、シリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持され、かつ内燃機関１のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２１と、この駆動軸２１に固定された円盤状の駆動偏心カム２２と、同じくシリンダヘッドに回転自在に支持された制御軸２３と、この制御軸２３に設けられた制御偏心カム２４と、を備えている。ここで、上記制御偏心カム２４は、制御軸２３の本体部分に対し一対のクランクアーム部２４ａを介して連結されたクランクピン状をなし、つまり、制御軸２３は、全体としてクランクシャフト状をなしている。なお、上記駆動軸２１および制御軸２３は、例えば直列に配置された複数気筒に共通のものとなっており、シリンダの上下方向を基準とすると、制御軸２３の方が駆動軸２１よりも上方（より具体的には斜め上方の位置）に位置している。また上記制御軸２３の一端には、電動モータや油圧式アクチュエータなどの図示せぬアクチュエータが連結されており、上記制御偏心カム２４の位置を制御している。
【００２２】
上記駆動偏心カム２２の外周には、リンクアーム２６の環状部２６ａが回転自在に嵌合しており、この環状部２６ａの一部からアーム部２６ｂが延びている。上記制御偏心カム２４の外周には、ロッカアーム２７の基部２７ａが回転自在に取り付けられている。このロッカアーム２７の基部２７ａは、ベアリングキャップ２７ｂが別部品となったいわゆる２つ割り状に形成され、該ベアリングキャップ２７ｂを一対のボルト２８で締結することにより、クランクピン状の制御偏心カム２４に取り付けられている。また、上記基部２７ａから一方の側へ長短２つのアーム部２７ｃ，２７ｄが延びており、その短い方のアーム部２７ｄの先端のピン部２７ｅに、上記リンクアーム２６のアーム部２６ｂが回転自在に連結されている。
【００２３】
揺動カムスリーブ３１は円筒状をなし、上記駆動偏心カム２２に隣接する形で上記駆動軸２１の外周に回転自在に嵌合している。この揺動カムスリーブ３１は、１気筒当たり２つの吸気弁３を同時に開閉するように２つの揺動カム３２を備えており、その一方の揺動カム３２と上記ロッカアーム２７のアーム部２７ｃとが、上下に概ね直線状に延びたリンク部材３３によって連結されている。このリンク部材３３は、ロッカアーム２７および揺動カム３２を両側から挟むように、金属板を略Ｕ字形断面に折り曲げて構成されており、その上端がピン３４を介してロッカアーム２７のアーム部２７ｃに回転自在に連結され、下端がピン１５を介して揺動カム３２に回転自在に連結されている。従って、一対の揺動カム３２は、ロッカアーム２７の揺動に伴って揺動し、例えばタペット（図示省略）を介して吸気弁３を押し開く。
【００２４】
上記の構成において、制御偏心カム２４の回転位置に応じて吸気弁のリフト・作動角が連続的に変化する基本的な原理は、上述した特許文献１等のものと変わりがないが、この実施例の吸気作動角変更機構５においては、制御偏心カム２４を中心としてロッカアーム２７の一方の側にリンクアーム２６およびリンク部材３３の双方が連結されており、駆動偏心カム２２のカム作用によりリンクアーム２６がロッカアーム２７を下方へ引き下げることで、リンク部材３３が揺動カム３２を下方へ押し下げる構成となっている。
【００２５】
また、この吸気作動角変更機構５においては、図４にも示すように、リフト・作動角を増減変化させたときに、吸気弁の閉時期が開時期に比して大きく変化し、つまり主に吸気弁の閉時期が大きく変化し、特に第１実施例のものにおいては吸気弁開時期がほぼ一定に維持される特性となっている。この点について、作動角の増減に伴って吸気弁の開時期と閉時期とが同等に変化する図５の比較例を参照して説明する。図４及び図５において、（Ａ）は吸気弁の作動角を含めたバルブリフト特性の変化を示し、図中の「θｃ」は作動角の中心角の位相（クランク角）を示している。（Ｂ）は大作動角の設定における中心角位相でのリンク姿勢を示し、（Ｃ）は小作動角の設定における中心角位相でのリンク姿勢を示している。図４に示す本実施例では、図５に示す比較例に比して、制御軸２３の中心に対する制御偏心カム２４の偏心量が大きく設定されており（ΔＨ１＞ΔＨ２）、これによって、作動角の変化に伴う駆動偏心カム２２の中心位置、つまりは作動角の中心位相θｃが大きく変化し、特に、図４（Ａ）に示すように作動角が大きくなるほど中心位相θｃを遅角させることで、吸気弁の開時期に比して吸気弁の閉時期を大きく変化させることができる。
