JP2013160066A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を次回の機関始動に備えて調整する際、その作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすることができる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすべく、上記自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が次のように調整される。すなわち、内燃機関１の自動停止過程で同機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断されるときには、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が目標値Ｂに調整される。一方、内燃機関１の自動停止過程で同機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断されるときには、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が上記目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関として、車両の運転状態に応じて自動停止及び自動再始動が行われ、且つ、吸気バルブに対する吸気カムの作用角が可変動弁機構により可変とされるものが知られている。ちなみに、上記内燃機関は、車両の運転状態に応じた自動停止及び自動再始動の他に、車両の運転者によるイグニッションスイッチの操作に基づく手動での停止及び始動も行われる。一方、内燃機関の上記自動停止は、同機関の駆動による車両の走行要求が無く、且つ、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求が無いときに実行される。また、自動停止した状態にある内燃機関の自動再始動は、同機関の駆動による車両の走行要求が生じたとき、若しくは、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求が生じたときに実行される。

なお、内燃機関の低温状態での始動時には、吸気バルブの閉弁時期が下死点寄りの時期となるようにすべく、同吸気バルブに対する吸気カムの作用角を小さい値に調整しておくことが好ましい。これは、吸気バルブの閉弁時期を下死点寄りの時期とすることにより、始動開始直後の内燃機関の圧縮比が高められ、それによって筒内での燃料の着火を良好に行うことができるとともに、同着火直後の機関出力トルクを低温時の内燃機関のフリクションに抗し得る値とすることができるためである。また、自動停止した状態にある内燃機関の車両の走行要求に基づく自動再始動時には、同機関の吸入空気量を多くすべく吸気バルブに対する吸気カムの作用角を大きい値に調整しておくことが好ましい。これは、車両の走行要求に基づく内燃機関の自動再始動時には、その自動再始動の完了直後に内燃機関の駆動に基づく車両の走行が開始されることから、自動再始動の完了直後における内燃機関の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることが求められるためである。

上述したことを考慮して、例えば特許文献１に示すように、内燃機関の手動での停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を小さい値に調整する一方、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を大きい値に調整することが考えられる。ここで、内燃機関が手動で停止された場合には次回の始動が遅くなり、その始動の際に機関温度が低くなっている可能性が高い。このため、特許文献１に示すように、内燃機関の手動での停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を小さい値に調整しておくことで、次回の内燃機関の始動が低温状態のもとで行われるとしても、その際の内燃機関の始動性を良好なものとすることができる。また、内燃機関の自動停止が行われた場合には、次回の始動が車両の走行要求に基づく自動再始動となる可能性がある。このため、特許文献１に示すように、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を大きい値に調整しておくことで、次回の内燃機関の自動再始動直後に車両の走行が開始されるとしても、その際に同機関の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることができる。

特開２００５−２９９５９４公報

ところで、内燃機関の自動停止が行われた後、自動停止状態にある内燃機関が必ずしも車両の走行要求に基づき自動再始動されるとは限らない。しかし、特許文献１の技術を適用すると、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が上記大きい値、言い換えれば車両の走行要求に基づく内燃機関の自動再始動に適した値に調整されてしまう。このため、自動停止した状態にある内燃機関が始動される際、その始動が車両の走行要求に基づく自動再始動以外のものである場合には、吸気バルブに対する吸気カムの作用角が不適切な値となる可能性がある。

例えば、自動停止した状態の内燃機関の始動として、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求に基づく内燃機関の自動再始動が行われる場合がある。また、内燃機関が自動停止した状態のもと運転者が降車するために手動による機関停止操作がなされることもあり、この場合には次回の内燃機関の始動が運転者の手動による始動となる。これらの場合、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を、車両の走向要求に基づく内燃機関の自動再始動に適した上記大きい値に調整しておく必要はなく、むしろ機関低温時も考慮して内燃機関の始動性を良好なものとすべく上記小さい値に調整しておくことが好ましい。しかし、特許文献１の技術を適用することで、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が上記大きい値に調整されてしまうため、内燃機関の始動時に吸気バルブに対する吸気カムの作用角が不適切な値、すなわち上記小さい値から外れた値になる。

