JP4749981B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関始動時（クランキング初期）における発生振動を抑制すると共に、始動性の向上を図り得る内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来の内燃機関の可変動弁装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、この可変動弁装置は、ハウジング内に隔成された進角室や遅角室に油圧を選択的に給排して、カムシャフトに連結されたベーンを正逆回転させることによって吸気弁の開閉時期（バルブタイミング）を機関運転状態に応じて変更するものである。

そして、機関を始動する際には、冷却水温度が低いときは、クランクシャフトを所定角度逆回転させてベーンを最進角位置に固定してから始動を行う。このように、最進角位置で始動すると圧縮比が高くなることから、冷間時の始動性が良好になる。

一方、冷却水温度が高いときは、そのままクランキングすることにより、ベーンを最遅角位置に固定してから始動を行う。このように、最遅角位置で始動すると、有効圧縮比が低くなるから、つまりデコンプレッション（減圧）によって、温間時の始動の際の振動を減少させることが可能になる。
特開平１０−２２７２３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された内燃機関の可変動弁装置にあっては、前述のように、冷却水温度が高い時は、吸気弁の閉時期を吸気行程下死点より最遅角させて始動するため、デコンプ効果による振動の低減化は図れるものの、吸気弁の作動角（開期間）を自ずと大きく設定する必要があることから、吸気弁を閉方向に付勢するバルブスプリングのばね力などに起因して動弁系のフリクションが増加してしまう。

この結果、前記フリクションの増加に伴いクランキング初期における回転速度の上昇効果が十分に得られず、始動性が低下してしまうおそれがある。

特に、いわゆるハイブリッド車のような、運転者の意志によらずアイドル時に自動的にエンジンの駆動を停止させて、再始動を繰り返す車両にあっては、前記始動性の低下は車両の運転性に大きな影響を与える。

本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出したもので、機関始動時、特にクランキング初期における振動の低減を図るだけではなく、フリクションの低減によって始動性を向上し得る内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、機関運転状態に応じて吸気弁のリフト量と作動角を維持しつつ開閉時期のみを進角あるいは遅角側へ可変制御する可変手段と、機関停止時に、前記可変手段を介して吸気弁の閉時期を進角側に付勢する付勢する付勢手段と、を備え、機関停止時に、前記付勢手段が、前記可変手段を直接付勢して吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の進角側に制御し、
かつ、機関始動時のクランキング初期にかけても前記付勢手段で前記可変手段を直接付勢して吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の進角側に制御したことを特徴としている。

この発明によれば、機関停止時に、吸入行程にある吸気弁の閉時期を、付勢手段が可変手段を介してピストン下死点前の進角側に制御したため、イグニッションキーをオンさせて機関を始動させたクランキング初期には、吸気弁の閉時期が予め下死点前の進角側になっている。このため、かかるクランキング初期では、機関の有効圧縮比が小さい状態、つまりデコンプレッション状態になる。

したがって、このクランキング初期の機関振動を十分に低減させることができると共に、該デコンプ効果によってクランキング初期の機関回転の速度を高めることができる。

しかも、このクランキング初期には、吸気弁の閉時期が下死点前になっていることから、吸気弁の作動角を比較的小さく設定することができる。このため、動弁系のフリクションをも低減させることが可能になり、機関の回転をさら高めることができ、始動性の向上が図れる。

このように、クランキング初期における振動低減効果と始動性の向上といった両方の効果を得ることができる。

一般に、リフト量と作動角を維持しつつ吸気弁の開閉タイミングを可変にする可変手段を備えた内燃機関にあっては、カムシャフトに作用している正負の交番トルクや回転フリクションなどに起因して、機関停止時には、吸気弁の開閉タイミングがクランク軸の回転に対して遅角する側に変換される特性となる。

しかし、この発明では、付勢手段によって可変手段の前記一般的な特性に対して、機関停止時には常に吸気弁の閉時期を上死点側に制御することができるので、クランキング初期において、前記機関の振動低減と始動性の向上を確実に得ることができる。

請求項２に記載の発明は、クランキング初期を経たクランキング後期に、前記可変手段によって吸気弁の閉時期を吸気行程下死点側に遅角するように制御したことを特徴としている。

この発明によれば、機関始動時のクランキング初期には、請求項１などと同じように、デコンプ効果による始動性の向上と振動を低減させることが可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態は、いわゆる４サイクルの多気筒内燃機関で吸気弁側に適用したものを示している。

まず、本発明における内燃機関全体の構成を、図１に基づいて概略を説明すると、シリンダブロックＳＢ内に形成されたシリンダボア内に上下摺動自在に設けられたピストン０１と、シリンダヘッドＳＨの内部にそれぞれ形成された吸気ポートＩＰ及び排気ポートＥＰと、該シリンダヘッドＳＨに摺動自在に設けられて前記吸、排気ポートＩＰ，ＥＰの開口端を開閉する一気筒当たりそれぞれ一対の吸気弁４，４及び排気弁５，５とを備えている。

前記ピストン０１は、クランクシャフト０２にコンロッド０３を介して連結されていると共に、冠面とシリンダヘッドＳＨの下面との間に燃焼室０４を形成している。

前記吸気ポートＩＰに接続された吸気管Ｉの吸気マニホルドＩａの上流側の内部には、吸入空気量を制御するスロットルバルブＳＶが設けられていると共に、下流側に図外の燃料噴射弁が設けられている。また、前記シリンダヘッドＳＨのほぼ中央には、点火栓０５が設けられている。

前記クランクシャフト０２は、ピニオンギア機構０６を介してスタータモータ０７によって正逆回転可能になっている。

そして、前記可変動弁機構としての可変手段は、図１及び図２に示すように、両吸気弁４，４のバルブリフト及び開弁期間を制御する第２可変機構であるリフト可変機構（ＶＥＬ）１と、吸気弁４，４のリフト位相を制御する第１可変機構であるバルブタイミング可変機構（ＶＴＣ）２とから構成されている。

前記リフト可変機構１は、本出願人が先に出願した例えば特開２００３−１７２１１２号公報などに記載されたものと同様の構成であるから、簡単に説明
すると、シリンダヘッドＳＨの上部の軸受に回転自在に支持された中空状の駆動軸６と、該駆動軸６に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム７と、駆動軸６の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁４，４の上端部に配設されたバルブリフター８、８の上面に摺接して各吸気弁４，４を開作動させる２つの揺動カム９，９と、駆動カム７と揺動カム９，９との間に連係されて、駆動カム７の回転力を揺動カム９，９の揺動力として伝達する伝達機構とを備えている。

