JP2006144567A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費悪化を招くことなく、機関始動開始時の吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とし、その始動開始時のショックを抑制する。
【解決手段】吸気バルブ２０のバルブタイミングを変更する可変動弁機構２５は、エンジン１とは別の駆動源である電動モータ２６によって駆動される。このため、エンジン１の停止開始後にエンジン回転速度が低下するとしても、その影響を受けることなく可変動弁機構２５を駆動することができる。従って、エンジン停止開始後に吸気バルブ２０のバルブタイミングが遅角するよう可変動弁機構２５を駆動することで、同バルブタイミングを確実に最遅角タイミングまで遅角させ、次回のエンジン始動時のショック発生を回避することができる。また、エンジン１の運転停止に際し、停止開始前にアイドル運転での上記バルブタイミングの最遅角タイミングへの変更を行う必要もない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。

自動車用エンジン等の内燃機関においては、機関運転領域全体に亘って出力及び燃費の最適化を図るべく、吸気バルブのバルブタイミングを可変動弁機構により機関運転状態に応じて変更するものが実用化されている。そして、上記可変動弁機構としては、内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプからのオイル供給を受け、そのオイルの油圧に基づき動作するものが知られている。

こうした内燃機関において、アイドル運転時には、必要な圧縮比を確保した状態での安定した燃焼を行うべく、吸気バルブのバルブタイミングが上記圧縮比を確保可能なタイミング（以下、アイドル時タイミングという）とされる。

また、機関始動開始時（クランキング開始時）には、圧縮比を低下させてショック抑制を図るべく、吸気バルブのバルブタイミングを上記アイドル時タイミングよりも更に遅角側のタイミングであって、同バルブが最も遅く閉じられる最遅角タイミングとしておくことが好ましい。

従って、アイドル運転からの機関停止開始後には、次回の機関始動開始に備え、吸気バルブのバルブタイミングがアイドル時タイミングから最遅角タイミングへと遅角側に変更される（特許文献１参照）。
特開平２０００−２０４９８７公報

ところで、内燃機関の停止開始後には、機関回転速度の低下に伴い機械式オイルポンプから吐出したオイルの油圧がほぼ「０」まで落ち込み、可変動弁機構を駆動する力が弱くなる。このため、アイドル運転での機関停止開始から機関回転が実際に停止するまでの間に、必ずしも吸気バルブのバルブタイミングを最遅角タイミングまで遅角させることができるとは限らない。そして、機関回転の停止までに吸気バルブのバルブタイミングを最遅角タイミングまで遅角できない場合は、次回の機関始動開始が圧縮比の高くなった状態で行われることから、クランキング開始時に乗員がショックが感じるおそれがある。

こうした問題に対処するため、内燃機関の運転停止に際して、まず吸気バルブのバルブタイミングを最遅角タイミングへと変更し、その後に自立運転を停止開始することが考えられる。しかし、この場合には、吸気バルブのバルブタイミングを最遅角タイミングへと変更するまでは、アイドル運転を続けなければならない。こうした状況でのアイドル運転では、バルブタイミングがアイドル時タイミングよりも遅角した状態となることから、必要な圧縮比を確保した上での燃焼が行えなくなり、同燃焼が不安定になって燃費が悪化することは避けられない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃費悪化を招くことなく、機関始動開始時の吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とし、その始動開始時のショックを抑制することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、吸気バルブのバルブタイミングを変更する可変動弁機構を備え、アイドル運転時には前記バルブタイミングが最遅角よりも進角側に保持されるように前記可変動弁機構を駆動する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記可変動弁機構として内燃機関とは別の駆動源によって駆動されるものが採用され、内燃機関の自立運転の停止開始後に前記バルブタイミングが最遅角となるよう前記可変動弁機構を駆動する制御手段を備えた。