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、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を次回の機関始動に備えて調整する際、その作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすることができる内燃機関の可変動弁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。
請求項１記載の発明によれば、内燃機関の自動停止過程で、可変動弁機構により吸気バルブに対する吸気カムの作用角が目標値に調整される。その際、同機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断されるときには、吸気バルブに対する吸気カムの作用角が目標値Ｂに調整される。一方、上記頻度が判定レベル未満である旨判断されるときには、吸気バルブに対する吸気カムの作用角が上記目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整される。

ここで、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態にあるときには、車両の走向中に内燃機関の自動停止及び自動再始動が繰り返し行われている状況である可能性が高い。言い換えれば、上記自動停止が行われた後に行われる次回の機関始動が、車両の走向要求に基づく内燃機関の自動再始動である可能性が高い。これに対応して、請求項１記載の発明では、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態にあるとき、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が目標値Ａよりも大きい目標値Ｂに調整されるようになる。このため、上記自動停止が行われた後に内燃機関の自動再始動が行われて直ちに車両の走行が開始されるとき、同機関の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることができる。

また、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態にあるときには、車両の走向中に内燃機関の自動停止及び自動再始動が繰り返し行われている状況以外の状況である可能性が高い。具体的には、自動停止状態にある内燃機関がバッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求に基づき自動再始動される状況や、内燃機関が自動停止した状態のもとで運転者の手動による機関停止が行われた後に手動による機関始動が行われる状況である可能性が高い。これに対応して、請求項１記載の発明では、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態にあるとき、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が上記目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整されるようになる。このため、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求に基づき自動再始動や運転者の手動による機関始動が内燃機関の低温状態のもとで行われるとき、その際の内燃機関の始動性を良好なものとすることができる。これは、吸気バルブに対する吸気カムの作用角を目標値Ａという小さい値とすることで、吸気バルブの閉弁時期が下死点寄りの時期とされることが関係している。このように吸気バルブの閉弁時期が下死点寄りの時期になると、始動開始直後の内燃機関の圧縮比が高められるため、それによって筒内での燃料の着火を良好に行うことができるとともに、同着火直後の機関出力トルクを低温時の内燃機関のフリクションに抗し得る値とすることができる。その結果、内燃機関の始動性を良好なものとすることができるようになる。

以上により、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を次回の機関始動に備えて調整する際、その作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすることができる。

請求項２記載の発明によれば、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断される状況下で内燃機関の自動停止が行われる際、同機関の自動再始動が近いと判断される車両の運転状態であれば、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が目標値Ｂに調整される。ここで、内燃機関の自動停止が行われる際に同機関の自動再始動が近いと判断される車両の運転状態としては、例えば車両のウインカーのオン状態や、車両におけるステアリングホイールの切れ角がある程度大きい状態などがあげられる。このような状態では、自動停止された内燃機関が走向要求に基づき自動再始動される可能性が高い。このため、自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を目標値Ａではなく目標値Ｂという大きい値に調整しておき、次回の機関始動開始後に車両を走向させるための機関出力トルクを速やかに発生可能とすることが好ましいが、こうした作用角の調整を実現することができる。

請求項３記載の発明によれば、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断される状況下で内燃機関の自動停止が行われる際、同機関の自動再始動が遠いと判断される車両の運転状態であれば、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角が目標値Ａに調整される。ここで、内燃機関の自動停止が行われる際に同機関の自動再始動が遠いと判断される車両の運転状態としては、例えば車両のハザードランプが点灯されている状態や、車両のシフトレバーがパーキング位置に操作されている状態などがあげられる。このような状態では、自動停止された内燃機関が車両の走向要求に基づき自動再始動される可能性が低い。このため、自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を目標値Ｂではなく目標値Ａという小さい値に調整しておき、内燃機関の低温時等も考慮して次回の機関始動時に同機関の始動性を良好なものとしておくことが好ましいが、こうした作用角の調整を実現することができる。

なお、上記目標値Ａは、請求項４記載の発明のように、内燃機関の低温状態からの始動に対応した値とすることが好ましい。
また、上記目標値Ｂは、請求項５記載の発明のように、車両の走行に適した内燃機関の出力トルクが得られる値とすることが好ましい。

