JP4751254B2 - イベント可変・弁機構を備えたエンジンの制御方法、同エンジンの制御に用いられる、コンピューター読取り可能な記憶媒体及び、同エンジン制御用コンピューター・プログラム - Google Patents

Description

本発明はイベント可変・弁機構を有する内燃機関（エンジン）の始動及び停止を改善するための制御方法に関する。本発明は、エンジンの始動及び停止の頻度が多いハイブリッド自動車に特に有用である。

エンジン作動中の吸気バルブ及び排気バルブの制御方法の一つが特許文献１に記載されている。この方法は、エンジン始動の間及び停止の間にイベント可変・弁機構を作動させるための方法を開示している。この方法は、エンジン停止要求或いはエンジン始動要求が出された後でバルブ作動を制御することを企図している。

この方法は、停止シーケンスの間、運転者に違和感を与えずにエンジン速度を徐々に低減することを企図して、バルブ・リフトと燃料供給量を低減する。この方法は、吸気量及び燃料量を制御することによって、より管理された方法でエンジンが停止まで減速することを企図している。

この方法はまた、バルブ・リフトを調整することによりエンジンの始動を制御することを企図している。実施形態の一つにおいて、バルブ・リフトはエンジン停止直後から所望量に移動され、それから、その後のエンジン始動の間、一定に保持される。別の実施形態において、バルブ・リフトは始動の直前に予め設定された位置に調節され、始動の間、保持される。これらのバルブ・リフト制御は、エンジンの自動的な始動を滑らかにすることを企図している。

加えて、この方法はまた、バルブ・リフトを予め設定された位置に設定することによって、エンジン停止後のエンジン排出物を低減することを企図している。
米国特許出願公開第2003/0106515号明細書

しかしながら、上述の特許文献１に記載された方法は、いくつかの不利点を持つ。具体的には、この方法は、エンジン停止の間、燃焼安定性を考慮することなく、バルブ・タイミング及び燃料量を制御している。燃焼安定性が気筒内空気量の低減によって影響され得ることを考慮していないので、この方法によって失火が生じたりエンジン排出物が増加する可能性がある。

加えて、上述の方法は、バルブが一定のリフト指令に従うときに、酸素がエンジンを通って圧送されることを可能と得るため、車両排出物が求められるものより高くなる可能性がある。換言すれば、エンジンがバルブ・リフトが固定されたエンジンと同様の方法で始動され、同程度の排出物が予想される。例えば、始動の間、エンジンがある位置まで回転するまでエンジンの位置が判らない場合がある。結果として、気筒が予め設定された燃焼順序（例えば、4気筒エンジンの場合、1-3-4-2）で燃料供給され得るように、気筒への燃料供給が遅延される。燃料供給が遅れ、それにより燃焼が遅れることにより、始動シーケンスの少なくとも一部の間、空気がエンジンを通って触媒に圧送され得る。空気は触媒を冷やし、そして更に、NOxを還元する筈の触媒サイトに酸素を供給し得る。その結果として、触媒温度の低下と還元サイトの減少が、エンジン始動の間の触媒効率を低下させ得る。

本発明は上述の従来技術の持つ欠点を実質的に解決する、イベント可変・弁機構を備えるエンジンの制御方法を提供することを課題とする。

本発明の実施形態の一つは、イベント可変・弁機構を備えたエンジンのエンジン停止中の制御方法を含み、その方法は、エンジン停止要求に応じて少なくとも一つの気筒のバルブ・リフトを低減する工程及び、上記低減されたバルブ・リフトが上記気筒内の気筒空気充填量を所定量を下回るまで低減したとき、上記気筒に対する燃料流を停止する工程を有する。

エンジン停止要求の後にバルブ・リフトを低減すること及び、気筒内に導入される空気量が、所望の燃焼安定性レベルを保持し得るレベルを下回ったときに燃料供給を停止することにより、エンジン排出物及び運転者の違和感が低減され得る。例えば、バルブ・リフト及び気筒燃料供給は、少なくとも幾つかの状態の間、エンジン停止シーケンスの間、エンジン・トルクを低減すべく制御された方法で調整され得る。しかしながら、気筒に導入された空気量が所定レベル（例えば、所望の燃焼安定性をもたらし得る空気量）に達したときに燃料流を停止することは、エンジンの失火を低減し、それによって排出される炭化水素の量が減少するので、エンジン排出物を低減できる。加えて、燃焼がより堅実なものとなるので、可聴エンジン・ノイズ及びエンジン・トルクがより均一となる。

さらに、別の形態が、イベント可変・弁機構を備えたエンジンのエンジン始動中の制御方法を含み、その方法は、エンジンの始動要求後の停止位置からの始動の間、エンジン速度を増加する工程及び、その始動の間、少なくとも一つの気筒の吸気バルブ・リフトを増加する工程を有する。

エンジン始動の間のエンジン速度の増加時にバルブ・リフトを増大することによって、エンジン始動の間のエンジン排出物及び排気系に圧送される酸素の量が低減され得る。イベント可変・弁機構は、エンジン停止と所定エンジン速度（例えば、アイドル速度）までの間の少なくとも一部のあいだ、零を含む低いリフト位置に指令され得る。イベント可変・弁機構を低いリフト位置に操作することによって、エンジンを通って圧送される空気量が低減され得る。エンジン速度が増加したとき、そしてエンジン位置が判定されたとき、バルブ・リフトは選択された気筒内で燃焼が開始するように増加され得る。このようにして、始動シーケンスの一部のあいだ、触媒へ流れる酸素を低減するために低いバルブ・リフトが使用され、始動シーケンスの別の部分のあいだ、トルクが生成され得るように気筒充填量を増加するため、高いバルブ・リフトが使用され得る。

加えて、始動の間、吸気量が失火の可能性を低減するレベルに到達するまでは、燃料流が停止される。これは、エンジン始動時の排出物を更に低減し得る。

本発明は幾つかの利点を提供する。具体的には、この取り組みは、エンジンが停止指令された時からエンジンが再始動されるまでの間、触媒に圧送される酸素量を低減することにより、エンジン排気を改善し得る。加えて、この方法は運転者の違和感すなわち、エンジン・トルクと可聴のエンジン・ノイズを低減するために使用され得る。さらに、この方法は、エンジン始動に要する時間及び/又はエンジン停止に要する時間を短縮することが出来、それによって排出レベルを更に低くすることを可能とする。

上述の利点及び他の利点、そして本発明の他の特徴が、後述の「発明を実施するための最良の形態」のみから、または、添付の図面と関連付けることにより、容易に理解出来るであろう。

図1を参照すると、複数の気筒を有するエンジン10が電子エンジン制御器12によって制御される。なお、図1においては複数の気筒の一つのみが示される。エンジン10は、燃焼室30及び、クランク軸40に結合されるピストン36をその中に備えた気筒壁32を含む。燃焼室30は、それぞれの吸気バルブ52および排気バルブ54を介して、吸気マニフォールド44および排気マニフォールド48と連通するのが知られている。排気バルブはカム53によって作動させられ、吸気バルブはイベント可変・バルブ・アクチュエータ51によって作動させられる。あるいは、排気バルブ54と吸気バルブ52の両方とも、イベント可変・バルブ・アクチュエータに作動させられても良い。イベント可変・バルブ・アクチュエータは、電気部品或いは、油圧部品によって調整される機械装置であり得る。あるいは、バルブ・アクチュエータは例えば、電気的に駆動され或いは、流体的に駆動され得る、また、機械部品、電気部品及び/又は油圧部品の組み合わせを有する場合のある、電気機械式バルブであり得る。加えて、バルブ・アクチュエータは、バルブ・リフト、バルブ位相或いは、位相とリフトの両方を調整可能であり得る。いくつかのアクチュエータ設計が、零バルブ・リフト、最小リフト、吸気バルブと排気バルブとの間のネガティブ・バルブ・オーバーラップ、吸気バルブと排気バルブとの間のポジティブ・バルブ・オーバーラップ及び/又は、これらのリフト調整量と位相の調整量の両方の実行を可能とし得る。ここにおいて参照として完全に取り込む米国特許第6,145,483号明細書が、可変バルブ・アクチュエータの一例を記述する。

吸気マニフォールド44は、制御器12からの信号(FPW)のパルス幅に比例して燃料を供給するためにそこに結合された燃料噴射弁66を持つのが示されている。燃料が、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料レール(不図示)を含む、燃料システム(不図示)により、燃料噴射弁66へ供給される。あるいは、エンジンが、当業者において「直接噴射」として知られているように、燃料がエンジンの気筒内に直接的に噴射されるように構成される場合もある。加えて、吸気マニフォールド44は、任意の電子スロットル125に通じるのが示されている。さらに、必要に応じて、空気質量センサー（不図示）がスロットル125の上流に置かれる場合がある。