【００２６】
次に、図６を参照して、本実施例の要部をなす機関始動制御について説明する。なお、この第１実施例においては、排気弁のリフト特性は固定のものとなっており、排気弁の閉時期が排気上死点（ＴＤＣ）近傍、詳しくは排気上死点（ＴＤＣ）よりやや遅角した位置に設定されている。
【００２７】
通常の機関始動時には、吸気作動角変更機構５を所定の小作動角，より具体的には最小作動角とし、吸気バルブタイミング変更機構６を所定の遅角位置、より具体的には最遅角位置として、吸入空気量を所定の目標空気量に制限した状態で、スロットル開度を全開としたまま、内燃機関の始動を行う。この最小作動角，最遅角位置の設定では、図６の実線の特性で示すように、吸気弁閉時期が吸気下死点（ＢＤＣ）近傍とされ、吸気弁開時期が排気上死点よりも大幅に遅角した設定、つまり排気上死点と吸気下死点の中間付近まで遅角した設定となっている。
【００２８】
ここで、吸気作動角変更機構５には動弁反力や燃焼圧力による荷重が主に小作動角側へ作用するために、機関停止状態では、通常、最小作動角となっている。同様に、吸気バルブタイミング変更機構６には動弁反力や燃焼圧力による荷重が主に遅角側へ作用するために、機関停止状態では、通常、最遅角側となっている。このように、機関停止状態では、通常、既に最小作動角，最遅角位置となっているために、この機関停止状態からの機関始動時には、多くの場合、改めて吸気作動角変更機構５や吸気バルブタイミング変更機構６を最小作動角，最遅角位置へ向けて駆動制御する必要がなく、速やかに機関始動を開始することができる。
【００２９】
ところで、この実施例の内燃機関においては、このような機関始動時やアイドル運転域を除くほぼ全ての機関運転領域で、吸気バルブタイミング変更機構６を最進角位置とする設定が用いられる。このため、吸気バルブタイミング変更機構６を最進角位置に機械的に保持するロック機構１６（図１参照）が設けられている。このロック機構１６は、例えば特開２００７−３２３８０号公報等に記載されているように、ベーンを有するロータとハウジングとにロックピンとロック孔を設け、最進角位置でロックピンをロック孔に差し込むことで、ロータとハウジングとを回転方向に機械的に係止して、吸気バルブタイミング変更機構６を最進角位置に機械的に保持つまりロックするものであり、既に公知の機構であるために、ここでは具体的な構造の説明を省略する。このように吸気バルブタイミング変更機構６を最進角位置にロックすることで、吸気バルブタイミング変更機構６による吸気弁の開閉時期の変動を招くことがなく、また、モータ等のアクチュエータにより動弁反力や燃焼圧力に抗して吸気バルブタイミング変更機構６を最進角位置に保持する必要がなく、消費エネルギーの損失を軽減・解消することができる。なお、ロックピンの動作、つまりロック及びロックの解除は、上記コントロールユニット１０により制御される。
【００３０】
このようなことから、機関始動時には、予めロック機構１６を解除して吸気バルブタイミング変更機構６を最遅角位置に変換しておく必要がある。但し、機関始動指令を受けてからロック機構１６を解除して吸気バルブタイミング変更機構６を始動に適した最遅角位置に変換することは、始動直前にはフリクションが高く油圧も低いので、特に油圧駆動式の場合には上記変換が非常に困難であるとともに、駆動損失も大きく、また、機関始動が遅れるために始動応答性が低下する。そこで、本実施例では、後述するように、機関停止要求を受けると、機関停止の直前に、ロック機構１６を解除して、吸気バルブタイミング変更機構６を予め始動に適した最遅角位置に積極的に駆動・変換させている。機関停止直前には内燃機関が未だ作動しており、油圧も高く、また、動弁反力や燃焼圧力が遅角側へ作用していることから、最遅角位置への変換を非常に短時間で完了することができる。