本発明の可変動弁装置が適用される内燃機関全体を示す略図。 同機関のクランク角の変化に対する吸気バルブ及び排気バルブのリフト量の変化を示すグラフ。 吸気バルブに対する吸気カムの作用角を示す説明図。 吸気バルブに対する吸気カムの作用角を示す説明図。 内燃機関における自動停止及び始動の詳細な手順を示すフローチャート。

以下、本発明の可変動弁装置を自動車等の車両に搭載される内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示される内燃機関１においては、燃焼室２に繋がる吸気通路３にスロットルバルブ１３が開閉可能に設けられており、同吸気通路３を通じて燃焼室２に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から同機関１の吸気ポート３ａに向けて噴射された燃料が同燃焼室２に供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。一方、燃焼室２で燃焼した後の混合気は、排気として排気通路８に送り出される。なお、上記クランクシャフト７には、内燃機関１を始動させる際に同クランクシャフト７を強制的に回転（クランキング）させるスタータ１０が接続されている。

内燃機関１における燃焼室２と吸気通路３との間は、吸気バルブ１１の開閉動作を通じて連通・遮断される。この吸気バルブ１１は、クランクシャフト７からの回転伝達を受ける吸気カムシャフト１２の回転に伴って開閉動作する。また、内燃機関１における燃焼室２と排気通路８との間は、排気バルブ１４の開閉動作を通じて連通・遮断される。この排気バルブ１４は、クランクシャフト７からの回転伝達を受ける排気カムシャフト１５の回転に伴って開閉動作する。なお、内燃機関１には、吸気バルブ１１の開閉特性を可変とする可変動弁機構が設けられている。

内燃機関１の可変動弁機構は、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１２の相対回転位相を可変とするバルブタイミング可変機構１６と、吸気バルブ１１の最大リフト量及び吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を可変とするバルブリフト量可変機構１７とを備えている。これらバルブタイミング可変機構１６及びバルブリフト量可変機構１７の動作により、吸気バルブ１１の開閉特性が可変とされる。詳しくは、バルブタイミング可変機構１６を動作させると、吸気バルブ１１の開弁期間を一定に保持した状態で同バルブ１１の開弁時期及び閉弁時期が共に進角又は遅角する。また、バルブリフト量可変機構１７を動作させると、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角と吸気バルブ１１の最大リフト量とが互いに同期して変化する。

こうした内燃機関１を搭載する車両には、同機関１の運転に関する各種制御を実行する電子制御装置２１が設けられている。この電子制御装置２１は、上記制御に係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の演算結果等が一時記憶される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いる。

電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・車両の右左折時に同車両のウインカーを点灯すべく運転者によって操作されるウインカースイッチ２２。

・車両の停車時にハザードランプを点灯すべく運転者に操作されるハザードスイッチ２３。
・車両を操舵すべく運転者によって操作されるステアリングホイールの切れ角を検出する角度センサ２４。

・内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサ２５。
・車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ２６。
・車両の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル２７の踏み込み量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。

・運転者によって踏み込み操作されるブレーキペダル２９のオン操作及びオフ操作を検出するブレーキスイッチ２９ａ。
・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。

・運転者によって操作されるシフトレバー３５の操作位置に対応した信号出力するシフトポジションセンサ３１。
・吸気通路３を通過する空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ３２。

・吸気カムシャフト１２の回転に基づき同シャフト１２の回転位置に対応した信号を出力するカムポジションセンサ３３。
・クランクシャフト７の回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ３４。

・運転者の手動での内燃機関１の始動開始時や運転停止時に操作されるイグニッションスイッチ３６。
・バルブリフト量可変機構１７の駆動量を検出する駆動量検出センサ３７。

・排気通路８内の温度を検出する排気温センサ３８。
・バッテリ電圧を検出する電圧センサ３９。
電子制御装置２１の出力ポートには、燃料噴射弁４の駆動回路、点火プラグ５の駆動回路、スタータ１０の駆動回路、スロットルバルブ１３の駆動回路、バルブタイミング可変機構１６の駆動回路、及びバルブリフト量可変機構１７の駆動回路などの各種機器の駆動回路等が接続されている。

