JP2005299594A - エンジンのバルブ特性制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動性を好適に向上することのできるエンジンのバルブ特性制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置２０は、エンジン停止指令後に、再始動に備えて吸気バルブ１６の作用角を拡大させるように作用角可変機構１９を制御する。比較的短時間での再始動を前提として行われる自動停止の場合には、このときの吸気バルブ１６の作用角を作用角可変機構１９の最大作用角に設定し、デコンプ作用が最大限に得られるようにする。高温始動／低温始動の双方共に想定しておく必要のある手動停止時には、自動停止時に比して機関停止時の目標作用角を小さく設定し、低温始動時におけるエンジン各部のフリクションの増大による始動性の悪化、及び高温始動時における高圧縮率下でのノッキングの発生のいずれにも対処できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備えるエンジンに適用されるバルブ特性制御装置に関する。

車載等のエンジンに適用される機構として、吸気・排気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構が実用されている。また近年、そうしたバルブ特性可変機構として、吸・排気バルブのリフト量及び作用角を可変とするリフト量／作用角可変機構が提案されてもいる。

従来、そうしたリフト量／作用角可変機構を備えるエンジンのバルブ特性制御装置として、例えば特許文献１及び２に見られるように、エンジンの停止直前に、次回のエンジン始動に備えて吸気バルブを始動性確保に適したバルブ特性に予め設定しておくものが知られている。これら文献１及び２に記載のバルブ特性制御装置では、図８に示されるように、エンジン停止直前、すなわちエンジンの停止指令後に、吸気バルブのリフト量や作用角θを、アイドル運転時よりも小さくするとともに、作用角中心φを進角側に制御するようにしている。こうして作用角θを縮小し、作用角中心φを進角化すれば、吸気バルブの閉弁時期ＩＶＣは吸気下死点ＢＤＣよりも大幅に進角側の時期となり、気筒内の空気の圧縮率が低減されることから、エンジン始動時にデコンプ作用が得られるようになる。またリフト量を縮小して開弁時の吸気バルブの開口面積を狭めれば、気筒内流入時の空気の流速が高められ、エンジン始動時の筒内気流が強まるようにもなる。
特開２００２−８９３０３号公報 特開２００２−６１５２２号公報

こうした吸気バルブのリフト量や作用角θの縮小及び閉弁時期ＩＶＣの進角化によるデコンプ作用や筒内気流の強化は、確かにエンジンの始動性の向上に好ましいものではある。しかしながら、上記のような吸気バルブのバルブ特性の設定では、エンジン始動の条件によっては、常に良好な始動性を確保できるとは限らない。

例えばエンジン各部のフリクションの大きい極低温始動時には、上記のような小さくされた作用角では、吸入空気量が不足して、増大したフリクションに抗し得るだけの十分なトルクを発生できない虞が有る。またリフト量を小さくして筒内気流の強化を図れば、空気と吸気バルブ等との摩擦熱により、気筒内に吸入された空気の圧縮端温度（圧縮上死点での温度）が上昇して、高温始動時にノッキングが発生し易くもなってしまう。このようにエンジン停止直前に吸気バルブのリフト量や作用角θを縮小しても、必ずしも良好な始動性を確保できるとは限らなくなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、エンジンの始動性を好適に向上することのできるエンジンのバルブ特性制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備えるエンジンに適用されるバルブ特性制御装置であって、エンジン停止指令後に、再始動に備えて前記吸気バルブの作用角を拡大するように前記作用角可変機構を制御することをその要旨とする。

上記構成では、エンジン停止指令がなされると、その後のエンジン再始動に備えて吸気バルブの作用角が拡大されるため、吸気バルブの作用角が大きくされた状態でエンジンの再始動が行われるようになる。ここで拡大後の作用角を十分に大きく設定すれば、エンジン再始動時の吸気バルブの閉弁時期は、吸気下死点より大幅に遅角されるようになる。このときの気筒内では、一旦は吸入された空気が吸気下死点後のピストンの上昇と共に吸気通路に戻されることとなる。そのため、気筒内の空気の圧縮率が下がり、デコンプ作用が得られるようになり、クランキング中のクランクシャフトの回転に必要なトルクが小さくなることから、エンジン始動が容易となる。また吸気バルブで吸気を絞ることなくデコンプ作用が得られるため、摩擦熱による圧縮端温度の上昇を、ひいては高温始動時のノッキングの発生を招くこともない。したがって上記構成によれば、エンジンの始動性を好適に向上することができる。

請求項２に記載の発明は、吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備えるエンジンに適用されるバルブ特性制御装置であって、エンジン停止指令後に、再始動に備えて前記吸気バルブの作用角を拡大するように前記作用角可変機構を制御するとともに、その拡大後の作用角を当該エンジンの停止条件に応じて可変設定することをその要旨とする。

