(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と該各気筒に設けられた吸排気用の電気作動式バルブとを備えたエンジンの始動方法であって、
上記エンジンの始動要求があった場合に、上記エンジンのクランク角に基づいて、該エンジン始動直後に所定のエンジン出力を発生させるピストン下降運動を最初に実行可能な気筒を特定する工程と、
上記特定した気筒のうち、上記エンジンのフライホイールに最も近い側の気筒が吸気行程となるように、少なくとも一つの電気作動式バルブの開閉タイミングを設定する工程と、
を有する、エンジンの始動方法。
【請求項２】
上記エンジン出力がエンジン・トルクである、請求項１記載のエンジンの始動方法。
【請求項３】
上記エンジン出力が気筒空気量である、請求項１又は２記載のエンジンの始動方法。
【請求項４】
上記エンジン出力がエンジン回転速度である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を迅速に始動させる方法に関し、より具体的には、内燃機関の始動時間を短縮するように電気機械式吸排気弁を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン始動性と始動時間が、顧客満足度に大きな影響を与える可能性がある。一般的に、ドライバーが好むのは、短期間で一定のエンジン・クランキング時間と共に、低レベルのエンジン振動と騒音である。エンジンが一様かつ迅速に始動するとき、ドライバーは車両動作と性能に高度の信頼を感じる。
【０００３】
内燃機関の通常の機械駆動式バルブ・トレインは、カムシャフトの突出部の位置とプロファイルに基き吸気弁と排気弁を作動させる。エンジン・クランクシャフトは、コネクティング・ロッドによりピストンに接続され、ベルト又はチェーンによりカムシャフトに接続される。それゆえに、吸排気弁の開閉は、クランクシャフトの位置に基く。このクランクシャフト位置、ピストン位置そして開弁及び閉弁の間の関係が、ある気筒の行程、例えば4サイクル・エンジンであれば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程そして排気行程、を決定する。結果として、エンジン始動性と最初に着火すべき気筒は、カムシャフト／クランクシャフトのタイミング関係及びエンジン停止位置により、部分的に影響される。例えば、エンジン制御システムの一部のものは、固定のカム／クランク・タイミングに基いて複数のエンジン位置信号を観測する。これは、エンジン位置が、カム及びクランクシャフトの位置が特定されるまで、エンジン位置が確立され得ないので、クランキング時間を増大させる可能性がある。
【０００４】
他方で、電気機械的に駆動されるバルブ・トレインは、カムシャフトとクランクシャフトとを結びつける物理的な制約を持たない。つまり、少なくとも一部のバルブについては、カムシャフトとクランクシャフトを結び付けるベルトやチェーンが存在しなくても良い。更に、完全に又は部分的に電気機械式のバルブ・トレインは、カムシャフトを必要としない場合がある。結果として、カムシャフトとクランクシャフトとを結び付ける物理的制約は失われている。その結果、電気機械式バルブを内燃機関で用いるとき、バルブ・タイミング制御の自由度を増すことが可能である。
【０００５】
エンジン始動中の電気機械式バルブ作動を制御する方法の一つが、特許文献１に開示されている。この方法では、吸排気弁を閉じ、それから、スターターがエンジンをクランキングするのを許可する。720度までのクランクシャフトの回転を表す信号パルスが生成されたならば、各気筒の噴射シーケンスとクランクシャフト位置シーケンスが設定される。720度までのクランクシャフト回転を表す最初の信号パルスの生成後、最初のクランクシャフト・パルスが生成されたときに、各気筒の噴射シーケンスがイニシャライズされる。噴射シーケンスとクランクシャフト位置シーケンスは、各気筒の位置に対応し、それにより、各吸排気弁の開閉タイミングを制御することが出来る。気筒は、それぞれ、排気行程、吸気行程、圧縮行程、そして膨張行程、へ設定される。
【０００６】
上述の方法は、同じエンジン位置において、720度に1回パルスを発生する信号に依存する。この信号は、噴射及びそれに続く最初の燃焼イベントを開始するのに必要である。言い換えると、この方法は、エンジン停止位置、センサーの向き及びセンサー構成に応じて、エンジンを始動するのに必要な信号を発生する。この制約のために、この方法は、エンジン停止位置によっては、エンジン始動期間を増大させる可能性がある。例えば、上記720度信号が生成された直後のクランクシャフト位置でエンジンが停止しているとすると、最初の気筒が着火する前に、エンジンは少なくとも720度回転しなければならないことになる。更に、上記720度信号発生直前にエンジンが停止していると、いくつか不利なことが考えられる。第一に、選択されたセンサーの形式によっては、エンジン回転速度（以下、エンジン速度ともいう）が低くかつエンジン・クランキングが開始したときに、信号を発生することが出来ない場合がある。これが起こるならば、最初の気筒が燃料を受ける前に、エンジン・クランキングが720度を超えることになる。第二に、燃料が噴射されるようにセンサーが信号を発生する場合があり、そうなると、エンジンが720度回転するよりかなり前にエンジンが着火し、迅速に始動する。そのため、前述の方法の影響として、燃焼前にスターターにより発生するトルクによってエンジンが回転する時間であるエンジン・クランキング時間が大きく変わり得る。
【０００７】
加えて、上述の方法では、720度信号が観測されるまでのクランキングの間、吸気弁及び排気弁の両方を閉じる。クランキング前の個々の気筒の位置に応じて、720度信号パルスが検出されるまで、様々な量の空気が気筒内に保持され、それから、排気弁が開弁される。スターターの動力でエンジンが回転するとき、それぞれの気筒が閉じ込められた空気を圧縮する。圧縮される空気の量が変動する結果として、エンジン・トルクとスターター電流も変動する。結果として、通常の機械式バルブを持つエンジンと比較すると、エンジン振動と電力消費量とが増大する。
【特許文献１】米国特許第５７６５５１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明者は、これらを制約であると考え、上述の取組みは、通常の4ストローク・エンジン作動及びクランクシャフト位置に基き気筒のバルブを作動させることに単純に焦点を当てているだけ、と判断した。クランキング前の閉弁を除いて、この方法は、通常の機械駆動式バルブ・システムと同様に、始動中に吸排気弁を作動させる。この方法は、エンジン始動中の吸排気弁の作動が、4ストローク・タイミングを採らなくても良い、ことを認識していない。それゆえに、上述の取組みは、エンジン排出物、振動及び騒音を低下させる機会を見落とすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書の実施形態の一つが、電気作動式バルブを備えた内燃機関を始動する方法を含み、該方法は、上記エンジンの始動要求があった場合に、上記エンジンのクランク角に基づいて、該エンジン始動直後に所定のエンジン出力を発生させるピストン下降運動を最初に実行可能な気筒を特定する工程と、上記特定した気筒のうち、上記エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールに最も近い側の気筒が吸気行程となるように、少なくとも一つの電気作動式バルブの開閉タイミングを設定する工程と、を有する。
【００１０】
こうすることで、一例として、エンジン始動性を向上し、エンジン・クランキング時間を縮小するように、電気機械式バルブを作動させることが出来る。
【００１１】
言い換えると、一例として、気筒の行程（例えば、圧縮、燃焼、吸気、排気）を、選択された気筒において最初の燃焼イベントが発生するように、設定することが出来る。そして、（その気筒及び／又は他の気筒の）バルブを、この設定された行程に基き、点火順序を規定するように位置付けることが出来る。これは、エンジン・クランキング時間及び閉じ込められた空気がエンジンを通過する量を削減し得る。例えば、4気筒エンジンにおいて、2つのグループの気筒（例えば1番及び4番気筒と、2番及び3番気筒）が、ピストンを各気筒において同じ位置とすることが出来る。しかしながら、2つの気筒グループの一方が、エンジン・クランキング中に、所望のエンジン出力を発生することの出来る空気燃料混合気を吸引するのに充分なピストン下降運動を、他方の気筒グループより前に、行うことになる。電気機械式バルブ・タイミングがカムシャフト位置に基かないので、制御器は、エンジン・クランキング期間を短縮しながら、エンジンが所望のエンジン出力を発生するように、充分なピストン下降運動を行うグループの気筒の一つのバルブ・タイミングを設定することが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本件発明は、いくつかの効果を奏する。つまり、電気機械式バルブを持つエンジンにおいて、最初の燃焼イベント前のエンジン・クランキング時間を短縮することが出来る。
【００１３】
加えて、最初の燃焼を実行することの出来る気筒グループから、バルブ・タイミングを通じて気筒サイクルを規定することにより、気筒の一つを選択することの出来るエンジン制御器により、エンジン騒音と振動が低減され得る。気筒グループの気筒の一つが、エンジン始動の最初の燃焼イベント中に、その気筒グループの別の気筒と比較して、より大きな騒音を発生するならば、制御器は、エンジン騒音を低減するために、最初の燃焼イベントのために、始動中の発生騒音の低い気筒を単純に選択することが出来る。
【００１４】
本件発明の更に別の利点は、始動中にエンジン排出量が低減し得る、ということである。エンジンが始動される前に起こり得るエンジン・ポンプ・イベントが少ないので、エンジン・クランキング時間の短縮は、エンジン排出量を低下し得る。始動前のポンプ行程回数を削減することにより、前回のエンジン作動での炭化水素のうち、気筒を通って排気に送り出される量を、少なくすることが出来る。
【００１５】
エンジン始動を特定するための方法は各種あることを記すべきである。例えば、エンジン始動は、エンジンがスターターの動力の下で回転し始める時点と、所望のアイドル速度以上で回転する時点との間の期間とすることが出来る。別の取組みは、キー・オンで始まり、所望のエンジン回転速度／空気量に到達するまでの期間として、エンジン始動を特定するものである。
【００１６】
本発明の、上述のものなどの目的、構成、及び効果は、以下の詳細な説明を、それのみ又は添付の図面と関連させて読むならば、容易に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
そのうちの一つが図１に示された複数の気筒を有する内燃機関（エンジン）10は、電子エンジン制御器12により制御される。エンジン10は、燃焼室30及び気筒壁32を、その中に配置されてクランクシャフト40に結合されるピストン36と共に含む。燃焼室30は、それぞれ吸気弁52と排気弁54とを介して吸気マニフォールド44及び排気マニフォールド48と連通する。各吸排気弁は、電気機械的に制御されるバルブ・コイル及びアーマチュアの組立体53により、駆動される。アーマチュアの温度は、温度センサー51により、判定される。バルブ位置は、位置センサー50により判定される。代替例において、バルブ52及び54のバルブ・アクチュエーターがそれぞれ、位置センサーと温度センサーとを持つ。
【００１８】
吸気マニフォールド44はまた、制御器12からのパルス幅信号FPWに比例して燃料を供給するためにそこに結合された燃料噴射弁66を持つ。燃料が、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料レール（不図示）を含む通常の燃料システム（不図示）により、燃料噴射弁66へ供給される。エンジンは、当業者に直接噴射式として知られる、燃料が直接エンジン気筒に噴射される形式としても良い。加えて、吸気マニフォールドが、電子制御スロットル125に連通しているのが示されている。
【００１９】
ディストリビューターレス（distributor-less）点火システム88が、制御器12に応答して点火プラグ92を介して燃焼室30へ点火火花を与える。ユニバーサル排気酸素（universal exhaust oxygen: UEGO）センサー76が、触媒コンバーター70上流の排気マニフォールド48に結合されているのが示されている。二状態酸素センサー（Two-state exhaust gas oxygen sensor）は、UEGOセンサー76に代えることも出来る。二状態酸素センサー98が、触媒コンバーター70下流の排気マニフォールド48に結合されているのが示されている。センサー98は、UEGOセンサーとすることも出来る。触媒コンバーター温度は、温度センサー77により計測される、そして／又は、エンジン回転速度、負荷、空気温度、エンジン温度及び／又は空気量、若しくはそれらの組み合わせ、に基き、推定される。
【００２０】
触媒コンバーター70は、一例において、複数の触媒ブリック（brick）を含むものと出来る。また別の例においては、それぞれが複数のブリックを持つ、複数の排出制御装置を、用いることが出来る。コンバーター70は、一例において、三元触媒とすることが出来る。
【００２１】
制御器12は図１において、マイクロプロセッサー・ユニット102、入出力ポート（I/O）104、読出し専用メモリー（ROM）106、ランダム・アクセス・メモリー（RAM）108、キープアライブ・メモリー（KAM）110及び通常のデータ・バスを含む、通常のマイクロコンピューターとして、示されている。制御器12は、エンジン10に結合されたセンサーからの各種信号を受け、そのような信号には、前述の信号に加えて、冷却ジャケット114に結合された温度センサーからのエンジン冷媒温度（ECT）、アクセル・ペダルに結合された位置センサー119からのアクセル位置信号、吸気マニフォールド44に結合された圧力センサー122からのエンジン・マニフォールド圧力の計測値（MAP）、温度センサー117からのエンジン吸気温度又はマニフォールド温度の計測値（ACT）、及び、クランクシャフト40の位置を検出するホール効果センサー118からのエンジン位置信号、が含まれる。本発明の好ましい観点において、エンジン位置センサー118は、エンジン回転速度（RPM）をそこから判定することが出来るクランクシャフトの回転毎に所定回数の等間隔パルスを発生する。
【００２２】
別の実施形態において、直接噴射式エンジンを用いることが出来、その場合に、噴射弁66は、燃焼室30内において、点火プラグ92と同様にシリンダー・ヘッドに又は燃焼室側部にのいずれかに、配置される。
【００２３】
図２を参照すると、電気機械作動式バルブを持つエンジンの気筒／バルブ・モード選択のハイレベル・フローチャートが示されている。機械的な複雑さ、コストそして性能についての目標に応じて、エンジンは、各種の電気機械式バルブ構成を用いて構成することが出来る。例えば、高い性能と低コストが望ましい場合、電気機械式吸気弁と機械作動式排気弁を含むバルブ構成が適している。この構成は、自由度の高い気筒空気量制御を行ないながら、排気圧に対抗し得る高電圧バルブ・アクチュエーターに伴うコストを削減することになる。もう一つ考えられる機械式／電気式バルブ構成は、電気機械駆動式吸気弁と可変機械駆動式排気弁（クランクシャフト位置に対して開弁及び閉弁を調整するように制御され得る機械駆動式排気弁）とを含むものである。この構成は、完全電気機械駆動式バルブ・トレインと比較してより簡便な構造で、低速トルクを向上し、また燃料経済性を高める。他方で、電気機械式吸排気弁は、自由度を高めることが出来るが、システム・コストが高くなる可能性がある。