そして、電子制御装置２１は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、機関回転速度や機関負荷（内燃機関１の１サイクル当たりに燃焼室２に吸入される空気の量）といった機関運転状態を把握する。なお、機関回転速度はクランクポジションセンサ３４からの検出信号に基づき求められる。また、機関負荷は、アクセルポジションセンサ２８、及びスロットルポジションセンサ３０、及び、エアフローメータ３２等の検出信号に基づき求められる内燃機関１の吸入空気量と上記機関回転速度とから算出される。また、電子制御装置２１は、クランクポジションセンサ３４及びカムポジションセンサ３３からの検出信号に基づき、吸気バルブ１１の実際のバルブタイミング（開閉タイミング）に対応するパラメータとして、吸気バルブ１１のリフト量が最大となるタイミング（クランク角）を測定する。更に、電子制御装置２１は、駆動量検出センサ３７からの検出信号に基づき、吸気バルブ１１に対する吸気カムの実際の作用角（吸気バルブ１１の実際の最大リフト量）を測定する。

電子制御装置２１は、機関負荷や機関回転速度といった機関運転状態、並びに、吸気バルブ１１のバルブタイミングの実測値、及び吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の実測値に基づき、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。こうして内燃機関１における燃料噴射制御、点火時期制御、吸入空気量制御、及び吸気バルブ１１の開閉特性制御（バルブタイミング制御、カム作用角制御）、並びに、スタータ１０の駆動制御等が電子制御装置２１を通じて実施される。なお、吸気バルブ１１のバルブタイミングの制御、及び吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の制御に関しては、内燃機関１の燃費及び出力が最良となるように行われる。その結果、吸気バルブ１１の開閉特性、すなわちクランク角の変化に対する吸気バルブ１１のリフト量の推移が、機関負荷の増大に伴って図２に矢印で示すように変化する。

次に、内燃機関１の燃費を改善するための同機関１の自動停止再始動制御について説明する。
同制御では、内燃機関１の運転中に所定の自動停止条件が成立したときに同機関１が自動的に停止される。上記自動停止条件としては、内燃機関１の駆動による車両の走向要求に関係する条件、すなわちアクセル操作量が「０」であって内燃機関１の出力要求がないこと、車速がほぼ「０」であること（例えば３ｋｍ／ｈ未満であること）、及びブレーキペダル２９が踏み込まれている（オン操作されている）こと、等々の条件があげられる。また、上記自動停止条件としては、内燃機関１の駆動による車両の走向要求以外の要求に基づく機関運転に関係する条件、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等が完了していること等々の条件もあげられる。そして、これらの条件すべての成立をもって、すなわち内燃機関１の駆動による車両の走行要求が無く、且つ、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求が無いとき、自動停止条件が成立した旨判断される。このように自動停止条件が成立した旨判断されると、燃料噴射弁４からの燃料噴射が停止されて内燃機関１の自立運転が行われなくなることから機関回転が停止する。このように機関回転を停止させることにより、内燃機関１の燃費改善が図られる。

なお、内燃機関１は、上述した自動停止の他に、車両の運転者によるイグニッションスイッチ３６の操作に基づく手動での停止も行われる。
内燃機関１の自動停止によって機関回転が停止した状態にあって、内燃機関１の再始動条件が成立すると、内燃機関１の自動再始動が行われるようになる。上記再始動条件としては、アクセル操作量が「０」よりも大きくなること、ブレーキペダル２９の踏み込みが解除されたこと（オフ操作されたこと）、並びに、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等が未完状態であること、等々の条件があげられる。ちなみに、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機が未完状態であるか否かは、水温センサ２５、電圧センサ３９、及び排気温センサ３８等からの検出信号に基づいて判断することが可能である。そして、上述した各種の条件のうちの少なくとも一つの成立をもって、すなわち内燃機関１の駆動による車両の走行要求があるとき、もしくはバッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等のための機関運転の要求があるとき、再始動条件が成立した旨判断される。このように再始動条件が成立した旨判断されると、スタータ１０の駆動を通じて内燃機関１のクランキングが行われるとともに、そのクランキング中に燃料噴射弁４からの燃料噴射が開始される。これにより、燃料噴射弁４から吸気ポート３ａに向けて噴射された燃料が、吸気行程でのピストン６の吸気下死点に向けた移動を通じて筒内（燃焼室２）に吸入される。更に、上記燃料と共に吸気ポート３ａから燃焼室２内に空気も吸入される。そして、燃焼室２内で燃料が空気と混合された状態で点火プラグ５により着火され、その着火を通じて燃料が燃焼することにより、内燃機関１の自立運転が開始されて同機関１の自動再始動が完了する。