【００３１】
但し、何らかの理由によりロック機構１６によるロック解除が正常に作動せず、最進角位置にロックされた状態で内燃機関が停止し、機関始動時にも吸気バルブタイミング変更機構６が最進角位置に保持・ロックされたままの最進角固着状態となっていると、図６の破線の特性で示すように、通常始動時の最遅角位置，最小作動角の設定に比して、吸気弁閉時期が吸気下死点よりも大幅に進角することから、吸気充填効率や有効圧縮比が大きく低下し、内燃機関を始動することができない。
【００３２】
そこで本実施例では、機関始動時にロック機構１６が解除不能となっている場合、機関始動が可能な有効圧縮比が得られるように、吸気作動角変更機構５を小作動角よりも拡大する。具体的には、図６の一点鎖線で示すフェールセーフ時の特性のように、通常始動時と同様、吸気弁閉時期が吸気下死点近傍となるように、作動角を拡大している。すなわち、吸気作動角変更機構５は、正常時における始動用の小作動角より拡大したフェールセーフ時の作動角において、吸気弁閉時期を吸気下死点付近にしたときにも、吸気弁開時期が吸気上死点付近に留まるように構成されている。このような作動角の拡大による吸入空気量の増加を相殺するように、つまり通常始動時と同等の目標空気量となるように、スロットル開度を減少し、つまりスロットル開度を閉じ側に制御する。これによって、ロック解除不能状態でのフェールセーフ時にも、安定した内燃機関の始動を行うことができる。
【００３３】
ここで、吸気作動角変更機構５が、作動角の変化に伴う吸気弁閉時期の変化量が吸気弁開時期の変化量よりも大きく、特に本実施例では、作動角の変化にかかわらず吸気弁開時期がほぼ一定であるために、作動角の拡大により吸気弁開時期が大きく進角することもなく、吸気弁開時期が排気上死点近傍に維持されるために、過度なオーバーラップの付与による残留ガスの増加等を招くことがない。
【００３４】
図７は、このような実施例の機関停止時の制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、運転者のキー操作等によるエンジン停止指令を検出したかを判定する。エンジン停止指令を検出した場合、ステップＳ１２へ進み、次回の機関始動に備え、ロック機構１６による最進角位置でのロックの解除指令を出力する。ステップＳ１３では、吸気バルブタイミング変更機構６の目標変換角を次回の機関始動用の最遅角位置に設定する。ステップＳ１４では、この目標変換角へ向けて吸気バルブタイミング変更機構（ＶＴＣ）６を作動する。なお、吸気作動角変更機構５についても同様に、目標変換角を次回の機関始動用の最小作動角に設定し、この最小作動角へ向けて吸気作動角変更機構５を作動する。
【００３５】
ステップＳ１５では、吸気バルブタイミング変更機構６の実変換角が目標変換角に対して所定の差異があるかを判定する。つまり実変換角と目標変換角との差異（偏差）が所定値以上であるかを判定する。「実変換角」は、例えば回転角センサ（図示省略）により検出される駆動軸（カムシャフト）２１の回転角とクランク角とに基づいて求められる。所定の差異がなければ、実変換角が正常に目標変換角に変換されたと判断して、本ルーチンを終了し、内燃機関を停止する。所定の差異があると判定された場合、ステップＳ１５からステップＳ１６ヘ進み、上記差異の発生時間、つまりステップＳ１２のロック解除指令からの経過時間が、所定時間Ｔを超えたかを判定する。差異発生時間が所定時間Ｔを経過していなければステップＳ１５へ戻り、差異発生時間が所定時間Ｔを経過していれば、ステップＳ１７へ進み、ロック機構１６によるロック解除が正常に行われず、吸気バルブタイミング変更機構６が最進角位置にロックされたままのロック解除不能状態であると判定し、このようなロック解除不能状態にあることをフラグ等を利用してコントロールユニット１０のメモリ内に記憶して本ルーチンを終了し、内燃機関を停止する。