ディストリビューターレス（distributor-less）の点火装置88が、制御器12に応答して点火プラグ92を介して燃焼室30に点火火花を供給する。汎用排気ガス酸素（Universal Exhaust Gas Oxygen ：UEGO）センサー76が、排気マニフォールド48の触媒コンバータ70の上流に結合しているのが示されている（図中、制御器12に伝える検出信号をUEGO1と示す）。あるいは、二状態排気ガス酸素センサーが、UEGOセンサー76の代わりになり得る。二状態排気ガス酸素センサー98は、排気マニフォールド48の触媒コンバータ70の下流に結合するのが示される（図中、制御器12に伝える検出信号をEGO2と示す）。あるいは、センサー98もUEGOセンサーでも良い。触媒コンバータ温度が温度センサー77によって測定される、及び/又は、エンジン速度、エンジン負荷、大気温度、エンジン温度及び/又は吸気量、或いはそれらの組み合わせのような運転状態に基いて推定される。

触媒コンバータ70は、例の一つとして、複数の触媒ブリック（brick）を含むことが出来る。別の例においては、夫々複数の触媒ブリックを持つ複数の排気ガス調整装置が使用され得る。例の一つとして、触媒コンバータ70は三元触媒であり得る。あるいは、コンバータは、NOxトラップ、HCトラップ、酸化触媒或いは、選択的酸化触媒でも良い。

制御器12は図1において、マイクロ・プロセッサ・ユニット102、入力/出力ポート104及び、読み出し専用メモリー（read-only-memory: ROM）106、ランダム・アクセス・メモリー（random-access-memory: RAM）108、キープ・アライブ・メモリ（keep-alive-memory）110及び、通常のデータ・バスを含む、通常のマイクロ・コンピュータとして示される。制御器12は、エンジン10に結合されたセンサーから、前述の信号に加え、ウオーター・ジャケット114に結合された温度センサー112からのエンジン冷媒温度（ECT）、アクセルペダルに結合された位置センサー119、吸気マニフォールド44に結合された圧力センサーからのエンジンマニフォールド圧の計測値（MAP）、温度センサー117からのエンジンの吸気温度又はマニフォールド温度の計測値（ACT）及び、クランクシャフト40位置を検出するホール効果センサー118からのエンジン位置の計測値を含む、種々の信号を受けるのが示される。本発明の好ましい態様において、エンジン位置センサー118は、そこからエンジン速度（RPM）が判定され得るクランクシャフトの回転毎に予め設定された数の等間隔のパルスを生成する。

図2（a）を参照すると、実例として、イベント可変・弁機構の吸気バルブ及び排気バルブ夫々のバルブ・イベント特性201及び200が示される。x軸は4行程気筒サイクルの一部におけるクランク角を表す。クランク角の目盛は、図示される気筒の上死点（top-dead-center: TDC、0°）を基準としている。それらの軸は、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ・リフトを示す。この吸気バルブ及び排気バルブのリフト特性は、特定のクランク位置における吸気バルブ或いは排気バルブのリフトを示す。この図は、異なったバルブ・アクチュエータ作動位置において、種々の吸気バルブ・リフトが達成され得ることを示す。吸気バルブの高リフト特性が、カーブ201によって示される。さらに、この設計は、それによってバルブ開が禁止される零リフト位置を含む場合がある。バルブ・リフトを調整することによって、気筒に導入される空気量は、所定のエンジン作動状態において変更され得る。したがって、エンジン・トルクがバルブ・リフト及び/又はバルブ位相を調整することによって、調節され得る。

代替実施形態において、排気バルブが可変作動手段を持つ場合もある。この構成においては、排気バルブ特性が、図示された吸気バルブ特性と同じでも良い。あるいは、調整可能な排気バルブ特性は、吸気バルブの調整特性と異なるように構成されても良い。

図2（b）を参照すると、実例として、最小バルブ・リフトとバルブ位相制御を持つイベント可変・弁機構の吸気バルブ及び排気バルブ夫々のバルブ・イベント特性204及び203が示される。このグラフは、図2（a）と似ているが、最小リフト特性205が、別の位相位置206に示されている。例の一つとして、バルブ・アクチュエータ装置が少なくとも一つの最小リフトで作動しなければいけないところにおいて、最小バルブ・リフト特性をそのバルブ・リフトのピークがTDC近くに（図中、206の位置に）なるよう変移させることにより、低い気筒空気充填量が達成され得る。換言すれば、吸気バルブ開位置（intake valve opening: IVO）及び/又は吸気バルブ閉位置（intake valve closing：IVC）を動かすことによって、気筒空気量が調整され得る。さらに、気筒を通って圧送される空気の量を更に低減すべく、吸気バルブ及び/又は排気バルブの位相を調整することにより、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量もまた、調節され得る。バルブ位相調節機構は、リフト制御無しに、導入される空気量を零リフトの弁機構に略等しいレベルに低減することを、より簡素なアクチュエータ設計で可能とし得る。

導入される気筒空気量を増加或いは低減するため、バルブ・リフト及び/又は位相が、独立して或いは同時に調整され得る。また、バルブ作動制御は、例えば、夫々のバルブ作動期間及び/又は位相制限幅に基づき得る。

図3（a）を参照すると、一定のエンジン作動状態における気筒空気流量対バルブ・リフトのグラフの例が示される。このグラフは、バルブ・リフトと、バルブ・リフトを零リフトから高リフトまで変更可能なバルブ・アクチュエータに関する気筒空気流量との関係を表す。グラフのx軸はバルブ・リフトを表し、y軸は気筒内への流量を表す。この図は、バルブ・リフトと気筒内への流量との間の線形関係を表すライン301を示す。しかしながら、リフトと流量との関係は、吸気バルブと吸気ポートの配置や形状及び、吸気マニフォールドと気筒との間の圧力比によって変わり得る。このグラフは、気筒空気流量が零まで低減され得ることを示し、そして、バルブ・リフトを調整することによって、エンジン始動或いは停止の間に触媒へ圧送される酸素量が低減され得ることを表す。

図3（b）を参照すると、一定のエンジン作動状態における気筒空気流量対バルブ・リフトのグラフの別の例が示される。図3（a）と同様に、x軸はバルブ・リフトを表し、y軸は気筒空気流量を表す。最小バルブ・リフトを制限し、そして、クランク軸の位置に応じて吸気バルブの開閉タイミングを変移させる（動かす）ことにより、代替アクチュエータ設計が、この空気流量対リフト特性を作り出し得る。固定されたバルブ位相においてバルブ・リフトを変えることが、ライン305と同じ斜線を作り出し得る。もし、バルブ・アクチュエータ位相調整が、気筒を通る流量を制限するならば、最小バルブ・リフトが到達されたときに気筒流量が低減するよう、気筒の流量特性はライン305からライン303に移り得る。その一方で、ライン302によって示されるように、バルブ位相の調整が、気筒を通る流量をある一定値近くまで低減することも可能である。バルブ開位置及び閉位置が導入される空気量を決定出来るので、バルブ位相をクランク軸の位置に応じて変えることにより、気筒空気流量はライン305からライン302に低減され得る。このグラフは、エンジン停止及び始動中の気筒空気流量を低減するための代替方法として、バルブ・リフトがバルブ位相と併せて使用され得ることを示す。

図4を参照すると、模擬された（simulated）エンジン停止及び/又は始動の間の、重要と成り得る信号のグラフの例が示される。エンジン始動は、クランキング期間（図5を参照）、補助装置を用いた停止からの略一定の変化率によるエンジン速度増加（図4の(b)を参照)或いは、ダイレクト・スタートによるシリンダー起動を含み得る。始動の期間は、そこにおいてエンジン回転が開始する点とエンジン速度が所定速度（例えば、アイドル速度）に達するまでとの間の期間、又は、そこにおいてエンジン回転が開始する点とエンジン速度がエンジンの動力下で所定速度に達するまでとの期間、又は、そこにおいてエンジン回転が開始する点とエンジン速度が所定回数、所定速度を越えるまでのと間の期間、或いは、そこにおいてエンジン回転が開始する点とエンジン速度が所定時間の間、所定速度に達するまでとの間の期間を含む、数多くの方法によって規定され得る。

グラフ(a)は、エンジン停止要求信号の例を表す。この信号は、運転者のスイッチ操作によって或いは、車両の動作状態を監視し、いつエンジンを停止し及び/又は始動するかを判定する、例えばハイブリッド伝達機構制御器のような制御器によって自動的に生成される。信号の高い部分が、エンジン停止指令若しくは要求を表し、信号の低い部分がエンジン始動若しくはエンジン作動継続の要求を表す。図4のエンジン停止要求の他の信号に対するタイミングが、縦線T₁及びT₄によって示される。