前記駆動軸６は、一端部に設けられたタイミングスプロケット３０を介して前記クランクシャフト０２から図外のタイミングチェーンから回転力が伝達されており、この回転方向は図２中、時計方向（矢印方向）に設定されている。

前記駆動カム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、カム本体の軸心が駆動軸６の軸心から径方向へ所定量だけオフセットしている。

前記両揺動カム９は、図２及び図３などにも示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状のカムシャフト１０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト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、下面にカム面９ａが形成され、カムシャフト１０の軸側の基円面と、該基円面からカムノーズ部側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面が形成されており、該基円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。

前記伝達機構は、駆動軸６の上方に配置されたロッカアーム１１と、該ロッカアーム１１の一端部１１ａと駆動カム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。

前記ロッカアーム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。

前記リンクアーム１２は、比較的大径な円環状の基部１２ａの中央位置に前記駆動カム７のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔が形成されている一方、突出端１２ｂが前記ピン１４によってロッカアーム一端部１１ａに連結されている。

前記リンクロッド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に制御軸１７が回転自在に支持されていると共に、該制御軸１７の外周に前記ロッカアーム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。

前記制御軸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、前記制御カム１８は、円筒状を呈し、軸心位置が制御軸１７の軸心から所定分だけ偏倚している。

前記駆動機構１９は、図外のハウジングの一端部に固定された電動モータ２０と、ハウジングの内部に設けられて電動モータ２０の回転駆動力を前記制御軸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。

前記電動モ−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。

前記ボール螺子伝達手段２１は、電動モータ２０の駆動シャフトとほぼ同軸上に配置されたボール螺子軸２３と、該ボール螺子軸２３の外周に螺合する移動部材であるボールナット２４と、前記制御軸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、該連係アーム２５と前記ボールナット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。

前記ボール螺子軸２３は、両端部を除く外周面全体に所定幅のボール循環溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、一端部が電動モータ２０の駆動シャフトに結合され、かかる結合によって電動モータ２０の回転駆動力を前記ボール螺子軸２３に伝達すると共に、ボール螺子軸２３の軸方向の僅かな移動を許容している。

前記ボールナット２４は、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝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、コイルスプリング３１のばね力によって電動モータ２０側に付勢されて、ボール螺子軸２３との間のバックラッシ隙間が消失されるようになっている。また、このばね力は最小リフト、最小作動角側へ付勢するようになっている。

このリフト可変機構１の作動を説明すると、まず、機関停止時には、停止する直前に前記コントローラ２２からの電動モータ２０への通電制御によって回転駆動し、該電動モータ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３９と連係アーム２５を介して一方向へ回転する。

したがって、制御カム１８は、図３Ａ、Ｂ（リアビュー）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３に示す反時計方向へ回動する。

よって、駆動カム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、吸気弁４，４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小リフト（Ｌ１）になり、その作動角Ｄ１（クランク開弁期間の半分）が小さくなる。
このため、各吸気弁４，４の閉時期Ｐ１が、進角側に制御された状態になる。さらに、前述のコイルスプリング２１のばね力によって確実に最進角(最小作動角)側に付勢されて安定した状態を維持する。つまり、可変機構１１は、バルブスプリングのばね力により、小リフト小作動角側にある程度安定する傾向を示すが、いわゆる渋りなどがあった場合でも、前記コイルスプリング２１によって、より安定的に小リフト小作動角側になる。なお、前記渋りとは、駆動軸６や制御軸１７に固定された駆動カム７や制御カム１８が回転する際に引っ掛かって比較的大きな摺動摩擦抵抗が発生する場合などをいう。

次に、機関が始動された場合、つまり、イグニッションスイッチをオン操作して、スターティングモータを回転駆動してクランクシャフト０２のクランキング回転が開始されると、このクランキング初期では、コイルスプリング２１の付勢効果もあり、バルブリフトは小リフトを維持すると共に、作動角Ｄ１も小さくなって、吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）も下死点より進角側になっている。したがって、デコンプ効果と小作動角、小リフト低フリクション効果によってスピーディにクランキング回転が増加する。ここで、吸気弁４，４の開時期（ＩＶＯ）は、始動時には上死点付近がオーバーラップをなくすため妥当であり、結果として小作動角にできるのである。

そして、クランキング回転が所定回転まで上昇すると、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０が逆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が反対方向へ直線移動する。これにより、制御軸１７が、図３中、反時計方向（電動モータ２０から離れる方向）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３の位置から時計方向へ移動して、これによって各揺動カム９がリンク部材１３を介してカムノーズ部側が強制的に押し下げられて、全体が時計方向へ僅かに回動する。

したがって、駆動カム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部材１３を介して各揺動カム９及びバルブリフタ８に伝達され、吸気弁４，４のリフト量が図５に示すように、中リフト（Ｌ２）になり、作動角Ｄ２も大きくなる。これによって、吸気弁４，４の閉時期が遅角側の下死点近傍に制御されることから、有効圧縮比が高くなって燃焼が良好になる。また、新気の充填効率も高くなって燃焼トルクも大きくなり、スムーズに回転が上昇して円滑な完爆が実現する。

機関が暖まった後の低回転低負荷域では、リフトは小リフトＬ１に制御され、バルブタイミング可変機構２によって遅角制御される。この結果、排気弁５，５とのバルブオーバーラップが小さくなって、燃焼が安定し、また小リフトで動弁フリクションが小さいことから燃費が向上する。

その後、低回転低負荷域から中負荷域に移行すると、コントローラ２２によって前述と同じく中リフト（Ｌ２）付近に制御される。また、バルブタイミング可変機構２によってリフト位相が進角制御される。これによって、排気弁５，５とのバルブオーバーラップが大きくなり、ポンピングロスが低下するため、燃費が向上する。

また、この低・中負荷領域から高負荷領域に移行した場合は、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０がさらに逆回転し、制御軸１７は、制御カム１８をさらに反時計方向へ回転させて、図４Ａ、Ｂに示すように軸心を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム１１は、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時計方向へ回動させる。

よって、駆動カム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からＬ３に連続的に大きくなる。

すなわち、吸気弁４，４のリフト量は、機関の運転状態に応じて小リフトのＬ１から大リフトＬ３まで連続的に変化するようになっており、したがって、各吸気弁４，４の作動角も小リフトＤ１から大リフトのＤ３まで連続的に変化する。

