(57)【要約】【課題】燃料噴射停止後に再始動要求が発生して燃料の供給が再開された時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用することによってスタータレス始動の割合を高めることができる内燃機関の自動停止／再始動制御システム及びこのシステムに使用される可変動弁装置を提供することにある。【解決手段】燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用する。これによれば燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転中に機関停止要求の発生に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる機関停止手段と、前記機関停止手段による燃料噴射停止中に前記内燃機関の回転数が降下する過程で運転者による再始動要求の発生に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を再開させると共に、排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させる再始動手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項２】
内燃機関の運転中に機関停止要求の発生に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる機関停止手段と、前記機関停止手段による燃料噴射停止中に前記内燃機関の回転数が降下する過程で運転者による再始動要求の発生に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を再開させ、更に前記排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させると共に、吸気バルブを吸入行程終了側の下死点付近で閉弁させる再始動手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項３】
請求項1或いは請求項２に記載の内燃機関の自動停止/再始動制御システムにおいて、
前記運転者による再始動要求の発生に応じて前記内燃機関の回転数が第１の所定回転数より大きい場合は、前記再始動手段は前記排気バルブを膨張行程終了側の下死点より前側で開弁させ、前記内燃機関の回転数が前記第１の所定回転数以下まで降下した場合は、前記再始動手段は前記排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させることを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の自動停止/再始動制御システムにおいて、
前記運転者による再始動要求の発生に応じて前記内燃機関の回転数が、前記第１の所定回転数より低い第２の所定回転数を越えて降下した場合は、前記再始動手段はスタータを使用して前記内燃機関の再始動を行うことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項５】
内燃機関の運転中に機関停止要求の発生に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる機関停止手段と、前記機関停止手段による燃料噴射停止中に前記内燃機関の回転数が所定の排気バルブ制御回転数以下まで降下すると排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させると共に、この状態で運転者による再始動要求の発生に応じて前記燃料噴射弁からの燃料噴射を再開させる再始動手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項６】
内燃機関の運転中に機関停止要求の発生に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる機関停止手段と、前記機関停止手段による燃料噴射停止中に前記内燃機関の回転数が所定の排気バルブ制御回転数以下まで降下すると排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させると共に、吸気バルブを吸入行程終了側の下死点付近で閉弁させ、更にこの状態で運転者による再始動要求の発生に応じて前記燃料噴射弁からの燃料噴射を再開させる再始動手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項７】
請求項５或いは請求項６のいずれかに記載の内燃機関の自動停止/再始動制御システムにおいて、
前記運転者による再始動要求の発生に応じて前記内燃機関の回転数が、前記排気バルブ制御回転数より低い第２の所定回転数を越えて降下した場合は、前記再始動手段はスタータを使用して前記内燃機関の再始動を行うことを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項８】
請求項４或いは請求項７のいずれかに記載の内燃機関の自動停止/再始動制御システムにおいて、
前記再始動手段は、前記内燃機関の回転が停止した後の所定時間後に前記スタータを駆動し、その後に燃料噴射弁からの燃料噴射を再開することを特徴とする内燃機関の自動停止/再始動制御システム。
【請求項９】
内燃機関の排気バルブの開閉状態を制御する排気側可変動弁機構を備え、前記排気バルブの開閉状態を演算する制御装置からの排気バルブ制御信号によって前記排気側可変動弁機構が駆動、制御される可変動弁装置において、
前記内燃機関の運転中に機関停止要求が発生して燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されて前記内燃機関の回転数が降下する過程で、運転者による再始動要求が発生した時には、前記排気側可変動弁機構が機械的安定位置に移行して前記排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の可変動弁装置において、
前記排気側可変動弁機構とは別に、前記制御装置からの吸気バルブ制御信号によって吸気バルブの開閉状態を制御する吸気側動弁機構が備えられ、前記吸気側動弁機構は前記運転者による再始動要求が発生した時に、前記吸気側可変動弁機構が機械的安定位置に移行して前記吸気バルブを吸入行程終了側の下死点付近で閉弁させることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項１１】
内燃機関の排気バルブの開閉状態を制御する排気側可変動弁機構を備え、前記排気バルブの開閉状態を演算する制御装置からの排気バルブ制御信号によって前記排気側可変動弁機構が駆動、制御される可変動弁装置において、
前記内燃機関の運転中に機関停止要求が発生して燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されて前記内燃機関の回転数が降下する過程で、前記内燃機関の回転数が所定の排気バルブ制御回転数以下まで降下すると、前記排気側可変動弁機構が機械的安定位置に移行して、前記排気バルブを膨張行程終了側の下死点付近で開弁させる可変動弁装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の可変動弁装置において、
前記排気側可変動弁機構とは別に、前記制御装置からの吸気バルブ制御信号によって吸気バルブの開閉状態を制御する吸気側動弁機構が備えられ、前記吸気側動弁機構は前記内燃機関の回転数が所定の排気バルブ制御回転数以下まで降下すると、前記吸気側可変動弁機構が機械的安定位置に移行して前記吸気バルブを吸入行程終了側の下死点付近で閉弁させることを特徴とする可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動停止制御によって内燃機関の回転速度が降下する過程で内燃機関を再始動させる機能を備えた内燃機関の自動停止／再始動制御システム及びこのシステムに使用される可変動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上、排気エミッション低減等を目的として、内燃機関の自動停止／再始動制御システム（いわゆるアイドルストップ制御システム）を搭載した車両が増加しつつある。従来の一般的なアイドルストップ制御システムは、運転者が車両を停車させたときに燃料噴射を停止して内燃機関を自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作（ブレーキ解除操作やアクセル踏込み操作等）を行ったときに自動的にスタータ又はスタータ兼用のモータに通電して内燃機関をクランキングして再始動させるようにしている。
【０００３】
このようなアイドルストップ制御システムでは、自動停止要求の発生直後に、燃料噴射停止により内燃機関の回転速度が降下する途中で再始動要求が発生することがある。例えば、交差点信号が「赤」になっている状態でブレーキペダルを踏むと、自動停止制御が実行されて内燃機関の回転速度が降下するが、この途中で交差点信号が「赤」から「青」の状態に移行した時にブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替える場合である。
【０００４】
このような回転速度が降下する途中で再始動（再加速）要求が発生することを、通常「チェンジ  オブ  マインド（Ｃｈａｎｇｅ  Ｏｆ  Ｍｉｎｄ：ＣＯＭ）」と呼んでいる。この「チェンジ  オブ  マインド」が生じる場合に、内燃機関の回転が完全に停止してからスタータに通電して内燃機関をクランキングして再始動させると、再始動（再加速）要求発生から再始動完了までに時間がかかってしまい、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう。
【０００５】
また、内燃機関の運転中もスタータのピニオンを内燃機関側のリングギヤに常時噛み合わせた常時噛合い式のスタータを搭載したアイドルストップ制御システムでは、燃料噴射停止により内燃機関の回転速度が降下する期間中に再始動要求が発生したときには、内燃機関の回転停止を待たずにスタータに通電して内燃機関を再始動するようにできる。しかしながら、この構成ではスタータの起動回数が増加することは避けられないため、スタータの耐久性低下が懸念される。
【０００６】
このため、アイドルストップ制御の燃料噴射停止により内燃機関の回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに、内燃機関の回転速度がスタータを使用しないで始動可能（燃料噴射のみで再始動可能）な回転速度領域であれば、スタータを使用せずに燃料噴射のみで内燃機関を再始動する、いわゆるスタータレス始動を行うようにしたものが提案されている。
【０００７】
このスタータレス始動を行う方式のアイドルストップ制御システムでは、アイドルストップ制御の燃料噴射停止後の回転降下中に再始動要求が発生した時点で、既にエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度領域の下限値を下回っていれば、スタータレス始動は困難であるため、スタータを使用してエンジンを再始動する必要がある。一般に、燃料噴射停止中はスロットル開度が全閉位置に制御されるため、吸気負圧によってポンピングロスが増大し、このポンピングロスの増大によってエンジン回転速度が急速に降下する。このため、自動停止要求発生後に内燃機関の回転速度がスタータレス始動可能な回転速度領域の下限値に達するまでの時間（つまりスタータレス始動を実行できる時間）が短くなるため、スタータレス始動回数が少なくなって、スタータの起動回数が増加してしまいスタータの耐久性を低下させる恐れがある。
【０００８】
このような課題を解決するため、例えば特開２０１０-２４２６２１号公報（特許文献１）においては、アイドルストップ制御の燃料噴射停止後の回転降下中に再始動要求が発生した場合のスタータレス始動回数を増加させて、スタータの使用回数を少なくすることでスタータの耐久性を向上させることができる自動停止/再始動制システムが提案されている。
【０００９】
この特許文献１においては、内燃機関の運転中に自動停止要求が発生したときに、燃料噴射を停止して空気系の制御量を自動停止要求発生時よりも筒内充填空気量増大側に設定してポンピングロスを低減するようにしている。これにより、燃料噴射停止中の回転速度の降下を緩やかにして、回転速度がスタータレス始動可能な回転速度領域の下限値に達するまでの時間を長くしてスタータレス始動回数を増加させることができる、と述べている。また、自動停止要求発生直後から再始動要求の発生に備えて筒内充填空気量を増加できるため、再始動要求発生時に直ちに筒内充填空気量を再始動に適した空気量に変化させて再始動できる、と述べている。
【００１０】
このように、特許文献１で提案されている自動停止／再始動制システムは、内燃機関の再始動時のような極めて低い回転領域で、燃料噴射停止後に筒内充填空気量を増大側に設定してポンピングロスを低減して回転速度の降下を穏やかにすることで、回転速度がスタータレス始動可能な回転速度領域の下限値に達するまでの時間を長くしてスタータレス始動回数を増加させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０-２４２６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、特許文献１に記載の方法では確かに回転速度の降下率が小さくなってスタータレス始動可能な下限回転速度に達するまでの時間を長くできる。しかしながら、この種の内燃機関においては排気バルブの開弁時期は膨張行程の後半に設定されている。このため、燃料噴射停止後の再始動時においては供給された燃料の燃焼によって得られる燃焼ガスが、膨張行程の途中から排気バルブが開くことによって排気されるようになっている。したがって、膨張行程での燃焼ガスの膨張エネルギを有効に利用できないことから、再始動時に充分な燃焼トルク（＝回転力）を得ることが難しい。回転速度が低い領域では再始動時に燃焼トルクを充分に得られないとスタータレス始動ができなくなり、スタータを使用した始動に移行せざるをえなくなる。したがって、特許文献１に記載の方法では比較的高い下限回転速度までしかスタータレス始動が実行できず、スタータレス始動の割合を充分に高めることができないという課題があった。
【００１３】
ここで、かかるスタ−タレス始動時における燃焼トルクを確保するために、過度に充填効率を高めたり、空燃比をリッチにしたりすることも考えられるが、その場合は、過度にピーク燃焼圧が高まり、スタ−タレス始動時における機関の回転変動が増大して搭乗者に不快感を与えることも懸念される