上記構成によれば、可変動弁機構が内燃機関とは別の駆動源によって駆動されるため、内燃機関の自立運転停止開始後に機関回転速度が低下するとしても、その影響を受けることなく吸気バルブのバルブタイミングを確実に最遅角へと変更することができる。従って、内燃機関の運転停止に際して、自立運転の停止開始前にアイドル運転での上記バルブタイミングの最遅角への変更を行う必要はなく、それを行うことでの燃費悪化を回避することができる。以上により、燃費悪化を招くことなく、機関始動開始時の吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とし、その始動開始時のショックを抑制することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記内燃機関は、機関出力要求に応じて自動停止・再始動されるものとした。
こうした内燃機関では、機関出力要求が無ければ同機関の自動停止が行われ、自動停止中には機関出力要求が生じることに基づき同機関の再始動が行われる。このため、比較的頻繁に内燃機関の停止・始動が行われ、機関停止の頻度も高くなることから、上述した燃費悪化が顕著になる。更に、自動停止中の内燃機関の再始動では、円滑な始動が望まれていることから、始動時のショック発生が大きな問題になりかねない。しかし、こうした燃費悪化及びショックの発生を回避することができるようになる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記制御手段は、機関始動開始から所定クランク角度分のクランキングが行われるまでは前記バルブタイミングが最遅角に保持されるよう前記可変動弁機構を駆動し、その後に前記バルブタイミングが最遅角からの進角を開始するよう前記可変動弁機構を駆動するものとした。

上記構成によれば、クランキング開始時に吸気バルブのバルブタイミングが最遅角となっており、その状態は始動開始から所定クランク角度分のクランキングが行われるまで維持される。このため、圧縮比の高い状態でクランキングが開始されることはなく、その状態でのクランキング開始に伴いショックが生じるのを回避することができる。

また、機関始動開始直後に内燃機関に対する機関出力要求が大となった場合、内燃機関の高出力を得るために吸気バルブのバルブタイミングを進角させて吸気充填効率を高めることになる。なお、同バルブタイミングの進角によって吸気充填効率が高められるのは、その進角によって吸気バルブを早閉じとし、吸気通路への吸気の吹き返しを抑制することができるためである。上記構成によれば、可変動弁機構が内燃機関とは別の駆動源によって駆動されるため、クランキング開始直後から吸気バルブのバルブタイミングを最遅角タイミングから進角させることが可能となる。そして、クランキング開始直後であって、所定クランク角度分のクランキングが行われると、バルブタイミングが最遅角からの進角が開始される。このため、上記のように機関始動開始直後に内燃機関に対する機関出力要求が大となったとき、同バルブタイミングを速やかに進角させ、内燃機関の出力を要求に応じて応答性よく上昇させることができる。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、機関自動停止の後の再始動に際し、機関始動開始時における機関出力要求に応じて前記所定クランク角度分を可変設定するものとした。

自動停止中の内燃機関は機関出力要求の発生によって再始動される。そして、再始動のためのクランキングが開始されてから所定クランク角度分のクランキングが行われると、吸気バルブのバルブタイミングの最遅角タイミングからの進角が開始される。内燃機関の出力を上昇させる際には、吸気充填効率を高めるべく吸気バルブのバルブタイミングが進角させられる。上記構成によれば、再始動に際して機関出力要求に応じて上記所定クランク角度分が可変とされるため、吸気バルブのバルブタイミングが最遅角から進角開始するタイミングを機関出力要求に応じて適切なタイミングとすることが可能になる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明では、前記可変動弁機構は、電動機の駆動を通じて、前記バルブタイミングを変更するものとした。
上記構成によれば、可変動弁機構が内燃機関と別の駆動源である電動機の駆動を通じてバルブタイミングを変更するものであるため、内燃機関の自立運転停止開始後に可変動弁機構の駆動によって吸気バルブのバルブタイミングを確実に最遅角へと変更することができる。

以下、本発明を自動車に搭載されて自動停止・再始動されるエンジンに適用した一実施形態について、図１〜図５に基づき説明する。
図１に示されるエンジン１においては、アクセルペダル１３の踏み込み操作に基づき吸気通路２に設けられたスロットルバルブ１１の開度調節が行われ、吸気通路２から燃焼室３に吸入される空気の量が調整される。また、エンジン１の燃料噴射弁４からは燃焼室３に吸入される空気の量に対応した量の燃料が噴射され、この燃料と空気とからなる混合気に対し燃焼室３内での点火プラグ５による点火が行われる。この点火を通じて混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン６が往復移動してエンジン１の出力軸であるクランクシャフト９が回転し、燃焼後の混合気は排気として燃焼室３から排気通路７に送り出される。エンジン１のクランクシャフト９には、エンジン１の始動時に同シャフト９を強制回転（クランキング）させるためのスタータ１９が接続される。