上記構成では、エンジン停止指令がなされると、その後のエンジン再始動に備えて吸気バルブの作用角が拡大されるため、吸気バルブの作用角が大きくされた状態でエンジンの再始動が行われるようになる。更に上記構成では、エンジン停止条件に応じて拡大後の作用角が可変設定される。エンジン停止条件、すなわちエンジン停止時の状況によっては、再始動時の状況をある程度予測可能である場合があり、その場合、上記構成では、予測される再始動時の状況に応じて最適な吸気バルブの作用角を設定することが可能となる。したがって上記構成によれば、エンジンの始動性を好適に向上することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、前記拡大後の作用角は、前記吸気バルブの閉弁時期が圧縮行程中期となる範囲内で可変設定されることをその要旨とする。

上記構成では、エンジン再始動時の吸気バルブの閉弁時期が圧縮行程中期となる範囲内で、すなわち同閉弁時期が吸気下死点より大幅に遅角される範囲内で可変設定されるようになる。このときの気筒内では、一旦は吸入された空気が吸気下死点後のピストンの上昇と共に吸気通路に戻されることとなる。そのため、気筒内の空気の圧縮率が下がり、デコンプ作用が得られるようになり、クランキング中のクランクシャフトの回転に必要なトルクが小さくなることから、エンジンの再始動が容易となる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、当該エンジンは、自動停止再始動制御を行うものであって、前記エンジンの停止条件として、その自動停止再始動制御に基づく自動停止と、イグニッションスイッチのオフに基づく手動停止とを含むことをその要旨とする。

近年、車載用エンジンにおいて、信号待ち等でアイドル運転状態がある程度以上継続される場合に、エンジンを自動停止させ、停止状態で待機させるとともに、運転者の発進操作等に応じてエンジンを自動再始動させる、いわゆる自動アイドルストップ制御を行うものがある。またエンジンと電動機等の他の駆動源とを組合せて車両を走行させるハイブリッド車両においても、車両の走行状況等に応じてエンジンを自動停止・自動再始動させるものがある。

こうした自動停止再始動制御の行われるエンジンでは、比較的短時間での再始動を前提として行われる自動停止の場合には、概ねその後のエンジン再始動はエンジンが十分に暖機された状態での高温始動となる。一方、イグニッションスイッチのオフ操作に基づく手動停止の場合には、エンジンの始動状況の予測は難しく、高温始動・低温始動双方共に想定しておく必要がある。

その点、上記構成では、自動停止再始動制御に基づく自動停止と、イグニッションスイッチのオフに基づく手動停止とで、エンジン停止指令後に拡大設定される作用角が異ならされるようになる。そのため、上記のような自動停止時と手動停止時との想定される始動状況の違いに応じて、各々最適な吸気バルブの作用角を設定しておくことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、前記自動停止時には、前記手動停止時に比して、前記拡大後の作用角を大きく設定することをその要旨とする。

上記のように作用角を拡大して吸気バルブの閉弁時期を吸気下死点よりも大幅に遅角すれば、気筒内の空気の圧縮率が下がり、デコンプ作用が得られる。このときの吸気バルブの閉弁時期を圧縮上死点側に遅角するほど、すなわち作用角を大きくするほど、デコンプ作用は大きくなるが、エンジンの発生するトルクは低下するようになる。そのため、潤滑油の粘度低下等によりエンジン各部のフリクションが大きくなる低温始動時には、高温始動時に比して、エンジン始動時により大きいトルクの発生が必要となる。

その点、上記構成では、高温始動が想定される自動停止時には、低温始動も想定しなければならない手動停止時に比して、エンジン停止指令後に拡大設定される作用角が大きくされるようになる。したがって、手動停止後のエンジン再始動時には、低温始動を可能とする十分なトルクを確保しつつ、高温始動となる自動停止後のエンジン再始動時には、より大きいデコンプ作用を得ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、前記自動停止時には、前記拡大後の作用角を、前記作用角可変機構の最大作用角に設定し、前記手動停止時には、気筒内の空気の圧縮率が高温始動時のノッキングの発生を回避可能な範囲の上限値以下となり、且つ同気筒内の空気の圧縮率が低温始動に十分なトルクを発生可能な範囲の下限値以上となる作用角に設定することをその要旨とする。

上記構成では、高温始動となる自動停止後のエンジン再始動時には、デコンプ作用を最大限に確保することができる。
これに対して低温始動・高温始動のいずれとなるか予測のできない手動停止後のエンジン始動時には、その双方に対応可能な作用角を設定する必要がある。