【００２４】
しかしながら、考えられるバルブ・システムそれぞれに特有の制御方法は、高価となりかねず、そして貴重な人的資源を浪費することになりかねない。それゆえ、自由度を持って各種バルブ・システム構成を制御することの出来る制御方法を持つのが有利である。図２は、より簡易となり得るが、比較的小さな変更により各種異なるバルブ構成を弾力的に制御することが可能な気筒／バルブ・モードの選択方法の一例である。
【００２５】
ここに記載された方法の一例は、ルーチンが実行されるたびに、一組の気筒／バルブ・モードを利用可能とする。この方法のそのステップが実行されるとき、エンジン、バルブそして車両の動作状態に基づき、利用可能な一組のモードの中から、気筒／バルブ・モードが外されることがある。しかしながら、この方法は、ルーチンのステップが実行されるにつれて、利用可能状態にない気筒／バルブ・モードを初期化して、所望の気筒／バルブ・モードを利用可能にするように、再設定され得る。それゆえ、初期化状態、実行順序及び利用可能モードの起動及び休止の選択には、各種選択肢が考えられる。
【００２６】
ステップ1010において、気筒／バルブ・モードを表す行列（モード・マトリックス）のセルが、全てのセルに1を挿入することにより、初期化される。V型構成で各4気筒ずつの2つのバンクを持つ8気筒エンジンのためのモード・マトリックスの一例が図３に示されている。モード・マトリックスは、他の構成を用いることも出来るものの、この例では1若しくは0の二元値を持つ構成である。マトリックスは、気筒／バルブ・モードの利用可能性を表すことが出来る。この例において、1は利用可能なモードを表し、0は利用可能でないモードを表す。
【００２７】
ルーチンが読み出されるたびに、モード・マトリックスは初期化され、それにより、全てのモードが最初に利用可能とされる。図７乃至13は、潜在的な気筒／バルブ・モードを示し、より詳細には後述する。マトリックスが示されているものの、言葉、バイト若しくはアレイなど他の構造でマトリックスに代えることが可能である。モード・マトリックスが初期化されると、ルーチンはステップ1012へ進む。
【００２８】
ステップ1012において、バルブ及び／又は気筒のモードのうちエンジン暖機状態により影響されるものが、モード・マトリックスから無効にさせられる。運転状態がブール論理（Boolean logic）でテストされ、その結果に基き気筒及び／又はバルブ・モードが無効にされる。一例において、暖機中の気筒／バルブ・モードの選択は、エンジンの動作状態を判定するエンジン運転状態に基づく。しかしながら、エンジンの運転条件に基く暖機中の気筒／バルブのモード選択は、エンジン温度と触媒温度だけに制約されるのではない。
【００２９】
エンジン及び触媒の温度はエンジン運転状態を表示するものの、電気機械式バルブは、更なる情報を提供でき、場合によっては、気筒／バルブのモード変化の基になり得る。例えば、センサー50により判定されるアーマチュアの温度を、モード選択の変更を起こす上述の状態に含めることが出来る。更に、バルブ動作回数、始動からの経過時間、バルブ動作時間、バルブ電流、バルブ電圧、バルブにより消費された電力、バルブ・インピーダンス、それらの組み合わせ、及び／又はそれらの一部組み合わせが、更なるバルブ動作状態を与えることにより、アーマチュア温度を補助（補足）する。結果として、電気機械式バルブの動作状態は、動作気筒数及び／又は動作気筒の行程数を決定するのに用いることが出来、加えて、動作可能なバルブの数及び構成若しくはパターンを判定するのに用いることが出来る。このようなバルブ動作状態をエンジンと触媒状態と共にモード選択論理の中に含めることも出来るし、エンジン及び触媒動作状態無しにモード選択論理を構成することも出来る。
【００３０】
例えば吸気弁及び／又は排気弁が対向していたり、吸気弁と排気弁が対角線上で対向していたりするバルブ・パターンの選択は、選択論理により、暖機状態、気筒行程モード及び作動気筒数に基づくものと出来る。これは、所望のバルブ・パターン、気筒行程モード及び気筒モードを選択論理を考慮して有効なままとすることにより、なされる。そして、図２の選択基準の残りのものが、図２のステップ1014乃至1022の制約条件を適用することにより、気筒モード、有効バルブ数、有効バルブ・パターン及び気筒行程モード、を決定することが出来る。
【００３１】
このようにしたエンジン始動中の電気機械式バルブ動作の選択が、例えば全気筒を少数のバルブで運転するなどの様々な方法で、エンジン動作を向上させることが出来る。そのような選択肢の一例として、気筒当り4つの電磁弁を持つV-8を、気筒当り2つのバルブで8気筒運転することが、該当することになる。そのような動作は、（バルブ電流を削減することにより電気エネルギーを節約することにより）燃料経済性を向上させるだけでなく、エンジン・トルクのピークが互いに近い（トルク周波数が高い）ので、エンジンの騒音、振動及びハーシュネス（NVH）もまた低下させることが出来る。更に、低温では、電力供給能力が低下し得る一方で、バルブ電力消費量が増大する。それゆえに、低温状態で（例えばエンジン始動中）少数のバルブを選択することで、エンジン・スターターで利用可能な電流がより多くなり、より長いクランキング（エンジンが自力回転するまでエンジンを回転させること）とより高いクランキング・トルクが、バッテリー容量を高めることなしに、可能となる。ルーチンはそして、ステップ1014へと進む。
【００３２】
ステップ1014において、エンジン排出量に影響するか又は影響されるバルブ及び／又は気筒のモードの一部が、無効にされる。ルーチンは、そしてステップ1016へ進む。
【００３３】
ステップ1016において、エンジン動作領域とバルブ劣化により影響されるバルブ及び／又は気筒のモードの一部が無効にされる。一例において、バルブ劣化の表示と共に触媒及びエンジン温度が、このステップで、気筒及び／又はバルブ・モードの無効化を判定するのに、用いられる。その選択処理の更なる詳細は、図５の説明でなされる。ルーチンはそして、ステップ1018へと進む。
【００３４】
ステップ1018において、エンジン及び車両の騒音、振動そしてハーシュネス（NVH）に影響される、バルブ及び／又は気筒のモードが、無効にされる。例えば、有効気筒数そして気筒燃焼周波数を変更するように、電気機械式バルブを、選択的に起動したり休止したりすることが出来る。選択された条件のもとで、車両の振動周波数又はモード（そこにおいて機械構造が殆ど又は全く減衰特性を持たない周波数）を励起する可能性のあるバルブ／気筒モードを避けることが望ましい場合がある。このような周波数に影響するバルブ及び／又は気筒のモードが、ステップ1018において無効にされる。ルーチンはそしてステップ1020へ進む。
【００３５】
ステップ1020において、所望の正味エンジン・トルクを発生するのに充分なトルクを提供しない気筒及び／又はバルブのモードが、無効にされる。このステップにおいて、要求正味エンジン・トルクが、モード・マトリックスに含まれる気筒／バルブ・モードのトルク能力と比較される。一例において、所望の正味トルクがある気筒／バルブ・モードのトルク能力（望ましい場合には、誤差分を含む）よりも大きいとき、その気筒／バルブ・モードが無効にされる。そしてルーチンはステップ1022へ進む。
【００３６】
ステップ1022において、モード・マトリックスが評価され、そして気筒／バルブ・モードが決定される。この時点で、ステップ1010乃至1020の基準に基づき、モード・マトリックスの行列セルにゼロを書き込むことにより、無効にされた気筒及びバルブの動作モードが利用不能にされる。行列の原点である(0,0)セルから始めて行ごとに、1を持つ行列対を求めるように、モード・マトリックスがサーチされる。値1を持つマトリックスの行／列の最後のものが、気筒／バルブ・モードを決定する。このようにして、モード・マトリックスと選択処理を構成することにより、最小の気筒数とバルブ数で制御目的を満たす。
【００３７】
気筒及び／又はバルブのモード変更が要求されるとき、つまり、図２のルーチンが最後に実行されてから異なる気筒及び／又はバルブのモードが適切であると図２のルーチンが判定するとき、差し迫ったモード変更が、新たな気筒及び／又はバルブのモードを表示する値に要求モードの変数を設定することにより、表示される。所定の期間の後で、目標モード変数が、要求モード変数と同じ値に設定される。要求されたモード変数は、周辺システムが実際のモード変更前に対応を取り得るように、迫っているモード変更の周辺システムに対する早期表示を行なうために用いられる。上記のような対応が取られるのは、例えば、変速機においてである。実際の気筒及び／又はバルブのモード変更は、目標モード変数を変更することにより、表示される。更に、この方法は、MODE_DLY変数を設定することにより、燃料を新たな気筒及び／又はバルブのモードに適応するように調整している間、要求及び目標トルクを変更させるのを遅延させても良い。気筒及び／又はバルブのモード変更が、MODE_DLY変数が設定される間、禁止される。
【００３８】
そして、選ばれたバルブ／気筒モードは、バルブ制御器へ出力される。それから、気筒／バルブ・モード選択ルーチンを出る。
【００３９】
加えて、気筒／バルブ・モード・マトリックス構造は、別の形態を採り、別の目的を持つことも出来る。一例において、マトリックスのセルに1とゼロを書き込む代わりに、別の実施形態であれば、トルク発生能力、排出量及び／又は燃料経済性により重み付けられた数字をマトリックスに書き込むようにも出来る。この例において、所望のモードは、マトリックスのセルに書き込まれた数字の値に基くものと出来る。更に、マトリックスの軸を規定する態様は、トルク量の増大又は減少に対応したものである必要はなく、燃料経済性、動力消費、可聴騒音及び排出量が、モード制御マトリックスの構造を規定するのに用いることの出来る別の基準である。このようにして、マトリックス構造を、気筒数及びバルブ数を最小にするという以外の目標に基き気筒とバルブのモードを決定するように、構成することが出来る。
【００４０】
また、図２の方法は、バルブ、バルブ・アクチュエーター、エンジン、シャシー、電気システム、触媒システム又は他の車両システム、の動作状態を判定するように、構成することも出来る。前述の動作状態は、所望の動作気筒数、動作バルブ数、バルブ・パターン、1気筒サイクル中の気筒行程数、気筒グループ化、交互バルブ・パターン及びバルブ位相を決定するために、用いることが出来る。各種動作状態を決定し、そして適切な気筒及びバルブ構成を選択することが、エンジン性能、燃料経済性そして顧客満足度を向上することが出来る。
【００４１】
一例において、エンジンのトルク発生能力を制限するために、少なくとも以下の二つの程度の自由度を用いることが出来る。
(1) 燃焼を実行する気筒数、及び
(2)  各気筒内で動作するバルブ数
それゆえに、単純に気筒数を用いることにより得られるものよりも、トルク発生能力の分解能を高めることが可能である。
【００４２】
更に、図２の方法は、エンジン運転状態に基きエンジンの1サイクル中に気筒／バルブ・モード相互間で切換わることが出来る。
【００４３】
別の例においては、8気筒エンジンが、4行程モードで4気筒を運転し、そして12行程モードで4気筒を運転し、各気筒において4つのバルブを用いる。このモードは、動作気筒数を減らし、そして動作気筒をより高い熱効率で運転することにより、所望のトルクと一定レベル向上した燃料経済性を得ることが出来る。運転状態の変化に応答して、制御器がエンジン動作モードを、4気筒が4行程モードで各気筒2つのバルブを用いて動作するモードに切り替えることも出来る。残りの4気筒は、2つの排気バルブを交互に動作させながらの12行程モードで動作しても良い。
【００４４】
別の例においては、他の運転状態のもとで、一部の気筒が燃料噴射が休止されて運転され、他の気筒が気筒当り4つのバルブが動作して運転される。このモードは、更に燃料経済性を高めながら、所望のトルクを発生することが出来る。また、12行程モードで動作する気筒の排気バルブは、交互動作パターンゆえに冷える場合がある。このようにして、図２の方法は、エンジンが、動作気筒数、気筒サイクルの行程数、動作バルブ数、及び、動作バルブ・パターンを、運転状態とモード・マトリックスの校正及び構成とに基き、変更するのを許可する。
【００４５】
電気機械式バルブを持つエンジンが個別の気筒を個別のモードで（例えば、全気筒の半数を4行程で残りの気筒を6行程で）運転することが出来るので、ここでは、エンジンのサイクルは、最も長い気筒サイクルが反復する際の角度値として規定される。気筒サイクルを、各気筒について個別に特定することが出来る。例えば、エンジンが4行程モードと6行程モードの両方で動作しているとき、そのエンジンのサイクルは、6行程モード、つまり1080角度により、規定される。図２に記載されたその気筒／バルブ・モードの選択方法は、エンジン排出量を更に低下させるための燃料制御と関連させて用いることが出来る。
【００４６】
図３について言及すると、電気機械式吸排気弁を持つV8エンジンについての初期化された気筒／バルブ・モード・マトリックスの例が示されている。X軸の列は、4つのバルブを持つ気筒についての様々なバルブ・モードを表す。2吸気／2排気（dual intake/dual exhaust: DIDE）、2吸気／交替排気（dual intake/alternating exhaust: DIAE）、交互吸気／2排気（alternating intake/dual exhaust）そして交互吸気／交互排気（alternating intake/alternating exhaust: AIAE）が、左から右、つまりトルク発生能力の大きい方から小さい方に向けて、示されている。Y軸の列は、V8エンジンについて可能な多くの気筒モードのうちいくつかを表している。気筒モードは、一番下でより多くの気筒数で始まり、一番上でより少ない気筒数で終わる。つまり、トルク発生能力の高い方から低い方に向かって下から上に向けて並べられる。
【００４７】
この例において、モード・マトリックスは、サーチとモードの解釈のための時間を短縮するように、構成されている。行と列の交差部であるセルが、気筒／バルブ・モードの一つを特定する。例えば、図４におけるモード・マトリックスのセル(1,1)は、V4気筒モードと2吸気／交互排気（DIAE）バルブ・モードを表す。モード・マトリックスは、ある気筒／バルブ・モードの原点からの距離が大きくなるにつれて、そのモードでのエンジン・トルク発生能力が小さくなるように、作られている。行番号が増加するにつれて1エンジン・サイクル当りの動作気筒数が増加するのに対し、バルブ・モードの変化は、1気筒のトルク発生能力の一部分だけエンジン・トルクを低下させるので、トルク発生能力の低下量は、列よりも行毎の方が大きくなっている。
【００４８】
モード・マトリックスの構造は、バルブと気筒に基くので、動作気筒数と動作バルブ数そして気筒とバルブの組み合わせを決定する気筒／バルブ・モードが規定されるのを生来許容する。加えて、モード・マトリックスは、複数の気筒をグループ化し、動作バルブ数とバルブ・パターンを持つ、気筒とバルブの組み合わせを特定することが出来る。例えば、モード・マトリックスを、動作気筒のうち半分が2つのバルブを作動させ、残りの半分が3つのバルブを作動させるように、構成することが出来る。また、モード・マトリックスは、マルチ・ストロークの選択をサポートする。マルチ・ストロークには、通常、4ストローク燃焼サイクルよりも長い燃焼サイクルが含まれる。ここで述べるように、マルチ・ストローク作動には、4より大きい様々な行程数の燃焼サイクルが含まれる（例えば、4行程、6行程及び／又は12行程）。