エンジン１において、吸気通路２と燃焼室３との間は吸気バルブ２０の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路７と燃焼室３との間は排気バルブ２１の開閉動作によって連通・遮断される。そして、吸気バルブ２０及び排気バルブ２１は、クランクシャフト９の回転が伝達される吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２３の回転に伴い、それらカムシャフト２２，２３の吸気カム及び排気カムに押されて開閉動作する。

吸気カムシャフト２２には、クランクシャフト９の回転に対する吸気カムシャフト２２の相対回転位相を変更することで、吸気バルブ２０のバルブタイミング（開閉タイミング）を変更する可変動弁機構２５が設けられている。そして、この可変動弁機構２５を駆動し、吸気バルブ２０の開弁期間を進角側又は遅角側に移行させることにより、吸気バルブ２０の開弁時期及び閉弁時期が変化するようになる。なお、本実施形態では、可変動弁機構２５として、エンジン１とは別の駆動源である電動モータ２６を駆動して上記相対回転位相を変更する電動式のものが採用されている。

こうしたエンジン１の各種制御は、自動車に搭載された電子制御装置３５によって実施される。電子制御装置３５は、エンジン１の制御にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置３５の入力ポートには、以下に示す各種センサが接続されている。
・クランクシャフト９の回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ１０。

・吸気カムシャフト２２の回転位置を検出するためのカムポジションセンサ２４。
・アクセルペダル１３の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ１４。

・スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットルポジションセンサ１５。
・吸気通路２を通過する空気の量を検出するエアフローメータ１２。
・「オフ」、［アクセサリ］、「オン」、及び、「スタート」といった四つの切換位置のいずれかに切り換え操作され、現在の切換位置に対応した信号を出力するイグニッションスイッチ８。

・自動車の運転者によるブレーキペダル１６の踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ１７。
・自動車の車速を検出する車速センサ１８。

一方、電子制御装置３５の出力ポートには、燃料噴射弁４、点火プラグ５、スロットルバルブ１１、可変動弁機構２５（電動モータ２６）、及び、スタータ１９の駆動回路が接続されている。

そして、電子制御装置３５は、上記各センサから入力した検出信号に基づき把握されるエンジン運転状態を検知し、そのエンジン運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして燃料噴射弁４からの燃料噴射量の制御、点火プラグ５の点火時期の制御、スロットルバルブ１１の開度制御、吸気バルブ２０のバルブタイミング制御、及び、スタータ１９の駆動制御が電子制御装置３５を通じて実施される。

次に、エンジン１の始動及び停止について説明する。
こうしたエンジン１の始動及び停止は、イグニッションスイッチ８の操作に基づき、電子制御装置３５によるスタータ１９の駆動制御、並びに、燃料噴射及び点火の制御を通じて行われる。また、上記のような始動及び停止以外に、エンジン１の燃費改善という目的のもとに、エンジン１への出力要求に応じてエンジン１を自動的に停止・再始動することも行われる。この場合のエンジン１の自動停止・再始動は、エンジン出力要求の有無に基づき、電子制御装置３５による燃料噴射及び点火の制御、並びに、スタータ１９の駆動制御を通じて行われる。以下、エンジン１を始動及び停止する手順について、［イグニッションスイッチの操作に基づく始動及び停止］と［エンジン出力要求の有無に基づく自動停止及び再始動］とで別々に述べる。

［イグニッションスイッチの操作に基づく始動及び停止］
エンジン停止中、自動車の乗員によりイグニッションスイッチ８が「オフ」から「アクセサリ」、「オン」、「スタート」へと順次切り換えられると、同スイッチ８が「スタート」に切り換えられた時点でエンジン１の始動指令がなされ、スタータ１９の駆動を通じてエンジン１のクランキングが開始される。そして、クランキング中に、燃焼室３への燃料と空気との供給、及び、それら燃料と空気とからなる混合気への点火が行われることで、エンジン１の自立運転が開始され、エンジン１が始動されることとなる。