【００３６】
図８は、本実施例の機関始動時の制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１では、運転者のキー操作等によるエンジン始動要求を検出したかを判定する。始動要求を検出した場合、ステップＳ２２へ進み、冷却水温度センサ１４あるいは油温センサ（図示省略）によりエンジンの油水温（冷却水温又は油温）を検出する。
【００３７】
ステップＳ２３では、ロック機構１６によるロック解除が不能状態であるかを判定する（ロック解除不能判定手段）。この判定は、上述した機関停止直前のステップＳ１７の判定処理の内容をそのまま用いても良く、あるいは改めてロック解除がなされているかを検出・判定するようにしても良い。ロック解除不能状態と判定された場合、ステップＳ２４へ進み、スロットル弁２の制御を開始する。具体的には上述したように、作動角拡大による吸入空気量の増加を相殺するように、つまり通常の始動時と同等の目標空気量となるように、スロットル開度を減少させる。続くステップＳ２５では、ロック解除不能状態での機関始動に適したフェールセーフ時の目標ＶＥＬ作動角へ向けて作動角を変換する。具体的には上述したように、吸気弁閉時期が通常始動時と同等の吸気下死点近傍となるように作動角を拡大する。そして、スロットル開度及び作動角を図６の一点鎖線で示すフェールセーフ時（ロック解除不能時）の設定とした上で、ステップＳ２６へ進み、機関始動を開始する（第２の始動制御手段）。つまり、吸気バルブタイミング変更機構６が最進角位置に固定された状態で、スロットル開度を小さくし、作動角変更機構５を最小作動角としたフェールセール用の始動モード（第２の始動モード）で、スタータによるクランキングを開始し、内燃機関の始動を開始する。
【００３８】
一方、ステップＳ２３において、ロック解除不能状態になく、ロック解除が正常に作動していると判定された場合、ステップＳ２７，Ｓ２６ヘと進み、上述したように、通常始動用の設定を用いて機関始動を行う（第１の始動制御手段）。すなわち、スロットル開度を全開，吸気作動角変更機構５を最小作動角，吸気バルブタイミング変更機構６を最遅角位置とした通常始動モードで内燃機関を始動する。
【００３９】
上記ステップＳ２４において、ステップＳ２１で検知した油水温に応じてスロットル開度を調整するようにしても良い。つまり、図９（Ａ）に示すように、油水温が所定値α以下の冷機状態では、油水温が低くなるほど、油粘度が高くなってフリクションが高くなり、要求される始動トルクが高くなるので、図９（Ｂ）に示すように、このような冷機状態では、油水温が低くなるほどスロットル開度を大きくする。これによって、ロック解除不能状態での冷機始動時にも安定して機関始動を行うことができる。
【００４０】
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第２実施例を説明する。なお、基本的には第１実施例と同様であるため、重複する説明を省略し、第１実施例と異なる部分について主に説明する。この第２実施例では、排気弁４の閉時期を変更可能な可変動弁機構として、吸気バルブタイミング変更機構６と同様の排気バルブタイミング変更機構が適用されており、排気弁の開時期と閉時期とを同時に同じ量だけ変更可能である。また、この第２実施例の吸気作動角変更機構５は、作動角の変化に応じて吸気弁閉時期が吸気弁開時期よりも大きく変化するものの、吸気弁開時期も作動角の変化に伴って進角・遅角する。具体的には、吸気作動角の拡大に伴い、吸気弁開時期が進角，吸気弁閉時期が遅角し、吸気作動角の縮小に伴い、吸気弁開時期が遅角，吸気弁閉時期が進角する。