本発明の主たる目的は、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動要求に応じて燃料の供給が再開された時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用することによってスタータレス始動ができる回転数を低くして、スタータレス始動の割合を高めることができる内燃機関の自動停止／再始動制御システム及びこのシステムに使用される可変動弁装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して燃料の供給が再開された時に、過度のピーク燃焼圧が発生して回転変動が生じて搭乗者に不快感を与えることを抑制し、円滑なスタータレス始動ができる内燃機関の自動停止／再始動制御システム及びこのシステムに使用される可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の特徴は、燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用する、ところにある。
【００１６】
本発明の第２の特徴は、燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用すると共に、吸気バルブの閉弁時期を吸入行程終了側の下死点付近まで変化させて圧縮行程に移行した時の新気の吸気系側への吐き戻しを抑制する、ところにある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の特徴によれば、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができるようになる。
【００１８】
本発明の第２の特徴によれば、上述した効果に加えて、さらに燃焼トルクを高めることができ、スタータレス始動ができる下限回転速度を一層低くしてスタータレス始動の割合を一層高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用される内燃機関の制御システムの構成図である。
【図２】図１に示す可変動弁システムの構成図である。
【図３Ａ】可変動弁装置であるリフト制御機構による最小リフト制御時の作動説明図である。
【図３Ｂ】可変動弁装置であるリフト制御機構による最大リフト制御時の作動説明図である。
【図４Ａ】リフト制御機構の最小リフト制御の状態における駆動機構を示す構成図である。
【図４Ｂ】リフト制御機構の最大リフト制御の状態における駆動機構を示す構成図である。
【図５】リフト制御機構のリフト特性を示す特性図である。
【図６Ａ】可変動弁装置であるバルブタイミング制御機構の最進角位相の状態を示す構成図である。
【図６Ｂ】可変動弁装置であるバルブタイミング制御機構の最遅角位相の状態を示す構成図である。
【図７】バルブタイミング制御機構の縦断面を示す断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時の排気バルブと吸気バルブとのバルブタイミングを説明する説明図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時の排気バルブと吸気バルブとのバルブタイミングを説明する他の説明図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態になる回転速度の上昇時と下降時の吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを説明する説明図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態になる回転速度の上昇時と下降時の吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを説明する他の説明図である。
【図１０】本発明の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時の自動停止／再始動制御システムの動作を説明する説明図である。
【図１１】本発明の実施形態になる自動停止／再始動制御システムの動作を実行するためのフローチャート図である。
【図１２Ａ】本発明の他の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時の自動停止／再始動制御システムの動作を説明する説明図である。
【図１２Ｂ】本発明の他の実施形態になる自動停止／再始動制御システムの動作を実行するためのフローチャート図である。
【図１３Ａ】本発明の更に他の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時のバルブタイミング制御機構による排気バルブと吸気バルブとのバルブタイミングを説明する説明図である。
【図１３Ｂ】本発明の更に他の実施形態になる自動停止状態から再始動を行う時のバルブタイミング制御機構による排気バルブと吸気バルブとのバルブタイミングを説明する他の説明図である。
【図１４】排気バルブと吸気バルブのランプ区間に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明が適用される内燃機関の制御システムの構成、可変動弁システムの構成、可変動弁装置であるリフト制御機構及びバルブタイミング制御機構の構成を簡単に説明する。
【００２２】
図１において、シリンダブロック０１とシリンダヘッド０２との間に、ピストン０３を介して燃焼室０４が形成されていると共に、シリンダヘッド０２のほぼ中央位置に点火プラグ０５が設けられている。ピストン０３は、ピストンピンに一端部が連結されたコネクチングロッド０６を介してクランクシャフト０７に連結されており、このクランクシャフト０７は、冷機時の通常の始動やアイドリングストップ後の自動的な始動がピニオンギア機構０９を介してスタータモータ０８によって行われるようになっている。尚、クランクシャフト０７は、後述するクランク角センサ０１０によってクランク角及び回転数が検出されるようになっている。
【００２３】
シリンダブロック０１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０１１が取り付けられていると共に、シリンダヘッド０２には、燃焼室０４内に燃料を噴射する燃料噴射弁０１２が設けられている。更に、シリンダヘッド０２の内部に形成された吸気ポート０１３や排気ポート０１４を開閉する１気筒当たりそれぞれ２つ吸気バルブ４及び排気バルブ５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４側と排気バルブ５側には可変動弁装置が設けられている。吸気バルブ側にはバルブタイミング制御機構（ＶＴＣ）３が設けられ、排気バルブ側にはリフト制御機構（ＶＥＬ）１が設けられている。尚、場合によっては排気バルブ側にバルブタイミング制御機構（ＶＴＣ）３が設けられることもある。制御装置２２には図示したようなセンサ信号が入力され、また制御要素の駆動信号が出力されている。
【００２４】
図１にあるスタータモータ０８は、バッテリを動力源とするモ−タ本体と、フライホイ−ルの外周にはめこまれたリングギヤに噛み合い動力を伝達するピニオンギア機構０９などから成る一般的なものである。始動時、或いは再始動時のスタータモータ０８への通電時のみ、ピニオンギア機構０９のピニオンギアが前進し、内燃機関のリングギヤに噛み合ってスタータモ−タ０８の回転を周知のリングギヤに伝えクランキングが行なわれる。尚、内燃機関が始動に成功してスタータモータ０８への通電を停止すると、ピニオンギアは押し戻され、リングギヤとの噛み合いは離脱されるようになっている。
【００２５】
ここで、本実施例は後述するように排気バルブ５を所定の特定開弁時期に制御し、また、吸気バルブ４を所定の特定閉弁時期に制御することを対象としているので、スタータの方式は限定されず、ピニオンギアとリングギヤが常時噛み合っているスタータや、ハイブリッド車用モ−タ等を用いてベルト駆動でクランクプ−リを回転させるものであっても差し支えない。
【００２６】
可変動弁装置は、図２乃至図７に示すように、内燃機関の排気バルブ５のバルブリフト及び作動角（開期間）を制御するリフト制御機構である排気ＶＥＬ１と、排気バルブ５の開閉時期(バルブタイミング)を制御するバルブタイミング制御機構である排気ＶＴＣ２と、吸気バルブ４の開閉時期を制御する吸気ＶＴＣ３とを備えている。また、排気ＶＥＬ１と排気ＶＴＣ２及び吸気ＶＴＣ３は、コントローラ２２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。
【００２７】
排気ＶＥＬ１は、本出願人が先に出願した、例えば特開２００３−１７２１１２号公報(吸気バルブ側に適用)に記載されたものと同様の構成であるで、詳細はこの公報を参照されたい。また、吸気ＶＴＣ３も本出願人が先に出願した、例えば特開２０１２−１２７２１９号公報に記載されたものと同様の構成であるで、詳細はこの公報を参照されたい。
【００２８】
図２及び図３Ａ、図３Ｂに基づいて簡単に説明すると、シリンダヘッド０２の上部に有する軸受２７に回転自在に支持された中空状の駆動軸６と、駆動軸６の外周面に圧入等により固設された回転カム７と、駆動軸６の外周面に揺動自在に支持されて、排気バルブ５の上端部に配設されたバルブリフター８の上面に摺接して排気バルブ５を開作動させる２つの揺動カム９と、回転カム７と揺動カム９との間に介装されて、回転カム７の回転力を揺動運動に変換して揺動カム９に揺動力として伝達する伝達機構とを備えている。
【００２９】
駆動軸６は、一端部に設けられたタイミングスプロケット３１Ａを介してクランクシャフト０７からタイミングチェーンによって回転力が伝達されており、この回転方向は図２で時計方向（矢印方向）に設定されている。尚、駆動軸６とタイミングスプロケット３１Ａとの位相は変化しない。すなわち、本実施例では排気ＶＴＣ２は装着されているものの使用されず位相変換は行われない。したがって、排気ＶＴＣ２は省略できるものであるし、逆に排気ＶＥＬ１の代わりに排気ＶＴＣ２を使用することもできる。この例については後述する。
【００３０】
回転カム７はほぼリング状を呈し、内部軸方向に形成された駆動軸挿通孔を介して駆動軸６に貫通固定されていると共に、カム本体の軸心Ｙが駆動軸６の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。
【００３１】
揺動カム９は円筒状のカムシャフト１０の両端部に一体的に設けられていると共に、カムシャフト１０が内周面を介して駆動軸６に回転自在に支持されている。また、下面にベースサークル面やランプ面及びリフト面からなるカム面９ａが形成されており、ベースサークル面とランプ面及びリフト面が、揺動カム９の揺動位置に応じて各バルブリフター８の上面の所定位置に当接するようになっている。
【００３２】
伝達機構は、駆動軸６の上方に配置されたロッカアーム１１と、ロッカアーム１１の一端部１１ａと回転カム７とを連係するリンクアーム１２と、ロッカアーム１１の他端部１１ｂと揺動カム９とを連係するリンクロッド１３とを備えている。ロッカアーム１１は、中央に有する筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カムに回転自在に支持されていると共に、一端部１１ａがピン１４によってリンクアーム１２に回転自在に連結されている一方、他端部１１ｂがリンクロッド１３の一端部１３ａにピン１５を介して回転自在に連結されている。
【００３３】
リンクアーム１２は、円環状の基端部１２ａの中央位置に有する嵌合孔に回転カム７のカム本体が回転自在に嵌合している一方、基端部１２ａから突出した突出端１２ｂがピン１４によってロッカアーム一端部１１ａに連結されている。リンクロッド１３は、他端部１３ｂがピン１６を介して揺動カム９のカムノーズ部に回転自在に連結されている。また、駆動軸６の上方位置に同じ軸受部材に制御軸１７が回転自在に支持されていると共に、制御軸１７の外周にロッカアーム１１の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム１１の揺動支点となる制御カム１８が固定されている。制御軸１７は、駆動軸６と並行に機関前後方向に配設されていると共に、駆動機構１９によって回転制御されている。一方、制御カム１８は、円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が制御軸１７の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。
【００３４】
駆動機構１９は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ケーシング１９ａの一端部に固定された電動モータ２０と、ケーシング１９ａの内部に設けられて電動モータ２０の回転駆動力を制御軸１７に伝達するボール螺子伝達手段２１とから構成されている。電動モ−タ２０は、比例型のＤＣモータによって構成され、機関運転状態を検出する制御機構であるコントローラ２２からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００３５】
ボール螺子伝達手段２１は、電動モータ２０の駆動シャフト２０ａとほぼ同軸上に配置されたボール螺子軸２３と、ボール螺子軸２３の外周に螺合する移動部材であるボールナット２４と、制御軸１７の一端部に直径方向に沿って連結された連係アーム２５と、連係アーム２５とボールナット２４とを連係するリンク部材２６とから主として構成されている。ボール螺子軸２３は、両端部を除く外周面全体に所定幅のボール循環溝２３ａが螺旋状に連続して形成されていると共に、一端部にモータ駆動軸を介して連結され電動モータ２０によって回転駆動されるようになっている。
【００３６】
ボールナット２４は、ほぼ円筒状に形成され、内周面にボール循環溝２３ａと共同して複数のボールを転動自在に保持するガイド溝２４ａが螺旋状に連続して形成されていると共に、各ボールを介してボール螺子軸２３の回転運動をボールナット２４に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。また、このボールナット２４は、付勢手段であるコイルスプリング３０のばね力によって電動モータ２０側（最小リフト側）に付勢されている。したがって、機関停止時には、かかるボールナット２４が、コイルスプリング３０のばね力によってボール螺子軸２３の軸方向に沿って最小リフト側に移動するようになっている。
【００３７】
コントローラ２２は、機関コントロールユニット(ＥＣＵ)の内部に組み込まれており、現在の機関回転数Ｎやクランク角を検出するクランク角センサ０１０からの検出信号やアクセル開度センサ、車速センサ、ギア位置センサ、ブレーキ踏込みセンサ、水温センサ０１１などから各種情報信号から現在の機関運転状態や自動車の運転状態を検出している。また、駆動軸６の回転角度を検出する駆動軸角度センサ２８からの検出信号や、制御軸１７の回転位置を検出するポテンショメータ２９からの検出信号を入力して、駆動軸６のクランク角に対する相対回転角度や各排気バルブ５、５のバルブリフト量や作動角を検出するようになっている。
【００３８】