また、エンジン運転中、自動車の乗員によりイグニッションスイッチ８が「オン」から、「アクセサリ」、「オフ」へと順次切り換えられると、同スイッチ８が「アクセサリ」に切り換えられた時点で燃料噴射弁４からの燃料噴射、及び、点火プラグ５による点火が停止され、混合気の燃焼が行われなくなってエンジン１が停止開始される。なお、上記イグニッションスイッチ８の「オン」から「アクセサリ」への切り換えは通常、アイドル運転中に行われることから、上記のようにエンジン１が停止開始された後にはエンジン回転速度がアイドル回転速度から「０」まで低下し、エンジン１の停止完了に至ることとなる。

［エンジン出力要求の有無に基づく自動停止及び再始動］
エンジン運転中、エンジン１の出力要求がない場合には、燃料噴射及び点火を停止してエンジン１を自動的に停止させる。エンジン１への出力要求の有無は、例えば（Ａ）アクセル踏込量が「０」である、（Ｂ）ブレーキペダル１６が踏み込まれている、（Ｃ）車速が「０」に近い所定値ａ未満である、といった条件が全て成立しているか否かに基づき判断される。そして、これら（Ａ）〜（Ｃ）の条件がすべて成立したとき、エンジン１への出力要求がない、言い換えればエンジン１を運転させておく必要はない旨判断され、エンジン１が自動的に停止される。

また、上記のようにエンジン１の自動停止がなされた後、エンジン１への出力要求が生じた場合、即ち上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件のうちの一つ以上が不成立となった場合には、エンジン１の始動指令がなされ、スタータ１９の駆動を通じてエンジン１のクランキングが開始される。そして、クランキング中での燃料噴射及び点火により、エンジン１の自立運転が開始され、エンジン１が自動的に再始動されることとなる。

次に、エンジン停止に際しての吸気バルブ２０のバルブタイミング制御について説明する。
イグニッションスイッチ８の操作に基づくエンジン停止であれ、エンジン１への出力要求がないことに基づくエンジン自動停止であれ、それらの停止開始はエンジン１のアイドル運転中になされることになる。

アイドル運転中においては、必要な圧縮比を確保した状態での安定した燃焼を行うべく、吸気バルブ２０のバルブタイミングが上記圧縮比を確保可能なタイミング（以下、アイドル時タイミングという）とされる。一方、エンジン始動開始時（クランキング開始時）には、圧縮比を低下させてショック抑制を図るべく、吸気バルブ２０のバルブタイミングを上記アイドル時タイミングよりも更に遅角側のタイミングであって、同バルブ２０が最も遅く閉じられる最遅角タイミングとしておくことが好ましい。

従って、エンジン停止開始後には、次回のエンジン始動に備え、吸気バルブ２０のバルブタイミングがアイドル時タイミングから最遅角タイミングへと遅角側に変更されるよう、可変動弁機構２５が駆動制御される。ここで、こうしたエンジン停止に際しての吸気バルブ２０のバルブタイミング制御手順について、図２の停止処理ルーチンを示すフローチャートを参照して説明する。この停止処理ルーチンは、電子制御装置３５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

同ルーチンにおいては、まずステップＳ１０１の処理として、イグニッションスイッチ８の操作に基づくエンジン停止、或いは、エンジン１への出力要求がないことに基づくエンジン自動停止に伴い、エンジン１の停止指令がなされたか否かが判断される。このステップＳ１０１で肯定判定がなされたときには、エンジン１がアイドル運転状態となっており、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角状態よりも進角側のアイドル時タイミングに制御された状態となっている。この状態にあって、ステップ１０１での肯定判定に基づきステップＳ１０２の処理が実行されると、吸気バルブ２０のバルブタイミングがアイドル時タイミングから最遅角タイミングへと遅角側に変更される。こうしたバルブタイミングの変更は、可変動弁機構２５を電動モータ２６で駆動することによって実現されることとなる。