グラフ（b）は、エンジン停止要求とエンジン始動要求との間の期間のエンジン速度の変化軌跡の例を表す。いくつかのハイブリッド自動車構成において、エンジン速度が、第二モーターを使用して、或いは、第二パワー・プラント（例えば、電気モーター又は流体式モーター）から独立して制御され得る。ここにおいて参照として完全に取り込む米国特許第6,176,808号明細書及び、米国特許第6,364,807号明細書が、第二モーターを介してエンジン速度を制御可能で、そして、エンジン及びモーター速度制御とは独立であり得る、ハイブリッド伝達機構を開示する。このエンジン速度軌跡は、ハイブリッド伝達機構内のエンジン速度を制御することによって可能な幾つかの軌跡のうちの一つを表す。例の一つとして、電気モーター及び変速機が、停止及び始動の間のエンジン速度を制御するのに使用され得る。加えて、バルブ・リフト及びバルブ位相は、導入される空気量が調節され得るように、エンジン位置及びエンジン速度に応じて制御され得る。図において、エンジン始動シーケンス及びエンジン停止シーケンスの夫々の間、エンジンの減速と加速が制御される。エンジン速度及びバルブ・タイミングは、所望の気筒空気量を供給すべく、同時に調節され得る。

グラフ（c）は、エンジン始動及び停止の間の多くの燃焼イベントに亘る、気筒空気流量の三つの例を示す。エンジン停止の間、固定カム・機械式弁機構が、ライン402によって表されているように、空気を導入し得る。バルブ・タイミングが固定されているので、気筒空気流量は該してエンジン速度の関数となり得る。このラインによって表される気筒空気流量は、三つの例の中で最も大きい。始動の間の、固定カム・機械式弁機構を使用する気筒空気流量は、線分409によって表され得る。図4は、T₄において低いレベルとなってエンジンを始動し動作させることを表すエンジン停止要求と、エンジン停止要求が取り消された後で増加するエンジン速度を示す。気筒空気流量即ちエンジン空気流量は、エンジン速度が増加するに連れて増加する。もし、気筒吸気流量が燃焼が禁止されている間に増加すると、エンジンを通して圧送される酸素は、触媒を冷やし及び／又は、NOxを還元するために使用され得る触媒サイトを占有し得る。その結果、触媒の効率が低下する可能性がある。その一方で、もし燃焼が低い気筒空気流量で開始されるならば、失火が生じる可能性がある。従って、始動の間、所望のレベルの燃焼安定性が得られるまで、気筒空気流量を制限し燃焼を禁止することが望ましい。

ライン403は、あるリフト振幅及び/又は、位相制御制約によって制限され得るイベント可変・バルブ制御機構を使用する、気筒空気流量制御の例を表す。例えば、バルブ・アクチュエータが吸気行程の間、バルブ・リフトを1mmに制限する。その一方で、別のバルブ・アクチュエータが一定のリフトにおいて或るバルブ位相量に制限され得る。4番目のグラフ（d）で表されるバルブ・アクチュエータのリフト/位相量制御信号が、エンジン停止中の気筒空気流量を低減するための制御軌跡の例を示す。エンジン停止要求の後、バルブ・リフト及び/又はバルブ位相は、グラフ（d）に示すように気筒空気流量を低減すべく調整され得る。エンジン速度及びバルブ・リフト/バルブ位相の気筒空気流量に対する影響が、エンジン停止中の空気流量を表し得る二つの異なる線分を示すライン403の中に確認出来る。エンジン停止要求の後の第一の線分は、エンジン速度の減少及び、バルブ調整の影響を表す。グラフ(d)によって表されるバルブリフト/位相が完了したのち（即ち、リフトが幾分か低減され及び/又は、位相量が幾分か変更された）、第二の線分が生じる。この線分は、バルブ・アクチュエータのリフト及び/又は位相の制限が、エンジンが回転している間にエンジンを通るエンジン空気流を完全には止めないが、その気筒空気流量は、固定タイミング・機械式弁機構に比べて低減され得ることを表す。

エンジン始動の間、リフト/位相制限されたバルブ・アクチュエータは、ある部分的な又は最小流量位置から、別の部分的又は全範囲（最大）流量位置を示すように制御され得る。アクチュエータを最小流量位置に保持することにより、始動の間、エンジンを通る空気流量は低減され得る。例えば、ライン410は、始動の間の空気流量低減制御の一つの可能性を示す。気筒空気流量は、エンジン速度が目標或いは所望の量を下回っている間、低減され、その後、エンジン速度が目標速度、例えばアイドル速度に略等しくなったとき、アクチュエータの作動範囲の部分的或いは全部の量まで増加され得る。この制御は、二つの線分410によって表される気筒空気流量をもたらす。

エンジン停止の間に気筒空気流量を略零に低減可能なバルブ・アクチュエータに関する気筒空気流量が、ライン401によって表される。このラインは、エンジン速度及びバルブ・リフト及び/又はバルブ位相の関数であり得るエンジン空気流量を示す。アクチュエータがグラフ（d）内に表される最小位置に到達したとき、エンジン空気流量は零又はその近傍まで低減される。

ライン401は、ライン402（固定カム・弁機構）及びライン403（幅が制限されたバルブ・アクチュエータ）によって表される量より低いレベルまで、気筒空気量を低減することが可能であることを示す。

エンジン始動は、始動の間にエンジンを通る空気流量を少なくする或いは無くすことを可能とすることにより、更に改善され得る。上述したように、始動の間にエンジンを通る空気流量は触媒の効率を低減し得る。ライン408は、始動の間に触媒に向かって圧送され得る酸素の量を低減するために使用され得る、一つのエンジン空気流量制御の結果を表す。具体的には、空気流量は、所望の或いは目標のエンジン速度になるまで、制限され得る。その後、空気流量は所望のエンジン或いは気筒の空気流量が達成されるまで、増加される。

グラフ（d）は、エンジン空気流量及び/又は気筒空気流量を調整するのに使用され得るバルブ・リフトの変化の軌跡の一例を表す。この例において、バルブ・リフト指令は、T₁における初期値からT₃における値に低減される。あるいは、リフトの低減が、エンジン停止要求の時点より前或いは後の時点で開始しても良い。つまり、必要に応じて、エンジン停止は所定のバルブ・リフト調整が達成されるまで、遅延され得る。加えて、バルブ・リフト及び/又はバルブ位相量は、低減位置に向かって必ずしも線形的な勾配で変化する必要は無い。つまり、バルブ・リフト及び/又はバルブ位相量は、ステップ状或いは階段状の変化、指数関数的減衰変化又は、それらの方法の組み合わせによる変化であって良い。

上述したように、エンジン始動中にバルブ・リフトを増加することは、エンジン空気流量の低下を遅延させ得る。図4に表されたエンジン始動は、バルブ・リフトの調節をT₄からT₅の間遅延し、そして、そこにおいて望ましいエンジン速度が到達されるT₇までに完了する。この例において、バルブ・リフトの調整の前の遅延時間（T₅−T₄）は、エンジンを停止から所望の始動速度まで加速するのに掛かる時間量（T₄からT₇）からバルブ・リフト・アクチュエータを動かすのに係る時間を引くことによって決定される。停止シーケンスと同様に、バルブ・リフトは始動の間、高いリフトに向かって必ずしも線形的な勾配で変化する必要は無い。リフトは、ステップ状或いは階段状の変化、指数関数的減衰変化又は、それらの方法の組み合わせによる変化であって良い。

上述したように、バルブ・アクチュエータの設計次第で、エンジン空気流量即ち気筒空気流量を制御すべくバルブ・タイミングを調整することも可能である。バルブ位相は、グラフ（d）に示されたのと同様の方法で調整され得る。しかしながら、バルブ・タイミングは、基礎バルブ・タイミング及び位相器の許可範囲に応じてエンジン空気流量を低減すべく、進角或いは遅角され得る。

グラフ（e）は、エンジン停止及び始動中の燃料供給制御を示す。燃料流は、所望の燃焼安定性レベルに必要な空気の下限を定めるエンジン吸気量或いは気筒空気量に一致し得る位置、時間T₂において停止される。すなわち、燃料流は燃焼安定性が所望のレベルより小さくなりそうなときに停止され、それによって失火が減らされる。この例において、燃料は、気筒空気流量を零まで低減可能な弁機構に関しては位置405で規定される気筒空気量において停止され、気筒空気流量低下が零より前で制限される弁機構に関しては位置406で規定される気筒空気量において停止され、そして固定カム・機械式駆動バルブを持つ弁機構に関しては位置407で規定される気筒空気量において停止される。