排気ＶＥＬ１の基本作動を説明すると、所定の運転領域で、コントローラ２２からの制御電流によって一方向へ回転駆動した電動モータ２０の回転トルクによってボール螺子軸２３が一方向へ回転すると、ボールナット２４が、図４Ａに示すように、コイルスプリング３０のばね力にアシストされながら最大一方向（電動モータ２０に接近する方向）へ直線状に移動し、これによって制御軸１７がリンク部材２６と連係アーム２５を介して一方向へ回転する。
【００３９】
したがって、制御カム１８は、図３Ａに示すように、軸心が制御軸１７の軸心の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸６から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム１１の他端部１１ｂとリンクロッド１３の枢支点は、駆動軸６に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム９は、リンクロッド１３を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が図３Ａに示す時計方向へ回動する。よって、回転カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター１６に伝達され、これによって、排気バルブ５は、そのバルブリフト量が図５のバルブリフト曲線で示すように最小リフト（Ｌ１）になり、その作動角Ｄ１（クランク角での開弁期間）が小さくなる。作動角は、排気バルブ５のリフトの開弁時期から閉弁時期までを示している。
【００４０】
更に、異なる運転状態では、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０が他方向へ回転して、この回転トルクがボール螺子軸２３に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット２４がコイルスプリング３０のばね力に抗して反対方向、つまり、図４Ａ中、右方向へ所定量だけ直線移動する。これにより、制御軸１７が、図３Ａ中、時計方向へ所定量だけ回転駆動する。このため、制御カム１８は、軸心が制御軸１７の軸心Ｐ１から所定量だけ下方の回転角度位置に保持され、肉厚部が下方へ移動する。このため、ロッカアーム１１は、全体が図３Ａの位置から反時計方向へ移動して、これによって各揺動カム９がリンクロッド１３を介してカムノーズ部側が強制的に押し下げられて、全体が反時計方向へ僅かに回動する。
【００４１】
したがって、回転カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して各揺動カム９及びバルブリフター８に伝達され、排気バルブ５のリフト量が図５に示すように、中リフト（Ｌ２）あるいは大リフト（Ｌ３）になり、作動角もＤ２、Ｄ３のように大きくなる。
【００４２】
また、例えば高回転高負荷領域に移行した場合などは、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０がさらに他方向に回転してボールナット２４を、図４Ｂに示すように、最大右方向へ移動させる。これにより、制御軸１７は、制御カム１８をさらに図３Ａ中、時計方向へ回転させて、軸心Ｐ２をさらに下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム１１は、図３Ｂに示すように、全体がさらに駆動軸６方向寄りに移動して他端部１１ｂが揺動カム９のカムノーズ部を、リンクロッド１３を介して下方へ押圧して該揺動カム９全体を所定量だけさらに反時計方向へ回動させる。
【００４３】
よって、回転カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター８に伝達されるが、そのバルブリフト量は図５に示すようにＬ２、Ｌ３からＬ４に連続的に大きくなる。その結果、高回転域での排気効率を高め、もって出力を向上させることができる。すなわち、排気バルブ５のリフト量は、機関の運転状態に応じて中リフトＬ２、大リフトＬ３から最大リフトＬ４まで連続的に変化するようになっており、したがって、各排気バルブ５の作動角も最小リフトＤ１から最大リフトのＤ４まで連続的に変化する。また、機関の停止時には前述したように、ボールナット２４がコイルスプリング３０のばね力によって電動モータ２０側へ付勢されて自動的に移動することから、最小作動角Ｄ１及び最小リフトＬ１位置（デフォルト位置）に保持される。
【００４４】
すなわち、電動モ−タ２０に変換電力（変換エネルギ）が作用しない場合は、最小リフト（最小作動角）付近に機械的に安定するようになっており、この最小リフト（最小作動角）が機械的安定位置（デフォルト）となっている。本実施例では後述するように、再始動要求があると、排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ１）は図５に示すように、膨張行程終了側のほぼ下死点付近になるように設定される。これによって再始動時の燃焼ガスのエネルギを有効に利用することができるようになるもので、この制御については後で詳細に説明する。また、この排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ１）は前述の機械的安定位置（デフォルト）でもあるため、同開弁時期に変換される場合に、機械的に安定するエネルギも活用して、変換応答性を高めることもできる。
【００４５】
吸気ＶＴＣ３は、いわゆるベーンタイプのものであって、図６Ａ、図６Ｂ及び図７に示すように、機関のクランクシャフト０７によって回転駆動されて、この回転駆動力を駆動軸６に伝達するタイミングスプロケット３１Ｂと、駆動軸６の端部に固定されてタイミングスプロケット３１Ｂ内に回転自在に収容されたベーン部材３２と、ベーン部材３２を油圧によって正逆回転させる油圧回路とを備えている。
【００４６】
タイミングスプロケット３１Ｂは、ベーン部材３２を回転自在に収容したハウジング３４と、ハウジング３４の前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー３５と、ハウジング３４の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー３６とから構成され、これらハウジング３４及びフロントカバー３５、リアカバー３６は、４本の小径ボルト３７によって駆動軸６の軸方向から一体的に共締め固定されている。ハウジング３４は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約９０°位置に４つの隔壁であるシュー３４ａが内方に向かって突設されている。
【００４７】
この各シュー３４ａは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に各ボルト３７の軸部が挿通する４つのボルト挿通孔３４ｂが軸方向へ貫通形成されていると共に、各内端面に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材３８と該シール部材３８を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。
【００４８】
フロントカバー３５は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔３５ａが穿設されていると共に、外周部に各シュー３４ａの各ボルト挿通孔３４ｂに対応する位置に図外の４つのボルト孔が穿設されている。リアカバー３６は、後端側にタイミングチェーンが噛合する歯車部３６ａが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔３６ｂが軸方向に貫通形成されている。
【００４９】
ベーン部材３２は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ３２ａと、ベーンロータ３２ａの外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４つのベーン３２ｂとを備えている。ベーンロータ３２ａは、前端側の小径筒部がフロントカバー３５の支持孔３５ａ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３６の軸受孔３６ｂに回転自在に支持されている。また、ベーン部材３２は、ベーンロータ３２ａのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト５７によって駆動軸６の前端部に軸方向から固定されている。
【００５０】
各ベーン３２ｂは、その内の３つが比較的細長い長方体形状に形成され、他の１つの幅長さが大きな台形状に形成されて、３つのベーン３２ｂはそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して１つのベーン３２ｂはその幅長さが３つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材３２全体の重量バランスが取られている。また、各ベーン３２ｂは、各シュー３４ａ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３４の内周面に摺接するコ字形のシール部材４０及びシール部材４０をハウジング３４の内周面方向に押圧する板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン３２ｂの駆動軸６の回転方向と反対側のそれぞれの一側面には、ほぼ円形状の２つの凹溝３２ｃがそれぞれ形成されている。また、この各ベーン３２ｂの両側と各シュー３４ａの両側面との間に、それぞれ４つの進角側油圧室４１と遅角側油圧室４２がそれぞれ隔成されている。
【００５１】
油圧回路は、図７に示すように、各進角側油圧室４１に対して作動油の油圧を給排する第１油圧通路４３と、各遅角側油圧室４２に対して作動油の油圧を給排する第２油圧通路４４との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４３、４４には、供給通路４５とドレン通路４６とが夫々通路切り換え用の電磁切換弁４７を介して接続されている。供給通路４５には、オイルパン４８内の油を圧送する一方向のオイルポンプ４９が設けられている一方、ドレン通路４６の下流端がオイルパン４８に連通している。
【００５２】
第１、第２油圧通路４３、４４は、円柱状の通路構成部３９の内部に形成され、この通路構成部３９は、一端部がベーンロータ３２ａの小径筒部から内部の支持穴３２ｄ内に挿通配置されている一方、他端部が電磁切換弁４７に接続されている。また、通路構成部３９の一端部の外周面と支持穴１４ｄの内周面との間には、各油圧通路４３、４４の一端側間を隔成シールする３つの環状シール部材２７が嵌着固定されている。
【００５３】
第１油圧通路４３は、支持穴３２ｄの駆動軸６側の端部に形成された油室４３ａと、ベーンロータ３２ａの内部にほぼ放射状に形成されて油室４３ａと各進角側油圧室４１とを連通する４本の分岐路４３ｂとを備えている。一方、第２油圧通路４４は、通路構成部３９の一端部内で止められ、一端部の外周面に形成された環状室４４ａと、ベーンロータ３２の内部にほぼＬ字形状に折曲形成されて、環状室４４ａと各遅角側油圧室４２と連通する第２油路４４ｂとを備えている。
【００５４】
電磁切換弁４７は、４ポート３位置型であって、内部の弁体が各油圧通路４３、４４と供給通路４５及びドレン通路４６とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、コントローラ２２からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。この吸気ＶＴＣ３の電磁切換弁４７は、制御電流が作用しない場合に、供給通路４５が進角側油圧室４１に連通する第１油圧通路４３と連通し、ドレン通路４６が遅角側油圧室４２と連通する第２油圧通路４４に連通するようになっている。
また、電磁切換弁４７内のコイルスプリングによって機械的にかかるポジションとなるように形成されている。コントローラ２２は、排気ＶＥＬ１と共通のものであって、機関運転状態を検出すると共に、クランク角センサ２７及び駆動軸角度センサ２８からの信号によってタイミングスプロケット３１Ｂと駆動軸６との相対回転位置を検出している。
【００５５】
また、ベーン部材３２とハウジング３４との間には、このハウジング３４に対してベーン部材３２の回転を拘束及び拘束を解除する拘束手段であるロック機構が設けられている。このロック機構は、幅長さの大きな１つのベーン３２ｂとリアカバー３６との間に設けられ、ベーン３２ｂの内部の駆動軸６の軸方向に沿って形成された摺動用穴５０と、摺動用穴５０の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン５１と、リアカバー３６に有する固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部５２に設けられて、ロックピン５１のテーパ状先端部５１ａが係脱する係合穴５２ａと、摺動用穴５０の底面側に固定されたスプリングリテーナ５３に保持されて、ロックピン５１を係合穴５２ａ方向へ付勢するばね部材５４とから構成されている。係合穴５２ａには、図外の油孔を介して進角側油圧室４１内の油圧あるいはオイルポンプ４９の油圧が直接供給されるようになっている。
【００５６】
そして、ロックピン５１は、ベーン部材３２が最進角側に回転した位置で、先端部５１ａがばね部材５４のばね力によって係合穴５２ａに係合してタイミングスプロケット３１Ｂと駆動軸６との相対回転をロックする。また、進角側油圧室４１から係合穴５２ａ内に供給された油圧あるいはオイルポンプ４９の油圧によって、ロックピン５１が後退移動して係合穴５２ａとの係合が解除されるようになっている。また、各ベーン３２ｂの一側面とこの一側面に対向する各シュー３４ａの対向面との間には、ベーン部材３２を進角側へ回転付勢する付勢部材である一対のコイルスプリング５５、５６が配置されている。各コイルスプリング５５、５６は、最大圧縮変形時にも互いが接触しない軸間距離をもって並設されていると共に、各一端部がベーン３２ｂの凹溝３２ｃに嵌合する図外の薄板状のリテーナを介して連結されている。
【００５７】
以下、吸気ＶＴＣ３の基本的な動作を説明すると、まず、機関停止時には、コントローラ２２から電磁切換弁４７に対する制御電流の出力が停止されて、弁体がコイルスプリング５５、５６のばね力によって機械的に図６Ａに示すデフォルト位置になり、供給通路４５と進角側の第１油圧通路４３とが連通されると共に、ドレン通路４６と第２油圧通路４４が連通される。また、かかる機関が停止された状態ではオイルポンプ４９の油圧が作用せず供給油圧も０になる。
【００５８】