図３は、エンジン停止に際してのエンジン回転速度の低下態様、及び、吸気バルブ２０のバルブタイミングの変化態様を示したタイムチャートである。エンジン回転速度は、同図３（ａ）に実線で示されるように、エンジン停止指令に基づくエンジン停止開始（タイミングＴ１）に伴いアイドル回転速度から低下し始め、その後に「０」まで低下することとなる（タイミングＴ２）。一方、吸気バルブ２０のバルブタイミングは、エンジン停止開始に伴いアイドル時タイミングから最遅角タイミングに向けて遅角側に変更される。

ここで、仮に可変動弁機構２５として［背景技術］の欄に記載した油圧式のものが採用されていると、エンジン停止開始後のエンジン回転速度の低下に伴い、機械式オイルポンプから吐出したオイルの油圧が低下することから、可変動弁機構２５を駆動する力が弱くなる。その結果、エンジン回転速度が「０」に至るまでの間に、吸気バルブ２０のバルブタイミングを遅角タイミングまで遅角させることができず、同バルブタイミングが例えば図３（ｂ）に破線で示されるように最遅角タイミングよりも進角側にあるときにエンジン回転速度が「０」となるおそれがある。この場合、［発明が解決しようとする課題］の欄にも記載したとおり、次回のエンジン始動に際し、圧縮比が高い状態でクランキングが開始されるため、そのクランキング開始時に乗員がショックを感じるという不具合が生じる。

また、上記不具合を回避するため、例えばエンジン停止に際して、まず吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングへと変更し、その後にエンジン１の自立運転を停止することも考えられる。この場合、エンジン停止指令がなされたとき（タイミングＴ１）、アイドル運転を続けてエンジン回転速度を図３（ａ）の二点鎖線で示されるようにアイドル回転速度に保持し、その状態で吸気バルブ２０のバルブタイミングをアイドル時タイミングから最遅角タイミングへと変更する。そして、上記バルブタイミングが最遅角タイミングに達した後（タイミングＴ３以後）、エンジン１が停止開始されてエンジン回転速度が図３（ａ）の二点鎖線で示されるように「０」まで低下させられる。以上により、クランキング開始時のショックを抑制することはできるものの、吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングとするまでのアイドル運転中（Ｔ１〜Ｔ３）には、同バルブタイミングがアイドル時タイミングよりも遅角した状態になる。このため、必要な圧縮比を確保した上での燃焼が行えなくなり、同燃焼が不安定になって燃費が悪化することは避けられない。

そこで本実施形態では、可変動弁機構２５を電動モータ２６によって駆動されるものとし、エンジン１の自立運転停止開始後に吸気バルブ２０のバルブタイミングをアイドル時タイミングから最遅角タイミングへと遅角させるようにしている。

この場合、可変動弁機構２５がエンジン１と別の駆動源によって駆動されるため、エンジン停止開始後（タイミングＴ１以後）にエンジン回転速度が低下するとしても、その影響を受けることなく可変動弁機構２５を駆動することができる。従って、エンジン停止開始後に吸気バルブ２０のバルブタイミングが遅角するよう可変動弁機構２５を駆動することで、同バルブタイミングを図３（ｂ）に実線で示されるように確実に最遅角タイミングまで遅角させることができる。この場合、上述したようにアイドル運転中に吸気バルブ２０のバルブタイミングをアイドル時タイミングよりも遅角させる必要がないため、その際に燃費が悪化するのを抑制することができる。

次に、エンジン始動に際しての吸気バルブ２０のバルブタイミング制御について、図４の始動処理ルーチンを示すフローチャートを参照して説明する。この始動処理ルーチンは、電子制御装置３５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

同ルーチンにおいては、まずイグニッションスイッチ８の操作に基づくエンジン始動、或いは、エンジン１への出力要求が生じたことに基づくエンジン再始動に伴い、エンジン１の始動指令がなされたか否かが判断される（Ｓ２０１）。ここで、肯定判定であれば、エンジン始動開始後に所定クランク角度分ｎのクランキングが行われたか否かが判断される（Ｓ２０２）。なお、上記所定クランク角度分ｎという値については、例えばエンジン始動開始後に気筒判別を行うのに必要なクランク角度分を採用することができる。この場合、ステップＳ２０２の判断については、エンジン始動開始後（クランキング開始後）に気筒判別が完了しているか否かに基づき行われる。