前記バルブタイミング可変機構２は、いわゆるベーンタイプのものであって、図６及び図７に示すように、前記駆動軸６に回転力を伝達するタイミングスプロケット３０と、前記駆動軸６の端部に固定されてタイミングスプロケット３０内に回転自在に収容されたベーン部材３２と、該ベーン部材３２を油圧によって正逆回転させる油圧回路３３とを備えている。

前記タイミングスプロケット３０は、前記ベーン部材３２を回転自在に収容したハウジング３４と、該ハウジング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。

前記ハウジング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。

この各シュー３４ａは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に前記各ボルト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、各内端面の高位部位置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。

前記フロントカバー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、外周部に前記ハウジング３４の各ボルト挿通孔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。

前記リアカバー３６は、後端側に前記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。

前記ベーン部材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、該ベーンロータ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。

前記ベーンロータ３２ａは、前端側の小径筒部が前記フロントカバー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前記リアカバー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、前記ベーンロータ３２ａのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト３９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。

前記各ベーン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つが比較的大きな台形状に形成されて、前記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はその幅長さが前記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前記ハウジング３４の内周面に摺接するコ字形のシール部材４０及び該シール部材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の前記駆動軸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つの進角室である進角室４１と遅角室である遅角室４２がそれぞれ隔成されている。

前記油圧回路３３は、図６に示すように、前記各進角室４１に対して作動油の油圧を給排する第１油圧通路４３と、前記各遅角室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とが夫々通路切替用の電磁切替弁４７を介して接続されている。前記供給通路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。

前記第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、一端部が前記ベーンロータ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、他端部が前記電磁切替弁４７に接続されている。

また、前記通路構成部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。

前記第１油圧通路４３は、前記支持穴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、該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、前記環状室４４ａと各遅角室４２と連通する第２油路４４ｂとを備えている。

前記電磁切替弁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、前記コントローラ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。

このコントローラ２２は、リフト可変機構１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３０と駆動軸６との相対回転位置を検出している。

そして、前記電磁切替弁４７の切り替え作動によって、機関始動時に前記進角室４１に作動油を供給し、その後に、遅角室４２に作動油を供給するようになっている。

また、前記ベーン部材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固定手段であるロック機構が設けられている。

すなわち、このロック機構は、図６に示すように、前記幅長さの大きな１つのベーン３２ｂとリアカバー３６との間に設けられ、前記ベーン３２ｂの内部の駆動軸６軸方向に沿って形成された摺動用穴５０と、該摺動用穴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、前記リアカバー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、前記ロックピン５１のテーパ状先端部５１ａが係脱する係合穴５２ａと、前記摺動用穴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。

また、前記係合穴５２ａには、図外の油孔を介して前記遅角室４２内の油圧乃至オイルポンプの油圧が供給されるようになっている。

そして、前記ロックピン５１は、前記ベーン部材３２が最進角側に回転した位置で、先端部５１ａが前記ばね部材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３０と駆動軸６との相対回転をロックする。また、前記遅角室４２から係合穴５２ａ内に供給された油圧乃至オイルポンプの油圧によって、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。

さらに、前記各ベーン３２ｂの一側面と該一側面に対向する各シュー３４ａの対向面１０ｂとの間には、ベーン部材３２を進角側へ回転付勢する付勢手段である一対のコイルスプリング５５、５６がそれぞれ配置されている。

この２つのコイルスプリング５５，５６は、図７、図８に示すように、それぞれ独立して形成されて互いに並列に形成されていると共に、それぞれの軸方向の長さ（コイル長）は、前記ベーン３２ｂの一側面とシュー３４ａの対向面との間の長さよりも大きく設定されて、両者とも同一の長さに設定されている。

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、各一端部が各シュー３４ａ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。

以下、バルブタイミング可変機構２の作用を説明する。

まず、機関停止時には、コントローラ２２から電磁切替弁４７に対する制御電流の出力が停止されて、弁体が供給通路４５と進角側の第１油圧通路４３とを連通する。したがって、供給油圧により、ベーン部材３２は進角側に回転しようとするが、機関回転数が零になると、オイルポンプ４９の油圧が作用せず、供給油圧も零になってしまう。

ここで、ベーン部材３２は、前記各コイルスプリング５５，５６のばね力によって、図７に示すように、駆動軸６の回転方向（矢印方向）である時計方向に回転する。これによって、ベーン部材３２は、最大幅のベーン３２ｂがシュー３４ａの遅角室４２側の側面に当接した状態になり、タイミングスプロケット３０と駆動軸６との相対回転位相が最大進角側に変更される。

すなわち、前記各コイルスプリング５５，５６のばね力によって、前記最大幅のベーン３２ｂがシュー３４ａに当接させたことによって、図９に示すように、各気筒のうち吸気行程にある吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）が、可変機構１の作動角制御と相俟って下死点前で上死点寄りの進角側に付勢されるようになっている（図９のＸ位置）。

また、同時にロックピン５１の先端部５１ａが係合穴５２ａ内に係合して前記タイミングスプロケット３０と駆動軸６との自由な相対回転を規制する。

以上、正常作動時の機関停止時における作動を説明したが、電磁切替弁４７に渋りが発生して、弁体が供給通路４５やドレン通路４６と各油圧通路４３，４４との連通が遮断された場合を考えてみる。この場合も、各コイルスプリング５５，５６のばね力がベーン部材３２を進角側に付勢するので、正常時と同様に最大進角側に切替わるのである。（この考え方からすると、ロックピンを用いない実施例も可能である。）
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、スターティングモータを回転駆動させてクランクシャフト０２をクランキング回転させると、このクランキング初期では、前記吸気弁４，４の閉時期がいまだ下死点前の上死点寄りに維持されている。

このクランキング初期を経過すると、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替弁４７が供給通路４５と第２油圧通路４４を連通させると共に、ドレン通路４６と第１油圧通路４３とを連通させる。このため、オイルポンプ４９から圧送された油圧は、第２油圧通路４４を通って遅角室４２に供給される一方、進角室４１には、機関停止時と同じく油圧が供給されずドレン通路４６から油圧がオイルパン４８内に排出されて低圧状態を維持している。また、前記遅角室４２への油圧の供給とともに係合穴５２ａ内にも油圧が供給されることから、前記ロックピン５１がスプリング５４のばね力に抗して後退して先端部５１ａが係合穴５２ａから抜け出す。

したがって、ベーン部材３２は、ハウジング３４に対するロック状態が解除されると共に、遅角室４２内の高圧化に伴い各コイルスプリング５５，５６のばね力に抗して図８に示すように、図中反時計方向へ回転する。これによって、駆動軸６がタイミングスプロケット３０に対して遅角側に相対回転する。