高温始動となった場合、気筒内に吸入される空気が過剰となると、圧縮端温度が上昇、すなわち圧縮上死点に至ったときの気筒内での断熱圧縮による筒内空気の温度上昇が大きくなり、ノッキングが発生する懸念がある。そのため、吸気バルブの閉弁時期を吸気下死点よりも遅らせて、気筒内の空気の圧縮率をある程度以下に低減させる必要がある。

一方、低温始動となった場合、潤滑油の粘度低下等によるエンジン各部のフリクションの増大に抗し得るだけのトルクが発生されるように、一定量以上の吸入空気量を確保する必要がある。すなわち、圧縮率を低減させるにせよ、低温始動に必要十分な吸入空気量は確保されるように、作用角の拡大による吸気バルブの閉弁時期の遅角化は、ある程度迄に留めておく必要がある。

このように手動停止時に望ましい作用角は、気筒内の空気の圧縮率が、高温始動時のノッキングの発生を回避可能な範囲の上限値以下となり、且つ同気筒内の空気の圧縮率が低温始動に十分なトルクを発生可能な範囲の下限値以上となるような作用角となる。したがって上記構成によれば、自動停止時・手動停止時のいずれにおいても、想定される始動状況に応じた望ましい作用角を、エンジン始動に備えて設定しておくことができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、当該エンジンは、前記吸気バルブの作用角中心を可変とする位相可変機構を更に備え、エンジン停止指令後に、前記作用角中心を、当該エンジンの停止条件に応じて可変設定される位相へと、次回のエンジン再始動に備えて変更することをその要旨とする。

上記構成では、エンジン停止指令後に、作用角に加え、作用角中心についても、エンジン停止条件に応じて設定された値に変更されるようになる。そのため、エンジン再始動時の吸気バルブのバルブ特性を、より細密に設定することができるようになる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンのバルブ特性制御装置において、前記エンジン停止指令後の前記作用角の拡大に併せて、スロットル開度を調整させることをその要旨とする。

エンジン停止中に吸気バルブの作用角が拡大されれば、それに応じて吸入空気量が変化して気筒内の空気の圧縮トルクが増減するため、停止中のエンジン回転速度に変動が生じる虞がある。その点、上記構成では、吸気バルブの作用角の拡大に応じてスロットル開度が調整されるため、作用角の拡大に伴う吸入空気量の増減を抑えてエンジン回転速度の変動を抑制することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態の適用される車載用のエンジン１０の模式構造を示している。同図に示すようにエンジン１０は大きくは、吸気通路１１、燃焼室１２及び排気通路１３を備えて構成されている。

エンジン１０の吸気通路１１には、その内部の空気流量を検出するエアフローメータ１４、及びその内部の流路面積を変更して空気流量を変更するスロットルバルブ１５が配設されており、吸気バルブ１６を介して燃焼室１２に接続されている。燃焼室１２は、排気バルブ１７を介して排気通路１３に接続されている。吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、エンジン１０の回転に応じて駆動され、燃焼室１２に対して吸気通路１１及び排気通路１３を開閉する。

このエンジン１０の吸気バルブ１６の動弁系には、位相可変機構１８と作用角可変機構１９とが設けられている。位相可変機構１８は、図２（ａ）に示すように、吸気バルブ１６の作用角中心φを連続的に変更させる機構として構成されている。このエンジン１０では、位相可変機構１８として、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することで、上記作用角中心φを変更する機構が採用されている。また作用角可変機構１９は、図２（ｂ）に示すように、吸気バルブ１６の作用角θを連続的に変更させる機構として構成されている。なお同図（ｂ）に示されるように、この作用角可変機構１９では、作用角θの拡大／縮小に併せて吸気バルブ１６のリフト量も拡大／縮小されるようになっている。

なおこのエンジン１０では、上記位相可変機構１８及び作用角可変機構１９はいずれも、油圧により駆動されるようになっている。これらの油圧は、エンジン１０のクランクシャフトの回転により駆動されて油圧を発生させるオイルポンプから供給されるようになっている。

以上のように構成されたエンジン１０の各種制御は、電子制御装置２０により行われる。電子制御装置２０は、エンジン１０の制御に係る各種演算処理を実施する中央演算装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータの記録された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、上記ＣＰＵの演算結果やセンサ等から入力されたデータが記録されるランダムアクセスメモリ、外部との間で信号を授受するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置２０の入力ポートには、上記エアフローメータ１４に加え、スロットルセンサ２１やＶＴセンサ２２及びＶＬセンサ２３等のセンサが接続されている。スロットルセンサ２１は、上記スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度Ｔａ）を検出する。ＶＴセンサ２２は、現在の吸気バルブ１６の作用角中心φを検出する。またＶＬセンサ２３は、現在の吸気バルブ１６の作用角θを検出する。この他にも電子制御装置２０の入力ポートには、エンジン１０の運転状況や車両の走行状況を検出する各種センサが接続されている。