即ち、エンジン始動開始後（クランキング開始後）に気筒判別が完了していない場合には、上記ステップＳ２０３でエンジン始動開始から所定クランク角度分ｎのクランキングが未だ行われていない旨判断される。この場合には、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングに保持される（Ｓ２０４）。ここで、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングであるときには、同バルブ２０が遅閉じとなることから圧縮比が小さくされる。そして、エンジン始動に伴うクランキングの開始時には上記バルブタイミングが最遅角タイミングとなっており、その状態は始動開始から所定クランク角度分ｎのクランキングが行われるまで維持される。このため、圧縮比の高い状態でクランキングが開始されることはなく、その状態でのクランキング開始に伴いショックが生じるのを回避することができる。

一方、エンジン始動開始後（クランキング開始後）に気筒判別が完了している場合、上記ステップＳ２０２でエンジン始動開始から所定クランク角度分ｎのクランキングが行われた旨判断される。このようにステップＳ２０２で肯定判定がなされた直後では、依然としてクランキングは続けられていることになる。そして、ステップＳ２０２での肯定判定に基づき、通常の吸気バルブ２０のバルブタイミング制御が実行される（Ｓ２０３）。このバルブタイミング制御を通じて、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングからアイドル時タイミングに向けて進角される。従って、エンジン始動開始から所定クランク角度分ｎのクランキングが行われると、クランキング中に上記バルブタイミングの最遅角タイミングからの進角が開始されることとなる。

図５は、エンジン始動に際してのエンジン回転速度の上昇態様、クランキング数の増加態様、及び、吸気バルブ２０のバルブタイミングの変化態様を示したタイムチャートである。エンジン始動指令に基づくクランキング開始時（タイミングＴ７）には、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングとなっており、そのことによってクランキング開始時のショックが回避される。また、クランキング開始後においては、エンジン回転速度、及び、クランキングにより進んだクランク角度分が、それぞれ図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように大となってゆく。

ここで、仮に可変動弁機構２５として上記油圧式のものを採用したとすると、エンジン回転速度がある程度上昇するまでは、機械式オイルポンプから吐出されるオイルの可変動弁機構２５への供給が充分に行われず、そのオイルの油圧に基づく同機構２５を駆動する力が弱くなる。このため、エンジン始動開始後の早期、例えばクランキング中に吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングから進角させようとしても、そのための可変動弁機構２５の駆動を的確に行えないおそれがある。このことを考慮して、油圧式の可変動弁機構２５を採用した場合には、エンジン始動開始後に自立運転が開始され、エンジン回転速度がアイドル回転速度となってから（タイミングＴ９となってから）、吸気バルブ２０のバルブタイミングを図５（ｃ）に破線で示されるようにアイドル時タイミングに向けて進角開始することが考えられる。

ところで、自動停止・再始動が行われるエンジン１においては、例えばエンジン１の自動停止中にアクセルペダル１３の踏み込みが行われ、こうしたエンジン１に対する出力要求に起因してエンジン再始動が行われる場合がある。エンジン１に対する出力要求が大となった場合、通常はエンジン１の高出力を得るために吸気バルブ２０のバルブタイミングを進角させて吸気充填効率を高めることになる。なお、同バルブタイミングの進角によって吸気充填効率が高められるのは、その進角によって吸気バルブ２０を早閉じとし、吸気通路２への吸気の吹き返しを抑制することができるためである。そして、吸気充填効率を高めることで、燃料噴射弁４からの燃料噴射量を増量し、より多くの混合気を燃焼させることができるため、エンジン１の高出力を得ることが可能になる。