このため、吸気弁４，４の閉時期が遅くなって下死点近傍になるので、有効圧縮比が増大し、燃焼が良好になる。また、吸気の充填効率も向上して燃焼トルクが増加し、スムーズな完爆による回転上昇が得られる。

その後、車両が走行を開始して暖機が進み、例えば所定の低回転域に移行すると、コントローラ３９からの制御信号によって電磁切替弁４７が作動して、供給通路４５と第１油圧通路４３を連通させる一方、ドレン通路４６と第２油圧通路４４を連通させる。

したがって、今度は遅角室４２内の油圧が第２油圧通路４４を通ってドレン通路４６からオイルパン４８内に戻され、該遅角室４１内が低圧になる一方、進角室４３内に油圧が供給されて高圧となる。

したがって、ベーン部材３２は、かかる進角室４１内の高圧化と、各コイルスプリング５５，５６のばね力によって図中時計方向へ回転し、タイミングスプロケット３０に対する駆動軸６の相対回転位相を進角側に変換する。一方、リフト可変機構１は、やや大作動角に制御される。これによって、吸気弁４，４と排気弁５，５とのバルブオーバーラップが大きくなる。このため、ポンピング損失が小さくなって燃費の向上が図れる。

さらに、機関の低回転域から通常の中回転域、さらに高回転域に移行すると、ベーン部材３２が、図７に示すように、進角室４２に供給された油圧は低下して、逆に遅角室４２の油圧は上昇し、各コイルスプリング５５，５６のばね力に抗して、タイミングスプロケット３０と駆動軸６の相対回転位相を遅角側に変換する。これによって、前記リフト可変機構１との最大リフト、最大作動角制御と相俟って吸気弁４，４と排気弁５，５とのバルブオーバラップをある程度確保しつつ吸気弁４，４の閉時期が十分に遅れて、新気の吸入効率（充填効率）が向上する。これによって、機関の出力を向上させることが可能になる。

以下、前記コントローラ２２による前記機関始動時における具体的な制御を図１０の制御フローチャート図によって説明する。

まず、ステップ１では、イグニッションスイッチを操作して機関が停止する条件となったか否か、つまり完全に停止する直前か否かを判別し、まだ条件が揃っていないと判別した場合は戻るが、停止直前と判別した場合は、ステップ２に進む。

このステップ２では、前述のように、リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２とによって吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）が下死点より進角側となるように制御する。すなわち、図９に示すように、閉時期が下死点前で十分に上死点寄りの位置（Ｘ位置）になるように制御する。

ステップ３では、前記進角制御によって行われた吸気弁４，４の実際の進角値と、予め設定されている目標進角値との差が所定以下か否かを判別し、所定以上である場合は、再度進角制御を行うために、ステップ２にリターンするが、所定以下である場合にはステップ４に進む。このステップ４では、最終的に機関を完全に停止させる信号を出力する。

次に、ステップ５以下では、機関の始動時における制御であって、ステップ５では、イグニッションスイッチをオンしたか否かを判別し、オンになっていない場合はそのままステップ５にリターンするが、オンされたと判別した場合には、ステップ６に移行する。

このステップ６では、機関停止直前に行った吸気弁４，４の進角制御状態でクランキングが開始されたことを認識する。すなわち、吸気弁４，４の閉時期が図９に示す下死点（ＢＤＣ）前で上死点（ＴＤＣ）寄りの位置（Ｘ位置）にある状態で、スターティングモータによってクランクシャフト０２が回転駆動してクランキングされると、最初の１回転目では、前記閉時期が上死点寄りにあることから、回転に伴い下死点を通過した時点では筒内が負圧となり、さらに回転すると大気圧から若干圧縮されて、この有効圧縮比が小さくなる。つまり、デコンプレッション状態になる。

したがって、このクランキング初期の機関振動を十分に低減させることができると共に、該デコンプ効果によってクランキング初期の機関回転の速度を高めることができる。

しかも、このクランキング初期には、吸気弁４，４の開時期はオーバラップをつけないため、上死点付近が好ましく、それと吸気弁４，４の閉時期が下死点前になっていることから、リフト可変機構１によって吸気弁４，４の作動角Ｄ１を比較的小さく設定できるため、動弁系のフリクションをも低減させることが可能になり、機関の回転をさら高めることができ、始動性の向上が図れる。

また、前記クランキングの回転上昇効果によって、スターティングモータの負荷も低下させることが可能になる。

さらに、前記バルブタイミング可変機構２または前記リフト可変機構１に、いわゆる渋りなどの異常が発生した場合であっても、バルブタイミング可変機構２における前記各コイルスプリング５５，５６あるいはリフト可変機構１におけるコイルスプリング２１が吸気弁４，４の閉時期を下死点から上死点寄りに（進角側）に強制的に付勢しているので、前記デコンプ効果を確保するという、メカニカルフェールセーフ効果も得られる。

なお、ステップ６のクランキング開始の際、吸気弁４，４の閉時期が最大進角していなかった場合には、クランキングの開始時に、リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２によってさらに進角制御される。

次に、ステップ７では、クランキングが回転目標値に到達したか否かを判別する。すなわち、クランクシャフト０２の時間当たりの回転数が、所定の回転目標値（時間当たりの回転数目標値）に到達したか否かを判別する。

ここで、いまだ回転目標値に達していないと判別した場合は、そのままステップ７に戻り、回転目標値に到達したと判別した場合は、ステップ８に移行する。ここで、前述のデコンプ効果、低リフト小作動角による低フリクション効果によって、回転上昇はスピーディなものになっている。また、始動振動も抑制される。

このステップ８では、前記リフト可変機構１によって吸気弁４，４の作動角を拡大制御すると共に、バルブタイミング可変機構２によってクランクシャフト０２と駆動軸６との相対回動位置を遅角側に制御する、つまりこれら２つの可変機構１，２によって吸気弁４，４の閉時期を速やかに遅角側に制御する。したがって、この遅角制御時の吸気弁４，４の閉時期は、図９のＹに示すように、下死点を僅かに過ぎた位置まで遅角する。