したがって、ベーン部材３２は、図６Ａに示すように、各コイルスプリング５５、５６のばね力によって最進角側に回転付勢されて１つの幅広ベーン３２ｂの一端面が対向する１つのシュー３４ａの一側面に当接すると同時に、ロック機構のロックピン５１の先端部５１ａが係合穴５２ａ内に係入して、ベーン部材３２をかかる最進角位置に安定に保持する。すなわち、最進角位置に吸気ＶＴＣ３が機械的に安定するデフォルト位置になっている。ここで、デフォルト位置とは、非作動時、つまり、油圧が作用しない場合に機械的に自動的に安定する位置のことである。
【００５９】
したがって、電磁切換弁４７に対する制御電流の出力が遮断されて吸気ＶＴＣ３に油圧が作用しない場合は、最進角位置付近が機械的安定位置（デフォルト）となっている。本実施例では後述するように、再始動要求があると吸気バルブの閉弁時期（ＩＶＣ１）は、吸入行程終了側のほぼ下死点付近になるように設定される。これによって再始動時に吸入された空気、或いは混合気が圧縮行程に移行する時に吸気ポート０１４側に逆流する吐き戻しを抑制できる。したがって、新気充填効率を増大して燃焼トルクを一層高めることができるようになる。この制御については後で詳細に説明する。
【００６０】
次に、機関始動時、つまりイグニッションスイッチをオン操作して、駆動モータ０９などによりクランクシャフトをクランキング回転させると、電磁切換弁４７にコントローラ２２から制御信号が出力されるようになる。しかしながら、このクランク開始直後の時点では、まだオイルポンプ４９の吐出油圧が十分に上昇していないことから、ベーン部材３２は、ロック機構と各コイルスプリング５５、５６のばね力とによって最進角側に保持されている。
【００６１】
このとき、コントローラ２２から出力された制御信号によって電磁切換弁４７が供給通路４５と第１油圧通路４３を連通させると共に、ドレン通路４６と第２油圧通路４４とを連通させている。そして、クランキングが進み、オイルポンプ４９から圧送された油圧の油圧上昇とともに第１油圧通路４３を通って進角側油圧室４１に供給される一方、遅角側油圧室４２には、機関停止時と同じく油圧が供給されずにドレン通路４６から油圧がオイルパン４８内に開放されて低圧状態を維持している。
【００６２】
ここで、クランキング回転が上昇し油圧がさらに上昇した後は、電磁切換弁４７によるベーン位置制御ができるようになる。すなわち、進角側油圧室４１の油圧の上昇に伴ってロック機構の係合穴５２ａ内の油圧も高まってロックピン５１が後退移動し、先端部５１ａが係合穴５２ａから抜け出してハウジング３４に対するベーン部材３２の相対回転を許容するため、ベーン位置制御が可能になる。
【００６３】
例えば、コントローラ２２からの制御信号によって電磁切換弁４７が作動して、供給通路４５と第２油圧通路４４を連通させる一方、ドレン通路４６と第１油圧通路４３を連通させる。したがって、進角側油圧室４１内の油圧が第１油圧通路４３を通ってドレン通路４６からオイルパン４８内に戻され、進角側油圧室４１内が低圧になる一方、遅角側油圧室４２内に油圧が供給されて高圧となる。
【００６４】
よって、ベーン部材３２は、かかる遅側油圧室４２内の高圧化によって各コイルスプリング５５、５６のばね力に抗して図中反時計方向へ回転して図６Ｂに示す位置に向かって相対回転して、タイミングスプロケット３１Ｂに対する駆動軸６の相対回転位相を遅角側に変換する。また、変換の途中で電磁切換弁４７のポジションを中立位置にすることで、任意の相対回転位相に保持できる。更に、始動後の機関運転状態に応じて相対回転位相を最進角（図６Ａ）から最遅角（図６Ｂ）まで連続的に変化させることができる。
【００６５】
また、後述する実施例に使用される排気ＶＴＣ２は、基本には本実施例で使用される吸気ＶＴＣ３と同様にベーンタイプのものである。簡単に説明すると、排気カムシャフトの端部に配置されてクランクシャフト０７から回転駆動力が伝達されるタイミングスプロケットと、タイミングスプロケットの内部に回転自在に収容されたベーン部材と、ベーン部材を油圧によって正逆回転させる油圧回路とを備えている。ただし、遅角デフォルトであって、ベ―ンを付勢するコイルスプリングは、遅角方向に付勢するようになっている。なお、油圧回路、電磁切換弁は基本的に吸気ＶＴＣ３のものと同様であり、内部の弁体が各油圧通路と供給通路及びドレン通路とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、同じコントローラ２２からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。ただし、遅角デフォルトであるため、前述の図７における電磁切換弁の３位置に対して左右が反転した配置となっている。
【実施例１】
【００６６】
以上のような可変動弁装置を備えた内熱機関において、次に本発明の第１の実施形態について図８乃至図１１に基づき詳細に説明する。ここで、以下に説明する実施例では、再始動時における排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）、及び吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）は共にデフォルト位置であり機械的安定位置となっている。
【００６７】
図８Ａ、図８Ｂは本実施例の自動停止状態（燃料噴射停止時）から再始動状態に遷移する間の排気バルブ５と吸気バルブ４の挙動を示したものである。ここで、排気バルブ５は排気ＶＥＬ１によって制御され、吸気バルブ４は吸気ＶＴＣ３によって制御されている。
【００６８】
図８Ａの左側の図は、自動停止状態に移行する前の低回転走行状態の時、或いは自動車が該走行状態から自動停止状態に遷移した自動停止（燃料噴射停止）時の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態の一例を示している。また、図８Ｂの破線で示したバルブ特性は、図８Ａの左側の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態に対応している。そして、排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）より所定角度だけ前側に進角された一般的な排気弁開弁時期(ＥＶＯ２)に設定されており、膨張行程の後半から排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ２)で開弁を開始し、排気行程で排気ガスを排気する。
【００６９】
次に、排気バルブ５の閉弁時期は排気行程終了側の上死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ前側に進角された閉弁時期(ＥＶＣ２)に設定されており、排気行程終了側の上死点（ＴＤＣ）より前に閉弁される。ここで、排気バルブ開閉中心は排気バルブ５の最もリフトが大きくなる角度を示している。
【００７０】
一方、吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ２）は排気バルブ５の閉弁時期(ＥＶＣ２)とほぼ同じ時期に設定してあり、吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）より所定角度だけ前側に進角している。したがって排気行程の後半から吸気バルブ４が開弁時期(ＩＶＯ２)で開弁を開始し、吸入行程で新気を吸入する。そして、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ後側に遅角された一般的な吸気弁閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定されており、圧縮行程に移行してから閉弁される。
【００７１】
このような吸排気バルブタイミングで走行している際、例えば赤信号になったことを運転者が把握すると、アクセルを開放し、あるいはさらにブレ−キを踏むことになる。このような減速要求に対応した運転操作が行われると、機関自動停止プロセス（シーケンス）が開始され、燃料カットが行われて、機関回転数が低下していくことになる。
【００７２】
次に、この状態から回転速度が降下している途中で前述の「チェンジ  オブ  マインド」によって再加速要求である再始動要求があると、図８Ａの右側の図にあるように排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態が変更される。また、図８Ｂの実線で示したバルブ特性は、図８Ａの右側の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態に対応している。
【００７３】
そして、「チェンジ  オブ  マインド」によって再始動要求があると、排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更される。つまり、排気バルブ５の開弁時期は開弁時期(ＥＶＯ２)から開弁時期(ＥＶＯ１)にθ１だけ遅角されるもので、この場合は排気ＶＥＬ１の電動モ−タ２０が一方向に回転制御され、最小リフト（最小作動角）である機械的安定位置（デフォルト）まで変換され、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）は図５に示すように、膨張行程終了側のほぼ下死点付近になるように設定される。この状態から排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ１)で開弁を開始し、排気行程で排気ガスを排気する。そして、排気バルブ５の閉弁時期は排気行程終了側の上死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ進角された閉弁時期(ＥＶＣ１)に設定されている。ここで、閉弁時期(ＥＶＣ１)は自動停止中（燃料噴射停止中）の閉弁時期（ＥＶＣ２）より更に進角されて排気行程終了側の上死点（ＴＤＣ）より前側で閉弁される。ここで、排気バルブ５は排気ＶＥＬ１によって制御されるため、リフト特性は自動停止中のリフト特性に比べて小さい特性となる。
【００７４】
一方、吸気バルブ４の方も前記再始動要求があると、進角変換されるが、その時の開弁時期（ＩＶＯ１）は排気バルブ５の閉弁時期(ＥＶＣ１)とほぼ同じ時期に設定してあり、吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）より所定角度だけ進角している。よって、再始動時の開弁時期(ＩＶＯ１)は自動停止中の閉弁時期（ＩＶＯ２）より進角されて排気行程終了側の上死点（ＴＤＣ）より前に開弁される。したがって排気行程の後半から吸気バルブ４が開弁時期(ＩＶＯ１)で開弁を開始し、吸入行程で新気を吸入する。そして、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＢＤＣ)付近の閉弁時期（ＩＶＣ１)に設定されている。この場合、吸気ＶＴＣ３が使用されているので、吸気バルブ４の閉弁時期は開弁時期と同量だけθ２だけ進角されている。この場合も吸気ＶＴＣ３は最進角位置付近が機械的安定位置（デフォルト）となっている。したがって、進角側に変換される場合は、油圧による変換エネルギに加えて、機械的に安定するエネルギが付加されるので、良好な変換応答性が得られる。
【００７５】
更に再始動が成功して内燃機関の回転数が上昇していき、所定の安定した回転数に達すると、排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態は図８Ａの右側の再始動の状態から、図８Ａの左側の自動停止時、低回転時とほぼ同じ状態に復帰するものである。
【００７６】
ここで再び再始動時のシーンに戻るが、図８Ｂにあるように、再始動要求に対応して自動停止中の排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）は、膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）付近まで遅角されて開弁時期（ＥＶＯ1）に変更される。これによって燃焼ガスの残留が膨張行程終了側の下死点ＢＤＣ付近まで維持されるので、燃焼ガスの膨張エネルギをピストンに継続的に長時間与えることができ、その結果燃焼トルク（燃焼仕事）が確保されスタータを使用しないで再始動が可能となる。
【００７７】
また、再始動要求があると吸気バルブの閉弁時期（ＩＶＣ１）は、吸入行程終了側のほぼ下死点付近になるように設定されるので、再始動時の吸入された空気、或いは混合気が圧縮行程に移行する時に吸気ポート側に逆流する吐き戻しを抑制できる。したがって、新気充填効率を高めてさらに大きな燃焼トルクを発生でき、これによって確実で円滑な再始動が可能となる。
【００７８】
図９Ａ、図９Ｂは再始動が成功した後に回転数を増加した時の排気バルブ５と吸気バルブ５の開閉状態を示している。図９Ａの左側は図８Ａの自動停止時、及び該自動停止に移行する前の低回転巡航走行時のバルブ特性とほぼ同じであり、また、図９Ｂの破線で示したバルブ特性は、図９Ａの左側の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態に対応している。したがって、これについての説明は省略する。
【００７９】
次に、この状態から回転速度が上昇していくと、図９Ａの右側の図にあるように排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態が変化される。図９Ｂの実線で示したバルブ特性は、図９Ａの右側の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態に対応している。回転数が上昇していくと、排気バルブ５の開弁時期は低回転時の開弁時期より更に進角側の開弁時期(ＥＶＯ３)に変更される。この場合は排気ＶＥＬ１の電動モ−タ２０に変換電力が作用し前述の制御軸位相を所定位相まで変更することで、図５のＬ３に示すように所定のリフト状態となっている。この状態から排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ３)で開弁を開始し、排気行程で排気ガスを排気する。そして、排気バルブ５の閉弁時期は排気行程終了側の上死点(ＴＤＣ)付近の閉弁時期(ＥＶＣ３)に設定されている。ここで、排気バルブ５は排気ＶＥＬ１によって制御されるため、リフト特性は低回転時のリフト特性に比べて大きい特性となる。
【００８０】
一方、吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ３）は排気バルブ５の閉弁時期(ＥＶＣ３)と同じ時期に設定してあり、吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）付近に設定している。よって、高回転時の開弁時期(ＩＶＯ３)は低回転時の開弁時期（ＩＶＯ２）より遅角されて吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）で開弁される。したがって吸入行程の開始時期から吸気バルブ４が開弁時期(ＩＶＯ３)で開弁を開始し、吸入行程で新気を吸入する。そして、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＢＤＣ)より遅角された閉弁時期（ＩＶＣ３)に設定されている。この場合、吸気ＶＴＣ３が使用されているので、吸気バルブ４の閉弁時期は開弁時期と同量だけ遅角されている。この場合も吸気ＶＴＣ３は制御状態になっているので、運転状態に適したバルブタイミングが選ばれている。