上記のようにアクセルペダル１３の踏み込みに基づきエンジン再始動が行われる場合、エンジン始動開始直後にはエンジン１に対する出力要求が大となっている状況ということになる。この場合、吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングから速やかに進角させ、上記出力要求に応じてエンジン１の出力を応答性よく上昇させることが好ましい。しかしながら、油圧式の可変動弁機構２５を採用すると、上記バルブタイミングの最遅角タイミングからの進角が開始されるのは、エンジン始動開始後にエンジン回転速度がアイドル回転速度に達してからになり、エンジン出力を上昇させるための上記バルブタイミングの進角が図５（ｂ）に破線で示されるように遅れ気味にしか行われない。このため、エンジン１の出力上昇が遅れ、エンジン回転速度の上昇も図５（ａ）に破線で示されるように遅れることとなる。

この点、本実施形態では、可変動弁機構２５をエンジン１と別の駆動源である電動モータ２６によって駆動されるものとしているため、クランキング開始直後から吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングから進角させることが可能になる。そして、クランキング開始直後のクランキング中であって、所定クランク角度分ｎのクランキングが行われたとき（タイミングＴ８）、上記バルブタイミングを図５（ｂ）に実線で示されるように最遅角タイミングから進角開始させるようにしている。従って、上述したようにエンジン始動開始直後に、エンジン１に対する出力要求が大となっている状況であっても、始動開始のすぐ後に通常のバルブタイミング制御（図４のＳ２０３）を通じて上記バルブタイミングを図中の破線で示されるように速やかに進角させることができる。その結果、エンジン１の出力を上記要求に応じて応答性よく上昇させることができる。また、エンジン回転速度の上昇も図５（ａ）に実線で示されるように速やかに上昇する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）可変動弁機構２５がエンジン１とは別の駆動源である電動モータ２６によって駆動されるため、エンジン１の停止開始後にエンジン回転速度が低下するとしても、その影響を受けることなく可変動弁機構２５を駆動することができる。従って、エンジン停止開始後に吸気バルブ２０のバルブタイミングが遅角するよう可変動弁機構２５を駆動することで、同バルブタイミングを確実に最遅角タイミングまで遅角させることができる。この場合、エンジン１の運転停止に際して、停止開始前にアイドル運転での上記バルブタイミングのアイドル時タイミングから最遅角タイミングへの変更を行う必要はないため、それを行うことでの燃費悪化を回避することができる。以上により、燃費悪化を招くことなく、エンジン始動開始時（クランキング開始時）の吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングとし、その始動開始時のショックを回避することができる。

（２）出力要求に応じて自動停止・再始動されるエンジン１では、比較的頻繁にエンジン１の停止・始動が行われ、エンジン停止の頻度も高くなることから、上述した燃費悪化が顕著になる傾向がある。更に、自動停止中のエンジン１の再始動では、円滑な始動が望まれていることから、始動時のショック発生が大きな問題になりかねない。しかし、こうした燃費悪化及びショックの発生を回避することができるようになる。

（３）エンジン始動でのクランキング開始時には吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングとなっており、その状態はエンジン始動開始から所定クランク角度分ｎのクランキングが行われるまで維持される。このため、圧縮比の高い状態でクランキングが開始されることはなく、その状態でのクランキング開始に伴いショックが生じるのを確実に回避することができる。

（４）エンジン１の自動停止中にアクセルペダル１３の踏み込みが行われ、エンジン再始動が行われる場合、エンジン始動開始直後にはエンジン１に対する出力要求が大となっている状況ということになる。この場合、上記出力要求に応じてエンジン１の出力を応答性よく上昇させる上で、吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングから速やかに進角させることが好ましい。この点、本実施形態では、可変動弁機構２５を電動モータ２６によって駆動されるものとしているため、クランキング開始直後のクランキング中に吸気バルブ２０のバルブタイミングを最遅角タイミングから進角させることが可能である。そして、クランキング開始後から所定クランク角度分ｎのクランキングが行われたとき、上記バルブタイミングを最遅角タイミングから進角開始させるようにしている。従って、上述したようにエンジン始動開始直後に、エンジン１に対する出力要求が大となっている状況であっても、吸気バルブ２０のバルブタイミングを速やかに進角させ、エンジン１の出力を上記要求に応じて応答性よく上昇させることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・可変動弁機構２５を油圧式のものとし、同機構２５へのオイル供給を電動オイルポンプによって行うようにしてもよい。この場合、電動オイルポンプは、エンジン停止に伴うエンジン回転速度の低下に影響を受けることなく、可変動弁機構２５にオイルを供給するようになる。従って、電動オイルポンプは、可変動弁機構２５に対するエンジン１とは別の駆動源である電動機として機能することとなる。