ステップ９では、前記閉時期の遅角側への制御を行った直後に、気筒内に燃料噴射を行うと共に、燃料に着火する処理を行う。これによって良好な完爆が得られる。

すなわち、吸気弁４，４の閉時期がクランキング初期のように、進角側になっていると、前述のように、有効圧縮比が小さいことから、ここで燃料を着火しても燃焼が悪化して十分な駆動（燃焼）トルクが得られない。そこで、本実施形態では、速やかに回転上昇した後、吸気弁４，４の閉時期を遅角側に制御する（Ｙ位置）ことによって、有効圧縮比が高くなって燃焼室内での燃料の着火性が良好になることと相俟って完爆時間が短縮される。したがって、クランキング開始から完爆までの良好な始動性が得られると共に、駆動トルクを確保できる。

以上のように、本実施形態では、クランキング初期における吸気弁４，４の閉時期を、リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２とによって下死点前で上死点寄りに維持していることから、デコンプによる振動の低減化と機関の始動性向上、すなわち、デコンプと小作動角設定による低フリクションによってスピーディな回転上昇の両方を満足させることが可能になる。

特に、この実施形態では、２つの可変機構１，２を併用することによって吸気弁４，４の閉時期を上死点側にさらに近づけることができるので、前記始動時の振動低減効果と始動性向上をさらに促進できる。

また、前記各コイルスプリング５５，５６のばね力、あるいは前記コイルスプリング２１のばね力によって機関停止時に常に吸気弁４，４の閉時期を自動的かつ強制的に上死点寄りに制御することができるので、簡単な構造で、前記機関の振動低減と始動性の向上を確保することができる。

機関停止中には、バルブタイミング可変機構２のベーン部材３２がロック機構によって所定の作動位置で固定されていることから、機関始動時における交番トルクなどによるベーン部材３２のばたつきの発生を防止できる。この結果、前記機関始動時の振動低減と始動性向上をより確実に得ることができる。

さらに、前記クランキングで所定回転になった後は、前述のように、リフト可変機構１により吸気弁４，４の作動角を拡大制御すると、開弁期間が長くなることから、バルブスプリングのばね力などに起因して動弁系のフリクションが増加するが、この増加したフリクションによってバルブタイミング可変機構２が吸気弁４，４の閉時期を遅角方向へ付勢するように働く。なぜなら、回転負荷が増加してベーン部材３２がタイミングスプロケット３０に対し取り残されるためである。したがって、バルブタイミング可変機構２に吸気弁４，４の閉時期を進角側に付勢するコイルスプリング５５，５６のばね力による遅角側への応答性悪化を改善できる。

さらに、前記バルブタイミング可変機構２にいわゆる渋りなどの異常が発生した場合であっても、前記各コイルスプリング５５，５６が吸気弁４，４の閉時期を下死点から上死点寄りに（進角側）に強制的に付勢しているので、前記デコンプ効果を確保するという、メカニカルフェールセーフ効果も得られる。

また、この実施形態では、リフト可変機構１が電動モータ２０によって作動制御され、バルブタイミング可変機構２が油圧によって作動制御されていることから、前記クランキング中の油圧が十分に立ち上がっていない場合でも、電動のリフト可変機構１によって吸気弁４，４の作動角を速やかに拡大できる。このため、動弁系のフリクションが速やかに増加して、前述のように、油圧作動のバルブタイミング可変機構２の遅角側への切り換え作動を改善することが可能になるので、該バルブタイミング可変機構２による遅角制御応答性も確保できる。

前記バルブタイミング可変機構２は、前記油圧で作動するもの以外に、例えば、特開２００４−１１５３７号公報に記載されたヒステリシスブレーキを用いることも可能である（第２の実施形態）。

これは、クランクシャフト０２と連係したタイミングスプロケット側の駆動リングと前記駆動軸６側の従動軸部材の間に、両者の組付角を変更するための渦ディスクやこの渦ディスクの渦巻き溝に係合したリンクなどからなる組付角変更手段を介在させ、この組付変更手段を、機関の運転状態を含む車両の状態に応じて前記コントローラ２２から制御電流を出力して渦ディスクに対してヒステリシスブレーキを作動制御して、吸気弁４，４の開閉時期を進角側あるいは遅角側に位相を変換制御するようになっている。つまり、前記渦ディスクは、前記タイミングスプロケットの回転とほぼ同期して回転し、そのタイミングスプロケットに対する回転位置が前記ヒステリシスブレーキによって制御されて、この回転位置に応じて駆動軸６をクランクシャフト０２に対して進角あるいは遅角側に相対回動位相を制御するようになっている。

したがって、この第２の実施形態におけるバルブタイミング可変機構は、先の第１の実施形態に用いられる油圧式バルブタイミング可変機構２と異なり、機関停止時に吸気弁４，４を下死点前の上死点寄りに付勢する前記コイルスプリングが存在しない。このため、このバルブタイミング可変機構では、前記渦ディスクを機関停止直前にタイミングスプロケットに対し所定の回転位置で停止させる停止制御手段及びその位置に保持する保持手段としての補助ブレーキを用いている。この補助ブレーキは、タイミングスプロケットと渦ディスクの間に設けられ、コントローラ２２からの制御電流のオン、オフによって作動して、渦ディスクのタイミングスプロケットとの間の回転を停止（保持）、あるいは停止を解除するようになっており、渦ディスクを介して吸気弁４，４の下死点前で上死点寄りの位置で保持可能になっている。

前記停止制御手段や保持手段としては、他に渦ディスクのタイミングスプロケットに対する回転位相を可変にする内蔵型ステッピングモータなどを利用することも可能である。

以下、このバルブタイミング可変機構と前記リフト可変機構１とを用いた制御を図１１のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、ステップ１１では、イグニッションスイッチを操作して機関が停止する条件となったか否か、つまり完全に停止する直前か否かを判別し、まだ条件が揃っていないと判別した場合は戻るが、停止直前と判別した場合は、ステップ１２に進む。

このステップ１２では、前述のように、リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構とによって吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）が進角側となるように制御する。これによって、図９に示すように、閉時期が下死点前で十分に上死点寄りの位置（Ｘ位置）になるように制御する。

ステップ１３では、前記進角制御によって行われた吸気弁４，４の実際の進角値と、予め設定されている目標進角値との差が所定以下か否かを判別し、所定以上である場合は、再度進角制御を行うために、ステップ１２にリターンするが、所定以下である場合にはステップ１４に進む。

このステップ１４では、バルブタイミング可変機構側で、前記補助ブレーキが、渦ディスクにブレーキを付与して、先にＩＶＣを進角側に回転制御した所定位置で停止保持させる。なお、この場合には、リフト可変機構１は、コイルスプリング２１の付勢力を得て最小作動角側に制御される。