始動中の燃料制御もまた、グラフ(e)に示される。
燃料は、そこにおいてバルブ・リフトの増加が、気筒が所望のレベルの燃焼安定性をもたらし得る空気量を導入するのを可能とするところの、T₆において可能とされ得る。燃焼安定性のレベルが達成され得るまで燃料供給を遅延することは、失火する気筒の数を低減するので、エンジン排出物と運転者の違和感を低減し得る。この例において、始動の間の燃料は、気筒空気流量を零まで低減可能な弁機構に関しては位置412で規定される気筒空気量まで遅延され、気筒空気流量低下が制限される弁機構に関しては位置411で規定される気筒空気量まで遅延され、そして固定カム・機械式駆動バルブを持つ弁機構に関しては位置413で規定される気筒空気量まで遅延される。

イベント可変・弁機構を動かすための代替方法が、バルブ・リフト或いはバルブ位相が低減された値に設定される間及び、燃料流が停止されている間、エンジン速度を停止から所定速度（例えば、アイドル速度）まで増加することであり得る。所定のエンジン速度又はその近傍において、一つ以上の気筒内で燃焼が開始するように、燃料流が駆動され、そしてバルブ・リフトが増加或いはバルブ位相が調整され得る。換言すれば、エンジン停止において、バルブ・リフトは最初に零か部分的なリフトに設定され、エンジンが所定速度に到達したとき、バルブ・リフトは、増加された部分的リフト或いは完全リフトに増加すべく設定され得る。吸気バルブ及び/又は排気バルブは、この方法で制御され得る。しかし、もし排気バルブを通る流量が低減されるならば、より多くの排気残留物が気筒混合気内に含まれ得るので、エンジン始動は、より難しくなる。このようにして、バルブ・タイミングは、触媒効率が増加し得るように排気ガス触媒への酸素流を低減或いは停止することが出来る。

［注釈］ハイブリッド・パワートレインは、二つ以上のトルク出力可能な装置を備える場合があり、ここにおいて、内燃機関（internal combustion : IC）エンジンと補助動力装置との組み合わせとして規定される。例えば、ハイブリッド・パワートレインは、ICエンジンと電気モーター、ICエンジンと油圧式動力装置、ICエンジンと空気式動力装置、ICエンジンと一つ以上のエネルギー蓄積フライホイール、又は、これらの装置の種々の組み合わせであり得る。加えて、エンジン停止の間、バルブ・リフト/位相は、必ずしも最大値から最小値に調節される必要は無い。換言すれば、停止シーケンスの間、バルブ・リフトは第一のリフトから第二のリフトに低減される場合もある。また、バルブ・リフト/位相量の調整がエンジン空気流量に与える効果は、エンジン速度、バルブ・ジオメトリ（配置や形状）及び、最初の及び/又は最後のリフト/位相量に依存し得る。同様に、エンジン始動の間、バルブ・リフトを最小量から最大量まで増加する必要は無い。バルブ・リフトは、第一量から第二量に増加する場合もある。さらに、エンジン停止シーケンスの間、排気バルブのバルブ・リフト及び/又は位相が調整され得るが、排気バルブ・リフトを低減すると燃焼残留物を増加し燃焼安定性を低減する場合があるので、エンジン速度が零又はその近傍になった後に、排気バルブ・リフトを低減することが好ましい場合もある。

図5を参照すると、エンジン停止とエンジン始動の代替模擬計算結果を表すシーケンス例が示されている。信号及びグラフは、図4中のものと同じである。しかしながら、図5は、異なるエンジン始動方法を表す。具体的には、通常のスタータ・モーターの補助を使ったエンジン始動が示される。

グラフ(a)は、エンジン停止要求信号の例を示す。上述したように、停止要求は、運転者或いはハイブリッド・パワートレイン制御器によるものを含む、多くの方法によって生成され得る。

グラフ（b）は、停止中及び始動中のエンジン速度を示す。エンジン停止シーケンスは、図4中のものと同じであるが、この例においては、補助モーター（例えば、電気モーター或いは、油圧モーター）によって提供されるエンジン速度制御が無い。

エンジン始動速度が、グラフ(b)の右側に示される。この図は、スタータ・モーターによって増大され、そして、クランキング速度（即ち、クランキング周期）で安定するエンジン速度を示す。クランキングは、大体、T₄とT₆との間の期間に生じる。位置T₆において燃料が供給された後、エンジン速度は気筒内の燃焼による増加を開始する。準備期間（run-up）即ち、そこにおいてエンジンがエンジン・クランキング速度とエンジン・アイドル速度との間を増速している期間の後、エンジン速度は所定レベル、例えばアイドル速度に安定する。しかしながら、エンジン速度がアイドル速度に留まる必要は無く、準備期間の後は運転者の要求に応じて変化し得る。

グラフ（c）は、エンジン始動及びエンジン停止の間の、多くの燃焼イベントに亘る気筒空気流量を示す。気筒空気流量ライン501、502、及び503は、夫々、流量を零又はその近傍まで低減可能な弁機構、固定カム・機械式駆動弁機構、アクチュエータの許可範囲が制限された弁機構に関する気筒空気流量を示す。燃料流は、各気筒空気流量曲線の位置505、507及び506によって表される気筒空気量において、停止される。

図4に示されたシーケンスと同じく、停止シーケンスの間、エンジン空気流量は、燃焼ガスが触媒を暖め続け且つ、排気ガスを触媒に供給し続けるように低減され得る。燃焼ガスは、望ましい所定レベルの燃焼安定性が達成されなくなるまで触媒へ流れる。さらに、吸気流量は、低いリフト或いは所望のバルブ位相が達成されるまで、低減され得る。

スタータ・クランキング方法による始動のとき、各弁機構に関する気筒空気量は、ライン508、509及び510によって表され得る。固定カム・機械式駆動バルブを持つ弁機構の気筒空気流量はライン509に対応し、制限された許可範囲を持つ弁機構アクチュエータの気筒空気流量はライン510によって表され、そして気筒空気流量を零或いはその近傍まで低減可能な弁機構アクチュエータの気筒空気流量はライン508によって表わされ得る。燃料流は、位置513、512及び511の、各気筒空気流量曲線によって表される気筒空気量において開始される。

グラフ(d)は、エンジン停止及びエンジン始動の間のバルブ・リフト及び/又はバルブ位相の例を表す。バルブ・アクチュエータの調整による気筒空気流の低減は、エンジン始動要求と同期してT₁において開始し、T₃において終了する。

グラフ（d）の右側に、始動の間のバルブ・アクチュエータ調整が示される。この例において、エンジンの停止要求が無くなった後、バルブ調整は一時、遅延される。遅延の継続期間は零でも良く、又、例えば、エンジン位置を認識するための時間、始動時のエンジン位置、燃料供給装置を加圧するための時間、エンジン温度、或いは、他の如何なるエンジン又は車両の状態の関数でも良い。

図5のグラフ（e）は、エンジン停止及びエンジン始動の間の燃料流を可能とする時期を表わす。この例のエンジン停止シーケンスの間、気筒空気流量を零或いはその近傍に出来るバルブ・アクチュエータの制御方法の一つを表すカーブの位置505における気筒空気充填量に対応する位置T₂で燃料が停止される。位置506及び507は、異なるバルブ駆動方法を使用したときの、位置505に等価な空気充填量を表わすが、この気筒空気充填量を達成するために係る時間は、気筒空気量が低い速度で低減されるために、増加する場合がある。したがって、他の例において、燃料流の停止が、所望の燃焼安定性レベルを表わす気筒空気量に到達するのに係る時間によって遅延される場合もある。この方法は、燃焼混合気を触媒に供給する間、エンジン・トルクを減少するために使用され得、そして、エンジン停止の間に触媒に導入される空気の量を低減し得る。

始動中の燃料流の使用可能性が、グラフ（e）の右側に示される。位置T₆において燃料供給が開始され、この位置は、所望のレベルの燃焼安定性を供給し得る気筒空気量512に対応する。位置513及び511における気筒空気量は、位置512における気筒空気量と同じレベルであるが、その気筒空気充填レベルは、気筒空気充填量が位置512において達成される時間より前に達成される。換言すれば、クランキング即ち準備期間の間、気筒空気流量を零又はその近傍に出来るバルブ・アクチュエータをもつエンジンに入る空気より、固定カム・機械式駆動弁機構を持つエンジンに入る空気や、調整可能範囲が制限された弁機構を持つエンジンに入る空気の方が多くなり得る。クランキング即ち準備期間の間にエンジンを通る空気流量を低減することは、エンジン排出物を低減し得る。例えば、エンジン制御器がエンジン位置を判定し、そして選択された気筒に燃料を供給するための時間を持つように、始動の間、燃料供給が遅延されることがある。しかしながら、始動の間に燃料流を遅延することにより、いくつかの気筒がエンジンを通して空気を圧送して触媒を冷却及び/又は酸化し、それによってその後に続く再始動の間の触媒効率を低下する可能性がある。