【００８１】
更に、内燃機関の回転数が上昇した後に再び低回転状態に戻ると、排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態は図９Ａの右側の高回転時の状態から、図９Ａの左側の低回転時の状態に復帰するものである。
【００８２】
次に、走行状態から自動停止（燃料噴射停止）状態に移行し、さらにそこから「チェンジ  オブ  マインド」に基づき再始動を行う場合の回転数の変化と吸気バルブ４の閉弁時期、及び排気バルブ５の開弁時期の変化と、これを実行するための具体的な制御フローを図１０、図１１を用いて説明する。ここで、図１１に示す制御フローは所定時間毎に到来する割り込みタイミングで起動されるものである。
【００８３】
図１０において、今、自動車は走行状態（例えば巡航走行）にあって内燃機関の回転数Ｎは例えば１０００ｒｐｍで回転されていたとする。そして、時刻Ｔｅにおいて機関停止要求（車両減速要求）が発生すると、それとほぼ同期して時刻Ｔｉｃにて燃料噴射停止が行なわれて、つまり機関自動停止プロセス（シーケンス）が開始されて、回転数Ｎが低下していく。この機関停止要求は、主に運転者の要求（運転操作）に応じたもので、運転者がアクセルオフした場合は、燃料噴射停止に伴う比較的緩やかな機関回転数Ｎの減速特性となり、更にブレ−キまで踏んだ場合は、比較的急な回転数Ｎの減速特性を示すことになる。また、道路勾配の有無等によっても、この回転数Ｎの低下特性は変化する。更に、パワートレイン制御により、例えばロックアップクラッチの開放などの制御を行って内燃機関と車軸の接続が解除された場合にも、回転数Ｎは比較的急な減速特性を示すようになる。いずれにしても、燃料噴射を停止した時刻Ｔｉｃ付近から回転数Ｎは減少を開始することになる。
【００８４】
図１１に示すフローチャ−トとの対応で見ていくと、ステップ１１０で内燃機関の運転状態を検出し、アクセルペダルの開放（開度）やブレ−キ踏み込み量（踏度）等から、ステップ１１１で機関停止要求（車両減速要求が時刻Ｔｅで出力されている）が出されたかどうかが判断される。ステップ１１１で機関停止要求があったと判断されると、ステップ１１２に進んで、時刻Ｔｅとほぼ同期して時刻Ｔｉｃで燃料噴射の停止を実行する。その後は燃料が供給されないので内燃機関の回転数Ｎは、図１０に示すように低下していく。尚、ステップ１１１で機関停止要求が無いと判断されるとリターンに進み、次の起動タイミングを待つことになる。
【００８５】
再び上述の機関回転数が低下していく状態に戻るが、このとき、パワートレイン制御としては、ロックアップクラッチ接続状態のままでも良いし、接続を解除しても良い。前者の場合は、クラッチが元々接続されているので、その後即座に再加速する場合の再加速応答性が良好になるという長所がある。一方、後者の場合は、例えば、内燃機関によるエンジンブレ−キを減少させてオルタネ−タなどによる回生ブレ−キ電力を大きくできる長所や、機関再始動する場合の機関負荷を削減できるという長所がある。
【００８６】
さて、再び図１０に戻って燃料噴射の停止によって回転数Ｎが減少していく過程で、運転者の再加速要求、つまり内燃機関の機関再始動要求である「チェンジ  オブ  マインド」が出力される事態が発生する場合がある。これは、例えば、交差点信号が「赤」になっている状態でアクセルオフしたり、ブレーキペダルを踏むと燃料噴射が停止されて内燃機関の回転速度が降下するが、この途中で交差点信号が「赤」から「青」の状態に移行した時にアクセルを再度踏み込んだり、あるいはブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替える場合などがこれに相当する。
【００８７】
そして、フローチャートでは機関回転数Ｎが減少する過程で、ステップ１１３で「チェンジ  オブ  マインド」が出力される運転状態を検出する。次にステップ１１４に進んで、アクセルペダルの踏み込み量の拡大変化などより、運転者の「チェンジ  オブ  マインド」（ＣＯＭ）である再始動要求条件が成立したか否かを判断する。再始動条件でないと判断された場合はリタ−ンに進んで次の起動タイミングを待つことになる。一方、再始動条件であると判断された場合は、ステップ１１５で現時点の回転数Ｎｃｏｍを検出し、ステップ１１６に進んで検出された回転数Ｎｃｏｍが０ｒｐｍに近い第２の所定回転数Ｎｋ２以上かどうかを判断する。この第２の所定回転数Ｎｋ２はスタータレス始動が可能かどうかを判断するための回転数閾値である。
【００８８】
このステップ１１６で、検出された回転数Ｎｃｏｍ(例えば、３００ｒｐｍ)が第２の所定回転数Ｎｋ２(例えば、２００ｒｐｍ)以上だと、スタータを使用しないで燃料噴射によるスタータレス始動が可能と判断されてスタータレス始動による再始動シーケンスに移行する。一方、検出された回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２より低いとスタータを使用しなければ確実な再始動はできないと判断され、スタータによる再始動シ−ケンスに移行する。
【００８９】
ステップ１１６で再始動要求があった時点の回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２以上だとステップ１１７に進んで、直ちに燃料噴射が時刻Ｔｉｓで再開される。燃料噴射が実行された後にステップ１１８で、ステップ１１５で検出された回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２より高く設定された第１の所定回転数Ｎｋ１（例えば、６００ｒｐｍ）より大きい場合は、現状の自動停止時のバルブタイミングでもスタータレス始動が可能なので、そのままリタ−ンに進む。したがって、図８Ａの左側に示す吸気バルブ４と排気バルブ５の開閉状態のままでスタ−タレス再始動が実行される。
【００９０】
この第１の所定回転数Ｎｋ１は図８Ａの左側に示す自動停止時の吸気バルブ４と排気バルブ５の開閉状態を継続使用するか、図８Ａの右側に示す再始動時の吸気バルブ４と排気バルブ５の開閉状態を使用するかどうかを判断するための回転数閾値である。
【００９１】
一方、ステップ１１８においてステップ１１５で検出された回転数Ｎｃｏｍが第１の所定回転数Ｎｋ１以下の場合は、スタータレス始動の始動確実性を高めるために、ステップ１１９に進んで、直ちに図８Ａの右側に示す吸気バルブ４、排気バルブ５の開閉状態になるように制御信号を時刻Ｔａで排気ＶＥＬ１、吸気ＶＴＣ３に出力する。
【００９２】
つまり、スタータレス始動性を高めるために、排気バルブ閉時期は自動停止時の開弁時期(ＥＶＯ２)から膨張行程終了側の下死点付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更される。この場合の変換エネルギとして、排気ＶＥＬ１のコイルばね３０の復帰力が付加的に使用されているので、開弁時期(ＥＶＯ２)から開弁時期(ＥＶＯ１)に向けて大きな時間傾斜を持って速やかに、すなわち高い変換応答性で移行することになる。
【００９３】
更に、吸気バルブ閉弁時期は自動停止時の閉弁時期(ＩＶＣ２)から吸入行程終了側の下死点付近の閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更される。この場合の変換エネルギも吸気ＶＴＣ３のコイルばね５５（５６）の復帰力が付加的に使用されているので、閉弁時期(ＩＶＣ２)から閉弁時期(ＩＶＣ１)に向けて大きな時間傾斜を持って速やかに、すなわち高い変換応答性で移行することになる。
【００９４】
ここで、時刻Ｔｃｏｍ、時刻Ｔｉｓ及び時刻Ｔａは上記した制御ステップの順に経過していくが、内燃機関や制御機構の作動時間に比べてマイクロコンピュータで行われる演算時間は無視して良い時間なので、実際にはほぼ同期していると考えて良いものである。
【００９５】
このように、再始動要求の時刻Ｔｃｏｍや燃料再噴射開始の時刻Ｔｉｓとほぼ同期した時刻Ｔａで排気ＶＥＬ１に対して作動角縮小制御信号が出力され、また吸気ＶＴＣ３に対しては進角制御信号が出力される。この結果、排気ＶＥＬ１では走行時の作動角Ｄ２（排気バルブ開弁時期ＥＶＯ２）から、最小作動角Ｄ１（排気バルブ開弁時期ＥＶＯ１）に変換されることになる。また、吸気ＶＴＣ３による吸気バルブの閉弁時期もこれに連係して変換され、排気ＶＥＬ１の作動角Ｄ２の場合には、吸気ＶＴＣ３による吸気バルブ開閉中心はやや遅角していたが、作動角Ｄ1になるに伴い最大進角されるようになる。
【００９６】
その結果、吸気バルブ４及び排気バルブ５のバルブ開閉状態は図８Ａの左側に示す状態から図８Ａの右側に示す状態に変換される。尚、本実施例では、かかる排気ＶＥＬ１及び吸気ＶＴＣ３への変換制御では、電気エネルギや油圧エネルギに加え、付勢スプリングのエネルギも付加的用いたため高応答の変換ができることは前述したとおりであるが、制御信号を遮断してデフォルト状態に機械的に安定させる付勢スプリングのエネルギのみで、上記した排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）、及び吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）を得るようにしてもよい。その場合は、変換応答性は悪化するものの、電気エネルギや油圧エネルギを使用せずに済むので、燃費性能が向上する。
【００９７】
ここで、本実施例では再始動時の排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点付近まで遅角されている。これにより、極低回転でのスタータレス始動においては格別の効果が得られるので、これについて補足的に説明する。
【００９８】
内燃機関においては、燃焼ガスによる燃焼圧がピストンを押し下げる燃焼仕事を行い、これによってクランクシャフトを回転させる燃焼トルクを発生するものである。そしてピストンが下死点に至る前の膨張行程で排気バルブ５を開くと、この燃焼圧が排気管側に抜けてしまい、ピストンを押し下げるエネルギとしては有効に使われないようになる。しかしながら、通常の内燃機関の排気バルブ開弁時期（ＥＶＯ）は下死点に対して、ある程度手前、すなわち進角側に設定されるのが一般的である。通常の燃焼運転状態では機関回転数が比較的高く、そのため、排気バルブ５のリフト開始初期の極小リフト領域ではチョーキング（流量絞り効果）が発生して実質的に燃焼ガスが排気管側に排出しにくくなっている。そのため前述の排気バルブ５の開弁時期を進角側に設定しても燃焼仕事の低下には比較的影響が少なかった。
【００９９】
また、回転数が高くなると、排気バルブ５の開弁時期をある程度進角しないと排気押し出し損失が増加して、トルクが低下したり燃費が悪化するという問題もあった。このような理由から、通常運転の場合は排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点に対して所定の角度だけ前側に進角させるのが一般的だった。
【０１００】
これに対して、燃料の燃焼エネルギによってスタータを使用しないで再始動するスタータレス始動という特殊な場合を考えると、排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点付近まで一層遅角した方が有利になることが判明した。つまり、かかる極低回転数では単位時間あたりの燃焼ガス量自体が少なくなるので、排気バルブ５のリフト開始初期の極小リフト領域であっても排気ガスの流出速度が遅くなってしまう。このため、チョーキング（流量絞り効果）が起こりにくくなっており、その分燃焼ガスが筒内から排気管側に抜け易くなって燃焼圧が早く下がる現象を発生し、燃焼エネルギを充分利用することができなくなる。
【０１０１】
これに対して、本実施例のように排気バルブ５の開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで更に遅らせることで、燃焼ガスの抜けを抑制することができるようになる。これによって、燃焼ガスによるピストンを押し下げる燃焼仕事を大きくでき、スタータレス始動における燃焼トルクを高めることができるようになる。ここでは、燃焼トルクを高める原理として、燃焼ガスのピ−ク燃焼圧を過度に高めるのでなく、燃焼圧がピストンに作用する時間を延長することにより行われる。したがって、ピ−ク燃焼圧を過度に高めることに起因する機関の回転変動などへの悪影響を抑制でき、もって特に始動時に搭乗者が不快に感じやすい回転変動の悪化を抑制できる点が優れた特徴となっている。
また、このスタータレス始動においては、回転数Ｎが降下する中、回転数Ｎの降下を押し留めることに加えて更に回転数Ｎを上昇させるには充分な燃焼仕事が必要であり、そのためには、上述したように排気バルブ５の開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで更に遅らせて、燃焼トルクを充分向上させることが必要となる。
【０１０２】
さらに、スタータレス始動を行う際にロックアップクラッチが接続されている場合は、内燃機関は自動車の車重分を加速させる必要があり、一層大きな燃焼仕事が必要になる。ちなみに、排気バルブ５の開弁時期を膨張行程終了側の下死点を越えて過度に遅角してしまった場合を想定してみると、ピストンが下死点を超えて上昇に転じた際、その上昇作動を残留している燃焼ガスの燃焼圧が抑えてしまい、内燃機関の回転数を低下させる方向に燃焼圧が使われることになり逆効果となる。このため、本実施例のように排気バルブの開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近に設定することが、排気バルブ５の最適な開弁時期といえるものである。
【０１０３】
更に本実施例では吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）も吸入行程終了側の下死点付近に設定される。これによって極低回転においては以下に述べる格別の効果が得られる。
【０１０４】
吸気バルブの閉弁時期が吸入行程終了側の下死点から後側に所定角度だけ遅くなった閉弁時期だと、圧縮行程に転じた時に極低回転においては一度燃焼室内に取り込んだ新気が吸気ポート側に吐き戻ししやすくなる。極低回転では、吸気バルブのリフト終了末期の領域における僅かなリフトであっても、吸気バルブを通過する新気の流速が遅くなってチョ−キング（流量絞り効果）が起こりにくく、これによって燃焼室内の新気が容易に吸気ポート側に吐き戻しし易くなって、新気の充填効率が低下することになる。このため、十分な燃焼トルクが得られずに円滑なスタータレス始動を阻害する恐れも考えられる。
【０１０５】