ステップ１５では、最終的に機関を停止させる信号を出力する。

ステップ１６では、前記補助ブレーキによって渦ディスクが前記所定回転位置に継続保持する制御を行う。

ステップ１７以下では、機関の始動時における制御であって、このステップ１７では、イグニッションスイッチをオンしたか否かを判別し、オンになっていない場合はそのままステップ１７にリターンするが、オンされたと判別した場合には、ステップ１８に移行する。

このステップ１８では、クランキングが開始されたことを認識する。すなわち、吸気弁４，４の閉時期が図９に示す下死点（ＢＤＣ）前で上死点（ＴＤＣ）寄りの位置（Ｘ位置）にある制御状態で、スターティングモータによってクランクシャフト０２が回転駆動してクランキングされると、最初の１回転目では、前記閉時期が上死点寄りにあることから、回転に伴い下死点を通過した時点では筒内が負圧となり、さらに回転すると大気圧から若干圧縮されて、この有効圧縮比が小さくなる。つまり、デコンプレッション状態になる。

したがって、このクランキング初期の機関振動を十分に低減させることができると共に、該デコンプ効果によってさらにクランキング初期の機関回転の速度を高めることができる。また、始動振動も低減する。

しかも、このクランキング初期には、吸気弁４，４の閉時期が下死点前の上死点寄りになっていることから、リフト可変機構１によって吸気弁４，４の作動角Ｄ１を比較的小さく設定できるため、動弁系のフリクションをも低減させることが可能になり、機関の回転上昇速度をさら高めることができ、始動性の向上が図れる。

また、前記クランキングの回転上昇効果によって、スターティングモータの負荷も低下させることが可能になる。

つぎに、ステップ１９では、クランキングが回転目標値に到達したか否かを判別する。すなわち、クランクシャフト０２の時間当たりの回転数が、所定の回転目標値に到達したか否かを判別する。

ここで、いまだ回転目標値に達していないと判別した場合は、そのままステップ１９に戻り、回転目標値に到達したと判別した場合は、ステップ２０に移行する。

このステップ２０では、前記バルブタイミング可変機構２の補助ブレーキによる渦ディスクのブレーキ力を解除する処理を行う。

このステップ２１では、前記リフト可変機構１によって吸気弁４，４の作動角を拡大制御すると共に、バルブタイミング可変機構２の渦ディスクをヒステリシスブレーキにより回転制御させて、クランクシャフト０２と駆動軸６との相対回動位置を遅角側に制御する、つまりこれら２つの可変機構１，２によって吸気弁４，４の閉時期を速やかに遅角側に制御する。

ステップ２２では、前記閉時期の遅角側への制御を行った直後に、気筒内に燃料噴射を行うと共に、燃料に着火する処理を行い、これによって良好な完爆が得られる。したがって、この場合も第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

しかも、機関始動時においては、補助ブレーキによって吸気弁４，４の閉時期が保持されるため、機関始動時における駆動軸６に作用する交番トルクによるバルブタイミング可変機構２の挙動の不安定化を防止できる。

この実施形態では、バルブタイミング可変機構２もヒステリシスブレーキによる電動によって制御すると共に、渦ディスクのタイミングスプロケットに対する回転位置も電動によって作動する補助ブレーキを用いているため、例えば極寒冷地でも作動油の粘性に影響されることなく、機関始動時における吸気弁４，４の閉時期を下死点前で上死点寄りに容易に制御することができる。

さらに第３の実施形態として本発明を、動力源として電動モータによって一部駆動するハイブリット車両の内燃機関に適用することも可能である。

この場合、前記第１，第２の実施形態と同様な作用効果、つまりクランキング時の振動の低減、良好なクランキング回転上昇、速やかな完爆などの始動性能が向上するが、ハイブリット車のように、頻繁に機関停止、始動を繰り返す車両では、これらの始動性能の向上のメリットが大きい。また、運転者の意志に拘わらず始動が行われるため、振動低減効果によって運転者の違和感をなくすことができる。さらに、スターティングモータに代えてハイブリット車両の電動モータを利用してクランキング作動させることができるので、より速いクランキングスピードを実現できる。

また、ハイブリット車両の前記電動モータによって回生ブレーキを作用させて回生電力を発生させるように構成すれば、車両減速時に、前記可変機構１，２によって吸気弁４，４の閉時期を下死点前の上死点寄りに制御することによって、エンジンブレーキを低減させることができるので、大きな回生電力を得ることができる。この結果、車両の全体の燃費を向上させることが可能になる。

ここで、各可変機構１，２が、前述のように、吸気弁４，４の閉時期を下死点前（上死点寄り）に制御する際に、この制御はメカニカルに同方向へ安定する構造になっていることから、吸気弁４，４の閉時期が下死点前に切り替わる作動応答性が向上する。したがって、回生ブレーキが発生するまでの応答時間を短縮できると共に、燃費の向上効果を高めることが可能になる。

また、この発明では、車両の減速時における吸気弁４，４の閉時期と機関停止時における吸気弁の閉時期とをほぼ同一に設定することもできる。

このように設定すれば、可変機構１，２の作動応答性や、車両の減速から機関停止に至るまでの時間に拘わらず、吸気弁４，４の閉時期をほぼ一定にすることができるため、機関停止時の吸気弁閉時期のばらつきを抑制することができ、安定的な始動性を確保できる。

さらに、機関の停止時に、吸気行程にある気筒の吸気弁が開弁しているクランク軸の回転位相で機関の停止となるように、前記ハイブリット車の電動モータなどによってクランクシャフト０２の回転位相を制御することも可能である。

クランキング開始時において、吸気弁４，４が開いている間の筒内圧は大気圧で一定圧であるから、吸気弁４，４が閉じた時点では筒内圧はほぼ大気圧になっており、そこからピストンの下降につれて筒内圧が低減していくので、クランキングした際の圧縮上死点でのコンプレッションが安定する。つまり、通常は起こりにくいかもしれないが、吸気弁４，４が閉じたときから以降のクランクシャフト０２の回転位相で機関が停止したとすると、その状態のクランクシャフト０２の回転位相で筒内圧は大気が次第に流入して最終的には全体が大気圧になる。したがって、機関再始動時には、筒内圧が大気圧になっており、そこからクランキングが開始されるわけであるが、この際の初期クランクシャフト０２の回転位相の違いによって圧縮上死点でのコンプレッションが過大となったり、ばらつきが生じたりして、安定した始動性が得にくくなるが、前述のように、クランクシャフトの停止回転位置制御を行えば、これらを解決することが可能になる。