図6を参照すると、イベント可変・弁機構エンジンのエンジン停止シーケンスの一例のフローチャートが示される。エンジン停止（即ち、エンジン停止シーケンス）の間、いくつかのエンジンは、直ちに気筒に対する燃料流及び点火を止めることによって、停止される。燃料流が停止された後も、エンジンはエンジン速度を低減しながら回転を続けることが出来る。結果として、燃焼に加わらなかった空気は、吸気マニフォールドから排気マニフォールドに圧送されて触媒を通る。その空気が触媒を冷却し及び/又は、その空気内の酸素が、そうでなければNOxの還元に使用可能な触媒サイトを占有する可能性があるので、このことは、エンジンが再始動されるときのエンジン排出物を増加させ得る。

ステップ601において、ルーチンはエンジン停止要求が生じたかどうかを判定する。もしエンジン停止要求が生じていないならば、そのルーチンは終了する。図6のルーチンは、所定時間毎或いは、バルブ調整が敏速に行なわれるようにエンジン又は制御器の作動イベントに応じて、繰り返し実行され得る。もし、エンジン停止要求が生じたならば、ルーチンはステップ602に続く。

ステップ602において、エンジン速度は低減され得、そして、気筒空気流量もまた、バルブ・アクチュエータ機構を調整することによって低減され得る。実施形態の一つにおいて、バルブ・リフト及び燃料量が、気筒充填質量を低減すべく調整され、それによって、入手可能な気筒トルクが低減する。別の実施形態において、バルブ位相（すなわち、クランク軸の位置に対するバルブ開位置及び/又は、バルブ閉位置）及び、燃料量が気筒充填質量を低減すべく調整され得る。更に別の実施形態において、バルブ・リフト、バルブ位相及び、燃料量が、気筒充填質量を低減すべく調整され得る。バルブ・リフト及びバルブ位相の調整は、同時に行なわれても、一方に引き続いて他方が行なわれても良い。燃料量の調整は、気筒空気量の調整に比例して行なわれても良いし、或いは、例えばエンジン温度や始動からの経過時間のようなエンジン運転状態の関数でもあり得る。

多くの異なる方法が、気筒空気充填量及び/又はエンジン・トルクがエンジン始動の間に低くされるように、バルブ・アクチュエータ（例えば、バルブ・リフト及び/又は、バルブ開位相及び/又は、バルブ閉位相を調整するアクチュエータ）を調整するのに使用可能である。実施形態の一つにおいて、バルブ・リフトが高いリフト位置から、所定の速度、例えば、0.05mm/秒又は0.05mm/燃焼イベント、で低減され得る。別の実施形態において、バルブ開位置及び閉位置が、導入される空気充填量が低くなるように、例えば1秒あたり100クランク角度で遅角或いは進角され得る。更に別の実施形態において、バルブ・リフト或いはバルブ位相が、例えば大気圧及び/又は目標トルクのようなエンジン運転状態に更に応じて調整され得る。

例の一つにおいて、排気バルブ開位置及び排気バルブ閉位置が既知となるように排気バルブ・タイミング・カムが固定される一方で、吸気バルブ・タイミング及びリフトが調整される場合がある。この例において及び他の例において、ここにおいて参照として完全に取り込む米国特許出願公開第2005/0205063号明細書に記述された方法が、エンジン停止要求後の気筒空気量を決定するのに使用され得る。個々の気筒空気量は、エンジン・トルクに関連する気筒圧から、下式（1）より決定され得る。

ここにおいて、IMEP_cyl が気筒の図示平均有効圧であり、Γ_brake がエンジン・ブレーキ・トルクであり、Γ_{friction_total} が総エンジン摩擦トルク、Γ_{pumping_total} が総エンジン・ポンピング・トルクであり、Γ_{accessories_total} が総エンジン補機トルクであり、Num_cyl_Act が作動している気筒の数であり、V_D が作動気筒の排気量であり、SPKTR が最大トルク量を発生する点火時期の最小進角量（minimum best torque: MBT）からリタードされた点火時期に基づくトルク比である。エンジン・ブレーキ・トルクを低減することにより、停止中のエンジン速度が低減される。

SPKTR項は、下式(2)に基づき得る。

ここにおいて、Γ_ΔSPK がMBTからリタードされた点火時期におけるトルクであり、Γ_MBT がMBTにおけるトルクである。SPKTRの値は、MBTからのリタード量に応じて、0から1の幅を持ち得る。

個々の気筒の燃料質量は、例の一つとして、各気筒に関して下式(3)によって決定され得る。

ここにおいて、m_f が燃料の質量であり、C₀からC₆ が、記憶された所定の回帰多項式係数であり、Nがエンジン速度であり、AFRが空燃比であり、そしてIMEPが図示平均有効圧である。より多くの項或いは、より少ない項を持つ多項式が、所望の曲線当てはめ（curve fit）及び制御の複雑さに基づく曲線回帰の中で使用され得る。例えば、エンジン温度、充填空気温度及び高度に関する多項式の項も、含まれ得る。

所望の空気充填量は、所望の燃料充填量から決定され得る。例の一つとして、所定の空気−燃料混合気（エンジン速度、温度及び、エンジン負荷に基づく）が、排気ガス・センサー・フィードバックを用いて或いは、それを用いずに、所望の空燃比を決定するために使用され得る。所望の気筒空気量を決定するため、上述の方法によって決定された燃料質量が予め設定された所望の空燃比によって乗算され得る。所望の空気質量は、下式(4)から決定され得る。

ここにおいて、m_a が気筒に入る空気の所望の質量であり、m_f が気筒に入る燃料の所望の質量であり、そしてAFRが所望の空燃比である。

いくつかのイベント可変・弁機構は、バルブ・リフトの高さと共に、バルブ閉位置を変えることが可能である（例えば図2（a）を参照）。他のイベント可変・弁機構においては、バルブ開位置及びバルブ閉位置が、バルブ・リフトの高さと共に変わり得る。更に別のイベント可変・弁機構においては、バルブ・リフトと共にバルブ開位置が変わり得る。したがって、種々のバルブ・アクチュエータによるバルブ・タイミングを決定することが出来る方法が望ましい場合がある。

例の一つにおいて、気筒内に所望の量の空気を導入するために使用され得るバルブ・タイミング及びバルブ・リフトが、ここにおいて参照として完全に取り込む米国特許第6,850,831号明細書に記載された方法によって決定され得る。導入される気筒空気量が、吸気バルブ閉時期（IVC）における気筒容積及び吸気マニフォールドの内圧に関連し得るので、吸気バルブ閉位置は、気筒空気量に影響を与え得る。したがって、IVC位置が定まるように、気筒内に所望の空気質量を保持可能な気筒容積が決定される場合がある。換言すれば、望ましい空気質量を保持可能な吸気行程及び/又は圧縮行程の間の気筒容積は、所定の吸気マニフォールド圧において、IVCを表わす固有のクランク角で決定され得る。気筒に入る望ましい空気質量に関するIVCにおける気筒容積は、下式(5)によって表わされる。

ここにおいて、ρ_a,IVC がIVCにおける空気の密度であり、 V_{a, IVC} がIVCにおける気筒内の空気の体積である。IVCにおける空気密度は、IVCにおける温度変化や圧力変化を計上すべく空気密度を下式(6)によって調整することにより決定され得る。

ここにおいて、ρ_amb が周囲条件における空気密度であり、T_amb が周囲温度であり、T_IVC がIVCにおける空気の温度であり、P_IVC がIVCにおける気筒内の圧力であり、そしてP_amb が周囲圧力である。例の一つにおいて、IVCが下死点（bottom-dead-center : BDC）より前に生じるところにおいて、IVCにおける気筒内の圧力が、下式(7)のような、理想気体の法則の微分によって決定され得る。

ここにおいて、P_IVC が気筒圧であり、Vが特定のクランク角における気筒容積であり、Rが一般気体定数であり、そしてｍドットが下式(8)で概算される気筒内への流速である。

ここにおいて、C_D がバルブの流出係数であり、A_valve(θ) がクランク角θの関数としての有効弁口面積であり、P_run が低いエンジン速度におけるマニフォールド圧として推測され得るマニフォールド・ランナー圧であり、そしてγ が比熱比である。C_D は較正可能であり、そして実験的に決定され得る。