そこで、本実施例においては内燃機関の回転数が極低回転数の場合には、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）を吸入行程終了側の下死点付近まで充分に進角することで新気の吐き戻しを抑制し、極低回転における燃焼室内への新気充填効率を増大制御してスタータレス始動における燃焼トルクを、上述の排気弁開時期下死点付近（ＥＶＯ1）による燃焼トルク増大効果に加えて、さらに高められるようにしている。ちなみに、吸気バルブ４の閉弁時期が吸入行程終了側の下死点を越えてさらに進角してしまった場合を想定してみると、ピストンによる吸入ストロークが短くなってしまい、逆に充填効率が低下する恐れが出てくるので、吸気バルブ４の閉弁時期は本実施例のように、吸入行程終了側の下死点付近に設定されるのが最適である。
【０１０６】
次に、ステップ１２０で排気バルブ５が膨張行程終了側の下死点付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に達しているか、また吸気バルブ４が吸入行程終了側の下死点付近の閉弁時期(ＩＶＣ１)に達しているかを判断する。この条件を満足しない場合は再びステップ１１９に戻り、満足するとステップ１２１に進むことになる。ステップ１２０で排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ１)に、吸気バルブ４が閉弁時期(ＩＶＣ１)に達している時刻Ｔｂ以降では、上述の燃焼トルク（燃焼仕事）の増大効果により回転数Ｎの低下が鈍り始め、極小回転数Ｎｍｉｎになった後に回転数Ｎは上昇に転じるのである。
【０１０７】
ステップ１１９の実行によって回転数Ｎが立ち上がっていき、極低回転域を超える付近でロックアップクラッチを開放していた場合は再び接続し、その後さらに回転数Ｎが上昇する。この時にステップ１２１では現在の回転数Ｎを検出し、更にステップ１２２において時刻Ｔｃで検出された回転数Ｎｃが第３の所定回転数Ｎｋ３(例えば、５００ｒｐｍ)に達したと判断されるとステップ１２３に進んで、再び排気バルブ５の開弁時期を膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）より所定角度だけ前側に進角された開弁時期(ＥＶＯ２)になるよう変換信号を出力し、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ後側に遅角された閉弁時期（ＩＶＣ２)になるよう変換信号を出力する。
【０１０８】
実際には制御演算周期や制御信号の利得等に基づいて、時刻Ｔｄで上記した開弁時期(ＥＶＯ２)と閉弁時期（ＩＶＣ２)に達するようにしてあり、時刻Ｔｄに至る時間は調整可能である。そして、この時点で始動が成功したとして再始動制御が終了し、この時の回転数Ｎは１０００ｒｐｍ程度に上昇しており機関が停止する恐れはない。このようなバルブタイミング復帰制御を行うのは、スタータレス始動が成功して更なる回転数Ｎの上昇が行なわれた場合、スタータレス始動時のバルブタイミングのままだとトルク不足を生じてしまい充分な加速特性が得られないので、早めに排気バルブ５の開弁時期を開弁時期(ＥＶＯ２)に変更し、同様に吸気バルブ４の閉弁時期を閉弁時期（ＩＶＣ２)に変更するのである。したがって、時刻Ｔｄでアイドル回転数付近、或いはこれより少し高い機関回転数Ｎｄ（例えば１０００rpm）で、排気バルブ５の開弁時期(ＥＶＯ２)、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２)に達するものである。
上記した制御が実行されると、スタータレス始動が成功裏に終了されたことになり、通常の運転マップに基づいた制御に移行するものである。この場合、更に回転数Ｎが上昇すると図９Ａに示す制御が実行されることになる。図９Ａの左側の排気バルブ５、及び吸気バルブ４の制御状態から回転速度が上昇していくと、図９Ａの右側の図にあるように排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態が変化し、排気バルブ５の開弁時期(ＥＶＯ３)、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３)に達するものである。
【０１０９】
尚、本実施例の排気バルブ５においては、図５に示したようなバルブリフト特性を有しているので、回転数の上昇に応じて排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ３）が進角側となり回転上昇に起因する押し出し損失を低減する。また、図９Ａの右図に示すように、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３）が遅角側となり回転上昇時の充填効率を高め、もって回転上昇時のトルクを向上できる。更に、回転数が上昇して最高回転付近では排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ４）が最大進角側となり最高回転数における押し出し損失を低減する。また、同様に吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ４）が遅角側となり最高回転時の充填効率を高め、もって最高内燃機関回転付近のトルク及び最高出力を向上できるようになる。
【０１１０】
ここで、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）から排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ３）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３）に至る過程は、実線のように所定回転数範囲に亘っては排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）を維持し、その後に排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ３）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３）に至るように制御しても良いし、破線のように連続して排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ３）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３）に至るように制御しても良いものである。
【０１１１】
ここで、仮に、かかるスタ−タレス始動でなくて、従来のようなスタータ始動で行った場合を想定してみると、再始動要求があった時刻Ｔｃｏｍの機関回転数Ｎｃｏｍは、スタータによる通常のクランキング回転数より高いので、ここで無理にスタータに通電すると無理な噛み合いによる負荷増加により、耐久性が悪化したり、異音を発生してしまう。また、この時刻Ｔｃｏｍの時点でロックアップクラッチが接続されていた場合、或いは開放されていた場合のどちらにおいても、このような問題は発生する。このため、時刻Ｔｃｏｍの時点ですぐにスタータに通電するのではなく、図１０の破線(スタータ始動)で示すように、回転数Ｎが０ｒｐｍ付近まで低下した後の安定状態になってからロックアップクラッチを開放した状態でスタータによる始動を開始せざるを得ない。ここで安定状態になるまでに、クランクが逆回転する場合などもあり、1秒程度の時間を要する場合もある。そのため、再始動（再加速）が遅れてしまい運転者の再加速要求を満たせない場合もでてくる。
【０１１２】
これに対して、本実施例によれば、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼エネルギによって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタ−タレス始動（燃焼始動）により迅速な加速性が得られると共に、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合、言い換えるとスタ−タレス始動の頻度、回数などを高めることができるようになる。また、圧縮行程で新気が吸気系に吐き戻されないので、一層大きな燃焼トルクが発生して、確実で円滑なスタータレス始動ができるようになる。
【０１１３】
以上により、本実施例によれば、スタ−タレス始動の割合を高めることができるが、これはスタ−タ始動の割合を低下でき、スタータの起動回数を低減できることを意味しており、これによりアイドルストップシステムで懸念されるスタ−タ耐久性低下を抑制できることは言うまでもない。
【０１１４】
次に図１１に戻ってステップ１１６で時刻Ｔｃｏｍにおける回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２より低い場合は、本実施例においてもスタータ始動に移行する。この時の機関再始動要求時の回転数をＮｃｏｍｓ（例えば、５０ｒｐｍ）、時刻をＴｃｏｍｓとして図１０に示している。このように、機関再始動要求時の回転数Ｎｃｏｍｓが低いと、上述したような制御を行なっても回転数Ｎの低下を抑えきれず、その後の最小回転数Ｎｍｉｎが０ｒｐｍに至ってしまう可能性がでてくる。この場合、内燃機関の基本サイクル（吸入-圧縮-膨張-排気）が作動せずに内燃機関が停止してしまうことを意味しており、スタータレス始動が失敗する可能性がでてくる。
【０１１５】
したがって、ステップ１１６で再始動要求時の回転数Ｎｃｏｍｓが第２の所定回転数Ｎｋ２より低いと通常のスタータ始動に移行するべくステップ１２４に進むようにしている。つまり、回転数Ｎｃｏｍｓの時刻Ｔｃｏｍｓでは燃料の再噴射は行わずにスタータを用いた始動の準備を実行する。ステップ１２５では現在の回転数Ｎと、この時の時刻をタイマによって検出する。そして、回転数が０ｒｐｍ付近まで低下する時刻Ｔｊ１の直前において内燃機関と車軸が連結していた場合には、トランスミッションのロックアップクラッチを切り離すか、ニュ−トラルギヤへの切換えを行って内燃機関と車軸を切り離す。その後、ステップ１２４で時刻Ｔｊ１から所定時間ＴＭが経過したかどうかを判断し、経過していなければステップ１２４に戻り、所定時間ＴＭが経過して時刻Ｔｊ２に達するとステップ１２６でスタータに通電しスタータ作動を開始する。ここで、所定時間ＴＭの経過を判断するのは、回転数が０ｒｐｍ付近になった後の逆回転現象などの不安定現象がなくなるまで時間をあけることで、安定したスタータ始動ができるように保証するためである。
【０１１６】
そして、スタータによって内燃機関が強制的に回転されると、ステップ１２７で回転数Ｎがクランキング設定回転数Ｎｃｒに達する時刻Ｔｊ3付近で燃料噴射を再開し、この燃料噴射によって燃焼が開始され完爆して回転数Ｎが上昇すると共に、再び内燃機関と車軸を接続する。次に、ステップ１２８で現時点の回転数Ｎｊ４を再検出し、前述の第３の所定回転数Ｎｋ３に達した時刻Ｔｊ４で再始動が成功したとしてリターンに進み一連の制御を終了する。尚、回転数Ｎｊ４が第３の所定回転数Ｎｋ３に達していないと、再びステップ１２６に戻り一連の処理を実行する。
【０１１７】
ここで、スタータ始動のクランキング設定回転数Ｎｃｒは１００〜２００ｒｐｍ程度の極低回転にも関わらず、従来と同様に排気バルブ５の開弁時期が開弁時期(ＥＶＯ２)に設定され、同様に吸気バルブ４の閉弁時期が閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定されている。開弁時期(ＥＶＯ２)及び閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定した状態では、燃焼トルク（仕事）は小さいものの、スタータを使用しているのでスタータレス始動の場合のように回転が降下するのを押し留め、さらに回転数を上昇に転じさせるほどの大きな燃焼トルクは必要ないので、この状態でスタータ始動を行えるものである。
【０１１８】
また、スタータレス始動においては、内燃機関と車軸が接続されている場合もあるので車両そのものまで加速させなければならないのに対し、スタータ始動の場合であれば１００〜２００ｒｐｍ程度の極低回転数で回転するのは内燃機関のみであり、この場合には車軸とは切り離されており、要求燃焼トルクも低いのでスタータ始動を行えるものである。したがって、スタータ始動を行う場合は排気バルブ５の開弁時期を開弁時期(ＥＶＯ２)に設定し、同様に吸気バルブ４の閉弁時期を閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定しても問題ないものである。
【０１１９】
一方、従来と同様のスタータ始動なので再始動までの時間が延びるが、運転者の求める再加速性能に及ぼす影響は比較的少ないものである。つまり、スタータレス始動ではなくなるので再加速性能は低下するが、既に内燃機関が停止する寸前でもあるので再加速性能の低下は運転者にとって違和感としては感じ難くなっている。更に、このように急激に回転数が極低回転数まで低下する現象は、例えば、運転者が急ブレ−キを踏んだ場合等であり、このブレ−キング直後の高い再加速性能は左程要求されない傾向にある。したがって、従来と同様のスタータ始動を行っても問題は少ないものである。
【０１２０】
一般的に、アクセルオフからのアクセル踏み込みの場合は速やかな加速が求められるが、ブレ−キング後からのアクセル踏み込みは、運転者がブレ−キペダルを踏み込んだ後にアクセルペダルに足を移動させ、それからアクセルペダルを踏み込むので、多少の再加速遅れは許容される感覚に運転者はなってしまっている。したがって、このように加速要求も低いことであり、回転数Ｎが第２の所定回転Ｎｋ２よりも低い０ｒｐｍに近い極低回転数となってしまった場合には、スタータレス始動が失敗する可能性があるので、スタータを用いた確実な再始動に切り替えるのである。このスタータを用いた再始動は、車両停止からの通常のスタータ始動と同様で作動信頼性が確立しているので、スタータ始動の作動信頼性が損なわれる恐れは少ないものである。
【０１２１】
なお、通常のスタ−タ始動に移行するべくステップ１２４に進んだ時点で、排気バルブ５の開弁時期を開弁時期（ＥＶＯ１）、吸気バルブ４の閉弁時期を閉弁時期（ＩＶＣ１）に変更する制御信号を出力してもよい。同バルブタイミングは、デフォルトタイミングなので、付勢スプリングのバネ力が付加され、０ｒｐｍに近い回転であっても、前記所定時間ＴＭの間に同バルブタイミングに変換されて、スタ−タ始動性をさらに向上することができるものである。
尚、再びスタ−タレス始動のシーンに戻るが、本実施例において、スタータレス始動時の排気バルブ５の開弁時期の変更で燃焼トルクが充分に確保できて余裕がある場合は、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）から閉弁時期（ＩＶＣ１）に変更する制御を省略したり、その変更幅を小さくしても良いものである。この場合は、その分だけ吸気充填効率が低下するので、ピーク燃焼圧が低下しスタータレス始動における回転変動をより小さくすることができる。あるいは、閉弁時期（ＩＶＣ１）に変更しておいて燃料再噴射量を低減して燃焼トルクを低下しても良く、この場合は燃費が向上できる効果が期待できる。