【００４９】
更に、ある一つの気筒モードで異なる気筒を作動させることが出来る。例えば、4気筒エンジンにおいて、2つのマトリックス・セルを規定し、そこから選択することにより、I2気筒モードを、1-4又は2-3番気筒によるものとすることが出来る。
【００５０】
モード・マトリックスに表された気筒／バルブ・モードのいずれも、(0,0)セルに配置された気筒／バルブ・モードを除いて、無効にすることが出来る。セル(0,0)は、少なくとも一つのモードが利用可能であるように、無効化されない。
【００５１】
図４を参照すると、気筒／バルブ・モードの選択処理を経た後のマトリックスの一例が示されている。この図は、ステップ1010のモード・マトリックスの初期化に際して最初に1がセットされたマトリックス・セルにゼロを示している。また、図２の方法の各ステップにおいて、気筒／バルブ・モードの一つが無効にされるとき、それよりトルク発生能力の低い気筒／バルブ・モードも無効化される。例えば、セル(1,2)は、ゼロを持つセルよりも高いトルク発生能力を持つ。上述の気筒／バルブ・モード選択基準に基き、セル(1,1)が、現在の気筒／バルブ・モードとして、つまりV4−2吸気／交互排気（DIAE）モードが選択される。これにより、マトリックス内でゼロに遭遇した後でサーチが終わるならば、マトリックスのサーチ時間を短縮することが出来る。
【００５２】
図５を参照すると、エンジンとバルブの動作限界に基き（例えば、利用可能なモードの中から）気筒／バルブ・モードを無効にする方法のフローチャートが示されている。この方法は、利用可能な気筒／バルブ・モードのいずれが無効にされるべきかを判断するために、エンジンと触媒の温度を評価する。更に、バルブ劣化が表示されるとき、この方法は、その劣化により影響される気筒／バルブ・モードを無効にする。望ましいならば、モード・マトリックスのセル(0,0)における気筒／モード・マトリックスはその際に例外となる。
【００５３】
ステップ1510において、エンジン運転状態が判定される。エンジン温度センサー112と触媒ブリック温度センサー77が計測される。それらの温度は推定することも出来る。加えて、排気弁温度が、エンジン温度、排気残留量、エンジン速度、エンジン空気量及び点火進角量に基づき、実験データから推定される。そしてルーチンは、ステップ1512へ進む。
【００５４】
ステップ1512において、触媒温度CAT_TEMPが所定値CAT_tlimと比較される。触媒温度がCAT_tlimよりも大きいとき、ルーチンはステップ1514へ進む。触媒温度がCAT_tlim未満のとき、ルーチンはステップ1516へ進む。
【００５５】
ステップ1514において、気筒／バルブ・モードが、所定マトリックスCAT_LIM_MTXに基き無効にされる。このマトリックスは、モード・マトリックスと同じ次元を持つ。つまり二つのマトリックスは同じ数の要素を持つ。CAT_LIM_MTX内において、より高い温度を生じる気筒／バルブ・モードが無効にされる。無効にされたモードは、CAT_LIM_MTXからモード・マトリックスへコピーされる。例えば、触媒温度の計測値又は推定値がV8エンジンに望ましいものよりも高いとき、部分気筒モード、V4、6行程そしてV2が無効にされる。ルーチンはそしてステップ1516へ進む。
【００５６】
ステップ1516において、エンジン温度ENG_TEMPが、所定値ENG_tlimと比較される。エンジン温度がENG_tlimよりも高いとき、ルーチンはステップ1518へ進む。エンジン温度がENG_tlimより低いとき、ルーチンはステップ1520へ進む。
【００５７】
ステップ1518において、所定のマトリックスENG_LIM_MTXに基き気筒／バルブ・モードが無効にされる。このマトリックスは、モード・マトリックスと同じ次元を持つ。つまり、同数の要素を持つ。ENG_LIM_MTX内において、より高い温度を生じる気筒／バルブ・モードが無効にされる。無効にされたモードは、ENG_LIM_MTXからモード・マトリックスへコピーされる。例えば、エンジン温度の計測値又は推定値がV8エンジンに望ましいものよりも高いとき、部分気筒モード、V4、6行程そしてV2が無効にされる。部分気筒モードを無効にすることで、所望トルクを同レベルに保ったまま、気筒当りの負荷を低下させることにより、排気温度を低下することが出来る。ルーチンはそしてステップ1520へ進む。
【００５８】
ステップ1520において、推定排気弁温度EXH_vlv_tmpが、所定値EXH_tlimと比較される。推定排気弁温度がEXH_tlimよりも高いとき、ルーチンはステップ1522へ進む。エンジン温度がEXH_tlimより低いとき、ルーチンはステップ1524へ進む。
【００５９】
ステップ1522において、所定のマトリックスEXH_LIM_MTXに基き気筒／バルブ・モードが無効にされる。このマトリックスは、モード・マトリックスと同じ次元を持つ。つまり、同数の要素を持つ。EXH_LIM_MTX内において、より高い温度を生じる気筒／バルブ・モードが無効にされる。無効にされたモードは、EXH_LIM_MTXからモード・マトリックスへコピーされる。例えば、排気弁温度の計測値又は推定値がV8エンジンに望ましいものよりも高いとき、部分気筒モード、V4、6行程そしてV2が無効にされる。部分気筒モードを無効にすることは、気筒当りの負荷を低下させることにより、排気温度を低下することが出来る一方、作動バルブの交替が休止排気弁とシリンダー・ヘッドとの間の熱伝達を促進する。ルーチンはそしてステップ1524へ進む。
【００６０】
ステップ1524において、バルブ劣化が評価される。バルブ劣化は、各種態様で表示することが出来、それには、限定するものではないが、バルブ位置計測、温度計測、電流計測、電圧計側、酸素センサーからの推定、そしてエンジン速度計測、が含まれる。ステップ1528において、バルブ劣化が検出されるとき、変数VLV_DEGには、劣化したバルブを持つ気筒の数がロードされ、気筒識別子CYL_DEGには、劣化したバルブが位置する最新の気筒番号がロードされる。バルブ劣化が存在するとき、ルーチンはステップ1526へ進む。バルブ劣化が存在しないとき、ルーチンはステップ1530へ進む。
【００６１】
ステップ1526において、バルブ劣化により影響を受けた気筒／バルブ・モードが、無効にされ、それは、劣化したバルブを持つ気筒の休止を含むものと出来る。具体的には、劣化したバルブが位置する気筒CYL_DEGが、マトリックスFN_DEGMODES_MTXへのインデックスであり、このマトリックスは、劣化したバルブを含む気筒により影響される気筒モードを含む。ルーチンはそして、FN_DEGMODES_MTXにより特定される気筒モードを無効にする。しかしながら、一例において、エンジンが要求されるときに劣化していないバルブを持つ気筒のうち少なくともあるもの（又は全て）からトルクを供給することが出来るように、列0の気筒モードは無効にされない。加えて、バルブ性能の劣化により一つより多い気筒の性能が劣化した、つまりVLV_DEGが1より大きいときには、列0に対応する気筒モードは動作気筒が一つのモードである。このようにして、性能が劣化したと特定される気筒が、影響された気筒モードを無効にする。その無効化には、劣化したバルブを持つ気筒における、燃焼、燃料噴射及び／又は点火プラグ作動の休止が含まれ得る。それゆえに、バルブ性能が劣化した気筒における燃料及び／又は点火を、休止することが出来る。
【００６２】
バルブ性能劣化はまた、ステップ1526において補われる。バルブ温度が温度センサー50により検出されるが、別のバルブ動作状態を判定することも出来る。例えば、バルブ電圧、インピーダンス、そして電力消費を、検出又は推定することが出来る。これらパラメーターは、車両電気システムの動作パラメーターを調整するのに用いられる誤差量を形成するために、所定の目標量と比較することが出来る。例えば、外気温が上昇し、そして計測又は推定されたバルブにおける電圧値が、所望値よりも低いとき、供給電圧を高めるための信号を、車両電気システムに送ることが出来る。このようにして、バルブの動作状態を、バルブ動作が向上するように車両電気システムの動作状態を調整するために、用いることが出来る。ルーチンはそして、ステップ1530へ進む。
【００６３】
ステップ1530において、車両電気システムの動作状態が評価される。電気システムで利用可能な電力、電流及び／又は電圧が所定値を下回る若しくは低下しているとき、ルーチンはステップ1532へ進む。更にまた、車両電気システムにより電力供給されるコンピューターやビデオ・ゲームなどの外部電気負荷や、例えば空気ポンプ又はファンなどの車両部品である付属的な優先順位の低い電気負荷が、車両電気システムに、所定量以上又はその定格出力の一定割合以上に負荷をかけているならば、ルーチンはステップ1532へ進む。そうでなければ、ルーチンは終了する。
【００６４】
ステップ1532において、気筒／バルブ・モードが、電気システム動作状態に基づき、無効にされる。選択されたマトリックスからゼロをモード・マトリックスにコピーすることで、気筒／バルブ・モードを無効にする。電気システムで利用可能な電力、電流、及び／又は電圧が、第一組の所定量を下回るとき、マトリックスFNVLBREDのゼロがモード・マトリックスにコピーされる。この例において、ゼロは、気筒当り2つのバルブが動作するようにバルブ動作を制限する。上述の電気パラメーターが第二組の所定量を下回るとき、マトリックスFNCYLREDのゼロがモード・マトリックスにコピーされる。この例において、ゼロは、動作気筒数と動作気筒における動作バルブ数を制限する。
【００６５】
外部負荷又は付属負荷への電力が所定量を超えるとき、例えばリレー又はトランジスターであるパワー・スイッチを制御することで、これらの装置への電力供給を停止する。気筒／バルブ・モードの無効化と外部及び付属負荷の影響を低めることの組み合わせが、電気システム容量の低下状態での始動可能性を高めることが出来る。例えば、低温状態の間、エンジン摩擦が増大し、バッテリー電力が低下し得る。優先順位の低い電気負荷を休止し、かつ動作気筒数と動作バルブ数を減らすことにより、始動中のエンジン・スターターと動作バルブのために利用可能な電力が増大される。加えて、電気システム性能がエンジン動作中に低下するならば、優先順位の低い電気負荷を休止し、かつ動作気筒数と動作バルブ数を減らすことにより、車両走行可能距離を増加させることも出来る。
【００６６】
図６を参照すると、利用可能な気筒／バルブ・モードのマトリックスから気筒／バルブ・モードを選択する方法が記載されている。一例において、動作気筒数と動作バルブ数が最小であるモードについての、モード・マトリックス全体をサーチする。上述のステップは、エンジン及び車両の動作状態に基づき既に気筒／バルブ・モードを無効にしているので、このステップは、気筒／バルブ・モード選択のための第２の基準、つまり燃料経済性、を提供する。動作気筒数と動作バルブ数を最小に選択することで、気筒効率を向上し、かつ電力消費量を低減することにより、燃料経済性が向上する。しかしながら、異なる目的又はその組み合わせを強調するようにマトリックスの行と列を異なる態様で構成することにより、別のサーチ手法を用いることが出来る。
【００６７】
ステップ1810において、行と列のインデックスがルーチンが実行されるたびに初期化され、そして、インデックスが指し示すモード・マトリックス・セルが1の値を持つならば、その行と列のインデックスを記憶する。この例において、1回に行と列のインデックスが一つだけ記憶される。現在のモード・マトリックス・セルが評価された後で、ルーチンはステップ1812へ進む。
【００６８】
ステップ1812において、現在の列番号colsが、モード・マトリックスの列の個数col_limと比較される。現在の列インデックスがモード・マトリックスの列の総数よりも小さいとき、ルーチンはステップ1814へ進む。現在の列インデックスがモード・マトリックスの列の総数よりも小さくないとき、ルーチンはステップ1816へ進む。
【００６９】
ステップ1814において、列インデックス値がインクリメントされる。これは、ルーチンが、各行の列ゼロから列col_limまでサーチするのを可能とする。ルーチンはそしてステップ1810へ進む。
【００７０】
ステップ1816において、列インデックスがゼロにリセットされる。この動作は、ルーチンが、望むならば、モード・マトリックスの全ての行の全ての列を評価するのを可能とする。ルーチンは、そしてステップ1818へ進む。
【００７１】
ステップ1818において、現在の行番号rowsが、モード・マトリックスの列の個数row_limと比較される。現在の行インデックスがモード・マトリックスの行の総数よりも小さいとき、ルーチンはステップ1820へ進む。現在の行インデックスがモード・マトリックスの行の総数よりも小さくないとき、ルーチンはステップ1822へ進む。
【００７２】
ステップ1820において、行インデックス値がインクリメントされる。これは、ルーチンが、各列の行ゼロから行row_limまでサーチするのを可能とする。ルーチンは、ステップ1810へ進む。
【００７３】
ステップ1822において、ルーチンは、所望の気筒／バルブ・モードを判定する。最後の行と列のインデックスがトルク決定ルーチンへ出力される。行番号は、所望の気筒モードに対応し、列番号は所望のバルブ・モードに対応する。ルーチンは、そして終了する。
【００７４】
図７に言及すると、低コストで自由度のある制御を提供する気筒／バルブ構成が示されている。符号Mは、カムシャフトにより作動させられる機械式バルブ（場合により油圧作動式可変カム・タイミング機構を持つ）を示し、一方符号Eは電気機械式バルブを示す。この図は、2つの気筒グループを示し、一方のグループは電気機械式の吸気弁を持ち、他方のグループは機械作動式の吸気弁を持つ。第２のグループを機械式吸気弁と電気機械式排気弁とで構成することも可能である。更に、一つの気筒グループが一つ又はそれより多い電気機械作動式バルブを持ち、エンジンの残りのバルブは機械作動式である構成とすることも出来る。これは、それぞれの気筒グループが、異なる目的で異なるバルブ構成を持つのを可能とする。例えば、一方の気筒グループが4バルブで動作し、他方のグループが2バルブで動作することも出来る。これは、速度と負荷の状態など、ある状態で4バルブの気筒トルク発生能力を大きくするのを可能とし、電気機械作動式バルブを選択的に作動することによりエンジンが複数のトルク発生能力を持つのを可能とする。
【００７５】
異なるバルブ構成を持つ二つの気筒グループを作動することにより、エンジン燃料経済性を高めることも出来る。例えば、二つの気筒バンクを持つV10エンジンを、機械作動式バルブのバンクと、電気機械作動式又は機械作動式／電気機械作動式の組み合わせのいずれかであるバルブのバンクとを持つ構成とすることが出来る。全ての気筒に電気機械式バルブを組み込むコスト無しに、望ましいときに、電気機械式バンクにおける気筒を休止することが出来る。
【００７６】
更に、複数の触媒ブリックがシリンダー・ヘッドからの距離を異ならせて配置される場合に、エンジン排気浄化性能を向上することが出来る。電気機械作動式バルブを持つ気筒のバンクが、排気バルブ・タイミングを遅角させることが出来、それにより、触媒ブリックがシリンダー・ヘッドから離れて配置される気筒バンクのための熱を増加する。結果として、エンジン・デザインに基き、排気浄化性能を向上するように、異なる気筒バンクを構成することが出来る。
【００７７】