なお、内燃機関１が運転者によるイグニッションスイッチ３６の操作に基づく手動での停止状態にあるときには、上述した内燃機関１の自動再始動が行われることはなく、同機関１の始動として運転者によるイグニッションスイッチ３６の操作に基づく手動での同機関１の始動が行われる。

ところで、内燃機関１の低温状態での始動時には、吸気バルブ１１の閉弁時期が下死点寄りの時期となるようにすべく、同吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を小さい値に調整しておくことが好ましい。これは、吸気バルブ１１の閉弁時期を下死点寄りの時期とすることにより、始動開始直後の内燃機関１の圧縮比が高められ、それによって筒内（燃焼室２内）での燃料の着火を良好に行うことができるとともに、同着火直後の機関出力トルクを低温時の内燃機関１のフリクションに抗し得る値とすることができるためである。なお、このときに適した吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の値（上記小さい値）としては、例えば図２に「Ａ」で示す値があげられる。また、自動停止した状態にある内燃機関１の車両の走行要求に基づく自動再始動時には、同機関１の吸入空気量を多くすべく吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を大きい値に調整しておくことが好ましい。これは、車両の走行要求に基づく内燃機関１の自動再始動時には、その自動再始動の完了直後に内燃機関１の駆動に基づく車両の走行が開始されることから、自動再始動の完了直後における内燃機関１の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることが求められるためである。なお、このときに適した吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の値（上記大きい値）としては、例えば図２に「Ｂ」で示す値があげられる。

ここで、内燃機関１の自動停止が行われる際、次回の始動が車両の走行要求に基づく自動再始動となる可能性を考慮して、同機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を上記大きい値に調整することが考えられる。この場合、次回の内燃機関１の自動再始動直後に車両の走行が開始されるとしても、その際に同機関１の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることができるようにはなる。しかし、自動停止した状態にある内燃機関１が始動される際、その始動が車両の走行要求に基づく自動再始動以外のものである場合には、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が不適切な値となる可能性がある。

例えば、自動停止した状態にある内燃機関１の始動としては、同機関１の駆動に基づく車両の走向要求に基づく自動再始動が行われるだけでなく、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等を完了状態とするための機関運転の要求に基づく内燃機関１の自動再始動が行われる場合がある。また、内燃機関１が自動停止した状態のもと運転者が降車するために手動によるイグニッションスイッチ３６の機関停止操作がなされることもあり、この場合には次回の内燃機関１の始動が運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での始動となる。これらの場合、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が上記大きい値に調整されると、機関低温状態のもとでの内燃機関１の始動時に吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が不適切な値、すなわち上記小さい値から外れた値になる。その結果、機関低温時における内燃機関１の始動性が悪化するという問題が生じる。

こうしたことを考慮して、本実施形態では、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすべく、上記自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が次のように調整される。すなわち、内燃機関１の自動停止過程で同機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断されるときには、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が目標値Ｂ（この例では図２に「Ｂ」で示す値に相当）に調整される。このときの吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角（目標値Ｂ）は、図３に実線の矢印で示す値であって、車両の走行に適した内燃機関１の出力トルクが得られる上記大きい値となる。一方、内燃機関１の自動停止過程で同機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断されるときには、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が上記目標値Ｂよりも小さい目標値Ａ（この例では図２に「Ａ」で示す値に相当）に調整される。このときの吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角（目標値Ｂ）は、図４に実線の矢印で示す値であって、内燃機関１の低温状態からの始動に対応した上記小さい値となる。