有効弁口面積 A_valve(θ)は、バルブ・リフトに応じて変わり得る。有効弁口面積 A_valve(θ)を推定するため、バルブ・リフト特性がバルブ諸元（dimension）と下式(9)によって組み合わされ得る。

ここにおいて、L(θ) が、気筒充填動作、燃焼安定性、最小バルブ開閉期間及び排気排出物を考慮することによって実験的に決定され得る所望のバルブ・リフトである。この所望のバルブ・リフトは、例えば、エンジン運転状態によって指標付けされた表或いは関数の中に記憶され得る。

IVCにおける吸気混合気の体積は、下式(10)によって決定され得る。

ここにおいて、f_air が吸気混合気内の空気の割合であり、V_a,IVC がIVCにおいて空気によって占められる気筒容積であり、F_e が文献に記載されている方法によって決定可能な排気マニフォールド内の既燃ガスの割合である。ストイキ或いはリッチ状態に関して、F_e は1に等しく設定され得る。F_air は下式（11）から決定され得る。

ここにおいて、AFRが空燃比であり、そしてF_i が吸気マニフォールド内の既燃ガスの割合である。F_i は文献に記載された方法によって推定可能である。

IVCにおいて全混合気によって占められる容積は、下式(12)によって決定される。

ここにおいて、V_cl が気筒のすきま容積であり、V_r,IVC がIVCにおける残留容積であり、そしてV_IVC がIVCにおける総気筒容積である。IVCにおいて残留ガスによって占められる体積は下式(13)によって表わされる。

ここにおいて、T_IVC がIVCにおける温度であり、これはT_IVC=f(N,m_f,θ_OV)の形式の回帰によって近似され得る。ここにおいて、Nがエンジン回転数であり、m_f が燃料流速であり、そしてθ_OVがバルブ・オーバーラップ量である。T_exh が、排気マニフォールド内の温度であり、P_exh が排気マニフォールド内の圧力であり、V_cl が気筒すき間容積であり、P_IVC がIVCにおける気筒内の圧力であり、そしてV_r,EVC が排気バルブ閉じ時期（EVC）における残留容積である。例の一つとして、IVOがEVCより前のところ及び、EVC及びIVOがTDCより後のところにおいて、V_r,EVC は下式（14）によって表わされ得る。

ここにおいて、積分はIVOからEVOまで行なわれ、A_i 及び A_e が、上述したA_valve(Θ)と同じ方法で決定され得るθ∈(θ_IVO, θ_EVC)に関する吸気バルブ及び排気バルブの有効面積である。この例において、予め設定されたバルブ・リフトが、吸気バルブの有効開口面積を表わすために使用され得る。吸気バルブ面積は、ある特定の気筒温度及び気筒圧力において、所望の質量割合の再循環排気（exhaust gas recirculation：EGR）が容積V_r,EVCを置換するように気筒内に捕捉され得るように、Θの関数として変化し得る。

その後、IVCにおいて、気筒容積から隙間容積を引いたものが、下式(15)をθに関して解くことにより、吸気バルブ閉じ位置を決定するのに使用され得る。

このようにして、バルブ・リフト、IVC及びIVOが、EGR及び望ましい空気量を考慮することによって決定され得る。

加えて、エンジン燃料もまた、望ましい排気混合気が達成され得るように、ステップ602において調整される。排気混合気は、ある状態の間、リーンであり得る一方、別の状態の間、リッチ或いはストイキであり得る。例えば、エンジンが暖機した後に停止された場合、及び、いくつかのハイブリッド自動車に適用したときのようにエンジンが再始動する可能性が高い場合、空燃比は、排気装置の触媒に支障を来たす可能性を低減し得るようにストイキに指令される。ルーチンはステップ603に進む。

ステップ603において、気筒空気量を低減し続けるか又は、エンジンに対する燃料流を停止出来るステップに進むかの判定が行われる。もしステップ602から決定されたバルブ・タイミングが、望ましいレベルの燃焼安定性にとって十分でない気筒空気量を入れるならば、ルーティンはステップ604に進む。もし気筒空気量が、望ましいレベルの燃焼安定性を支持する量を上回り得るならば、ルーチンはステップ602に戻る。

ステップ604において、エンジン或いは気筒に対する燃料流が停止され得る。気筒空気量が所望の燃焼安定性限界を下回り得るレベルに調整され得るため、エンジン又は個々の気筒に対する燃料流を停止することが望ましい。少なくとも一つの気筒空気量が所望量を下回るときに燃料流が停止されても良く、或いは、夫々の気筒空気量が所望量を下回るまで低減され得るときに個別の気筒内で燃料供給が停止されても良い。もし燃料流が気筒毎の基準で停止されるならば、所望の気筒空気量を下回っていない気筒内でバルブ・リフト/位相は調整され続ける。

点火のためのスパーク（火花）もまた、ステップ604で、好ましくは混合気の最も遅い燃焼の後に、停止され得る。スパークは、最も遅く噴射された燃料の燃焼の後、即座に停止されても良く、或いは、最も遅く噴射された燃料の燃焼の後、所定回の気筒サイクルの後に停止されても良い。スパーク停止を遅延することにより、例えば、吸気マニフォールドの燃料溜りから気筒内に引き込まれ得る燃料を燃焼することが可能となり得る。ルーチンはステップ605に続く。

ステップ605において、バルブ・リフト及び/又は位相は、更なる調整が必要かどうか評価され得る。もし、バルブ・リフト及び/又は位相が所望の低流量位置に無いならば、ルーチンは、そこにおいてバルブ・アクチュエータの調整が更に指令されるステップ604に戻る。もし、バルブ・リフト及び/又は位相が所望の低流量位置にあるならば、ルーチンはステップ606に進む。

ステップ606において、バルブ・リフト及び/又は位相は、低いリフト及び/又は位相位置に保持され得る。イベント可変・バルブ・アクチュエータは、最小リフト位置及び/又は最小位相位置をもって設計されるのが一般的である。この位置において、バルブ・リフトは、零若しくは、使用可能な総リフトの一部であり得る。バルブ位相は、例えばTDCに対して進角或いは遅角され得る。あるいは、電気駆動バルブが、バルブ制御器の指令によって、位置の一つ（例えば閉位置）に保持され得る又は、所望の位相に保持され得る。したがって、エンジンが速度零まで減速するときに、流量零を含む低減された流量が気筒を通るように、バルブ作動指令がこのステップ内でアクチュエータ設計に基づいて構築され得る。

バルブを、気筒流量を低減する低減リフト及び/又は位相に指令することにより、エンジンを通って触媒に圧送される酸素が低減され得る。上述したように、触媒への酸素流を低減することは、触媒状態を酸素に関して望ましいレベルに保持し得るので、その後の始動の間のエンジンの排気特性を改善し得る。触媒に蓄積され得る酸素の量を調節することにより、触媒反応サイトが酸化反応及び還元反応の両方に関して使用可能となり得、それによってその後の再始動の間のHC、CO及びNOxの転換可能性を増加させる。その反対に、触媒に蓄積される酸素量が望ましい値よりも大きい場合、いくつかの還元サイトが酸素によって占有される場合があるため、触媒のNOx還元能力が減らされ得る。ルーチンはステップ607に進む。

ステップ607において、エンジン速度が所定レベルと比較される。もしエンジン速度が所定レベルvlv_limを下回るならば、ルーチンは終了する。ルーチンを出るとき、バルブ・アクチュエータは、空気流量を低減し、触媒の冷却や触媒への酸素供給を低減する所望の位置に設定され得る。もし、エンジン速度が所定レベルを上回るならば、ルーチンはステップ606に戻る。

図7を参照すると、イベント可変・弁機構を持つエンジンに関するエンジン始動シーケンスのフローチャートの一例が示される。

エンジンが停止された後、触媒に対する酸素流は、その後の再始動の間、エンジン排出物が増加するように触媒に化学状態或いは物理状態を変え得る。つまり、触媒の化学的性質が、炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を転換するのに有利であり得るときにエンジンを停止する可能性が有る。しかしながら、エンジン停止期間若しくはエンジン始動期間に触媒内に蓄積される酸素量を増やすことを許可すると、触媒に向かう酸素流が触媒の温度を低下させそして、蓄積された酸素が炭化水素及び一酸化炭素を酸化するのに優先的に使用され得るので、NOx転換効率が低減する可能性がある。したがって、エンジンを通って圧送された酸素によって潜在的な還元サイトが占有されるため、NOxが還元されずに触媒を通過し得る。図7の方法は、始動の間にエンジンを通って圧送される酸素量を低減することにより、エンジン排出物を低減し得る。