ここで図7Aを参照すると、電気機械作動式吸気弁と機械カム作動式排気弁（場合により油圧作動式可変カム・タイミング機構を持つ）を持つ別の構成が示されている。二つの吸気弁と二つの排気弁が示されているが、更に別の実施形態では、一つの電気作動式吸気弁と一つのカム作動式排気弁を用いることも出来る。更に、二つの電気作動式吸気弁と、一つのカム作動式排気弁を用いることも出来る。
【００７８】
図８を参照すると、交互にグループ分けされた気筒とバルブの構成が示されている。図８の構成は、図７について記載されたものと同じ効果のうち一部を提供するが、全ての気筒が機械作動式と電気機械作動式バルブの両方を持つのが示されている。この構成は、すべての気筒が機械的に制御されるのを可能にすることによるか、又は機械式グループと機械式／電気機械式グループを運転することにより、制御自由度を高める。電気機械式バルブと機械式バルブを異なる気筒グループの異なる場所に配置することで、更にこの実施形態を変更することが出来る。例えば、第１グループを電気機械式吸気弁と機械式排気弁で構成し、第２グループを機械式吸気弁と電気機械式排気弁とで構成することも出来る。
【００７９】
図７及び８の気筒／バルブ構成は更に、電気機械式バルブの位置を機械式バルブの位置に変更することにより、又はバルブ・パターンを再配置することにより、更に変更することも出来る。例えば、第１気筒グループの配列を、電気機械式吸排気弁を図示の対向バルブ構成の代わりに対角線構成とすることも出来、その構成は気筒内スワールを促進する。
【００８０】
図９及び10を参照すると、グループ分けされた気筒／バルブ構成の別の実施形態が示されている。符号Sにより示された位置にある選択されたバルブが、エンジン・サイクル中に作動させられる。残りのバルブは、例えばカムにより機械的に作動することが出来る。示された気筒／バルブ構成は、気筒を（図９においては、吸気弁と排気弁との間で、図10においては吸排気弁を含む二つのグループの間で）二つの領域に分ける。更に、選択されたバルブが同じ領域にあるが、図中では選択されていない別の構成を用いることも可能である。これら構成は、例えば図７及び８について記載されたのと同じ利点の少なくとも一部を持ち得る。
【００８１】
図11, 12及び13を参照すると、グループ分けされた気筒／バルブ構成の更に別の実施形態が示されている。符号Sにより示された位置にある選択されたバルブが、エンジン・サイクル中に作動させられる。図示の気筒／バルブ構成は、気筒を4つの領域に分け、それぞれの領域が、一つの電気機械作動式バルブを持ち、領域1と2が吸気弁を持ち、領域3と4が排気弁を持つ。更に、選択されたバルブが別の領域にあるが図中では選択されていない別の構成を用いることが出来る。これらの構成は、図7乃至10について記載されたのと同じ利点を持ち得るが、この構成は、より高い制御自由度を提供し得る。例えば、選択されたバルブ・パターンは、2バルブ、3バルブそして4バルブ作動を行なうように、変更することが出来る。
【００８２】
電気機械作動式バルブが、燃料経済性とエンジン性能を高める様々な機会を提供する一方で、それらはまた、別の態様で、エンジン始動性、停止性、排気浄化性を向上させることが出来る。図14が、吸排気弁を制御することによりエンジン始動性を向上するための方法を示している。
【００８３】
一例として、電気機械作動式バルブは、始動中に第１の気筒が燃焼を行なうのを選択するのを可能とする。一例において、少なくともある種の運転状態において、排出量を抑制することの出来る一定の気筒が最初の燃焼を実行するのに選択される。言い換えると、選択された状態の下での少なくとも2回の連続した始動で、エンジンが同じ気筒で始動されるとき、始動中の各気筒へ供給される燃料量の変動を、抑えることが出来る。同じ気筒で燃料噴射を開始することにより、各気筒に固有の量の燃料が反復的に供給され得る。これは、燃料供給を同じ基準点（空気燃料混合気を燃焼するように選択された最初の気筒）に基きスケジューリングすることが出来るので、可能である。一般的に多気筒エンジンにおいては、パッケージング上の制約のために、2つの気筒が同一の吸気ポートを持つことはない。結果として、各気筒が、所望の気筒内空気燃料混合気を発生するための独特の燃料要件を持つ。ここに記載の方法の一例には、各気筒に噴射される燃料がそれぞれ特有のポート形状、ポート表面粗さ、そして噴霧衝突位置に合わせて調整されるのを可能とすることが出来、それにより、空燃比の変動とエンジン排出量を低減する。
【００８４】
別の例においては、最初の燃焼を反復して実行することによる磨耗を減らすために、最初の燃焼を反復して実行するように選択される気筒は、変更される。それは、一定の始動回数、エンジン温度など各種運転条件の様々な組み合わせに基き、変更することが出来る。それゆえに、第１の回数の始動には、エンジンを始動するために1番気筒が反復的に用いられる。そして、第２の回数の始動には、エンジンを始動するために別の気筒（例えば最初に利用可能となる気筒、又は2番気筒であるような同じ気筒）が用いられる。エンジン又は空気温度に基き、異なる気筒が選択されることも考えられる。また別の例において、大気圧（計測又は推定される、若しくは計測又は推定された他のパラメーターに関連付けられる）に基き、始動用に異なる気筒が選択される。
【００８５】
図14を参照すると、ステップ3210において、ルーチンは、エンジンを始動する要求がなされたか否か判断する。要求は、イグニッション・スイッチにより、遠隔送信信号により、又は例えばハイブリッド動力システムの電圧制御器など他のサブシステムにより、なすことが出来る。ステップ3210の判断結果がNOのとき、ルーチンは終了する。YESのとき、ルーチンはステップ3212へ進む。
【００８６】
ステップ3212において、全ての排気弁が閉じられる。バルブは、同時に閉じられても、電力供給電流を低下させるために、異なる順序で閉じられても良い。また、別の実施形態では、排気弁の一部を閉じることが出来る。閉じたバルブは、そのバルブに対応した気筒で燃焼が生じるまで、閉じたままである。つまり、ある気筒の排気弁は、その気筒における最初の燃焼が生じるまで、閉じたままである。排気弁を閉じることにより、エンジンのクランキング及びラン・アップ（クランキングと実質的に安定したアイドル速度に到達するまでの期間）の間に、残留炭化水素が気筒から出るのを防止することが出来る。これは、炭化水素の放出量を削減し、それにより、車両排出量を削減することが出来る。ルーチンは、そしてステップ3214へ進む。
【００８７】
加えて、吸気弁を、所定位置つまり開位置又は閉位置に設定することが出来る。クランキング中に吸気弁を閉じることは、ポンプ仕事とモーター電流を増大するが、炭化水素を気筒内に閉じ込めることが出来る。クランキング中に吸気弁を開くことは、ポンプ仕事とモーター電流を減少させるが、炭化水素を吸気マニフォールドへ押し込むことがある。そのようであるので、吸気弁の開閉の様々な組み合わせを用いることが出来る。一例において、吸気閉弁が用いられる。そして、また別の例において、吸気開弁が用いられる。図24乃至28についての記載が、図14の方法によりエンジンを始動するために用いられる別のバルブ・シーケンスの実施形態について、詳細に説明する。
【００８８】
あるいは、エンジン位置が確立されるまで、全ての排気弁を開位置に設定し、吸気弁を閉位置に設定することが出来る。ピストンの下死点において各気筒における排気弁が閉じられ、そして排気弁は、所望の燃焼順序に基き作動させられる。所望のエンジン・サイクルに基き各気筒での最初の燃焼の後で、排気弁が作動させられる。炭化水素が、気筒から吐き出され、そして再び気筒内に吸引され、この方法による次の気筒サイクルで燃焼させられる。これは、機械式4ストローク・バルブ・タイミングと比較するならば、放出される炭化水素量を低減することが出来る。
【００８９】
ステップ3214において、エンジンが回転させられ、そしてエンジン位置センサー118を評価することによりエンジン位置が判定される。エンジン位置を迅速に特定することが出来るセンサーが、エンジン・クランク時間を短縮するために、用いることが出来、それゆえ好ましい。そして、ルーチンは、ステップ3216へ進む。
【００９０】
ステップ3216において、図示エンジン・トルク、点火進角値及び燃料が、所望の図示トルクを計算し、所望図示トルクから所望燃料量を計算し、所望燃料量から所望気筒空気充填量を計算し、所望空気充填量からバルブ・タイミングを決定し、そして所望気筒空気充填量から最終点火時期を決定することにより、決定される。エンジンは、予め規定された所望エンジン正味トルク、エンジン回転速度、点火進角値及びλを用いて、始動される。λは、以下のように規定される。
ラムダ（λ）= (Air/Fuel) / (Air/Fuel)stoichiometry
これは、固定のバルブ・タイミングに基くエンジン空気量推定値に燃料を合致させることにより始動される通常のエンジンとは対照的である。バルブ・タイミングと点火進角が、所望のトルクとエンジン空気量を発生するように、調整される。クランキング及び／又は始動中のトルクと空気量要求を満たすように、バルブ・タイミング及び／又はリフトを調整することにより、海抜にかかわらず、始動のたびにエンジンをアイドル速度まで一様に加速することが出来る。図17及び18は、海面と高度があるときでのエンジン始動を一様にするためのバルブ・タイミングの例を示す。
【００９１】
更に、この図14の方法は、エンジンを始動するのに要求される空気と燃料の質量の変動を小さくすることが出来る。高高度と海面とで（望ましいならば）、バルブ・タイミングを調整し、同量の燃料を噴射し、そして同様の点火時期に設定することにより、殆ど同じトルクを発生することが出来る。この方法は、ステップ3218へ進む。
【００９２】
一様なエンジン始動速度を提供することは、エンジン・トルクに基かないエンジン制御手法まで、拡張することが出来る。例えば、所定の目標エンジン空気量を、気筒燃料供給回数及び／又はエンジン動作状態（例えば、エンジン温度、外気温、所望トルク量そして大気圧）に基づき、スケジューリングすることが出来る。理想気体の法則と吸気弁閉時期における気筒容積が、バルブ・タイミングと開期間を決定するために用いられる。次に、目標エンジン空気量に基き燃料が噴射され、そしてその燃料は、吸入された空気とともに燃焼される。目標エンジン空気量が海面と高高度とで一様又は略一様であるので、バルブ・タイミングの調整がなされる一方で、燃料量は殆ど同じである（例えば10%の変動範囲内）。別の例においては、気筒燃料供給回数及び／又はエンジン運転状態（例えば、エンジン温度、外気温、触媒温度又は吸気弁温度）に基く目標燃料量を、エンジン始動に用いることが出来る。この例において、目標空燃比を得るためにバルブ・タイミングを調整することにより、目標気筒燃料量に基く空気が気筒に吸引される。所望の空燃比（例えば、リッチ、リーン又は理論空燃比）で、エンジン始動のための燃焼が行なわれる。加えて、この始動方法を用いて、気筒空気量に基き点火進角値を調整し、バルブ・タイミングを更に外気温度と圧力に基き調整し、そして、燃料を直接燃焼室に又は吸気ポートに噴射することが出来る。
【００９３】
一様なエンジン始動速度を様々な条件のもとで提供することが望ましいとされるものの、他の取組みが用いられる状態も存在し得る。更に、一定のエンジン回転速度の軌跡が用いられないとしても、エンジン位置及び所望の気筒空気量若しくは所望トルク等に基きバルブ・タイミングを調整することにより、運転状態に基づき始動中に目標空気量を提供するのが望ましい。
【００９４】
ステップ3218において、ルーチンは、予め規定された気筒又は最初の吸気行程を完了することが出来る気筒（例えば最初に燃焼に利用可能な気筒）で燃焼が開始されることになるか否か判断する。燃焼が予め規定された気筒で選択されるならば、エンジン運転状態又はエンジン特性によりインデックスされたテーブル又は関数から気筒番号が選択される。
【００９５】
燃焼を開始すべき気筒を選択することにより、そしてエンジン運転状態に基づき最初に燃焼している気筒を選択することにより、（もし望むならば）エンジン排気浄化性能を向上することが出来る。一例において、4気筒エンジンが20℃で始動されるならば、エンジンが20℃で始動される度に最初の燃焼を発生すべき気筒として1番気筒が選択される。しかしながら、同じエンジンが40℃で始動されるならば、異なる気筒が最初の燃焼を発生するのに選択され、この気筒が、エンジンが40℃で始動される度に選択されるように出来、若しくは、エンジン制御目的に応じて異なる気筒が選択されるようにも出来る。この手法に基き始動気筒を選択することで、エンジン排出量を低下させることが出来る。具体的には、ポート噴射エンジンの吸気ポートに、燃料溜りが生成されるのが一般的である。燃料は噴射された後で、吸気マニフォールド壁に付着することがあり、そして吸引される燃料量は、吸気マニフォールドの寸法形状、温度そして燃料噴射弁位置により、影響され得る。各気筒がそれぞれ特有のポート寸法形状と噴射弁位置を持ち得るので、同じエンジンの異なる気筒において、異なる燃料溜り質量が生じ得る。更に、燃料溜り質量とエンジンの呼吸特性が、エンジン運転状態に基づき、気筒間で変化する場合がある。例えば、4気筒エンジンの1番気筒は、20℃において一定の燃料溜りを持つが、4番気筒の燃料溜りは40℃より一様となる場合がある。これは、燃料溜りは、エンジン冷却通路の位置（エンジン温度）、外気温度、大気圧及び／又はエンジンの特性（例えば、マニフォールドの寸法形状及び噴射弁）により、影響され得るので、起こり得る。
【００９６】
また、触媒の位置と温度がまた、最初に燃焼すべき気筒を決定するのに用いられる。始動中の触媒の位置と温度を考慮することにより、エンジン排出量を低減することが出来る。例えば、8気筒2バンクのエンジンにおいて、上述の理由のうちの一つにより、4番気筒（第1バンク）で最初の燃焼を起こすのが有利であるとする。他方で、第1バンクの4番気筒に比較して同じエンジンの第2バンクの触媒が5番気筒により近いならば、エンジンが暖機した後では、5番気筒でエンジンを始動することが有利と考えられる。第2バンクのより近くより高温の可能性がある触媒は、高温始動中に発生される炭化水素を、第1バンクの触媒と比較して、より効率的に変換し得る。
【００９７】
加えて、エンジンのハードウェア特性がまた、燃焼すべき最初の気筒の選択に影響し得る。例えば、エンジン・マウントに対する気筒の位置及び／又は酸素センサーの位置も、エンジン運転状態の組み合わせの一つにおいて要因となり得るが、エンジン運転状態の異なる組み合わせにおいては、要素として用いることが出来ない。この手法は、最初の燃焼のために選択された気筒が低温においてエンジン騒音と振動を低減するが、別の温度においては、別の気筒が特性を向上したとき、用いられることがある。
【００９８】
また、喪失燃料、すなわち、冷間のエンジンに噴射されたが、燃料溜りとクランクケースへの浸入のために排気中で観察されなかった燃料の量は、ピストン・リングの膨張のために、気筒が燃焼する度に変化し得る。更に、特定の気筒における喪失燃料量は、エンジン運転状態に応じて変化し得る。それゆえに、エンジン運転状態の組み合わせの一つに基づき最初の燃焼のための気筒を選択し、運転状態の第２の組み合わせに基づき最初の燃焼のために別の気筒を選択することが有利となり得る。それから、各気筒に個別の量の燃料が同じ順序で供給され、燃料量の変動が縮小するように、最初に燃焼すべき気筒を用いて始動する。それゆえに、始動の度に、同じ量の燃料が殆ど同じ（誤差が1％以内、5%以内又は10％以内）溜り質量を持つ同じ気筒へ噴射可能である。
【００９９】
それゆえ、エンジン運転状態及び／又はエンジン特性に基づき、始動中に燃焼すべき最初の気筒を選択及び／又は変化させることが有利である。燃焼はまた、望ましくは複数の気筒で始動され得る。