【０１２２】
また、第１の所定回転数（Ｎｋ１）は望ましくはアイドル回転数付近にまで下げて設定すれば良く、この第１の所定回転数（Ｎｋ１）は通常の吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）と排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）でスタータレス始動による燃焼運転が行なわれ得る範囲における下限の回転数である。このため、通常の吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）と排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）でスタータレス始動による燃焼始動が可能である。したがって、吸気バルブ４の閉弁時期を閉弁時期（ＩＶＣ１）に変更し、排気バルブ５の開弁時期を開弁時期（ＥＶＯ１）に変更する制御を行わずにスタータレス始動ができる範囲を低回転側に拡大できるものである。
【０１２３】
また、第２の所定回転数（Ｎｋ２）は望ましくはスタータによるクランキング設定回転数Ｎｃｒ付近か、それよりやや低く設定すれば良い。このような設定を行うことによって、スタータ始動のできるクランキング設定回転数Ｎｃｒ以下の回転領域と、スタータレス始動の可能な第２の所定回転数（Ｎｋ２）以上の回転領域の間に、始動不可能な回転領域（両領域共に含まれない回転領域）がなくなり、確実にどちらかにより  再始動が行えるので始動制御の品質を高められるという効果がある。
【０１２４】
更に、第３の所定回転数（Ｎｋ３）は、スタ−タレス再始動のためにＥＶ０１、ＩＶＣ１に変化していたバルブタイミングを再びＥＶＯ２、ＩＶＣ２へ変換開始する回転数であるが、これをアイドル回転数付近か、それよりやや低い回転数に設定すれば良い。本実施例では第１の所定回転数（Ｎｋ１）と第２の所定回転数（Ｎｋ２）の間で、かつ第１の所定回転数（Ｎｋ１）に近接する回転数に設定されている。このようにすれば、スタータレス始動が成功した後のアイドル回転数か、これよりやや高い回転域では通常の吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）と排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）に変更されることになるので、その後の速やかな回転数の上昇が得られる。更に、第３の所定回転数（Ｎｋ３）を越えて回転数Ｎｄまで上昇していけば、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）から排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ３）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ３）に向けて制御され、円滑な回転数Ｎの上昇を行うことができる。
【０１２５】
ここで、本実施例では排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）から排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）の間を変化する際、バルブオーバーラップ量（区間）は実質的に変化させておらず、且つ実質的にバルブオーバーラップ量が無いように設定されている。したがって、機関再始動要求が生じた時刻Ｔｃｏｍ後、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ２）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）から排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）、吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）に変化する過程で、排気ポ−ト側の空気（ガス）が吸気ポ−ト側に抜ける現象（バルブオーバーラップ区間で発生）が安定化し、且つ抜ける空気（ガス）量自体を抑制できるので空燃比を安定化させ、もってスタータレス始動を更に安定化させることができる。
【０１２６】
尚、本実施例は、ロックアップクラッチが接続している車両走行条件（内燃機関と車軸が連結）において、減速要求が発生した場合に、その走行条件から燃料カットを行い、それに伴い回転数（車速）が低下する過程で再始動要求が発生した場合の再始動性について主に述べてきた。しかしながら、ロックアップクラッチが接続していない車両走行条件、つまり、自動車が所定の車速で走行しているが内燃機関はアイドル回転数で回転されている状態の場合にも適用できるものである。
【０１２７】
このような走行条件から減速要求（ブレ−キ操作）がだされると、燃費低減の観点から燃料カットが行われる。これにより、アイドル回転数から回転数が低下していくが、回転数が低下する過程において再始動要求が発生すると上述したスタータレス始動などを行うことになり、本実施例と同様に円滑な始動を行うことができるようになる。
【０１２８】
以上述べた通り、本実施例においては、燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用するようにした。これによれば、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができるようになる。
【０１２９】
また、本実施例においては、燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程終了側の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用すると共に、吸気バルブの閉弁時期を吸入行程終了側の下死点付近まで進角させて圧縮行程に移行した時の新気の吸気系側への吐き戻しを抑制するようにした。これによれば、上述した効果に加えて、圧縮行程で新気が吸気管に吐き戻されるのが抑制されるので、燃焼する新気ないし混合気を増加でき、一層燃焼トルクを高められ、一層確実に円滑なスタータレス始動ができるようになる。また、スタ−タ始動の割合、起動回数を低減できるので、スタ−タの耐久性を向上できるのは言うまでもない。
【実施例２】
【０１３０】
次に、本発明の第２の実施形態について図１２Ａ、図１２Ｂを用いて説明するが、実施例１では第１の所定回転数Ｎｋ１以下の回転数で再始動要求があると、排気バルブ５の開弁時期と吸気バルブ４の閉弁時期を変更したが、実施例２では回転数数Ｎが第４の所定回転数Ｎｋ４以下まで降下した時刻Ｔaで、再始動要求を待たずに、排気バルブ５の開弁時期と吸気バルブ４の閉弁時期を変更する制御信号を出力するようにした点で異なっている。尚、図１２Ｂのフローチャートにおいて図１１に示すフローチャートの制御ステップと同じ参照番号は同じ処理を示しているので、説明は簡単に行うこととする。
【０１３１】
図１２Ａに示すように、自動車は走行（巡航）状態にあって内燃機関の回転数Ｎは例えば１０００ｒｐｍで回転されていたとする。そして、時刻Ｔｅにおいて機関停止要求（車両減速要求）が発生すると、それとほぼ同期して時刻Ｔｉｃにて燃料噴射の停止が行なわれて回転数Ｎが低下していく。図１２Ｂに示すフローチャ−トとの対応で見ていくと、ステップ１１０で内燃機関の運転状態を検出し、アクセルペダルの開放（開度）やブレ−キ踏み込み量（踏度）等から、ステップ１１１で機関停止要求（車両減速要求が時刻Teで出力されている）が出されたかどうかが判断される。ステップ１１１で機関停止要求があったと判断されると、ステップ１１２に進んで、時刻Ｔｅにほぼ同期して時刻Ｔｉｃで燃料噴射の停止を実行する。燃料が供給されないので内燃機関の回転数Ｎは、図１２Ａに示すように低下していく。
【０１３２】
そして、ステップ１３０で現在の回転数Ｎを検出し、続いてステップ１３１に進んで検出した回転数Ｎが第４の所定の回転数Ｎｋ４（例えば、６００ｒｐｍ）以下まで降下したかどうかを判断する。この第４の所定の回転数Ｎｋ４は以下にあるように排気バルブ５の開弁時期を遅角制御する制御信号を出力する、排気バルブ制御回転数、である。したがって、回転数Ｎが排気バルブ制御回転数である第４の所定の回転数Ｎｋ４以下まで降下していない場合はリタ−ンするが、所定の回転数Ｎｋ４以下まで降下した場合はステップ１１９に進むことになる。ステップ１１９ではスタータレス始動の始動確実性を高めるために、図８Ａの右側に示す吸気バルブ４、排気バルブ５の開閉状態になるように制御信号を時刻Ｔａで排気ＶＥＬ１、吸気ＶＴＣ３に出力する。
【０１３３】
時刻Ｔaで吸気バルブ４の閉弁時期、及び排気バルブ５の開弁時期を変更する制御信号が出力されると、スタータレス始動性を高めるために、排気バルブ５の開弁時期は自動停止時の開弁時期(ＥＶＯ２)から膨張行程終了側の下死点付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更される。同様に、吸気バルブ４の閉弁時期は自動停止時の閉弁時期(ＩＶＣ２)から吸入行程終了側の下死点付近の閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更される。これによって、スタータレス始動を行うための準備が完了して待ち受け状態になる。
【０１３４】
次に、ステップ１１３で「チェンジ  オブ  マインド」が出力される運転状態を検出し、更にステップ１１４に進んで、再始動要求条件が成立したか否かを判断する。時刻Ｔｃｏｍで再始動条件であると判断された場合は、ステップ１１５で現時点の回転数Ｎｃｏｍを検出し、ステップ１１６に進んで検出された回転数Ｎｃｏｍが０ｒｐｍに近い第２の所定回転数Ｎｋ２以上かどうかを判断する。このステップ１１６で、検出された回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２以上だとスタータレス始動による再始動シーケンスに移行し、検出された回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２より低いとスタータによる再始動シ−ケンスに移行する。
【０１３５】
ステップ１１６で再始動要求があった時点の回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２以上だとステップ１１７に進んで、直ちに燃料噴射が時刻Ｔｉｓで再開される。この状態ではステップ１３１、１１９、１２０の制御ステップの実行によって、既に時刻Ｔｂで排気バルブ開弁時期は自動停止時の開弁時期(ＥＶＯ２)から膨張行程終了側の下死点付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更され、吸気バルブ閉弁時期は自動停止時の閉弁時期(ＩＶＣ２)から吸入行程終了側の下死点付近の閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更されて、待ち受け状態となっている。これによって、実施例１と同様に充分な燃焼トルクを得ることができ、良好なスタータレス始動が可能となる。
特に、本実施例では、上述のように、予めスタ−タレス再始動用のバルブタイミングに変更され待ち受け状態になっているので、遅れなく、良好な燃焼トルクを得ることができ、確実なスタ−タレス始動を実現できる。さらに、機関回転数が急激に低下している状態からの「チェンジ  オブ  マインド」の場合にも、素早くスタ−タレス再始動用のバルブタイミングに変更できているので、同様良好な燃焼トルクを得ることができ、このようなスタ−タレス始動が難しい条件においても、スタ−タレス始動を実現できるのである。これにより、スタ−タレス始動の割合をさらに一層高めることができる。
【０１３６】
次に、スタータレス始動によって回転数Ｎが立ち上がっていくが、ステップ１１７の後にステップ１２１では現在の回転数Ｎｃを検出し、更にステップ１２２で回転数Ｎｃが第３の所定回転数Ｎｋ３より高いと判断されるとステップ１２３に進んで、再び排気バルブ５の開弁時期を膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）より所定角度だけ進角された開弁時期(ＥＶＯ２)に設定し、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ遅角された閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定する。
【０１３７】
尚、ステップ１１６で再始動要求があった時点の回転数Ｎｃｏｍが第２の所定回転数Ｎｋ２より低いとステップ１２４に進んで、ステップ１２４からステップ１２９の制御ステップを実行してスタータによる始動を実行する。ただ、この時もステップ１３１、１１９、１２０の制御ステップの実行によって、既に時刻Ｔｂで排気バルブ開弁時期は自動停止時の開弁時期(ＥＶＯ２)から膨張行程終了側の下死点付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更され、吸気バルブ閉弁時期は自動停止時の閉弁時期(ＩＶＣ２)から吸入行程終了側の下死点付近の閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更されている。したがって、スタータによって内燃機関が強制的に回転されるが、排気バルブ開弁時期が開弁時期(ＥＶＯ１)に変更され、吸気バルブ閉弁時期が閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更されているので、スタータによる回転力と、増加した燃焼トルクの作用によって、素早く確実にスタ−タ始動を行うことができるようになる。
【０１３８】
ここで、本実施例における第４の所定回転数Ｎｋ４は実施例１の第１の所定回転数Ｎｋ１と同じ回転数にしているが、異なった回転数としても良いものである。ただ、実施例１の第１の所定回転数Ｎｋ１は、排気バルブ５の開弁時期が開弁時期(ＥＶＯ２)、及び吸気バルブ４の閉弁時期が閉弁時期(ＩＶＣ２)のままでスタータレス始動ができる下限回転数付近となっている。このため、第４の所定回転数Ｎｋ４を第１の所定回転数Ｎｋ１に同じにすると、第４の所定回転数Ｎｋ４以下に回転数が低下した場合だけ排気バルブ５の開弁時期が開弁時期(ＥＶＯ１)に変更され、吸気バルブ４の閉弁時期が閉弁時期(ＩＶＣ１)に変更されるので、排気バルブ５の開弁時期と吸気バルブ４の閉弁時期の変更制御の頻度を少なくすることができ、可変動弁機構の耐久性を向上させる、或いは制御負荷を低減するといった効果を奏することができる。
【０１３９】
このように、本実施例においても、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができるようになる。また、かかる効果に加えて、スタ−タ始動の際、予めスタ−タレス再始動用のバルブタイミングに変更された待ち受け状態になっているので、遅れなく良好な燃焼トルクを得ることができ、一層確実なスタ−タレス始動を実現できる。また、スタ−タ始動の割合も一層低下し、スタ−タの耐久性も一層向上する。