また、この発明では、後述する図１２に示す第４の実施形態のように、クランキングの回転が上昇した時点で、吸気弁４，４の閉時期を遅角側に変化させる際に、前記リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２のいずれかに故障が発生していた場合は、故障していない他方の可変機構によって吸気弁４，４の閉時期を遅角側に制御するように構成することも可能である。

この場合には、故障してない他方の可変機構１または２によって吸気弁４，４の閉時期を遅角側に制御できるので、完爆までの始動性を確保することが可能になる。

さらに、前記故障していない他方の可変機構１または２によって吸気弁４，４の閉時期を遅角側に制御する際に、該他方の可変機構１または２による前記閉時期の遅角量を通常よりも大きく制御することも可能である。

この場合、吸気弁４，４の閉時期の遅角量を通常に近づけることができるので、完爆までの始動性を通常に近いレベルまで高めることが可能になる。

この具体的な制御を図１２のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ２１ではイグニッションスイッチを操作して機関が始動する条件となったか否か、つまり完全に始動する直前か否かを判断し、まだ始動条件が揃ってないと判断した場合は戻るが、始動したと判断した場合は、ステップ２２に移行する。

このステップ２２では吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）を下死点より前の上死点側に進角制御を行う。すなわち、第１実施例と同様のリフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２を、各々小作動角側、進角側に制御する。この際、コイルスプリング５５，５６やコイルスプリング２１のばね付勢力によって予め目標位置付近に安定しているため、目標の吸気弁４，４の閉時期(図９のＸ位置)に容易に制御できる。

次に、ステップ２３でクランキングを開始するが、ここで、前述のデコンプ効果、低リフト、小作動角効果による低フリクション効果などによってクランクシャフト０２の回転がスムーズに立ち上がる。

ステップ２４では、クランキング回転目標に達したか否かを判断し、目標に達しない場合には、ステップ２４に戻り、達したと判断した場合は、ステップ２５において吸気弁４，４の閉時期を図９のＹ位置まで制御するようにリフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２を作動させる。

次に、ステップ２６では、バルブタイミング可変機構２が所定時間後に目標の遅角位置に達したか否かを判断する。ここで目標の遅角位置に達していないと判断した場合には、バルブタイミング可変機構２が作動不良であるとしてステップ２７に移行し、このステップ２７でリフト可変機構１の目標作動角をＤ２より大きくして吸気弁４，４の閉時期を目標のＹに合致させる。

前記ステップ２６で、目標の遅角位置に達したと判断した場合は、ステップ２８に進み、ここではリフト可変機構１が目標の作動角Ｄ２まで作動したか否かを判断する。

ここで、目標の作動角Ｄ２に達していないと判断した場合は、ステップ２９に移行し、ここでは、バルブタイミング可変機構２によって遅角側への目標変換角を増大させて、吸気弁４，４の閉時期を目標のＹに合致させる。

その後、ステップ３０において、燃料噴射、点火時期などを制御し、この時点では吸気弁４，４の閉時期が目標のＹになっているので吸気充填効率も高まっており、したがって良好な完爆を実現できる。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、可変手段として必ずしも前記リフト可変機構１とバルブタイミング可変機構２の両方を用いる必要はなく、いずれか一方のみでもよい。また、リフト可変機構１やバルブタイミング可変機構２を他の構造のものとすることも可能である。

また、吸気弁４，４の閉時期は、図５のＰ１に示したように、まさしく着座位置としても良いし、実質有効な閉時期ということで、リフト傾斜の緩やかなランプ区間を除いたリフト区間の終了点としてもよい。ランプ区間では、ガスの流量が十分に小さいので、実質吸気弁４，４の閉時期を考える上では、ランプ区間の影響は小さい。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。

すなわち、本発明は、前記可変手段を、吸気弁のリフト量と作動角を維持しつつ開閉時期のみを変化させる第１可変機構と、吸気弁のリフト量と作動角を同時に変化させる第２可変機構とによって構成し、
前記付勢手段を、前記第１可変機構を介して吸気弁の閉時期を吸気上死点側に付勢する第１付勢部材と、前記第２可変機構を介して吸気弁の閉時期を吸気上死点側に付勢する第２付勢部材とによって構成し、
機関始動時のクランキング初期に、前記各可変機構によって吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の上死点寄りに制御するようにした。

この発明によれば、２つの可変機構を併用することによって吸気弁の閉時期を吸気上死点側にさらに近づけることができるので、前記請求項１に記載の発明の作用効果である始動時の振動低減効果と始動性向上をさらに促進できる。

また、前記可変手段は、クランキング回転が所定回転まで上昇した時点で、吸気弁の閉時期を遅角側に制御するようにした。

この発明によれば、クランキング初期には、吸気弁の閉時期が吸気行程下死点前の上死点寄りに制御されていることから、デコンプが作用し、また、このとき、小作動角制御となっていることから、動弁フリクションが小さくなり、もって、クランキング初期の回転速度を速やかに上昇させた上で、その後は、吸気弁の閉時期が遅角制御されることから、有効圧縮比が高くなって燃焼室内での燃料の着火性が良好になることと相俟って燃焼による回転上昇が滑らかに進み、完爆時間が短縮される。したがって、クランキング開始から完爆までの良好な始動性が得られると共に、冷機時においても、機関を安定的に回転させることができ、駆動（燃焼）トルクを確保できる。

次に、本発明によれば、前記クランキング回転速度が上昇した時点で、前記第２可変機構によって吸気弁の作動角を拡大制御すると共に、第１可変機構によって吸気弁のリフト位相を遅角側へ制御することによって、吸気弁の閉時期を遅角側に変化させるようにしたことを特徴としている。

この発明によれば、第１可変機構と第２可変機構との２つの可変機構による前述の制御によって、吸気弁の閉時期を遅角側に速やかに変化させることが可能になる。

また、前記第２可変機構により吸気弁の作動角を拡大制御することによって、バルブスプリングのばね力などに起因して動弁系のフリクションが増加することから、この増加したフリクションによって第１可変機構が吸気弁の閉時期を遅角方向へ付勢される。したがって、第１可変機構に吸気弁の閉時期を進角側に付勢する付勢手段があったとしても遅角側への切り換え作動応答性が向上する。