【０１００】
また、直列構成のエンジン、例えばI-4又はI-6においては、フライホイールに最も近く位置する又はエンジン・ブロックの中央近くに位置する所定の気筒を選択することが、少なくとも一部の条件のもとでは、始動中のクランクシャフトのねじれにより生じるねじり振動を低減することが出来る。クランクシャフトのねじれは、エンジン加速により始動中に起こり得るクランクシャフトの両端部の間の瞬間的な角度のずれである。エンジン負荷つまりフライホイールの位置から最も離れた気筒でエンジンが始動されるならば、ピストンによりクランクシャフトに加わる力と燃焼気筒から負荷までの距離とに起因してクランクシャフトがねじれることがあり得る。それゆえ、エンジン負荷の最も近くに位置するか、又はより大きな支持構造を持つ、つまりエンジン・ブロックの中央の所定気筒を選択することで、始動中のエンジン振動を低減することが出来る。そして、エンジンを始動するのに振動を低減する気筒を選択することにより、顧客満足度が向上し得る。
【０１０１】
しかしながら、フライホイールに最も近い気筒を最初の燃焼を実行すべき気筒として選択することは、通常の機械的な制約があるバルブ・トレインの場合は、エンジン・クランキング時間を増加させる場合がある。そうでなくとも、電気機械式バルブを持つエンジンは、機械的に制約されない。その場合、エンジン・バルブ・タイミングは、エンジン・フライホイールに最も近い最初の気筒に吸気行程を生成するように調整することが出来、その場合、ピストンが気筒内の負圧を発生することが出来る。例えば、これは、噴射された燃料を気筒内に引き込むように充分な負圧が生成されエンジン出力が発生されるのを可能とするようにピストンが下方に動いていて、フライホイールに最も近い気筒とすることが出来る。続く燃焼は、通常の4ストローク・バルブ・タイミングに基き、進行することが出来る。
【０１０２】
それゆえに、一例において、エンジン始動（又はエンジン位置）を表示する信号を処理した後で、ルーチンは、エンジン出力（例えば、エンジン・トルク又は所望の気筒充填量）を発生するのに充分なピストン下方運動を持つ最初の気筒に吸気行程を設定する。一旦これが設定されると、残りの気筒は、上記最初の気筒の吸気行程に対して相対的に配置されるそれぞれのバルブ・タイミングを持つことが出来る。そして、最初の燃焼が、充分なピストン下方運動を持つ最初の気筒で実行され、そして、続く燃焼が残りの気筒において、選択された着火順序で位置的なバルブ・タイミングに基き、実行されることが出来る。
【０１０３】
図14に戻ると、燃焼が所定気筒で要求されると、ルーチンはステップ3222へ進む。所定気筒での燃焼が要求されないとき、ルーチンはステップ3220へ進む。
【０１０４】
ステップ3220において、ルーチンは、いずれの気筒が最初に要求気筒空気量を取り込む若しくは閉じ込めることが出来るか判定する。ピストンの位置及び、その運動方向つまり上（シリンダー・ヘッドに向けての移動）又は下（シリンダー・ヘッドから離れる移動）もまた、図29に説明で後述されるように、この判定の要素とすることが出来る。最初の要求気筒空気量を閉じ込めることが出来る気筒を選択することにより、始動時間を短縮することが出来る。最初に燃焼が可能な気筒を選択することもまた、エンジン始動時間を短縮し得る。しかしながら、エンジン始動速度と排出量の変動が、影響される可能性がある。燃料噴射の形式も、気筒選択処理に影響する可能性がある。ポート噴射エンジンは、燃料と空気を気筒内に吸引するのに吸気行程に依存する。しかしながら、吸気弁遅閉じも可能であるが、要求気筒燃料量を吸入するのが、より困難になる可能性がある。それゆえ、最初の燃焼のために気筒を選択するということは、ポート噴射エンジンにおいては、空気と燃料の両方を吸入する気筒の能力であると、規定される。
【０１０５】
他方で、直接噴射エンジンは、燃料を直接気筒に噴射し、それで、吸気弁と排気弁を閉じることにより閉じ込められた空気と共に燃料を燃焼する機会がある。閉じ込められた空気量が充分であるとすると、気筒内に閉じ込められた空気が気筒内に直接噴射された燃料と混合されることが可能であるので、気筒内で燃焼を起こすためのバルブの吸気サイクルは必要でないかもしれない。それゆえ、フライホイールに最も近く、要求空気量を閉じ込めそして圧縮することが出来る最初の気筒において燃焼を起こすために、エンジン・バルブ・タイミングをエンジン位置に基き調整することが出来る。
【０１０６】
加えて、エンジンは通常、同じ気筒位置にある二つのピストンを持つ。気筒内での燃焼は、それぞれの気筒の適切なバルブ・タイミングを選択することにより、規定することが出来る。電気機械式バルブは、クランクシャフト位置に関わらず動作することが出来るので、エンジン制御が、適切なバルブ・タイミングを適用することにより、二つの気筒のうちいずれが最初に燃焼することになるかを選択出来る。それで、ステップ3220において、制御は、要求気筒空気量を閉じ込める能力に基き気筒を選択し、それから、二つの気筒間に適切なバルブ・タイミングを設定する。例えば、1番気筒と4番気筒のピストンが同じ位置にある4気筒エンジンにおいて、1番気筒が最初の燃焼を行なうように選択される。加えて、最初の燃焼について競合する二つの気筒の一方を選択する基準の例としては、気筒位置、始動騒音及び振動、そして気筒空気／燃料の誤分配が含まれる。例えば、4気筒エンジンにおいて、4番気筒がエンジン・フライホイールに最も近く配置される。4番気筒が1番気筒より前に着火するならば、クランクシャフトが始動中のねじれを経験することが少ない。これが、始動中のエンジン騒音と振動を低減し得る。別の例においては、ある気筒がエンジン・マウントにより近く配置される場合がある。エンジン・マウントへの気筒の近接度合もまた、最初の燃焼のための気筒の選択に影響し得る。また別の例において、製造過程及び／又は設計上の制約が、エンジン気筒内での空気／燃料分布に影響し得る。エンジン特性に基く気筒の選択が、始動中の空気／燃料制御性を向上し得る。ルーチンは、ステップ3222へ進む。
【０１０７】
ステップ3222において、エンジン位置、そしてステップ3216で求められた要求トルク、点火時期そしてラムダに基き、燃料が噴射される。図14の方法において、燃料を、バルブ開時に噴射しても閉時に噴射しても良いし、同時に全気筒に供給しても、個別の量を個別の気筒に供給しても良い。しかしながら、一例において、燃料量が個別の気筒イベントに合わせて調整されるように、燃料が気筒毎に優先的に噴射される。気筒イベント信号の期間は、一つの気筒の1サイクルが反復するときクランク角度期間であり、4ストローク気筒サイクルの場合、1気筒イベントは、720度／エンジン気筒数、となる。
【０１０８】
一例において、気筒燃料供給回数に基き燃料が噴射され、個々の気筒空気量がエンジン空気／燃料制御性を向上するために用いられる。個々の気筒空気量を制御し、気筒燃料供給回数を計数し、そして気筒燃料供給回数と気筒空気量とに基く量の燃料を供給することにより、エンジン始動性を向上することが出来る。言い換えると、始動中にエンジン空気量を制御することが出来、そして気筒燃料供給回数に基き要求空燃比は変化するので、気筒燃料供給回数と個々の気筒空気量とに基く燃料供給が、エンジンの空気／燃料制御性を向上することが出来る。結果として、気筒燃料供給回数に基く燃料供給と個々の気筒空気量の制御を用いて、エンジン排出量を低減し、始動時のエンジン・ラン・アップ速度を一様にすることが出来る。
【０１０９】
更に、エンジン燃料要求は、単に時間に基くのではなく、気筒燃料供給回数の関数となり得る。気筒燃料供給などの気筒イベントは、機械的寸法に付随するものと出来、そのとき、時間は連続であり、空間次元と、物理的なエンジンとのつながりを欠く。それで、気筒燃料供給回数に基くエンジン燃料供給が、時間ベースの燃料供給に伴う燃料量の変動を低減することが出来る。
【０１１０】
一般的に、ステップ3222で噴射される燃料量は、冷間始動中にはリーン混合気を発生する。これは、炭化水素排出量と触媒ライトオフ時間を低減する。しかしながら、燃料噴射量が、理論空燃比又はリッチ空燃比を発生しても良い。ルーチンは、そしてステップ3224へ進む。
【０１１１】
ステップ3224において、最初の燃焼を発生するように選択された気筒の（吸気）行程を設定することで、バルブの作動が開始される。別の行程（排気、膨張、圧縮）を、最初に燃焼するよう選択された気筒に設定しても良い。バルブ・トレインの構成（例えば、完全電気機械式又は機械式／電気機械式のハイブリッド）、そして制御目的（例えば、排出量低減若しくはポンプ仕事低減等）に応じて、所定の燃焼順序に基き、バルブがシーケンス制御される（例えば、図15-16及び24-28を参照）。一般的には、始動中には、エンジン排出量と触媒ライトオフ時間を低減するために、全ての気筒が、4ストローク・モードで作動される。しかしながら、始動中に、マルチ・ストローク・モード又は全気筒の一部を用いても良い。
そして、ルーチンは、終了する。
【０１１２】
図15a及び15bは、図14の方法により4ストローク・モードで作動されている4気筒エンジンについての、比較的一定の要求トルク、点火時期及びラムダにおける、吸排気バルブ・タイミングを表している。バルブ開閉位置は、バルブ・シーケンスの左にある符合で特定され、Oが開、Cが閉である。
【０１１３】
キー・オンにおいて、又はエンジン始動要求を表すドライバーが発する信号において、電気機械制御式吸排気弁が、休止中の中間位置から閉位置にセットされる。クランキング・トルクとスターター電流を低減するために、最初の吸気イベント開始まで、それぞれの気筒において吸気弁を開位置にセットしても良い。この構成において、1番気筒が最初の燃焼に選択された気筒であるが、より迅速な始動が望まれる場合には、3番又は2番気筒を選択することも出来る。最初の燃焼のための気筒が選択され、最初の吸入イベントが起こると、残りの気筒が、4気筒で4ストロークのエンジン・バルブ・タイミングつまり1-3-4-2で続く。
【０１１４】
このシーケンス中、排気弁は閉位置に設定され、各気筒で燃焼が生じるまで、閉位置に留まる。排気弁は、その後で図示の排気バルブ・タイミングで動作を開始する。気筒内で燃焼が始まるまで排気弁を閉じることにより、エンジン・オイルからの炭化水素と残留燃料が気筒内に取り込まれ、最初の燃焼で燃焼される。このようにして、排気システムに放出される生炭化水素の量を削減することが出来る。更に、燃焼した炭化水素が、エンジンを始動し、触媒を昇温するための更なるエネルギーを提供することが出来る。
【０１１５】
加えて、機械式バルブ休止機構を持つ気筒が、同様の結果を奏するように、同様の態様で吸気弁又は排気弁を休止することが出来る。
【０１１６】
図16a及び16bは、図14の方法による4気筒エンジンの2回のエンジン始動についての吸気バルブ・タイミングを示す。1番気筒が始動気筒として選択され、エンジンが実質的に一定の（別の例では、変動があっても良い）要求トルク、点火時期及びラムダで始動される。バルブ開閉位置は、バルブ・シーケンスの左にある符合で特定され、Oが開、Cが閉である。
【０１１７】
キー・オンにおいて、吸排気弁が、休止中の中間位置から閉位置にセットされる。クランキング・トルクとスターター電流を低減するために、最初の吸気イベント開始まで、それぞれの気筒において吸気弁を開位置にセットしても良い。上から下に向いて、最初の4つのバルブ・タイミングが第１の始動のためのもので、次の4つのバルブ・タイミングが第２の始動のためのもので、気筒のピストン位置が第１の始動について示され、そして気筒のピストン位置が第２の始動について示されている。
【０１１８】
図は、第１の始動のためのエンジン停止位置を示し、それは、1番及び4番気筒の上死点後約50度である。1番気筒のグラフは、ピストン位置から、ピストンが既に下降運動していることを示す。この時点でキー・オンが起こり、ピストンがその後の行程で上昇するときに、混合気が圧縮そして燃焼されるように、開いたバルブ上に燃料をこの時点で噴射することも可能である。しかしながら、この時点でのエンジン・クランキング速度はエンジン慣性と摩擦のために低い場合があり、それが霧化と燃焼の低下につながる可能性がある。それゆえに、この例において、エンジン制御器は、1番気筒のエンジン吸気行程全体を実行できるようになるまで吸気弁を開くのを、約280クランク角度だけ待つ。残りの気筒のバルブ・イベントは、図示の燃焼順序で1番気筒に続く。
【０１１９】
他方で、第２の始動の最初のバルブ・イベントは、キー・オン後約180度で起こる。エンジン停止位置が1番気筒の全吸気行程を第１の始動のエンジン停止位置よりも早く許容するので、バルブ・イベントが早く起こる。
【０１２０】
第２の始動はまた、最初に完全に吸気行程を実行できる気筒に基き最初の燃焼イベントのための気筒を選択する制御のために、どのようにバルブ・タイミングを配列するかを示している。1番気筒と4番気筒は、エンジン停止位置ゆえに、完全な吸気行程が可能な最初の気筒である。2番と3番気筒は、1番と4番気筒から180度位相がずれており、そのため、エンジン停止位置において、下降運動の途中にある。
【０１２１】
バルブ・タイミングは、直接噴射（direct injection: DI）エンジンに対して同じ原理を用いて調整することが出来る。例えば、DIエンジンの気筒内へ燃料が噴射される。
更に、最初の燃焼のために選択される気筒は、ピストン位置と運動方向とに基くことも出来る。そのとき、最初の気筒の吸気バルブ・タイミングは、要求トルクを発生するように調整され得る。しかしながら、DIにおいて燃料噴射はバルブ・タイミングにより制約されない。それから、吸気行程の下死点の前又は後で吸気弁を開放するようにバルブ・タイミングを調整することにより、要求エンジン空気量を得ることが出来る。
【０１２２】
図17a及び17bは、図14の方法による、海面でのエンジン始動中の吸気バルブ・タイミングを示すグラフと、高高度でのエンジン始動中の吸気バルブ・タイミングを示すグラフである。説明の簡略化のために、2つのエンジン始動は両方ともに、同じエンジン始動位置で開始し、そして海面と高高度の両方について一つの要求トルクに従うバルブ・タイミングを表す。続いて、海面と高高度とで燃料供給量がほぼ一定になるように、高高度と海面とで、同じトルク要求がスケジュールされる。しかしながら、上記のように、望ましいときには、異なるトルク要求を用いることも出来る。
【０１２３】
通常のエンジンは対照的に、大気圧の変動ゆえに海抜ゼロと高高度とで異なるエンジン空気量に基き燃料供給量を調整する。これの結果として、高度により始動トルクが変わることになり、結果として高度によって始動速度が異なることになる。エンジン速度と燃料噴射量の変化は、海面と高高度とでの空燃比と排出量の違いにつながる可能性がある。
【０１２４】
図17に示されるように、エンジン・トルクと空気量が高高度と海面とで殆ど同じ（例えば、1%, 5%又は10%の誤差範囲）となるようにバルブ・タイミングを調整することにより、空燃比とエンジン排気浄化性能の変動が削減される。従来の油圧可変カム・タイミング・システムがバルブ・タイミングを調整することが出来たものの、このようなアクチュエーターは普通、始動中には（油圧が殆ど又は全く利用できなかったので）機能できなかった。それで、電気バルブを用いることにより、始動性の向上を得ることが出来る。
【０１２５】