電子制御装置２０の出力ポートには、上記スロットルバルブ１５、位相可変機構１８及び作用角可変機構１９を始め、エンジン１０の制御に用いられる各種アクチュエータが接続されている。電子制御装置２０は、上記各種センサの検出結果に基づき、これらアクチュエータを駆動制御することで、エンジン１０の各種制御を行っている。

例えば吸気バルブ１６のバルブ特性制御は、次の態様で行われている。まず電子制御装置２０は、センサにより検出されたエンジン回転速度やアクセルペダル踏込み量等に基づいて、現在の運転状態に適した吸気バルブ１６の作用角中心φや作用角θの目標値を算出する。そして電子制御装置２０は、上記ＶＴセンサ２２及びＶＬセンサ２３より検出される現状の吸気バルブ１６の作用角中心φや作用角θが、上記算出された各々の目標値と一致するように、位相可変機構１８及び作用角可変機構１９をフィードバック制御する。これにより、現状のエンジン運転状態に応じて最適な吸気バルブ１６のバルブ特性が得られるようにしている。

なお作用角可変機構１９により吸気バルブ１６の作用角θ及びリフト量が変更されると、燃焼室１２に導入される空気量（吸入空気量Ｇａ）が変化してしまう。そのため、電子制御装置２０は、作用角θの可変制御に連動してスロットルバルブ１５の開度制御を行うようにしている。これにより、作用角可変機構１９による吸気バルブ１６の作用角θ及びリフト量の変更に拘わらず、必要なだけの吸入空気量Ｇａが確保されるようになっている。

またエンジン１０では、信号待ち等で比較的長い時間アイドル運転状態が継続される場合に、エンジン１０を自動停止させて停止状態で待機させるとともに、運転者の発進操作等に応じてエンジンを自動再始動させる自動停止再始動制御、いわゆる自動アイドルストップ制御が行われるようになっている。自動停止再始動制御は、電子制御装置２０により、図３に示される態様で行われている。以下、こうした自動停止再始動制御の概要を、同図３を合わせ参照して説明する。

運転者によってイグニッションスイッチがオフからオンへと操作され、電子制御装置２０が起動されると、電子制御装置２０はその制御モードを、通常の機関停止状態を示すモード０に設定する。このモード０の設定時に、運転者によってイグニッションスイッチがスタート位置に操作されると、クランキングがなされ、エンジン１０の始動が行われる。ここで無事に始動が完了されると、電子制御装置２０の制御モードは、通常の機関運転状態を示すモード１に移行される。

こうしたモード１での通常の機関運転中に、イグニッションスイッチがオフ操作されると、電子制御装置２０は、通常の機関停止処理を実行してエンジン１０を停止させ、その制御モードを上記モード０に移行する。そして必要な停止時処理を実施した後、電子制御装置２０は、自身への通電を切断する。

一方、上記モード１での通常の機関運転中に、エンジン１０の自動停止条件が成立すると、電子制御装置２０の制御モードは、エンジン１０を自動停止させるための機関停止処理を実行するモード２に移行される。このエンジン１０では、上記自動停止条件は、例えば下記条件（ａ１）〜（ａ６）のすべての成立をもって成立されるようになっている。
（ａ１）アクセルペダルの踏込み量が０である。
（ａ２）車速が所定速度以下である。
（ａ３）ブレーキペダルが踏込まれている。
（ａ４）冷却水温度が所定温度Ｔａ以上であり、エンジン１０の暖機が完了されている。
（ａ５）自動変速機の作動油温度が所定温度以上である。
（ａ６）車載バッテリの充電量が所定値以上である、等。

こうして制御モードがモード２に移行されると、電子制御装置２０は、燃料供給を停止してエンジン１０を停止させる。そしてエンジン１０が完全に停止したことが確認されると、電子制御装置２０の制御モードは、自動停止再始動制御による機関停止状態を示すモード３に移行される。

モード３でのエンジン１０の停止待機中に再始動条件が成立すると、電子制御装置２０の制御モードが、エンジン１０を自動再始動させるための再始動処理を実行するモード４に移行される。このエンジン１０では、上記再始動条件は、例えば下記の（ｂ１）〜（ｂ４）等の条件のいずれかの成立をもって成立されるようになっている。
（ｂ１）ブレーキペダルの踏込みが解除された。
（ｂ２）アクセルペダルが踏込まれた。
（ｂ３）Ｐ（パーキング）レンジ、又はＮ（ニュートラル）レンジから、それら以外のシフトレンジへのシフト操作がなされた。
（ｂ４）車載バッテリの充電量が所定値未満に低下した、等。