図7の説明を続けると、ステップ701において、ルーチンはエンジン始動要求が生じたか否かを判定する。もしエンジン始動要求が無いならば、ルーチンは終了する。図7のルーチンはまた、所定時間毎或いは、バルブ調整が敏速に行なわれるようにエンジン又は制御器の作動イベントに応じて、繰り返し実行され得る。もし、エンジン始動要求が生じたならば、ルーチンはステップ703に続く。

このステップの間、バルブは必要に応じて、初期値即ち、そこにおいてエンジンが回転するときに気筒を通る流量が低減される低いリフト及び/又は予め設定されたバルブ位相に指令され得る。しかしながら、エンジンが停止されている間、バルブは、触媒への酸素流を更に低減すべく、低い流量位置（即ち、全バルブ閉位置、吸気バルブ閉位置或いは、排気バルブ閉位置）に保持される場合もある。

ステップ703において、ルーチンはエンジン速度を増加し、いつバルブ・リフト及び/又は位相の調整を開始するかを決定する。例の一つにおいて、ハイブリッド自動車の電気モーターが、エンジンを回転させるために、電気モーターの電力の少なくとも一部を使用する。必要に応じて、エンジン速度は線形的に所望の速度まで徐々に上昇し得る。

バルブ調整タイミングのスケジュールが、バルブ・アクチュエータが初期位置から所望の位置に移動するまでの時間vev_ΔTを、エンジンを停止から所望の速度に加速するための時間ΔTから引き算することによって決定される。つまり、バルブ調整開始時間が、下式（16）によって表わされ得る。

図4は、このバルブ・アクチュエータ制御方法を表すために使用され得る。始動シーケンスは、縦線T₄で表わされる時間において開始し、エンジンは時間T₇において所望の速度に到達する。このT₄からT₇までの時間が、ΔTである。バルブ・アクチュエータが所望に位置に移動するための時間vev_ΔTは、T₅とT₇との間の時間であり、例えば、エンジン・オイル温度及び/又はバッテリー電圧の関数であり得る。エンジンは、バルブ・アクチュエータが所望への位置に移動を開始する前に、T₄からT₅まで回転する。このようにして、エンジン速度が増加し且つ、気筒がエンジンを通して空気を圧送している間にバルブが低い流量位置に指示されるので、エンジン始動の間にエンジンを通る空気流量が低減され得る。ルーチンはステップ705に続く。

エンジン始動の間に、エンジンを通って圧送される空気が低減するように排気バルブのリフト及び/又は位相を調整することもまた、可能である。例えば、排気バルブのリフトが最初に零或いは低いリフト位置に設定され、その後、エンジン速度の増加に応じて増大されても良い。エンジン速度が零或いは低いときに排気バルブのリフトを低減することにより、始動期間の少なくとも一部の間、排気マニフォールド内に圧送される空気が低減される。エンジン速度が増加し、そしてエンジン位置が判定されたとき、燃焼ガスが排気装置内に出されるように、排気バルブのリフトは増加され得る。この方法は、エンジン停止期間が短いときよりエンジン停止期間が長いときの方が、気筒内に閉じ込められた排気残留物が少ないので、より有益である。

ステップ705において、エンジン速度は増加し続け、そしてイベント可変・弁機構は、一定のアクチュエータ位置に保持され得る。つまり、バルブは最小位置或いは流量低減位置において保持され得る。この方法は、エンジンが、気筒流を低減された状態で所望の速度に到達することを可能にし得る。ルーチンはステップ707に進む。

ステップ707において、イベント可変・バルブ・アクチュエータの調整を開始するための判断が成される。もし、バルブ始動時間になると、ルーチンはステップ709に進む。そうでなければ、ルーチンはステップ705に戻る。

ステップ709において、イベント可変・弁機構は、エンジン速度が増加している間に調整され得る。気筒空気流量は、バルブ・リフト及び/又はバルブ位相を調整することによって増加させられ得る。その調整は、一定の速度或いは、目的に応じた可変の速度で行なわれ得る。さらに、調整速度は、時間に依存してもよく（例えば、1秒あたり所定ミリメートルの移動）、或いは、エンジン速度に依存しても良い。あるいは、バルブ・リフト及び/又は位相は、所望の気筒或いはエンジントルクを生成するために、又は、図6に記載された方法によって所望の気筒空気充填量を入れるために、調整され得る。ルーチンはステップ710に進む。

ステップ710において、エンジン速度に基づいて、弁機構の調整を継続するか又は、ステップ711に進むかの判断が行なわれる。もし、エンジン速度が予め設定された所定速度を下回るならば、ルーチンはステップ709に戻る。もし、エンジン速度が所定速度を上回るならば、ルーチンはステップ711に続く。

ステップ711において、弁機構調整を継続するか又は、ステップ713に進むかの判断が行なわれる。もしイベント可変・弁機構が所望の位置にあるならば、ルーチンはステップ713に進む。もしそうでなければ、ルーチンはステップ709に戻る。

［注釈］ステップ710及び711は、エンジン速度が所望のレベルにあり且つ、イベント可変・弁機構が所望のリフト或いは位相にあるならばルーチンがステップ711に進むのを許可し、もしそうでなければルーチンがステップ709に戻るような、単一のステップに結合され得る。

ステップ713において、気筒への燃料供給が可能とされ、そしてイベント可変・弁機構は適所に保持され得る。所望の気筒空気流量が存在するまで燃料供給を遅らせることにより、失火が低減され得る。さらに、エンジンが所望の速度になるまでバルブ調整を遅らせることは、触媒に圧送される空気を低減し、再始動の間のエンジン排気特性を改善し得る。

気筒内のスパークもまた、噴射された燃料が燃焼させられ得るように、再開される。そして、ルーチンは終了する。

代替例において、図5によって表されたバルブ調整タイミング・スケジュールが使用される。この例において、エンジンはスタータ・モーターによって回転させられ得る。このスタータ・モーターは、エンジンを例えば300rpmの低い速度で回転する能力を持たされ得る。

始動シーケンスはT₄において開始し、そしてエンジンはT₇において所望の速度になる。バルブ・アクチュエータを調整するための期間は、時間T₅から時間T₇の間である。この例において、T₅の位置までバルブ・アクチュエータはバルブ・リフト及び/又は位相の調整を開始しない。T₄とT₅の間の遅延時間は、エンジン制御器をエンジン位置に同期させるために係る時間及び/又は、エンジン・オイル温度及び/又はバッテリー電圧及び/又はエンジン摩擦及び/又はエンジン速度及び/又は他のエンジンに関連する変数の関数であり得る遅延時間に関連し得る。上述したように、バルブが流量低減位置に指示されるので、エンジン始動の間にエンジンを通る空気流量は、低減され得る。

更に別の実施形態において、バルブ調整は最初のエンジン回転と同時に、或いは、最初のエンジン回転から所定時間遅延して開始し得る。バルブ・アクチュエータが、所望のレベルの燃焼安定性を支持する及び/又は、気筒が所望の空気量を入れる位置に到達したとき、燃料供給が可能とされ得る。

図7の方法はまた、スロットル制御を含むべく拡大され得る。具体的には、始動時において、エンジン位置が判定されるまで及び/又は、所定のバルブ・リフトが達成され得るまで、エレキ・スロットルが閉状態を保持され得る或いは、固定位置に保持され得る。

図8を参照すると、気筒を停止するための方法の一例のフローチャートが示される。この方法は、エンジンが、第一の数の気筒を作動している状態から、第一の数より小さい第二の数の気筒を作動している状態に移るときに使用され得る。

ステップ801において、ルーチンは気筒停止要求が生じたか否かを判断する。停止要求は、例えばエンジン運転状態又は、ハイブリッド自動車の制御器からの要求に基づき得る。もし、要求が生じたならば、ルーチンはステップ803に進む。もしそうでなければ、ルーチンは終了する。図8のルーチンはまた、所定時間毎或いは、バルブ調整が敏速に行なわれるようにエンジン又は制御器の作動イベントに応じて、繰り返し実行され得る。

ステップ803において、イベント可変・弁機構は、気筒を通る空気流量が低減され得るように調整される。この調整は、バルブ・リフトを低減し又は、クランク軸の位置に対するバルブ・タイミングを変更し得る。さらに、この調整速度は、一定でも良いし、エンジン運転状態に応じて変わっても良いし、所定トルク又は気筒空気充填量の低下速度に基づいても良い。ルーチンはステップ805に進む。

ステップ805において、ルーチンは弁機構の調整を続けるか、又は、次のステップに進むかを決定する。もしバルブ・リフト及び/又は位相が、気筒空気流量を、所望のレベルの燃焼安定性に必要な量を下回るまで制限したならば、ルーチンはステップ807に進む。もし、気筒空気流量が所望のレベルの燃焼安定性に必要な量を上回るならば、ルーチンはステップ803に戻る。