次に、本実施形態における可変動弁装置の作用について説明する。
内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態にあるときには、車両の走向中に内燃機関１の自動停止及び自動再始動が繰り返し行われている状況である可能性が高い。言い換えれば、上記自動停止が行われた後に行われる次回の機関始動が、車両の走向要求に基づく内燃機関１の自動再始動である可能性が高い。これに対応して、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態にある旨判断されたとき、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が上記目標値Ａよりも大きい上記目標値Ｂに調整される。このため、上記自動停止が行われた後に内燃機関１の自動再始動が行われて直ちに車両の走行が開始されるとき、同機関１の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることができる。

また、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態にあるときには、車両の走向中に内燃機関１の自動停止及び自動再始動が繰り返し行われている状況以外の状況である可能性が高い。具体的には、自動停止状態にある内燃機関１がバッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等を完了状態とするための機関運転の要求に基づき自動再始動される状況である可能性が高い。また、内燃機関１が自動停止した状態のもとで運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での機関停止が行われた後に手動での機関始動が行われる状況である可能性が高い。これらの状況に対応して、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態である旨判断されたとき、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が上記目標値Ｂよりも小さい上記目標値Ａに調整される。このため、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等を完了状態とするための機関運転の要求に基づく自動再始動や運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での機関始動が内燃機関１の低温状態のもとで行われるとき、その際の内燃機関１の始動性を良好なものとすることができる。

以上のように内燃機関１の自動停止過程での吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の調整を行うことにより、その自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすることができる。

次に、内燃機関１における自動停止及び始動の詳細な手順について、自動停止再始動ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して説明する。この自動停止再始動ルーチンは、電子制御装置２１を通じて所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず内燃機関１の運転中であるか否かが判断され（Ｓ１０１）、ここで肯定判定であれば内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が求められる（Ｓ１０２）。詳しくは、現時点から所定時間遡った時点までの期間を内燃機関１で自動停止及び自動再始動が行われた回数を数えるためのモニタ期間とし、内燃機関１の運転履歴から上記モニタ期間中における同機関１での自動停止及び自動再始動の回数が求められる。このときの自動停止及び自動再始動の回数は、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度に相当する値として求められる。

その後、内燃機関１の自動停止条件が成立しているか否かが判断される（Ｓ１０３）。具体的には、内燃機関１の駆動による車両の走向要求に関係する各種の条件、及び、内燃機関１の駆動による車両の走向要求以外の要求に基づく機関運転に関係する各種の条件すべてが成立していることに基づき、内燃機関１の自動停止条件が成立している旨判断される。なお、内燃機関１の駆動による車両の走向要求に関係する各種の条件としては、アクセル操作量が「０」であって内燃機関１の出力要求がないこと、車速がほぼ「０」であること（例えば３ｋｍ／ｈ未満であること）、及びブレーキペダル２９が踏み込まれている（オン操作されている）こと、等々の条件があげられる。また、内燃機関１の駆動による車両の走向要求以外の要求に基づく機関運転に関係する条件としては、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等が完了していること等々の条件があげられる。これらの条件すべての成立をもって自動停止条件が成立している旨判断される。

Ｓ１０３で内燃機関１の自動停止条件が成立している旨判断されると、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。詳しくは、上記モニタ期間中における内燃機関１での自動停止及び自動再始動の回数が、予め定められた判定値以上であるか否かが判断される。そして、自動停止及び自動再始動の回数が判定値以上である場合には、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断される。この場合、Ｓ１０４で肯定判定がなされることから、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ｂに調整して内燃機関１を自動停止させる処理（Ｓ１０８〜Ｓ１１０）が実行される。一方、自動停止及び自動再始動の回数が判定値未満である場合には、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断される。この場合、Ｓ１０４で否定判定がなされることから、吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整して内燃機関１を自動停止させる処理（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）が実行される。

上記Ｓ１０８〜Ｓ１１０の処理としては、まずシフトポジションセンサ３１からの信号に基づきシフトレバー３５がパーキング位置にない状態であるか否かの判断（Ｓ１０８）、及び、ハザードスイッチ２３からの信号に基づきハザードランプが消灯しているか否かの判断（Ｓ１０９）が行われる。これらＳ１０８及びＳ１０９の処理は、内燃機関１の自動再始動が遠いと判断可能な車両の運転状態であるか否かを判断するためのものである。そして、Ｓ１０８とＳ１０９とで共に肯定判定であるときには、内燃機関１の自動再始動が遠いとは判断できない車両の運転状態であることを意味する。これらＳ１０８及びＳ１０９で共に肯定判定であるときには、内燃機関１の自立停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ｂに調整しつつ、同機関１の自動停止が行われる（Ｓ１１０）。