こうして制御モードがモード４に移行されると、エンジン１０の再始動が行われ、その再始動が無事完了すると、電子制御装置２０の制御モードが上記モード１に移行される。
なお、上記モード３の設定中、すなわち自動停止再始動制御による機関停止中に、イグニッションスイッチがオフ操作されたり、システム異常等のために上記モード４でのエンジン１０の再始動に不具合が生じたりしたときには、電子制御装置２０の制御モードが上記モード０に強制的に移行される。この場合には、運転者の直接的なイグニッションスイッチの操作によってのみ、エンジン１０の再始動がなされることと、すなわち自動的には再始動がなされないこととなる。

（停止時作用角設定処理）
以上説明したエンジン１０では、機関停止時に次回のエンジン１０の再始動に備えて吸気バルブ１６の作用角θを、始動に最適な作用角に設定しておくようにしている。以下、そうした停止時作用角設定処理の詳細を、図４〜図７を併せ参照して説明する。

上記のようにこのエンジン１０では、機関停止状況として、イグニッションスイッチのオフ操作に基づく手動停止と、上記自動停止再始動制御による自動停止との２つの状況がある。自動停止された場合には通常、比較的短時間で再始動が行われるため、その後のエンジン再始動は、エンジン１０が十分に暖機された状態での高温始動となる。一方、イグニッションスイッチのオフ操作に基づく手動停止の場合には、エンジンの始動状況の予測は難しく、高温始動・低温始動双方共に想定しておく必要がある。

そこで本実施形態では、自動停止再始動制御に基づく自動停止時と、イグニッションスイッチのオフに基づく手動停止時とで、エンジン停止指令後に設定される吸気バルブ１６の作用角θを異ならせるようにしている。これにより、上記のような手動／自動停止時の想定される再始動時の状況の違いに応じて、各々最適な吸気バルブ１６の作用角θを設定しておくようにしている。

図４に、そうした本実施形態での停止時作用角設定処理のフローチャートを示す。電子制御装置２０は、本ルーチンの処理をその起動中、周期的に実行している。
処理が本ルーチンに移行されると、電子制御装置２０はまずステップ１００において、現在のエンジン１０が上記自動停止中であるか否かを判断する。自動停止中であれば（ＹＥＳ）、電子制御装置２０は、ステップ１０２において停止時に設定される吸気バルブ１６の作用角θの目標値、すなわち停止時の目標作用角θｔを、作用角可変機構１９の作用角可変範囲の上限である最大作用角θｍａｘ（このエンジン１０ではθｍａｘ＝２６０°ＣＡ）に設定する。そしてその後、電子制御装置２０は処理をステップ１１０に移行する。また現在のエンジン１０が自動停止中でなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、電子制御装置２０は、処理をステップ１０４に移行する。

ステップ１０４において電子制御装置２０は、現在のエンジン１０がイグニッションスイッチのオフ操作に基づく手動停止中であるか否かを判断する。ここで手動停止中であれば、電子制御装置２０は、ステップ１０６において上記停止時の目標作用角θｔを比較的大きい値（例えば２００°ＣＡ）に設定し、その後、処理を上記ステップ１１０に移行する。また手動停止中でなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわち現在のエンジン１０が停止中でなければ、電子制御装置２０はそのまま本ルーチンの処理を一旦終了する。この場合、上述したような機関運転状態に応じた通常の作用角制御が行われることになる。

ステップ１１０では、電子制御装置２０は、吸気バルブ１６の現在の作用角θを、上記ステップ１０２又はステップ１０６で設定された目標作用角θｔとすべく、作用角可変機構１９を制御する。停止直前のエンジン１０は通常、低負荷運転されており、吸気バルブ１６の作用角θは比較的小さい値に設定されているため、ここで作用角制御により、吸気バルブ１６の作用角θは拡大されることになる。またこのときに電子制御装置２０は、必要に応じて吸気バルブ１６の作用角中心φについても併せ変更するようにしている。

こうして吸気バルブ１６の作用角θを拡大すれば、それに応じて吸入空気量Ｇａが変化して気筒内の空気の圧縮トルクが増減するため、エンジン回転速度に変動が生じる虞がある。そこで電子制御装置２０は、続くステップ１１２において、吸気バルブ１６の作用角θの拡大に連動してスロットル開度Ｔａを調整する協調制御を実施してから本ルーチンの処理を一旦終了する。この協調制御では、吸気バルブ１６の作用角θの拡大に応じて吸入空気量Ｇａが増大されるときには、スロットル開度Ｔａを縮小させてその増大を抑え、同作用角θの拡大に応じて吸入空気量Ｇａが減少されるときには、スロットル開度Ｔａを拡大させて、その減少を抑えるようにしている。