・始動処理ルーチン（図４）のステップＳ２０２で用いられる「所定クランク角度分ｎ」として、エンジン始動開始後に気筒判別を行うのに必要なクランク角度分を採用する代わりに、エンジン始動開始後に数回の気筒圧縮を行うのに必要なクランク角度分を採用してもよい。

・また、「所定クランク角度分ｎ」という値を、エンジン始動開始時におけるエンジン１への出力要求に応じて可変としてもよい。この場合、エンジン始動開始後にエンジン１への出力要求が大となるとき、吸気バルブ２０のバルブタイミングが最遅角タイミングから進角開始するタイミングを、上記出力要求の大きさに応じて適切なタイミングとすることが可能になる。なお、エンジン１の出力要求を表す値としては、例えばアクセル踏込量を用いることができる。そして、上記「所定クランク角度分ｎ」の可変態様の具体例としては、アクセル踏込量が大となるほど、言い換えればエンジン１への出力要求が大きいほど、上記「所定クランク角度分ｎ」という値を小さくするという可変態様を採用することが考えられる。

・エンジン始動後における吸気バルブ２０の最遅角タイミングからの進角開始をクランキング中に行ったが、これをアイドル運転状態となってから行うようにしてもよい。この場合でも上記（１）の効果は得られる。

・自動停止中のエンジン１に対する出力要求の有無の判断に用いられる上記（Ｃ）の判断において、所定値ａを上記実施形態で示した値以外の値、例えば「０」などに設定してもよい。

・イグニッションスイッチ８の操作のみよって始動・停止が行われるエンジン１に本発明を適用してもよい。

本実施形態のバルブタイミング制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 エンジン停止に際しての吸気バルブのバルブタイミング制御手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、エンジン停止に際してのエンジン回転速度の低下態様、及び、吸気バルブのバルブタイミングの変化態様を示すタイムチャート。 エンジン始動に際しての吸気バルブのバルブタイミング制御手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、エンジン始動に際してのエンジン回転速度の上昇態様、始動開始後のクランキングによる進んだクランク角度分の増加態様、及び、吸気バルブのバルブタイミングの変化態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…吸気通路、３…燃焼室、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…排気通路、８…イグニッションスイッチ、９…クランクシャフト、１０…クランクポジションセンサ、１１…スロットルバルブ、１２…エアフローメータ、１３…アクセルペダル、１４…アクセルポジションセンサ、１５…スロットルポジションセンサ、１６…ブレーキペダル、１７…ブレーキスイッチ、１８…車速センサ、１９…スタータ、２０…吸気バルブ、２１…排気バルブ、２２…吸気カムシャフト、２３…排気カムシャフト、２４…カムポジションセンサ、２５…可変動弁機構、２６…電動モータ（電動機）、３５…電子制御装置（制御手段）。

Claims (5)

1. 吸気バルブのバルブタイミングを変更する可変動弁機構を備え、アイドル運転時には前記バルブタイミングが最遅角よりも進角側に保持されるように前記可変動弁機構を駆動する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記可変動弁機構として内燃機関とは別の駆動源によって駆動されるものが採用され、
   内燃機関の自立運転の停止開始後に前記バルブタイミングが最遅角となるよう前記可変動弁機構を駆動する制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 前記内燃機関は、機関出力要求に応じて自動停止・再始動されるものである請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記制御手段は、機関始動開始後に所定クランク角度分のクランキングが行われるまでの間は前記バルブタイミングが最遅角に保持されるよう前記可変動弁機構を駆動し、その後に前記バルブタイミングが最遅角からの進角を開始するよう前記可変動弁機構を駆動する請求項１又は２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記制御手段は、機関自動停止の後の再始動に際し、機関始動開始時における機関出力要求に応じて前記所定クランク角度分を可変設定する請求項３記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 前記可変動弁機構は、電動機の駆動を通じて、前記バルブタイミングを変更するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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