【実施例３】
【０１４０】
次に、本発明の第３の実施形態について図１３Ａ、図１３Ｂを用いて説明するが、実施例１では排気バルブ５の開弁時期を制御するために排気ＶＥＬ１を使用しているが、実施例３では排気ＶＥＬ１に替えて、排気ＶＴＣ２を使用した点で異なっている。したがって、排気バルブ５はバルブリフトが制御されないで、バルブタイミング（位相）が吸気ＶＴＣ３と同様に制御されるものである。
【０１４１】
本実施例における排気ＶＴＣ２と吸気ＶＴＣ３とは実質的に同じ構成であり、両ＶＴＣ２、３は、実施例1及び実施例２における吸気ＶＴＣとは異なり、最遅角位置がデフォルト位置となっている。つまり、ベーン部材３２のベーン３２ｂを付勢するコイルスプリング５５、５６は遅角側にベーン３２ｂを付勢しており、油圧が供給されない時に最遅角位相に設定されている。そして、この時の状態は図１３Ａの右側に示すような位相になっている。本実施例では上述したように、再始動時における排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）、及び吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ１）は共にデフォルト位置であり機械的安定位置となっている。
【０１４２】
図１３Ａの左側の図は、低回転走行時（巡航走行時）、及び自動車が該走行状態から自動停止状態に遷移した自動停止時の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態を示している。また、図１３Ｂの破線で示したバルブ特性は、図１３Ａの左側の排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態に対応している。そして、排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）より所定角度だけ前側に進角された一般的な開弁時期(ＥＶＯ２)に設定されており、膨張行程の後半から排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ２)で開弁を開始し、排気行程で排気ガスを排気する。そして、排気バルブ５の閉弁時期は排気行程終了側の上死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ前側に進角された閉弁時期(ＥＶＣ２)に設定されており、排気行程終了側の上死点（ＴＤＣ）より前に閉弁される。
【０１４３】
一方、吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ２）は排気バルブ５の閉弁時期(ＥＶＣ２)とほぼ同じ時期に設定してあり、吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）より所定角度だけ前側に進角している。したがって排気行程の後半から吸気バルブ４が開弁時期(ＩＶＯ２)で開弁を開始し、吸入行程で新気を吸入する。そして、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＴＤＣ)より所定角度だけ前側に進角された閉弁時期（ＩＶＣ２)に設定されており、吸入行程の後半で閉弁される。これにより、吸入ストロ−クが減少するため、ポンプ損失が低減し、かかる巡航走行時における燃費性能が向上する。
【０１４４】
次に、この状態から減速要求が生じて自動停止プロセス（シーケンス）が開始され、さらに回転速度が降下している途中で「チェンジ  オブ  マインド」による再始動要求（再加速要求）があると、図１３Ａの右側の図にあるように排気バルブ５と吸気バルブ５の開閉状態が変更される。また、図１３Ｂの実線で示したバルブ特性は、図１３Ａの右側の排気バルブ５と吸気バルブ５の開閉状態に対応している。そして、再始動要求があると、排気バルブ５の開弁時期は膨張行程終了側の下死点（ＢＤＣ）付近の開弁時期(ＥＶＯ１)に変更される。つまり、図１３Ｂにあるように排気バルブ５の開弁時期は開弁時期(ＥＶＯ２)から開弁時期(ＥＶＯ１)にθ１だけ遅角されるもので、この場合は排気ＶＴＣ２は最遅角位相の状態となっている。したがって、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ１）は図１３Ａの右側に示すように、膨張行程終了側のほぼ下死点付近になるように設定される。この状態から排気バルブ５が開弁時期(ＥＶＯ１)で開弁を開始し、排気行程で排気ガスを排気する。そして、排気バルブ５の閉弁時期は排気行程終了側の上死点(ＴＤＣ)付近の閉弁時期(ＥＶＣ１)に設定されている。
【０１４５】
一方、吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ１）は排気バルブ５の閉弁時期(ＥＶＣ１)とほぼ同じ時期に設定してあり、吸入行程開始側の上死点（ＴＤＣ）付近に設定されている。よって、再始動時の開弁時期(ＩＶＯ１)は自動停止中の閉弁時期（ＩＶＯ２）より遅角されて吸入行程開始側（排気行程終了側）の上死点（ＴＤＣ）付近で開弁される。したがって吸入行程の初期から吸気バルブ４が開弁時期(ＩＶＯ１)で開弁を開始し、吸入行程で新気を吸入する。そして、吸気バルブ４の閉弁時期は吸入行程終了側の下死点(ＢＤＣ)付近の閉弁時期（ＩＶＣ１)に設定されている。本実施例の場合は吸気ＶＴＣ３であるので、吸気バルブ４の閉弁時期は開弁時期と同量だけθ２だけ遅らされている。また、本実施例では、吸気ＶＴＣ３も最遅角位置付近が機械的安定位置（デフォルト）となっている。
【０１４６】
更に再始動が成功して内燃機関の回転数が上昇していき、所定の安定した回転数に達すると、排気バルブ５と吸気バルブ４の開閉状態は図１３Ａの右側の再始動の状態から、図１３Ａの左側の自動停止時、低回転時の状態に復帰するものである。
【０１４７】
そして、吸気バルブ４と排気バルブ５の制御は図１１、或いは図１２Ｂに示すようなフローチャートにしたがって制御されるものである。したがって、本実施例においても、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、実施例１、２と同様の排気弁開時期（ＥＶＯ１）になるので、同様に燃料の燃焼エネルギによって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができるようになる。また、上述した効果に加えて、ＩＶＣ1は下死点付近なので、実施例１、２と同様に、圧縮行程で新気が吸気系に吐き戻されないので、充填効率を高めて、一層燃焼トルクを高め、スタータレス始動ができる下限回転速度を一層低くして、スタータレス始動の割合を一層高めることができる
ここで、バルブオーバーラップ量は実施例１と同様に実質的に無いように設定されているが、排気バルブ５の閉弁時期（ＥＶＣ１）と吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ１）のオーバ−ラップ中心位相がほぼ上死点に設定されている。これによって、排気バルブが上死点前に閉じることによる燃焼ガスの筒内残留を抑制できるので、燃焼トルクを更に向上できて一層スタータレス始動時の燃焼トルクを高められる効果がある。
【０１４８】
また、内燃機関が回転されている状態で吸気バルブ４の閉弁時期（ＩＶＣ２）は吸入行程終了側の下死点より前側に進角されているため、ピストンの吸入ストロ−クが短くなり、ポンプ損失が低減できて巡航走行時の燃費が向上できる効果がある。
【０１４９】
また、オーバ−ラップ中心位相が進角されているので、排気バルブ５が排気行程終了側の上死点前に閉じることによる燃焼ガスの筒内残留によって、一層ポンプ損失が低減して巡航走行時の燃費が向上できる効果がある。
【０１５０】
更に、上述したようにバルブオーバーラップ量は実施例１と同様に実質的に無いため、再始動要求の後に排気バルブ５の開弁時期と吸気バルブ４の閉弁時期を変更する過程で、燃焼室の新気が吸気ポ−ト側に抜けるのを抑制でき、且つ抜ける新気量自体も少なくできるので、空燃比を安定化させてスタータレス始動を確実に行うことができるようになる。
【０１５１】
上述した実施例において、排気バルブ５の開弁時期（ＥＶＯ）と閉弁時期（ＥＶＣ）、及び吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ）と閉弁時期（ＩＶＣ）は、絶対的なリフト開始点とリフト終了点から規定しても良いし、この絶対的なリフト開始点とリフト終了点の付近に各々存在する僅かなランプ区間（緩衝区間）によって定まる、開始側ランプリフト点と終了側ランプリフト点から規定しても良いものである。
【０１５２】
ランプ区間というのは、絶対的なリフト開始点（０ｍｍ）から開始側ランプリフト点（約０．１ｍｍ程度）に至る間の僅かの区間、及び絶対的なリフト終了点（０ｍｍ）から終了側ランプリフト点（約０．１ｍｍ程度）に至る間の僅かの区間を言う。これらのランプ区間のランプリフト量は非常に小さく、空気や排気ガスが流れたとき流速は極めて大きくなり、所謂チョーキング（流量絞り効果）を発生しやすい。このため、有効なガス交換が困難になるのでこれらのランプ区間を除いた、開始側ランプリフト点、終了側ランプリフト点の間が実質的な有効リフト区間として用いられるようになってきている。
【０１５３】
本発明が対象とするスタータレス始動における極低回転数領域での燃焼サイクルについて考えてみると、スタータレス始動が行われるのは通常の回転数領域より低い極低回転数領域であるので、空気や排気ガス等のガス交換も極低回転数領域で行われることになる。そして、この領域ではガス交換されるガスの量が少ないのでチョーキングは起こりにくくなる。つまり、開始側ランプリフト点、終了側ランプリフト点といえどもガス交換がし易くなるので、実質的に有効なリフト開始点、リフト終了点としては、開始側ランプリフト点、終了側ランプリフト点より小さいリフト開始点、リフト終了点で設定する方が精度的に高くなる。すなわち、極低回転域の実質的に有効な開始側リフト点、終了側リフト点としては、開始側ランプリフト点、終了側ランプリフト点と絶対的なリフト開始点（０ｍｍ）、リフト終了点（０ｍｍ）の間にあると考えて良い。
【０１５４】
したがって、図１４に示しているように排気バルブ５の開弁時期の実質的に有効なリフト開始点を膨張下死点に合わせようとすると、排気バルブ５の開始側ランプリフト開始点（ＥＶＯ1Ｌ）が膨張下死点の僅か後になるように設定し、且つ絶対的なリフト開始点（ＥＶＯ1）が膨張下死点の僅か前になるように設定すれば良い。このようにして、排気バルブ５の有効開弁時期を膨張下死点付近に精度良く合わせることができる。
【０１５５】
同様に、吸気バルブ４の閉弁時期の実質的に有効なリフト終了点を吸気下死点に合わせようとすると、吸気バルブ４の終了側ランプリフト点（ＩＶＣ1Ｌ）が吸気下死点の僅か前になるように設定し、且つ絶対的なリフト終了点（ＩＶＣ1）が吸気下死点の僅か後になるように設定すれば良い。このようにして、吸気バルブ４の有効閉弁時期を吸気下死点付近に精度良く合わせることができる。
【０１５６】
更に、吸気バルブ４の開弁時期（ＩＶＯ）と排気バルブ５の閉弁時期（ＥＶＣ）についても、同様の手法を適用して設定することができる。尚、排気上死点付近での排気バルブ５の終了側ランプリフト点（ＥＶＣ１Ｌ）と、吸気バルブ４の絶対的なリフト開始点（ＩＶＯ１）は排気上死点より僅か前に設定され、排気上死点付近での排気バルブ５の絶対的なリフト終了点（ＥＶＣ１）と、吸気バルブ４の開始側ランプリフト点（ＩＶＯ１Ｌ）は排気上死点より僅か後に設定されている。
以上により、吸気バルブ４の有効開弁時期、及び排気バルブ５の有効閉弁時期をを排気上死点付近に精度良く合わせることができる。
また、排気バルブ５の終了側ランプリフト点（ＥＶＣ１Ｌ）と吸気バルブ４の絶対的なリフト開始点（ＩＶＯ１）は同じ時期でも良く、また排気上死点付近での排気バルブ５の絶対的なリフト終了点（ＥＶＣ１）と吸気バルブ４の開始側ランプリフト点（ＩＶＯ１Ｌ）も同じ時期で良いものである。
【０１５７】
実施例では可変動弁機構として排気側にリフト制御機構（ＶＥＬ）を設け、吸気側にバルブタイミング制御機構（ＶＴＣ）を設ける構成と、排気側と吸気側の両方にバルブタイミング制御機構（ＶＴＣ）を設ける構成を示したが、これに限らず本発明の主旨から逸脱しない範囲であれば特に限定されるものではない。また、可変動弁機構の変換エネルギとしては電力でも良いし油圧でも構わないものである。
【０１５８】
また、本発明になる自動停止/再始動制御システムはガソリン機関、ディ−ゼル機関、及び他燃料（水素、アルコール等）を使用する内燃機関に適用することができる。更に、自動停止/再始動制御システムは、巡航走行やブレ−キングを伴わない緩やかな減速のコ−スティング条件でも、またブレ−キングを伴う急な減速条件でも作動するようにできる。その際、ロックアップクラッチ等の内燃機関と車軸との連結を断続できる機構により、内燃機関と車軸を切り離しても良いし、接合したままでも良いものである。また、ロックアップクラッチが接続していない車両走行条件、例えば所定の低車速で走行しているが、内燃機関自体はアイドル回転状態である場合にも適用できるのは前述の通りである。
【０１５９】
以上の説明にある通り、本発明は燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用するようした。これによれば、燃料噴射停止後に再始動要求が発生して再始動が行われた時に、燃料の燃焼によって得られる燃焼トルクを有効に利用することができるので、スタータレス始動ができる下限回転速度を低くしてスタータレス始動の割合を高めることができるようになる。
【０１６０】
また、本発明は燃料噴射停止後に内燃機関の回転速度が降下する途中で排気バルブの開弁時期を膨張行程の下死点付近まで遅角させ、再始動時の燃料噴射による燃料の燃焼ガスによる燃焼トルクを有効に利用すると共に、吸気バルブの閉弁時期を吸入行程の下死点付近まで進角させて圧縮行程に移行した時の新気の吸気系側への吐き戻しを抑制するようにした。これによれば上述した効果に加えて、圧縮行程で新気が吸気管に吐き戻されないので、新気または混合気の充填効率を高め、一層燃焼トルクを向上し、スタータレス始動ができる下限回転速度を一層低くして、スタータレス始動の割合を一層高めることができるようになる。
【符号の説明】
【０１６１】
０８…スタータ、０１２…燃料噴射弁、１…リフト制御機構（排気ＶＥＬ）、２…バルブタイミング制御機構（排気ＶＴＣ）、３…バルブタイミング制御機構（吸気ＶＴＣ）、４…吸気バルブ、５…排気バルブ、ＩＶＯ…吸気バルブ開弁時期、ＩＶＣ…吸気バルブ閉弁時期、ＥＶＯ…排気バルブ開弁時期、ＥＶＣ…排気バルブ閉弁時期。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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