なお、こうしたスロットル開度Ｔａの協調制御によって機関停止中の吸入空気量Ｇａが一定に保持せずとも、作用角θの拡大に伴う吸入空気量Ｇａの変化がスロットル開度Ｔａの変更を通じて抑制されるのであれば、機関停止中のエンジン回転速度の変動を抑制することは可能である。

図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ手動停止後及び自動停止後の再始動時における吸気バルブ１６の作用角設定例を示している。
上記停止時作用角設定処理により、手動停止後には、吸気バルブ１６の作用角θは比較的大きい値（例えば２００°ＣＡ）に設定される。このときの吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣは、図５（ａ）に示すように、圧縮行程中期の比較的早い時期に設定される。上述したように手動停止後の再始動は、高温始動／低温始動の両方が想定されるため、そのいずれにも良好に対応し得る作用角θの設定が必要となる。

高温始動となった場合、燃焼室１２内に吸入される空気（吸入空気量Ｇａ）が過剰となると、圧縮端温度が上昇、すなわち圧縮上死点に至ったときの気筒内での断熱圧縮による筒内空気の温度上昇が大きくなり、ノッキングが発生する懸念がある。そのため、吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣを吸気下死点ＢＤＣよりも遅らせて、気筒内に一旦吸入された空気の一部を、圧縮行程でのピストンの上昇に応じて吸気通路１１内に戻すことで、気筒内の空気の圧縮率をある程度以下に低減させる必要がある。

低温始動となった場合、潤滑油の粘度低下等によるエンジン１０各部のフリクションの増大に抗し得るだけのトルクが発生されるように、一定量以上の吸入空気量Ｇａを確保する必要がある。すなわち、圧縮率を低減させるにせよ、低温始動に必要十分な吸入空気量は確保されるように、作用角θの拡大による吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣの遅角化は、ある程度迄に留めておく必要がある。

そのため、ここでは上記停止時作用角設定処理での手動停止時の吸気バルブ１６の目標作用角θｔを、気筒内（燃焼室１２内）での空気の圧縮率が、高温始動時のノッキングの発生を回避可能な範囲の上限値以下となり、且つ同気筒内の空気の圧縮率が低温始動に十分なトルクを発生可能な範囲の下限値以上となるような作用角に設定するようにしている。これにより、再始動時には、たとえ低温始動となってもフリクションの増大したエンジン１０の始動を許容できることとなり、たとえ高温始動となってもノッキングの発生を回避することができることとなる。また圧縮率の低減によるデコンプ作用もある程度は得られるようになる。

なおこのときの吸気バルブ１６の作用角中心φは、上記のような閉弁時期ＩＶＣの遅角化を許容すべく、アイドル運転時のようなエンジン１０の低負荷運転時に比して遅角側に設定されている。

これに対して自動停止後には、上記停止時作用角設定処理により、吸気バルブ１６の作用角θは、最大作用角θｍａｘに設定される。このときの吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣは、図５（ｂ）に示すように、吸気下死点ＢＤＣよりも大幅に遅角され、圧縮行程中期とされる。

自動停止後には比較的短い時間でエンジン１０が再始動されるため、再始動は高温始動となると予測される。高温始動のみを想定するのであれば、始動時のエンジン１０のトルクは比較的小さくて済むため、吸入空気量Ｇａをあまり多く確保する必要はなく、デコンプ作用が最大限に得られるように吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣの大幅な遅角化が許容される。そこでこのときには、吸気バルブ１６の作用角θを最大作用角θｍａｘとして、その閉弁時期ＩＶＣが最大限に遅角されるようにしている。ちなみにこのときの吸気バルブ１６の作用角中心φは、上記手動停止時と同じ位相に設定される。

図６は、上記停止時作用角設定処理の手動停止時における制御態様の一例を示している。
時刻ｔ１においてイグニッションスイッチがオンからオフへと操作されると、すなわち手動によるエンジン１０の停止指令がなされると、吸気バルブ１６の作用角θは、上記設定される目標作用角θｔ（＝２００°ＣＡ）に向けて徐々に拡大される。またこれに伴って吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣは吸気下死点ＢＤＣに向けて徐々に遅角される。

このときのスロットル開度Ｔａが一定に固定されていれば、作用角θの拡大により、吸入空気量Ｇａは同図に一点鎖線で示すように増大されるようになる。本実施形態では、上記協調制御により、作用角θの拡大に応じてスロットル開度Ｔａが徐々に縮小されることから、そうした吸入空気量Ｇａの増大は抑えられるようになる。