次に、本発明は、前記第２可変機構の作動を電動によって行うと共に、第１可変機構の作動を機関の駆動を油圧源とする油圧によって行うことを特徴としている。

この発明によれば、クランキング開始あるいはクランキング中の油圧源が十分に立ち上がっていない状態であっても、電動によって作動する第２可変機構の方は速やかに作動して吸気弁の作動角を拡大制御する。これによって、動弁系のフリクションが速やかに増加して、油圧作動する第１可変機構の遅角側への切り換え作動をサポートすることから、第１可変機構の遅角制御の良好な応答性も確保できる。

さらに、本発明は、前記可変手段の作動を電動によって行うと共に、動力源として、通常の内燃機関だけではなく、電動モータも併用するハイブリット車両の内燃機関に適用したものである。

この発明では、前記実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、スターティングモータの代わりにハイブリット車両の電動モータを利用して作動させることができるので、クランキングにおいてより速やかなクランキングスピードを実現できる。

また、本発明は、車両の減速時において、前記可変手段によって吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の上死点寄りに制御すると共に、前記電動モータによって回生ブレーキを作用させて回生電力を発生させることを特徴としている。

これによれば、車両減速時に、可変手段によって吸気弁の閉時期をピストン下死点前の上死点寄りに制御することによって、エンジンブレーキを低減させることができるので、大きな回生電力を得ることができる。この結果、車両の全体の燃費を向上させることが可能になる。

ここで、可変手段が吸気弁の閉時期をピストン下死点前（上死点側）に制御する際に、この制御はメカニカルに安定する構造になっていることから、吸気弁の閉時期が下死点前に切り替わる作動応答性が向上する。したがって、回生ブレーキが発生するまでの応答時間を短縮できると共に、燃費の向上効果を高めることが可能になる。

また、本発明は、車両の減速時における吸気弁の閉時期と機関停止時における吸気弁の閉時期とをほぼ同一に設定したことを特徴としている。

この発明によれば、可変手段の作動応答性や、車両の減速から機関停止に至るまでの時間に拘わらず、吸気弁の閉時期をほぼ一定にすることができるため、機関停止時の吸気弁閉時期のばらつきを抑制することができ、安定的な始動性を確保できる。

また、本発明は、機関停止時に、吸気行程にある気筒の吸気弁が開弁しているクランク軸の回転位相で機関の停止となるように、スターティングモータあるいは電動モータによってクランク軸の回転位相を制御することを特徴としている。

吸気弁が開いている筒内圧は大気圧で一定圧であるから、吸気弁が閉じた時点では筒内圧はほぼ大気圧になっており、そこからピストンの下降につれて筒内圧が低減していくので、クランキングした際の圧縮上死点でのコンプレッションが安定する。つまり、吸気弁が閉じたときから以降のクランク軸の回転位相で機関が停止したとすると、その状態のクランク軸の回転位相で筒内圧は大気が次第に流入して最終的には全体が大気圧になる。したがって、機関再始動時には、筒内圧が大気圧になっており、そこからクランキングが開始されるわけであるが、この際の初期クランク軸の回転位相の違いによって圧縮上死点での筒内圧が過大になったり、ばらついてしまうことから、もって安定した始動性が得にくくなるが、この発明では、前述のように、これらを解決することが可能になる。

また、本発明は、前記可変手段を、吸気弁のリフト量と作動角を維持しつつ開閉時期のみを変化させる第１可変機構と、吸気弁のリフト量と作動角を同時に変化させる第２可変機構とによって構成し、
クランキングの回転が上昇した時点で、吸気弁の閉時期を遅角側に変化させる際に、前記第１可変機構と第２可変機構のいずれかに故障が発生していた場合は、故障していない他方の可変機構によって吸気弁の閉時期を遅角側に制御することを特徴としている。

この発明によれば、故障してない他方の可変機構によって吸気弁の閉時期を遅角側に制御できるので、完爆までの始動性を確保することが可能になる。

また、本発明は、前記故障していない他方の可変機構によって吸気弁の閉時期を遅角側に制御する際に、該他方の可変機構による前記閉時期の遅角量を通常よりも大きく制御することを特徴としている。

吸気弁の閉時期の遅角量を通常に近づけることができるので、完爆までの始動性を通常に近いレベルまで高めることが可能になる。

また、本発明は、前記可変手段に、機関停止時に前記付勢手段によって付勢された吸気弁のピストン上死点側の進角状態を固定する固定手段を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、機関停止中には、可変手段が前記所定の作動位置で固定手段により固定されていることから、機関始動時における交番トルクなどによる可変手段のばたつきの発生を防止できる。この結果、前記機関始動時の振動低減と始動性向上をより確実に得ることができる。

また、本発明は、前記可変手段に、機関停止時に前記付勢手段によって付勢された吸気弁のピストン上死点側の進角状態を固定する固定手段を設けたことを特徴としている。

先の発明と同様な作用効果が得られる。

本発明に係る可変動弁装置の実施形態に供される内燃機関の概略図である。 本実施形態に供されるリフト可変機構とバルブタイミング可変機構を示す斜視図である。 Ａ及びＢはリフト可変機構による小リフト制御時の作動説明図である。 Ａ及びＢは同リフト可変機構による最大リフト制御時の作動説明図である。 本実施形態における吸気弁のバルブリフト量と作動角及びバルブタイミング特性図である。 本実施形態に供されるバルブタイミング可変機構の断面図である。 バルブタイミング可変機構による最大進角制御状態を示す図６のＡ−Ａ線断面図である。 バルブタイミング可変機構による最大遅角制御状態を示す図６のＡ−Ａ線断面図である。 クランキング時における吸気弁の閉時期と吸気弁の開期間を示す特性図である。 本実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。 第２の実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。 第４の実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャート図である。

符号の説明

１…リフト可変機構（第２可変機構）
２…バルブタイミング可変機構（第１可変機構）
４…吸気弁
６…駆動軸
２０…電動モータ
２２…コントローラ
３２…ベーン部材
５５，５６…コイルスプリング

Claims (2)

1. 機関運転状態に応じて吸気弁のリフト量と作動角を維持しつつ開閉時期のみを進角あるいは遅角側へ可変制御する可変手段と、
   機関停止時に、前記可変手段を介して吸気弁の閉時期を進角側に付勢する付勢する付勢手段と、
   を備え、
   機関停止時に、前記付勢手段が、前記可変手段を直接付勢して吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の進角側に制御し、
   かつ、機関始動時のクランキング初期にかけても前記付勢手段で前記可変手段を直接付勢して吸気弁の閉時期を吸気行程下死点前の進角側に制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. クランキング初期を経たクランキング後期に、前記可変手段によって吸気弁の閉時期を吸気行程下死点側に遅角するように制御したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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