図17aの第1のエンジン始動は、海面におけるもので、エンジンがクランキングからより迅速に加速するように、より長いバルブ・イベントで始まる。その後のバルブ・イベントは、エンジン摩擦が低下し、そしてエンジンをアイドル速度まで高めるために必要なトルクが小さくなるにつれて、短くなる。最初の4回のイベントの後で、バルブ・イベント期間は、一定の要求トルクを反映して実質的に一定のままである（ただし、例えば要求トルクが変化すれば、その期間は変わり得る）。また、実施形態の一つにおいて、開弁期間は、最初のイベント後に短縮し始めるように出来る。更に、要求エンジン・トルクは、冷間始動点火遅角量により、又はリーン空燃比により、変化することもあり得る。
【０１２６】
第２のエンジン始動は、高高度におけるもので、エンジンがクランキングからほぼ同じ割合で加速するように、海抜ゼロでのバルブ・イベントと比較して、長いバルブ・イベントで始まる。その後のバルブ・イベントは、対応する海抜ゼロのバルブ・イベントよりも長いが、上述の理由により、最初のバルブ・イベントより短い。
【０１２７】
図18を参照すると、海面と高高度での1番気筒のバルブ・イベントを、所望トルク及びエンジン速度の軌跡と共に示すグラフが、示されている。このグラフは、海面と高高度との間での始動の違いを示すと共に、エンジン速度が、アイドル速度に到達した後で一定に保つように、殆どオーバーシュート無しにエンジン速度を一定にするのを示している。海面と高高度との間でこのようにエンジン速度とトルク軌跡を保持することで、空燃比の変動と排出量を低減することが出来る。更に、ドライバーが、始動中により一様なエンジン性能を経験するので、顧客満足度が向上する。
【０１２８】
また、直接噴射（DI）エンジンについても、同じ原理を用いてバルブ・タイミングを調整することが出来る。例えば、現在の高度における要求トルクを得るようにバルブ・タイミングが調整された後で、ピストン位置と運動方向とに基いて、DIエンジンの気筒へ燃料を噴射することが出来る。
【０１２９】
図19を参照すると、エンジンを停止する要求の後でバルブ・タイミングを制御する方法のフローチャートが示されている。
【０１３０】
ステップ3710において、ルーチンは、エンジンを停止する、又は一つ又は複数の気筒を休止する要求がなされたか否かが判断される。その要求は、車両のドライバーが発する場合も、ハイブリッド電気自動車におけるように車両制御アーキテクチャーが発する場合もある。要求が存在するとき、ルーチンはステップ3712へ進む。要求が存在しないとき、このルーチンは終了する。
【０１３１】
ステップ3712において、エンジンの燃焼順序に基き、個々の気筒への燃料供給が停止される。つまり、噴射途中の燃料噴射弁は、その噴射を完了し、それから燃料供給が休止される。更に、各吸気ポートの燃料溜り質量を判定する計算が継続し、ステップ3714において、要求空燃比を発生するように、吸気バルブ開弁期間が調整される。燃料溜り質量は、米国特許5,746,183号に開示の方法で判定される。最後の噴射後の燃料質量は、以下の式から判定される。
mp(k) = {τ / (τ+ T)} ・mp(k-1)
ここで、mpは燃料溜りの質量であり、kは気筒イベント番号、τは時間定数、そしてTはサンプリング・タイムである。続く燃料溜り質量は、以下の式から判定される。
Δmp = mp(k) ・ mp(k-1) = mp (k-1) ・{-T / (τ+ T)} 
ここでΔmpは、気筒へ入る燃料溜りの質量である。所定の溜り質量又はルックアップ・テーブルから求められる溜り質量を、気筒へ入る燃料溜りの質量の代わりとすることも出来る。
【０１３２】
加えて、このステップにおいて、エンジン停止要求に基き点火時期を調整することが出来る。点火時期をエンジン炭化水素を削減し排気熱を高めるように、MBTから遅角した値に調整するのが好ましい。例えば、停止中の点火時期を調整しながら、触媒温度を高めて、エンジンが近い将来再始動されるときに、より高い触媒温度ゆえに、触媒変換効率を高めることが出来る。別の例において、エンジン停止動作中の点火遅角は、蒸発放出量を低減し得る。排気中の炭化水素を低減し得るので、エンジン停止中に大気に放出する排気が持つ炭化水素が少なくなる。
【０１３３】
それで、ある例において、エンジン停止動作中、コンピューター読出し可能コードが、排気温度を高めるために、一群の最終燃焼イベントの少なくとも一つにおける点火時期を遅角するのに用いられ、それにより、続くエンジン再始動中の排気浄化性能を向上することが出来る。一例において、エンジン停止動作命令を受けると、一つ又は複数の燃焼イベント（例えば1, 2, 3又は4回）又は動作条件に応じて定まる範囲の回数（例えば1-5回、1-3回、1-2回）の燃焼イベントがまだ実行される。これらの少なくとも一部（例えば、最後の1回、最後の2回又は、最後の数回のうちの1回）の点火時期を調整することにより、触媒が冷却する前に実行される後の再始動性を向上することが可能である。更に、上記のように、排気（又は吸気）の開弁及び／又は閉弁タイミング（又はリフト量）もまた、停止動作中の触媒への排気熱を更に増大させるために、用いることが出来る。
【０１３４】
ステップ3714において、バルブ・タイミングが調整される。エンジン停止又は気筒休止の要求が表示されると、吸気と排気のバルブ・タイミングとを調整することが出来る。吸気弁開（IVO）が高い吸気ポート速度が得られるエンジン位置（典型的には、吸気行程が始まった後45度）へ移動される。バルブ開時期をこの位置へ移動することで、最後の燃焼イベントのために吸気ポートの燃料溜りからより多くの燃料を気筒内へ吸引することになる。これは、気筒が休止されるか、エンジンが停止させられるときに、燃料溜りを低減することが出来る。更に、燃料溜りをより少量にすることは、エンジンが再始動されるときの気筒への燃料を少なくすることに寄与し、それにより、始動中の空気燃料制御をより正確にすることにつながる。
【０１３５】
ステップ3716において、バルブ開放期間と点火進角値を求めるのに、燃料質量とバルブ開時期が、理想気体の法則と関連させて用いられる。
【０１３６】
バルブは、少なくとも1回の吸気イベントについて調整されたタイミングで作動されるが、望ましい場合には、より長い間作動される場合もある。更に、吸気開弁は、吸気行程の上始点後30〜180クランク角度の位置に調整されるのが通常である。吸気閉弁タイミングもまた、吸気開弁タイミングの調整の結果として起こり得る空気充填量の変動を補正する為に、調整することが出来る。
【０１３７】
エンジン停止中の気筒空気燃料混合気は、制御目的に従い、リーン、リッチ若しくは化学量論値とすることが出来る。
【０１３８】
エンジン停止動作中には、排気弁と点火進角も調整される。例えば、排気弁は、排気行程の上始点後0〜120クランク角度の開位置に調整される。この排気弁タイミングが点火進角の調整と組合せられるとき、エンジン停止前に触媒に加えられる熱が高められる。上述のように、これは、次の始動を予期して、触媒温度を高めることが出来る。更に、排気弁閉タイミングはまた、調整された排気弁開タイミングに基き調整することが出来る。
ルーチンは、そして終了する。
【０１３９】
図20を参照すると、4気筒エンジンの停止動作中の吸気バルブ・タイミング・シーケンスの例が示されている。バルブ・シーケンスは、図の左側で始まる。バルブのクランク角度が、それぞれの気筒の燃焼行程の上始点との相対関係で記されている。吸気弁は、排気行程の終わりに開き、気筒内への内部EGRの流れを示す。停止要求の表示である鉛直線において、この例においては1番気筒である燃料噴射が休止される最初の気筒について、吸気バルブ・タイミングが調整される。開弁タイミングと開弁期間の両方が調整される。開弁期間の調整は、気筒へ入ると予想される燃料溜りの割合に基く。開弁期間の調整は、排気空燃比を所望のものにする。開弁時期を、燃料噴射を休止する前の理論空燃比又はリーン空燃比の最終噴射のスケジューリング共に、調整することが出来る。更に、燃料噴射が休止される前に、特定の回数の噴射が、開弁位置調整と同時にスケジューリングされる。
【０１４０】
この図は、バルブ・タイミングの調整が行われた後の3回の吸気イベントを示す。しかしながら、各吸気イベントの後で行われる燃焼回数を少なくすることも、多くすることも、更には燃焼を行わないこととすることも出来る。
【０１４１】
図21を参照すると、内燃機関における電気機械式バルブを再始動する方法が示されている。ある場合において、電気機械式バルブ・アクチュエーターは、機械的なスプリングと、電磁石として機能する電気コイルを持ち、それらは両方ともに、バルブ位置を調整するのに用いられる。しかしながら、気筒動作中、気筒内の圧力が、バルブ動作を補助する場合と、妨げる場合とがある。例えば、排気弁は開くときに気筒圧力に打ち勝つが、閉じるときには気筒圧力に助けられる。結果として、ばね力に打ち勝つのに必要な電流である支配電流と、バルブを開または閉に保持する電流である保持電流が、エンジンの運転状態と共に変化する。ここに記載の方法は、内燃機関において、所定の電流が開弁又は閉弁方向のバネ力に打ち勝つことが出来ないときに、バルブを再起動することが出来、バルブが気筒の1サイクル中に開閉するのを許容する。休止状態（電圧又は電流が加えられていない）において、機械式スプリングは、バルブを部分的開状態である中間位置に位置させる。バルブはまた、エンジンの状態によりバルブを開閉するための所定の電流が得られないとき、中間位置にある。つまり、バルブの軌跡（位置）が、所望のものから外れる。バルブの軌跡が所望のものから外れるとき、所望軌跡に再び乗るように、バルブを再起動するために一つ又は複数の取組みをなすことが出来る。取組みの一つを以下に述べる。
【０１４２】
バルブ軌跡は、センサー50などのセンサー計測値から直接又はクランクシャフト位置からの推定により、求めることが出来る。
【０１４３】
具体的には、この方法は、エンジンにおける電気機械式バルブのそれぞれに、バルブ再起動を行うために、実行することが出来る。それで、図21の変数は、それぞれのバルブについてのデータを持つデータ配列となる。なお、それは、望ましいならば、バルブの一部や、単一のバルブに適用することも出来る。
【０１４４】
ステップ3910において、バルブ軌跡がバルブ位置センサー51から読み出され、そして、バルブ軌跡のずれが生じたか否かを判断するために、評価される。バルブ位置センサー51は、不連続位置センサーとしても、連続位置センサーとしても良い。要求バルブ位置と電流が、要求バルブ軌跡とそれに伴う電流についてのルックアップ・ポインターを持つ4つのマトリックスを参照することにより、判定される。マトリックスFNVLVCUROとマトリックスFNVLVCURCは、それぞれバルブの開閉についてのバルブ電流ベクトルを特定する数ポインターを保持する。マトリックスFNVLVPOSOとマトリックスFNVLVPOSCは、それぞれバルブの開閉についてのバルブ位置を特定する数ポインターを保持する。位置と電流のマトリックスは両方ともに、エンジン速度と負荷の座標を持つ。マトリックス内に含まれるポインターは、図22で指定されるバルブ位置の領域に基く位置又は電流情報をもつ特定のベクトルCL_pos_set及びCL_cur_setを判定する。別個のバルブ制御方法が、電気機械式バルブを作動させるために、CL_cur_setにアクセスする。バルブ軌跡の誤差が判定されたならば、ルーチンはステップ3912へ進む。バルブ軌跡の誤差が無いと判定されたならば、ルーチンはステップ3932へ進む。
【０１４５】
ステップ3912において、所定電流が、軌跡がずれたバルブを閉じるために加えられる。加えられる電流は、バルブと電流供給に基く上限電流である。バルブを、開位置へ又は中間位置へ動かしても良い。加えて、軌跡上のバルブ開作動と閉作動の回数を表す変数Vlv_cntがゼロにされる。更に、軌跡外のバルブを持つ気筒への燃料噴射を、そのバルブが所定回数の軌跡内作動を完了するまで、休止することが出来る。この方法は、ステップ3914へ進む。
【０１４６】
ステップ3914において、ルーチンは、軌跡外のバルブの閉じたか否かを判定する。バルブが閉じた場合には、ルーチンはステップ3916へ進む。バルブが閉じていない場合には、ルーチンは、ステップ3930へ進む。
【０１４７】
ステップ3912と3914は、省略することも出来る。この場合に、バルブは、軌跡外であり、バルブ電流が、軌跡誤差が検出された領域において、バルブ電流が増大させられる。バルブは、ベースのバルブ・タイミングに基くバルブを開くか閉じる命令が発せられるまで、中間位置に留まる。言い換えると、軌跡外のバルブを駆動する電流が軌跡誤差が検出された領域で増大されるが、バルブは、例えば要求トルクとエンジン運転状態に基くベース・バルブ・タイミングにより再起動される。
【０１４８】
ステップ3930において、軌跡外のバルブとそのバルブを持つ気筒の休止が起こる。気筒とバルブは、図２の気筒／バルブ・モード選択方法により休止される。劣化したバルブを持つ気筒の番号が、ステップ3930で変数CYL_DEGにロードされ、図５のステップ1528へ送られる。ルーチンはそして終了する。
【０１４９】
ステップ3916において、バルブ電流CL_curが、所定変数cur_limと比較される。バルブ軌跡の各領域は、図22に示されるように、予め定められた電流レベルにおいて、始まる。バルブ軌跡誤差が生じるならば、バルブ開放イベント（R1-R4）又はバルブ閉止イベント（R4-R7）の全ての領域におけるバルブ電流が、ステップ3930及び3922において、増大させられる。
【０１５０】
加えて、バルブ動作が、エンジン・タイミングと再同期させられる。例えば、バルブ・タイミングが、各気筒の要求サイクルと合わせられる。更に、所定回数の気筒サイクル後に、再同期を試みるようにしても良い。
【０１５１】
バルブが要求バルブ軌跡に従っておらず、かつ各領域のバルブ電流がcur_limよりも大きいとき、ルーチンはステップ3918へ進む。バルブ電流がcur_lim未満のとき、ルーチンはステップ3920へ進む。
【０１５２】
ステップ3918において、cur_limの電流レベルにおけるバルブ再起動試行回数Rcl_decが、所定変数Rcl_deg_limと比較される。再起動試行回数がRcl_deg_limよりも大きいとき、ルーチンはステップ3930へ進む。再起動試行回数がRcl_deg_limよりも小さいとき、ルーチンはステップ3924へ進む。この判断ロジックは、気筒とバルブの休止の前にルーチンが所定回数のバルブ再起動を試行するのを可能とする。
【０１５３】
ステップ3924において、そのcur_limにおけるバルブ再起動試行回数を表すカウントが、インクリメントされる。
ルーチンがこのロジックを実行する度に、変数Rcl_degがインクリメントされる。この変数は、所定回数の試行が実行されたならば、ルーチンが軌跡外のバルブとそれが存在する気筒を休止するのを可能とする（ステップ3918及び3930）。ルーチンは、その変数をインクリメントした後で、終了する。
【０１５４】
ステップ3920において、バルブ再起動試行回数が所定値と比較される。Cur_lim未満の電流値における再起動回数を表す変数Rclが、所定値Rcl_limと比較される。再起動試行回数が所定値よりも大きければ、ルーチンはステップ3922へ進む。再起動試行回数が所定値よりも小さければ、ルーチンはステップ3926へ進む。
【０１５５】
ステップ3926において、Rcl_limに格納された所定電流量未満におけるバルブ再起動試行回数を表すカウントがインクリメントされる。Rclをインクリメントした後で、ルーチンはステップ3928へ進む。
【０１５６】
ステップ3928において、バルブ電流が調整される。前述のバルブ電流ベクトルCL_cur_setが、バルブ再起動が試行される度に所定量Δ_adjust_upだけ調整される。更に、バルブが通常のエンジン運転温度未満で再起動されるとき、CL_adjustが調整されないが、温度に基くバルブ電流補正Vt_adjustがバルブ再起動が試行されるときの温度における所定量だけインクリメントされる。バルブ電流は以下の式により調整される。