その後の時刻ｔ２において、吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣよりも遅角されると、その後の作用角θの更なる拡大に応じて吸入空気量Ｇａは減少されることになる。よって本実施形態では、時刻ｔ２以降は、上記協調制御によって作用角θの拡大に応じてスロットル開度Ｔａを徐々に拡大することで、そうした吸入空気量Ｇａの減少を抑えるようにしている。

そして時刻ｔ３において、吸気バルブ１６の作用角θが上記設定された停止時の目標作用角θｔ（＝２００°ＣＡ）に達すると、拡大が停止されて作用角θはその目標作用角θｔに保持される。そしてその目標作用角θｔへの作用角θの拡大が完了し、且つエンジン１０が完全に停止されたことが確認されると、電子制御装置２０は機関停止処理を終了し、自身への通電を停止する。

図７は、上記停止時作用角設定処理の自動停止時における制御態様の一例を示している。
時刻ｔ４において上記自動停止条件が成立し、電子制御装置２０の制御モードがモード１からモード２へと変更されると、すなわち自動停止再始動制御によるエンジン１０の停止指令がなされると、吸気バルブ１６の作用角θは、このときに設定される目標作用角θｔである最大作用角θｍａｘ（＝２６０°ＣＡ）に向けて徐々に拡大される。このときにも、作用角θの拡大に伴って吸気下死点ＢＤＣに向けて吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣが遅角化されると、それに応じて吸入空気量Ｇａが増大されてしまうため、その増大を抑えるようにスロットル開度Ｔａは上記協調制御によって徐々に縮小される。

その後の時刻ｔ５において、吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣよりも遅角されると、その後の作用角θの更なる拡大に応じて吸入空気量Ｇａは減少されるようになるため、その減少を抑えるようにスロットル開度Ｔａは上記協調制御によって徐々に拡大されるようになる。

時刻ｔ６において、吸気バルブ１６の作用角θが、このときの目標作用角θｔである最大作用角θｍａｘに達すると、その拡大が停止されて作用角θはその最大作用角θｍａｘに保持される。そしてその目標作用角θｔへの作用角θの拡大が完了し、且つエンジン１０が完全に停止されたことが確認されると、電子制御装置２０はその制御モードをモード３に変更し、再始動条件が成立するまでエンジン１０を、停止した状態で待機させる。

以上説明した本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、エンジン１０の停止指令後に、エンジン１０再始動に備えて吸気バルブ１６の作用角θを、低負荷運転時の設定値に比して大幅に拡大させるようにしている。具体的には、吸気バルブ１６の閉弁時期ＩＶＣが圧縮行程中期となる程度までその作用角θを拡大させている。そのため、気筒内の空気の圧縮率が下がり、デコンプ作用が得られるようになり、クランキング中のクランクシャフトの回転に必要なトルクが小さくなることから、エンジンの再始動が容易となる。また吸気バルブ１６で吸気を絞ることなくデコンプ作用を得ているため、摩擦熱による圧縮端温度の上昇を、ひいては高温始動時のノッキングの発生も好適に回避することができる。

（２）本実施形態では、エンジン１０の手動停止時と自動停止時とで、上記作用角θの拡大における目標作用角θｔを異ならせるようにしている。より詳しくは、自動停止時には、目標作用角θｔを作用角可変機構１９の最大作用角θｍａｘに設定する。また手動停止時には、気筒内の空気の圧縮率が高温始動時のノッキングの発生を回避可能な範囲の上限値以下となり、且つ同気筒内の空気の圧縮率が低温始動に十分なトルクを発生可能な範囲の下限値以上となる作用角に設定する。そのため、自動停止時・手動停止時のいずれにおいても、想定される始動状況に応じた望ましい作用角を、エンジン始動に備えて設定しておくことができる。

（３）本実施形態では、上記のような機関停止時の吸気バルブ１６の作用角θの拡大に応じてスロットル開度の協調制御を行っている。そのため、機関停止中の吸気バルブ１６の作用角θ拡大に伴う吸入空気量Ｇａの変動が抑えられ、圧縮率変動によるエンジン回転速度の変動を抑制することができる。

（４）本実施形態では、上記機関停止時の吸気バルブ１６の作用角θの拡大に併せ、その作用角中心φも変更するようにしている。そのため、再始動に際して吸気バルブ１６を、より始動に適したバルブ特性とすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記停止時作用角設定処理での手動停止時及び自動停止時の目標作用角θｔの設定は、上記実施形態の例に限らず、適用されるエンジンの特性等に応じて適宜変更しても良い。要は、手動停止後、自動停止後に各々想定される再始動の状況に対応可能な作用角θに、機関停止時の吸気バルブ１６の目標作用角θｔを設定すれば、良好な始動性を確保することが可能である。