【００４１】
このため、ロック解除不能状態での機関始動時に、上記第１実施例と同様に、吸気弁閉時期が吸気下死点近傍となるように吸気作動角を拡大すると、吸気弁開時期が排気上死点よりも進角していき、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップが過大に与えられて、残留ガスが増加し、安定した始動性を確保することができないことがある。
【００４２】
そこで、この第２実施例では、ロック解除不能状態での機関始動時に、バルブオーバーラップの過大な付与を防止し、バルブオーバーラップ量を適切なものとするために、吸気作動角の拡大による吸気弁開時期の進角に応じて、排気バルブタイミング変更機構を、通常始動時に比して進角側に変換して、排気弁閉時期を進角させる。これによって、バルブオーバーラップ量を適切なものとし、安定した機関始動性を確保することができる。
【００４３】
図１１は、このような第２実施例の機関始動時の制御の流れを示すフローチャートである。基本的には第１実施例と同様であるが、ステップＳ２５による吸気作動角の拡大とあわせて、ステップＳ２５Ａにおいて、上述したように排気バルブタイミング変更機構を通常始動時に比して進角させる処理が加えられている。
【００４４】
このような第２実施例によれば、作動角の変化に応じて吸気弁開時期が多少は変化する吸気作動角変更機構を用いた場合であっても、排気側の吸気バルブタイミング変更機構を併用することで、ロック解除不能状態での機関始動時におけるバルブオーバーラップを所定以下に制限・縮小して、バルブオーバーラップの過大な付与を抑制し、安定した始動性を確保することができる。
【００４５】
なお、ロック解除不能状態での機関始動時における有効圧縮比を高めるその他の手法として、例えばピストン位置を変化させることで機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構を併用し、ロック解除不能状態での機関始動時に機関圧縮比を高めるようにしても良い。
【００４６】
また、上述した実施例では、機関停止直前に、吸気バルブタイミング変更機構を目標変換角である最遅角位置へ向けて積極的に駆動しているが（Ｓ１４）、上述したように、基本的には動弁反力等による荷重が進角側へ作用しており、最遅角位置へ向けて積極的に駆動しなくても最遅角位置へ復帰することが見込まれる場合には、このような最遅角位置へ向けて積極的に駆動する処理を省略しても良い。
【００４７】
更に、上記実施例では、ステップＳ１５〜Ｓ１７のロック解除不能の判定処理を、機関停止直前に行っているが、機関始動直前に行うようにしても良い。
【００４８】
また、上記実施例では、ロック機構によるロック・固定位置を、制御範囲内で最も進角した最進角位置に設定しているが、仕様に応じて制御範囲内の中間位置である適宜な進角位置としても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１…内燃機関
２…スロットル弁
３…吸気弁
４…排気弁
５…吸気作動角変更機構
６…吸気バルブタイミング変更機構
１０…コントロールユニット
１６…ロック機構 
【図１】
2010270691.tif 000003
【図２】
2010270691.tif 000004
【図３】
2010270691.tif 000005
【図４】
2010270691.tif 000006
【図５】
2010270691.tif 000007
【図６】
2010270691.tif 000008
【図７】
2010270691.tif 000009
【図８】
2010270691.tif 000010
【図９】
2010270691.tif 000011
【図１０】
2010270691.tif 000012
【図１１】
2010270691.tif 000013