CL_cur_set = Vt_adjust * (CL_base_set + CL_adjust)
ここで、CL_cur_setはそのエンジン運転状態における電流ベクトルであり、vt_adjustはエンジン又はバルブの温度の関数であり、CL_base_setはベース電流量を持つベクトルであり、CL_adjustはそのエンジン運転状態における電流調整値のベクトルである。電流調整に続いて、ルーチンは終了する。
【０１５７】
ステップ3922において、バルブ電流が所定量に設定される。軌跡外のバルブの再起動を所定回数試行した後で、CL_cur_setがcur_limに設定される。これは、少量だけ電流を増大させるように継続することによるよりも迅速に、バルブが再起動するのを可能とする。加えて、変数ベクトルAlowには、CL_cur_setの最新の値がロードされる。CL_adjustをAlowにロードすることにより、ルーチンは、エンジン運転状態に基きバルブ電流を適応する。
それから、ルーチンは終了する。
【０１５８】
ステップ3932において、軌跡上のバルブ・イベント・カウンターがインクリメントされる。軌跡誤差が検出されない場合、軌跡上のバルブ・イベント、開放そして閉止の回数Vlv_cntが、インクリメントされる。軌跡上のバルブ動作回数を係数することにより、この方法は、cur_limに格納された量からバルブ電流を減らせる。ルーチンは、そしてステップ3934へ進む。
【０１５９】
ステップ3934において、バルブ電流が所定値と比較される。バルブ電流がcur_limに格納された値よりも大きいとき、ルーチンはステップ3936へ進む。バルブ電流がcur_limに格納された値よりも小さいとき、ルーチンは終了する。
【０１６０】
ステップ3936において、軌跡上のバルブ・イベントの回数Vlv_cntが、所定量Vlv_on_trajと比較される。Vlv_cntがVlv_on_trajよりも大きいとき、ルーチンはステップ3938へ進む。Vlv_cntがVlv_on_trajよりも小さいとき、ルーチンは終了する。
【０１６１】
ステップ3938において、バルブ電流CL_cur_setがより低い値に調整される。所定回数の軌跡上のバルブ・イベントの後で、バルブ電流が所定量Δ_adjust_dnだけ低下させられる。所定回数の軌跡上のバルブ・イベントの後でバルブ電流を低下させることにより、ルーチンは、迅速にバルブを再起動させ、それから、バルブを作動しながら電気損失を低減し燃料経済性を高める電流値を特定することが出来る。それで、ステップ3938は、ルーチンの電流を適応する動作を行う。ルーチンは、そして終了する。
【０１６２】
図22を参照すると、バルブ開閉イベント中のバルブ軌跡領域のグラフが示されている。図21の方法において、開閉イベント中のバルブ軌跡が、バルブ軌跡誤差を判定するために、図22に示されたもののような予め規定されたバルブ軌跡と比較される。バルブ軌跡は、7個の領域に分けられ、領域R1-4が開弁を示し、領域R4-7が閉弁を示す。誤差を求めるためにバルブ軌跡の領域を比較することにより、バルブ再起動方法は、特定の領域におけるバルブ電流を増大させたり減少させたりすることが出来る。これは、図21の方法が、他の領域におけるバルブ電流を増大することなしに、所望の領域のバルブ電流を調整し、それにより、エンジン効率と電流効率を高めるのを可能とする。
【０１６３】
バルブ開閉中のバルブ電流もまた、図22に示されたものと同様に、複数の領域に分割される。バルブ軌跡誤差がある領域内とその回りのバルブ電流を、軌跡上のバルブ動作を再確立するために調整することが出来る。更に、バルブ軌跡と電流値は、図22に示されたものよりも少ない又は多い数の領域に分割することが出来る。
【０１６４】
図23を参照すると、図21の方法により生成されるバルブ電流の例のグラフが示されている。バルブ軌跡誤差が表示されると、バルブ電流はCL_limまで、ゆっくりと、それからステップ変化される。更に、バルブが再起動された後で、バルブ電流がAlowの方向に減少させられる。
【０１６５】
図15a及び15bに関して上述したように、電気機械式バルブは、エンジン始動性を向上し、エンジン排出物を低減するために、用いることが出来る。図24乃至28は、電気機械式バルブを持つエンジン又は、機械的に休止され得るバルブを持つエンジンにおいて用いられ得る別のバルブ・シーケンスを示す。この図は、簡略化のために、4気筒作動を示すが、この方法は、気筒数がそれより多いエンジンにおいても少ないエンジンにおいても、実施することが出来る。
【０１６６】
上述のように、そして後述のように、上記動作モードのいずれも、単独で用いることも、組合せて用いることもそして／又は、気筒サイクルの行程数の変更、及び／又は、吸気弁及び／又は排気弁の開弁及び／又は閉弁の同期と組合せて用いることも出来る。
【０１６７】
図24a及び24bを参照すると、そのグラフは、機械式排気弁及び、例えば電気機械式バルブである開位置に保持可能なバルブ、を持つエンジンのための、始動中の吸気及び排気バルブ・タイミングを示す。
【０１６８】
キー・オンが観測された後で、吸気弁は、開位置に設定される。スターターがエンジンを回転させるとき、機械的に駆動される排気弁が、エンジン位置とカム・タイミングに基き、開閉する。鉛直の同期ラインにおいて、つまり、システム構成に応じて変化し得る説明のための時点において、エンジン制御器12が、クランクシャフト118からエンジン位置を判定する。同期と最初のバルブ作動（開閉）との間の遅延時間が示されているが、実際の遅延時間は、より短くても長くても良い。エンジン位置が既知となった後で、最初の燃焼イベントに選択された気筒の吸気ポートに燃料が噴射される前まで、吸気弁は開保持される。吸気弁を開保持し、そして最初の吸気行程中に燃料が噴射されるようにしても良い。
【０１６９】
吸気弁を開位置に保持することにより、エンジンが回転するときにエンジンを介して圧送される残留炭化水素を削減することが出来る。
【０１７０】
同じクランク角度期間に吸排気弁を開くことが、残留炭化水素の一部が、吸気マニフォールドへ圧送されるのを可能とし、そこにおいて、炭化水素は、最初の燃焼イベントの後で吸引されて燃焼される。
【０１７１】
上述のように、個々の気筒の吸気弁が、各気筒のポートへ燃料が噴射される前まで、開保持される。バルブが閉じられた後で、燃料が噴射され、それから、吸入と4ストローク・バルブ・シーケンスが開始する。気筒がマルチ・ストローク・モードで動作することも可能で、そして／又は燃料が開弁状態で噴射される場合もある。更に、燃料は、直接噴射エンジンでは、吸入行程後に、噴射しても良い。
【０１７２】
図25a及び25bを参照すると、例えば電気機械式バルブである選択された気筒で燃焼が起こる前に作動可能なバルブを持つエンジンについての始動中の吸排気のバルブ・タイミングをグラフが示している。
【０１７３】
吸気弁が、キー・オンが観測された後で開位置に設定される。スターターがエンジンを回転させるとき、機械作動式排気弁が、エンジン位置とカム・タイミングに基き開閉する。鉛直の同期ラインにおいて、つまりシステム構成に応じて変わり得るが説明のために示された点において、エンジン制御器12が、クランクシャフト・センサー118からエンジン位置を判定する。エンジン位置が既知となった後で、最初の燃焼イベントに選択された気筒の吸気ポートに燃料が噴射される前まで、排気弁が開いているとき吸気弁が閉じており、そして排気弁が閉じているとき吸気弁が開保持される。
【０１７４】
このシーケンスに従うことにより、エンジンのポンプ仕事を減少することが出来るが、エンジンを通過する残留炭化水素がある程度存在し得る。
【０１７５】
上述のように、排気弁開のとき吸気弁が閉で、排気弁閉のとき吸気弁が開である。燃料は、各気筒の吸気イベントの前に、閉じた吸気弁の上に噴射される。気筒をマルチ・ストローク・モードで作動することが出来、そして／又は燃料を、開いたバルブ上に噴射する場合もある。更に、直接噴射エンジンにおいて、燃料が吸気行程後に噴射される場合もある。
【０１７６】
図26a及び26bを参照すると、例えば電気機械式バルブである選択された気筒で燃焼が起こる前に作動可能なバルブを持つエンジンについての始動中の吸排気のバルブ・タイミングをグラフが示している。
【０１７７】
吸気弁が、キー・オンが観測された後で開位置に設定される。スターターがエンジンを回転させるとき、機械作動式排気弁が、エンジン位置とカム・タイミングに基き開閉する。鉛直の同期ラインにおいて、つまりシステム構成に応じて変わり得るが説明のために示された点において、エンジン制御器12が、クランクシャフト・センサー118からエンジン位置を判定する。エンジン位置が既知となった後で、4ストローク気筒動作の吸入及び圧縮行程であり得るクランク角度の間、吸気弁は開いている。4ストローク気筒動作の膨張及び排気行程とみなすことの出来るクランク角度の間、吸気弁が閉じられる。このシーケンスは、最初の燃焼イベントのために選択された気筒の吸気ポートに燃料が噴射される前まで、起こる。
【０１７８】
このシーケンスに従うことにより、エンジンのポンプ仕事が増大するかもしれないが、エンジンを通過する残留炭化水素の正味量を低減することが出来る。場合によっては、エンジンを通過する正味流れが逆転して、燃料噴射が開始される前に、排気マニフォールドからのガスが吸気マニフォールドへ圧送される。
【０１７９】
燃料は、各気筒の吸気イベントの前に、閉じた吸気弁の上に噴射される。気筒をマルチ・ストローク・モードで作動することが出来、そして／又は燃料を、開いたバルブ上に噴射する場合もある。更に、直接噴射エンジンにおいて、燃料が吸気行程後に噴射される場合もある。
【０１８０】
図27a及び27bを参照すると、例えば電気機械式バルブである一定位置に保持可能なバルブを持つエンジンについての始動中の吸排気のバルブ・タイミングをグラフが示している。
【０１８１】
キー・オンが観測された後で、吸気弁が開位置に設定され、排気弁が閉位置に設定される。鉛直の同期ラインにおいて、つまりシステム構成に応じて変わり得るが説明のために示された点において、エンジン制御器12が、クランクシャフト・センサー118からエンジン位置を判定する。同期と最初のバルブ動作（開弁／閉弁）との間に遅延時間が示されている。実際の遅延時間は、短い場合も長い場合もある。エンジン位置が既知となった後で、最初の燃焼イベントのために選択された気筒の吸気ポートに燃料が噴射される前まで、吸気弁は開保持される。
【０１８２】
吸気弁を開位置に保持し、そして排気弁を閉位置に保持することにより、エンジンのポンプ仕事とエンジンが回転するとエンジンを通過して圧送される残留炭化水素を削減することが出来る。吸気弁を開くことは、シリンダー・ヘッドに近付く方向又は離れる方向にピストンが運動する際に、気筒を空気が出入りすることが出来るので、エンジンのポンプ仕事を低減することが出来る。エンジン内に残留炭化水素を保持し、その炭化水素を燃焼することは、燃焼中に残留炭化水素が他の成分つまりCO2とH2Oに変換され得るので、排気中の放出される炭化水素量を低減することが出来る。
【０１８３】
図28a及び28bを参照すると、例えば電気機械式バルブである一定位置に保持可能なバルブを持つエンジンについての始動中の吸排気のバルブ・タイミングをグラフが示している。
【０１８４】
キー・オンが観測された後で、吸気弁が閉位置に設定され、排気弁が開位置に設定される。鉛直の同期ラインにおいて、つまりシステム構成に応じて変わり得るが説明のために示された点において、エンジン制御器12が、クランクシャフト・センサー118からエンジン位置を判定する。同期と最初のバルブ動作（開弁／閉弁）との間に遅延時間が示されている。実際の遅延時間は、短い場合も長い場合もある。エンジン位置が既知となった後で、それぞれの気筒の吸気ポートに燃料が噴射されるまで、吸気弁は開保持され、それから空気燃料混合気を吸引するために吸気弁が開く。
【０１８５】
排気弁は、それぞれの気筒の最初の吸入イベントの前まで、開位置に保持される。排気弁が閉じられた後で、排気弁動作が、例えば4ストロークである気筒動作行程に基くものとなる。
【０１８６】
吸気弁を閉位置に、排気弁を開位置に保持することにより、エンジンのポンプ仕事と、エンジンを通過して圧送される残留炭化水素を、低減することが出来る。排気弁を開放することは、シリンダー・ヘッドに近付く方向又は離れる方向にピストンが運動する際に、気筒を空気が出入りすることが出来るので、エンジンのポンプ仕事を低減することが出来る。しかしながら、吸気弁が閉位置に保持されるので、エンジンを通過する正味空気量は、少量に留まる。
【０１８７】
電気機械式バルブを持つエンジンは固定のクランクシャフト位置で動作するよう機械的に制約されないので、選択された気筒で所望の行程を起こすようにバルブ・タイミングを設定することが出来る。例えば、シリンダー・ヘッドに向かって移動中のピストンは、バルブ・タイミングを調整することにより、圧縮行程又は排気行程に設定することが出来る。一例において、気筒行程の設定を図29が記載する。
【０１８８】
図29を参照すると、4気筒エンジンにおける2つのピストンのエンジン2回転にわたるピストン移動軌跡をグラフが示している。上のグラフのピストン軌跡と下のグラフのピストン軌跡とは、180クランク角度位相がずれている。つまり、一方のピストンが気筒の一番上にあるとき、他方のピストンは気筒の一番下にある。
【０１８９】
3つの記号（o, *及びΔ）は、始動中にエンジン制御器が判定することが出来るエンジン位置の例を特定する。加えて、両グラフを通る4本の鉛直線は、そこで気筒行程を決定することの出来る移動可能な判定境界を示す。判定境界の数は、エンジンの気筒数と共に変わり得る。一般的に、エンジンの2気筒毎に一つの判定境界が選択される。
【０１９０】
最初の燃焼が可能な気筒の行程（例えば、吸気、燃焼、圧縮又は排気）の設定は、複数のエンジン運転状態及び制御目的に基き行なうことが出来、その条件には、判定境界が含まれ得る。例えば、エンジン位置が確立された後で、エンジン運転状態と制御目的に基き特定の気筒のある行程を設定するための位置として、一定のクランク角度の間、判定境界を用いることが出来る。1番気筒で最初に燃焼を起こし、その燃焼の結果として要求トルクを発生することを制御目的とする4気筒エンジンであれば、基準が満たされているとすると、1番気筒の行程を、判定境界において、又はその前に、設定することが出来る。残りの気筒の行程は、所定の燃焼順序に基き設定することが出来る。判定境界は、あるピストン位置に対する位置としてクランク角度で表すことが出来る。図29において、判定境界1は、気筒Bの上死点後約170度にある。判定境界2は、気筒Bの上死点後約350度にある。
【０１９１】
エンジンが回転するとき、判定されたエンジン運転状態に基づき、境界条件前及びそれまで、バルブ・タイミングを調整することによりそれぞれの気筒の行程を設定することが出来る。図示の気筒軌跡は互いに位相がずれており、そして、判定境界1により表されるピストン位置に遭遇する前に、気筒行程の設定を許容する第2境界状態に遭遇し得るので、二つの境界状態である判定境界1及び2が、図29に示されている。言い換えると、この例において、判定境界1及び2は、気筒が異なるものの、同じ気筒行程設定機会を表している。
【０１９２】