一方、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理としては、まずウインカースイッチ２２からの信号に基づき車両のウインカーがオフされているか否かの判断（Ｓ１０５）、及び、角度センサ２４からの検出信号に基づき車両のステアリングホイールの切れ角が所定値未満であるか否かの判断（Ｓ１０６）が行われる。これらＳ１０５及びＳ１０６の処理は、内燃機関１の自動再始動が近いと判断可能な車両の運転状態であるか否かを判断するためのものである。そして、Ｓ１０５とＳ１０６とで共に肯定判定であるときには、内燃機関１の自動再始動が近いとは判断できない車両の運転状態であることを意味する。これらＳ１０５及びＳ１０６で共に肯定判定であるときには、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整しつつ、同機関１の自動停止が行われる（Ｓ１０７）。

ここで、上記Ｓ１０８〜Ｓ１１０の処理において、Ｓ１０８とＳ１０９との一方で否定判定がなされると、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上であると判断されていても、Ｓ１１０の処理ではなくＳ１０７の処理が行われる。このＳ１０７の処理を通じて、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ａに調整しつつ、同機関１の自動停止が行われる。また、上記Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理において、Ｓ１０５とＳ１０６との一方で否定判定がなされると、内燃機関１における自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満であると判断されていても、Ｓ１０７の処理ではなくＳ１１０の処理が行われる。このＳ１１０の処理を通じて、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を目標値Ｂに調整しつつ、同機関１の自動停止が行われる。

なお、内燃機関１の自動停止や、運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での機関停止が行われた状態のもとでは、Ｓ１０１で否定判定がなされて内燃機関１を始動させるための処理（Ｓ１１１、Ｓ１１２）が実行される。具体的には、内燃機関１の始動指令があるか否かが判断される（Ｓ１１１）。こうした始動指令は、内燃機関１が自動停止状態にあるときに再始動条件が成立したときや、運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での機関始動操作が行われたりしたときになされる。そして、内燃機関１の始動指令がある旨判断されると、内燃機関１のクランキング、燃料噴射、及び点火等の始動処理（Ｓ１１２）の実行を通じて同機関１が始動される。

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）内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態で同機関１の自動停止が行われる場合には、次回の機関始動が車両の走向要求に基づく内燃機関１の自動再始動である可能性が高い。こうしたことを考慮して、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態である旨判断されたときには、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が車両の走行に適した内燃機関１の出力トルクが得られる値である目標値Ｂに調整される。このため、上記自動停止が行われた後に内燃機関１の自動再始動が行われて直ちに車両の走行が開始されるとき、同機関１の吸入空気量を多くして車両を走行させるための機関出力トルクを速やかに発生させることができる。一方、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態で同機関１の自動停止が行われる場合には、次回の機関始動がバッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等を完了状態とするための機関運転の要求に基づく自動再始動や、運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での始動である可能性が高い。こうしたことを考慮して、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態である旨判断されたときには、内燃機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整される。同目標値Ａは、内燃機関１の低温状態からの始動に対応した値である。このため、バッテリ充電、機関暖機、及び触媒暖機等を完了状態とするための機関運転の要求に基づく自動再始動や運転者のイグニッションスイッチ３６による手動での機関始動が内燃機関１の低温状態のもとで行われるとき、その際の内燃機関１の始動性を良好なものとすることができる。内燃機関１の自動停止過程での吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角の調整を上述したように行うことで、その自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角を次回の機関始動にとって適切な値とすることができる。

（２）内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態で同機関１の自動停止を行うに当たり、ウインカーがオンされていたり、ステアリングホイールの切れ角が所定値以上という大きい値となっていたりする可能性がある。ウインカーがオンされていたり、ステアリングホイールの切れ角が所定値以上という大きい値となっていたりする状況は、車両の走向過程で内燃機関１の自動停止条件が成立した状況、言い換えれば近いうちに次回の内燃機関１の始動として車両の走向要求に基づく自動再始動が行われる車両の運転状態であることを意味する。こうした状況のもとでは、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満という低い状態であっても、同機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が目標値Ｂに調整される。これにより、次回の機関始動開始の直後に車両を走向させる際、そのための機関出力トルクを速やかに発生可能とすることができる。