・上記停止時作用角設定処理では機関停止時に作用角中心φは、手動停止時・自動停止時共に同一の位相に設定するようにしていたが、これらを異なった位相に設定するようにしても良い。この場合、エンジン１０の再始動に際しての吸気バルブ１６のバルブ特性を、より細密に設定することができる。そのため、その設定次第では、エンジン１０の始動性の更なる向上を図ることも可能である。

・上記実施形態では、上記停止時作用角設定処理での目標作用角θｔを手動停止時と自動停止時とで切り換えるようにしていたが、そうした機関停止時の目標作用角θｔの設定を、それ以外のエンジン停止条件に応じて可変設定するようにしても良い。例えば機関停止時の外気温が極低温のときには、極低温の状態でエンジン１０が再始動されることが想定されるため、外気温が比較的高いときに比して目標作用角θｔを小さく設定するようにする、といった設定も可能である。こうした場合等、本発明は、自動停止再始動制御を行わないエンジンにも適用することができる。

・上記停止時作用角設定処理での再始動に備えた作用角θの拡大を、エンジン１０が完全停止された後に行うようにしても良い。この場合、作用角θの拡大に併せたスロットル開度Ｔａの協調制御は省略することができる。そうした場合以外にも、作用角θの拡大に伴うエンジン回転速度の変動がそもそも小さい場合等には、スロットル開度Ｔａの協調制御は省略しても良い。

・本発明に係る機関停止時の作用角θの拡大に係る制御は、作用角可変機構１９のみを備え、位相可変機構１８を備えていないエンジンにも上記実施形態と同様或いはそれに準じた態様で適用することができる。

本発明の一実施形態についてその適用されるエンジン制御系の模式図。 同実施形態に適用される位相可変機構（ａ）及び作用角可変機構（ｂ）のバルブ特性の可変態様を示す図。 同実施形態の適用されるエンジンでの自動停止再始動制御の概要を示す図。 同実施形態に適用される停止時作用角設定処理のフローチャート。 同実施形態での自動停止再始動制御による手動停止後（ａ）及び自動停止後（ｂ）の吸気バルブ作用角の設定例を示す図。 同処理によるＩＧオフ停止時の制御態様例を示すタイムチャート。 同処理による自動停止時の制御態様例を示すタイムチャート。 従来のバルブ特性制御装置でのエンジン停止時の吸気バルブ特性の設定態様を示す図。

符号の説明

１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…吸気バルブ、１７…排気バルブ、１８…位相可変機構、１９…作用角可変機構、２０…電子制御装置、２１…スロットルセンサ、２２…ＶＴセンサ、２３…ＶＬセンサ。

Claims (8)

1. 吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備えるエンジンに適用されるバルブ特性制御装置であって、
   エンジン停止指令後に、再始動に備えて前記吸気バルブの作用角を拡大させるように前記作用角可変機構を制御する
   ことを特徴とするエンジンのバルブ特性制御装置。
2. 吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備えるエンジンに適用されるバルブ特性制御装置であって、
   エンジン停止指令後に、再始動に備えて前記吸気バルブの作用角を拡大するように前記作用角可変機構を制御するとともに、その拡大後の作用角を当該エンジンの停止条件に応じて可変設定する
   ことを特徴とするエンジンのバルブ特性制御装置。
3. 前記拡大後の作用角は、前記吸気バルブの閉弁時期が圧縮行程中期となる範囲内で可変設定される請求項２に記載のエンジンのバルブ特性制御装置。
4. 当該エンジンは、自動停止再始動制御を行うものであって、前記エンジンの停止条件として、その自動停止再始動制御に基づく自動停止と、イグニッションスイッチのオフに基づく手動停止とを含む請求項２又は３に記載のエンジンのバルブ特性制御装置。
5. 前記自動停止時には、前記手動停止時に比して、前記拡大後の作用角を大きく設定する請求項４に記載のエンジンのバルブ特性制御装置。
6. 前記自動停止時には、前記拡大後の作用角を、前記作用角可変機構の最大作用角に設定し、前記手動停止時には、気筒内の空気の圧縮率が高温始動時のノッキングの発生を回避可能な範囲の上限値以下となり、且つ同気筒内の空気の圧縮率が低温始動に十分なトルクを発生可能な範囲の下限値以上となる作用角に設定する請求項５に記載のエンジンのバルブ特性制御装置。
7. 当該エンジンは、前記吸気バルブの作用角中心を可変とする位相可変機構を更に備え、エンジン停止指令後に、次回のエンジン再始動に備えて、前記作用角中心を当該エンジンの停止条件に応じて定められた位相に設定する
   ことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のエンジンのバルブ特性制御装置。
8. 前記エンジン停止指令後の前記作用角の拡大に併せて、スロットル開度を調整させる請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンのバルブ特性制御装置。

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