勿論、境界条件は、エンジン運転状態と制御目的に基き、移動することが出来る。例えば、エンジン温度又は大気圧に基き、クランクシャフト角度に対して、境界状態を移動させることが出来る。境界状態に遭遇するとき、エンジン気筒の行程を設定することが出来るか否か判断するために、エンジン運転パラメーターが評価される。例えば、エンジン位置とエンジン速度及び／又は加速度が、要求エンジン出力を発生することの出来る空気量の吸入を可能とするならば、選択された気筒が、吸入行程に設定され得る。具体的には、要求エンジン出力は、要求エンジン・トルク、要求気筒空気量及び要求エンジン速度を含み得る。しかしながら、現在の境界において運転状態が気筒行程の設定を許容しないとき、次の境界状態が、気筒行程の設定の要因となる。
【０１９３】
図29を再び参照すると、"o"はエンジン位置が確立され得る位置を表す。エンジン運転状態が判定境界1の前に気筒の行程を設定する基準を満たすならば、選択された気筒の行程を設定することが出来る。一例において、気筒Bが最初に燃焼する気筒であるようにバルブ・タイミングを調整することにより、気筒Bを吸気行程に設定することが出来る。残りの気筒は、例えば4気筒エンジンにおける1-3-4-2のような着火順序に基き、各行程に設定される。言い換えると、1番気筒が吸気行程に設定されるとき、3番気筒が排気行程に設定され、4番気筒が膨張行程に設定され、そして2番気筒が圧縮行程に設定される。しかしながら、上述のように、エンジン始動性を向上するように、選択されたバルブ・イベントが4ストローク気筒タイミングに従わなくても良い。他方で、エンジン運転状態の評価の後で、気筒行程を設定できないとき、次の行程設定機会は、判定境界2にある。
【０１９４】
"*"は、エンジン位置が確立され得る別のエンジン位置を示す。再び、エンジン運転状態が判定境界1の前に気筒の行程を設定するための基準を満たすならば、選択された気筒の行程が設定される。しかしながら、"*"の位置は、"o"の位置よりも判定境界に近付いて生じる。エンジン位置が判定境界により近付いて判定されるとき、気筒の行程を設定する機会は減少する可能性がある。例えば、エンジンが回転し始め、そしてエンジン位置が判定境界近くで確立されるならば、所望の気筒空気量を吸引するための充分な期間又は上下方向の運動が無い場合がある。この例において、気筒行程の設定は、この状態の下での次の判定境界まで、遅延することも出来る。
【０１９５】
"Δ"は、エンジン位置が確立され得る別のエンジン位置を示す。この位置において、エンジン運転状態が、判定境界2に遭遇する前に気筒行程を設定するための基準を満たすとき、選択された気筒の行程が設定される。具体的には、この場合に、気筒Aが、燃焼を実行する最初の気筒となるように、吸気行程に設定され、そして燃料供給される。判定境界1及び2は、最初の燃焼イベントを実行する異なる気筒の行程を設定するために用いることが出来る。
【０１９６】
上述のように、各種バルブ・シーケンスは、バルブ・タイミングが最初の燃焼イベント（又は最初の燃焼噴射イベント）の前に、最初の燃焼イベント後のバルブ・タイミングと比較して異なるものとなるように、（例えば電気機械式バルブの）バルブ・タイミングを変化させるのに用いることが出来る。上記実施形態のそれぞれは、エンジン動作を向上させるとに用いることの出来る様々な利点を提供する。
【０１９７】
この分野の当業者には理解されるように、図2, 5, 6, 14, 19及び21に記載のルーチンは、イベント・ドリブン、インターラプト・ドリブン、マルチ・タスキング、マルチ・スレッディングなどの各種処理ストラテジーの一つ又は複数を表し得る。そのようであるので、図示の各種ステップ又は機能は、図示のシーケンスで実行することも、並列に実行することもある、場合によっては省略することも出来る。同様に、その処理の順番は、個々に記載の特徴及び利点を得るために、必ずしも要求されておらず、むしろ、図示と説明の容易化のためのものである。明確に図示されてはいないものの、当業者であれば、用いられている特定のストラテジーに応じて、図示のステップ又は機能を反復して実行しても良いことを認識するであろう。
【０１９８】
上述の各種動作モードは本質的に例示であるということと、これら特定の実施形態は、限定的な意味で考慮されるべきではない、ということが理解されるであろう。本件明細書の開示事項には、バルブ動作パターン、気筒動作パターン、気筒行程変化、バルブ・タイミング変化そして、開示された他の構成、機能及び／又は特徴の、新規で非自明な組み合わせ及び一部組み合わせの全てが含まれる。
【０１９９】
例えば、一例において、取組みの一つは、燃焼を実行する気筒数をエンジンが変化させる場合に、用いることが出来る。更に、燃焼を実行する気筒数数を変化させることが出来るだけでなく、動作気筒の動作バルブ数を（時間的に、又は気筒グループの間で）変化させることも出来る。更にまた、それに加えて又はそれに代えて、動作気筒の行程数を（時間的に、又は気筒グループの間で）変化させることが出来る。それで、一例において、第１モードでは、第１の行程数と第１の動作バルブ数で第１の数の気筒が燃焼を実行するように、そして、第２モードでは、第２の行程数と第２の動作バルブ数で第２の数の気筒が燃焼を実行するように、エンジンが動作することが可能である。このようにして、燃料経済性を高めながら、トルク解像度の増大を得ることが出来る。別の例において、エンジンの第１グループの気筒が、第１の行程数と第１の動作バルブ数で、そしてそのエンジンの第２グループの気筒が、第２の行程数と第２の動作バルブ数で、動作することが出来る。また別の例において、各気筒が、同じ動作バルブ数であるが、異なるバルブ・パターンを持つことも出来る（例えば一方の気筒グループが対角線状に動作吸気弁と排気吸気弁を持ち、もう一方の気筒グループは非対角線状である）。
【０２００】
更に、取組みの一つにおいて、制御システムは、エンジン出力トルクを制御する手法として、燃焼実行気筒数の変更、動作バルブ数（又はパターン）の変更、及び／又は、動作気筒の行程数の変更、の組み合わせを用いることが出来る。大きな自由度を持つことにより、各種動作状態についてのエンジン性能を最適化することが可能となり得る。
【０２０１】
上述の記載に基く更に別の取組みにおいて提供されるのが、ある気筒の1サイクルの間ある位置に保持され得る少なくとも一つのバルブを持つ内燃機関を始動するための方法であり、この方法は、上記内燃機関の始動要求に応答して上記内燃機関の少なくとも一つの気筒の少なくとも一つの排気弁を閉じる工程、上記少なくとも一つの気筒における燃焼イベントの後で上記排気弁を開く工程、及び、上記燃焼イベントの後で上記内燃機関の少なくとも一つの気筒における動作バルブの数又はパターンを変更する工程、を有する。上述の方法は、上記排気弁が機械的に位置保持され得るバルブである構成、を含むものと出来る。加えて、上述の方法は、上記排気弁が電気的に作動されるバルブである方法を含むものと出来る。
【０２０２】
上述の記載に基く更に別の取組みにおいて提供されるのが、ある気筒の1サイクルの間ある位置に保持され得る少なくとも一つのバルブを持つ内燃機関を始動するための方法であり、この方法は、最初の燃焼イベントに先立ち、上記内燃機関の少なくとも一つの気筒の排気工程の少なくとも一部の間、上記少なくとも一つの気筒において機械作動式排気弁を閉位置に保持する工程、及び、上記少なくとも一つの気筒における最初の燃焼イベントの後で、上記機械作動式排気弁を開弁する工程、を有する。
【０２０３】
上述の記載に基く更に別の取組みにおいて提供されるのが、電気作動式バルブを持つ内燃機関を始動する方法であり、この方法は、上記内燃機関の始動要求に応答して上記内燃機関の少なくとも一つの気筒の少なくとも一つの吸気弁を閉弁する工程、上記要求に応答して上記内燃機関の上記少なくとも一つの気筒の少なくとも一つの排気弁を開弁する工程、上記少なくとも一つの気筒における最初の吸気イベントの前に上記少なくとも一つの気筒の上記少なくとも一つの排気弁を開弁する工程、上記少なくとも一つの気筒に燃料を噴射する工程、上記少なくとも一つの気筒の上記少なくとも一つの吸気弁を開弁する工程、上記少なくとも一つの気筒内の上記噴射された燃料を燃焼させる工程、及び、上記少なくとも一つの気筒内での上記燃焼後に上記少なくとも一つの気筒内の上記少なくとも一つの排気弁を開弁する工程、を有する。
【０２０４】
また、上述の一例において、排気システム内の触媒の状態が変化する、例えば酸化剤吸蔵量が変化するときに、行程数を変更することも出来る。しかしながら、他のエンジン・パラメーター、例えば、動作気筒内の動作バルブ数及び／又は動作気筒内の動作バルブ・パターンを、触媒状態に基づき調整することも出来る。更に、燃焼を実行する気筒数もまた、触媒状態が変化するのに合わせて、変更することが出来る。
【０２０５】
本願の請求項は、新規かつ非自明と考えられる組み合わせと一部組み合わせのあるものを具体的に示している。これらの請求項は、一つの要素、第一の要素又はそれらの均等物に言及する場合がある。そのような請求項は、そのような要素を一つ又は複数含むものと理解されるべきで、そのような要素を二つ以上要求するものでも、二つ以上を排除するものでもない。バルブ動作パターン、気筒動作パターン、気筒行程変更、バルブ・タイミング変更及び／又は特性の他の組み合わせ及び一部組み合わせは、現請求項の補正により、又は本出願又は関連出願における新請求項の追加により、特許請求することが出来る。そのような請求項は、当初の請求範囲と比較して、広くても、狭くても、同じでも、若しくは異なるものであっても、本明細書の記載事項の中に含まれるものとみなされる。
【０２０６】
これで、説明を終了する。当業者が読むことにより、本件明細書の思想及び範囲から逸脱することなしに、多くの変更及び改良を想到するであろう。例えば、I3, I4, I5, V6, V8そしてV12エンジン、そして、ディーゼル、天然ガス、ガソリンそして代替燃料による作動など、利用することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】エンジンの概略図である。
【図２】電気機械作動式バルブを持つエンジンにおいて動作気筒とバルブの数を決定するフローチャートである。
【図３】初期化された気筒／バルブ・モード・マトリックスの例である。
【図４】気筒／バルブ・モード選択方法を経たモード・マトリックスの例である。
【図５】動作限界に基き気筒／バルブ・モードを決定するルーチンのフローチャートである。
【図６】気筒／バルブ・モードを選択するルーチンのフローチャートである。
【図７】機械式／電気機械式のバルブとグループ化された気筒の構成を示す図である。
【図８】機械式／電気機械式のバルブとグループ化された気筒の別の構成を示す図である。
【図９】選択されたバルブのグループ化された気筒／バルブ制御構成構成を示す図である。
【図１０】選択されたバルブの別の気筒／バルブの制御構成を示す図である。
【図１１】選択されたバルブの別の気筒／バルブの制御構成を示す図である。
【図１２】選択されたバルブの別の気筒／バルブの制御構成を示す図である。
【図１３】選択されたバルブの別の気筒／バルブの制御構成を示す図である。
【図１４】エンジン始動中に電気機械式バルブを制御する方法のルーチンのフローチャートである。
【図１５ａ】要求トルクが比較的一定の際に吸気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１５ｂ】要求トルクが比較的一定の際に排気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１６ａ】2回のエンジン始動のうち最初のものの吸気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１６ｂ】2回のエンジン始動のうち2回目のものの吸気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１７ａ】図14の方法による海抜ゼロでの始動中の吸気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１７ｂ】図14の方法による高高度での始動中の吸気バルブ・タイミングを示す図である。
【図１８】図14の方法によるエンジン始動中の吸気バルブ・タイミング、要求エンジン・トルク、そしてエンジン速度を示す図である。
【図１９】エンジン停止又は気筒休止要求後のバルブ・タイミングを制御する方法のフローチャートである。
【図２０】4気筒エンジンの停止動作中の吸気バルブ・タイミング・シーケンスの例を示す図である。
【図２１】内燃機関において電気機械式バルブを再起動する方法のフローチャートである。
【図２２】バルブの開弁及び閉弁イベント中のバルブ軌跡領域の例を示す図である。
【図２３】複数回のバルブ再起動試行中の電流の例を示す図である。
【図２４ａ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する吸気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２４ｂ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する排気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２５ａ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する吸気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２５ｂ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する排気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２６ａ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する吸気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２６ｂ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する排気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２７ａ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する吸気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２７ｂ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する排気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２８ａ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する吸気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２８ｂ】始動中におけるクランクシャフト角度に対する排気バルブ・イベントの例を示す図である。
【図２９】始動中のピストン軌跡と、エンジンの行程を決定するための判定境界の例を示す図である。
【符号の説明】
【０２０８】
10  内燃機関
52, 54  電気作動式バルブ
52  吸気弁
54  排気弁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２７ａ】
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【図２７ｂ】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２９】
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