（３）内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態で同機関１の自動停止を行うに当たり、シフトレバー３５がパーキング位置にあったり、ハザードランプが点灯されていたりする可能性がある。シフトレバー３５がパーキング位置にあったり、ハザードランプが点灯されていたりする状況は、車両の駐停車中に内燃機関１の自動停止条件が成立した状況、言い換えれば次回の機関始動が遠い状況であって、近いうちに車両の走向要求に基づく内燃機関１の自動再始動が行われるということのない車両の運転状態であることを意味する。こうした状況のもとでは、内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上という高い状態であっても、同機関１の自動停止過程で吸気バルブ１１に対する吸気カムの作用角が目標値Ａに調整される。これにより、次回の機関始動を同機関の低温時等であっても良好なものとすることができる。

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。
・内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度に対応するパラメータとして、内燃機関１における前回の自動停止から今回の自動停止までの時間間隔を用いてもよい。この場合、上記時間間隔が予め定められた判定値未満であるときに内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断する一方、上記時間間隔が判定値以上であるときに内燃機関１の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断することが考えられる。

・図５の自動停止再始動ルーチンにおけるＳ１０５及びＳ１０６の処理を省略したり、Ｓ１０８及びＳ１０９の処理を省略したりしてもよい。
・バルブタイミング可変機構１６が設けられた内燃機関１に本発明を適用したが、こうしたバルブタイミング可変機構１６が設けられておらずバルブリフト量可変機構１７のみが設けられた内燃機関に本発明を適用してもよい。

・内燃機関とモータとを原動機とするハイブリッド車両に搭載された内燃機関に本発明を適用してもよい。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、３ａ…吸気ポート、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、１０…スタータ、１１…吸気バルブ、１２…吸気カムシャフト、１３…スロットルバルブ、１４…排気バルブ、１５…排気カムシャフト、１６…バルブタイミング可変機構、１７…バルブリフト量可変機構、２１…電子制御装置、２２…ウインカースイッチ、２３…ハザードスイッチ、２４…角度センサ、２５…水温センサ、２６…車速センサ、２７…アクセルペダル、２８…アクセルポジションセンサ、２９…ブレーキペダル、２９ａ…ブレーキスイッチ、３０…スロットルポジションセンサ、３１…シフトポジションセンサ、３２…エアフローメータ、３３…カムポジションセンサ、３４…クランクポジションセンサ、３５…シフトレバー、３６…イグニッションスイッチ、３７…駆動量検出センサ、３８…排気温センサ、３９…電圧センサ。

Claims (5)

1. 車両に搭載されて自動停止及び自動再始動が行われる内燃機関に適用され、同機関の吸気バルブに対する吸気カムの作用角を可変とする可変動弁機構を備え、内燃機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を機関始動時の目標値に調整する内燃機関の可変動弁装置において、
   内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断されるときには同機関の自動停止過程で前記吸気バルブに対する吸気カムの作用角を目標値Ｂに調整する一方、内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が前記判定レベル未満である旨判断されるときには同機関の自動停止過程で吸気バルブに対する吸気カムの作用角を前記目標値Ｂよりも小さい目標値Ａに調整する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル未満である旨判断される状況下で内燃機関の自動停止が行われる際、同機関の自動再始動が近いと判断される車両の運転状態であれば、内燃機関の自動停止過程で前記吸気バルブに対する吸気カムの作用角を前記目標値Ｂに調整する請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 内燃機関の自動停止及び自動再始動の頻度が判定レベル以上である旨判断される状況下で内燃機関の自動停止が行われる際、同機関の自動再始動が遠いと判断される車両の運転状態であれば、内燃機関の自動停止過程で前記吸気バルブに対する吸気カムの作用角を前記目標値Ａに調整する請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記目標値Ａは、内燃機関の低温状態からの始動に対応した値である請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記目標値Ｂは、車両の走行に適した内燃機関の出力トルクが得られる値である請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。