ステップ807において、燃料流は停止され、そして弁機構は調整され続ける。気筒空気流量が、所望のレベルの燃焼安定性を維持するために必要な量を下回り得るときに気筒への燃料流を停止することにより、失火が低減され得る。さらに、バルブ・リフトの低減及び/又はバルブ位相の変更を継続することにより、気筒を通る空気流量が低減され、そして、気筒停止の間に触媒に圧送され得る酸素の量を低減し得る。

スパークもまた、ステップ807において、好ましくは最も遅い混合気の燃焼の後に、停止され得る。スパークは、最も遅く噴射された燃料が燃焼した後即座に停止されても良いし、所定の気筒サイクル数の後に停止されても良い。ルーチンはステップ809に進む。

ステップ809において、バルブ・アクチュエータの調整を継続するか又は、ステップ811に移動するかの判断が行なわれる。気筒への燃料流が停止された後、バルブ・アクチュエータは、低流量位置への到達する前に、追加の時間を必要とする場合がある、及び／又は、バルブ・アクチュエータが低流量位置に到達するようにエンジン制御器12によって追加の指令が出される場合がある。もし、バルブ・アクチュエータが低流量位置に到達していないならば、ルーチンはステップ807に戻る。もし、バルブ・アクチュエータが低流量位置に到達しているならば、ルーチンはステップ811に続く。

［注釈］上述のバルブ・アクチュエータの低流量位置は、必ずしも最小流量位置である必要は無い。低流量位置は、使用可能な総ての流量範囲の一部であり得る。さらに、低流量位置は、例えばエンジン運転状態に応じて変わり得る。

ステップ811において、バルブ・アクチュエータは低流量位置に保持され得る。バルブ・アクチュエータは、気筒への燃料流及び空気流が低減された後に、固定位置になるよう指令され得る。あるいは、バルブ・アクチュエータは、機械装置又は電気機械装置によって適所に保持される場合もある。バルブ・アクチュエータを低流量位置に保持することにより、エンジンを通る新気の量が低減され得るので、触媒温度及び触媒転換効率が保持され得る。バルブ・アクチュエータは、気筒再始動シーケンスが開始する迄或いは、気筒空気流量の変化が要求される迄、低流量位置に留まり得る。そしてルーチンは終了する。

図6及び図8の方法はまた、スロットル制御を含むように拡大され得る。具体的には、エンジン停止要求の後にスロットルが閉じられ得るように、エレキ・スロットルを制御するのが望ましい場合がある。スロットルを閉じることにより、所望の燃焼安定性のための空気充填量がより敏速に達成され得るので、エンジン停止時間を短縮することが可能となり得る。

図6乃至8に記載された方法において、気筒空気流量を更に低減するために、スロットル125を調整するのが望ましい場合がある。エンジン停止要求、或いは、気筒空気流量の低減が生じた後、スロットル開度が徐々に低減され又は、単一のステップ或いは複数のステップで閉じられる。さらに、スロットル及びバルブの調整速度が、例えば気圧や湿度に応じて修正される場合もある。

本技術分野の当業者によって理解されるように、図6乃至8に記載されたルーチンは、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式のうちの一つ以上を表し得る。記述される種々のステップ又は機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、処理の順番は、ここに記載された本発明の目的、特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。明確には図示されていないが、本技術分野の当業者であれば、記述されたステップ又は機能が、使用される具体的な制御ロジックに応じて繰り返し実行され得ることを理解するであろう。

これで説明を終わるが、本技術分野の当業者であれば、本記述を読むことにより、本発明の技術思想及び範囲を逸脱することなく、多くの代替案及び修正案を想定するであろう。例えば、天然ガス、ガソリン、ディーゼル、又は、代替燃料で動作する、直列3気筒エンジン、直列4気筒エンジン、直列5気筒エンジン、V型6気筒エンジン、V型8気筒エンジン、V型10気筒エンジン、またはV型12気筒エンジンの構成が、本記述を有利に使用し得るであろう。

エンジンの概略図である。 （ａ）イベント可変・弁機構のバルブ・イベント特性の一例を表わす図である。（ｂ）イベント可変・弁機構のバルブ・イベント特性の別の例を表わす図である。 （ａ）一定のエンジン運転状態における気筒空気流量とバルブ・リフトとの関係の一例を表すグラフである。（ｂ）一定のエンジン運転状態における気筒空気流量とバルブ・リフトとの関係の別の例を表すグラフである。 模擬されたエンジン停止シーケンス及び始動シーケンスの間の、本発明に関連する信号の変化の一例を表すタイムチャートである。 模擬された代替のエンジン停止シーケンス及び始動シーケンスの間の本発明に関連する信号の変化の例を表すタイムチャートである。 イベント可変・弁機構を備えるエンジンの停止シーケンスの一例を示すフローチャートである。 イベント可変・弁機構を備えるエンジンの始動シーケンスの一例を示すフローチャートである。 イベント可変・弁機構を備えるエンジンの気筒停止シーケンスの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

10 エンジン
12 エンジン制御器
30 燃焼室
36 ピストン
40 クランク軸
44 吸気マニフォールド
48 排気マニフォールド
51 イベント可変・バルブ・アクチュエータ
52 吸気バルブ
53 カム
54 排気バルブ
70 触媒コンバータ
98 酸素センサー
125 スロットル

Claims (18)

1. イベント可変・弁機構を備えたエンジンのエンジン停止の間の制御方法において、
   エンジン停止要求に応じて、少なくとも一つの気筒のバルブ・リフトを低減する工程、
   上記低減されたバルブ・リフトによって、上記気筒の気筒空気充填量が所定量を下回ったとき燃料流を停止する工程、及び、
   上記燃料流の停止後に更にバルブ・リフトを低減する工程、
   を有する方法。
2. 上記エンジンがハイブリッド・パワートレインに結合されている、
   請求項1に記載の方法。
3. 上記バルブ・リフトが、所定回数の燃焼イベントに亘って低減される、
   請求項1又は2に記載の方法。
4. クランク軸の位置に対するバルブ位相を調整する工程を更に有する、
   請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
5. 燃料流が上記気筒の夫々の燃焼安定性限界の近傍で停止される、
   請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。
6. 上記燃料流が停止された後、上記少なくとも一つの気筒に対する点火火花を停止する工程を更に有する、
   請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。
7. 所望の空燃比の混合気が燃焼されるように、上記エンジン停止要求の後で燃料噴射を継続する工程を更に有する、
   請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
8. 上記所望の空燃比の混合気が、リーン混合気、リッチ混合気或いは、ストイキ混合気である、
   請求項7に記載の方法。
9. 上記エンジンの吸気バルブのバルブ・リフトが低減される、
   請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。
10. 上記エンジンの排気バルブのバルブ・リフトが低減される、
    請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。
11. 上記更なるバルブ・リフトの低減によって、上記バルブ・リフトは最小リフトまで低減させられる、
    請求項1乃至10のいずれか一つに記載の方法。
12. イベント可変・弁機構を備えたエンジンの制御方法において、
    上記エンジンを第一の数の気筒を用いて作動する工程、
    上記エンジンを、上記第一の数より少ない第二の数の気筒を用いて作動させる要求に応じて、少なくとも一つのエンジン・サイクルの間、第一の気筒群のバルブ・リフトを低減する工程、
    上記低減されたバルブ・リフトによって、上記第一の気筒群の気筒空気充填量が所定量を下回ったとき当該気筒群への燃料流を停止する工程、及び、
    上記燃料流の停止後に更に上記第一の気筒群のバルブ・リフトを低減する工程、
    を有する方法。
13. 上記バルブ・リフトが、所定数の燃焼イベントに亘って低減される、
    請求項12に記載の方法。
14. クランク軸の位置に対するバルブ位相を調整する工程を更に有する、
    請求項12又は13に記載の方法。
15. 燃料流が上記気筒の夫々の燃焼安定性限界の近傍で停止される、
    請求項12乃至14のいずれか一つに記載の方法。
16. 上記燃料流が停止された後、上記少なくとも一つの気筒に対する点火火花を停止する工程を更に有する、
    請求項15に記載の方法。
17. 車両のエンジンを制御するためにコンピューターによって実行可能な指示を表わす記憶データを持つ、コンピューターで読み取り可能な記憶媒体において、
    エンジン停止要求に応じて少なくとも一つの気筒のバルブ・リフトを低減する指示、
    上記低減されたバルブ・リフトによって上記気筒の気筒空気充填量が所定量を下回ったとき、上記気筒に対する燃料流を停止する指示、及び、
    上記燃料流の停止後に更にバルブ・リフトを低減する指示、
    を備えた記憶媒体。
18. 請求項1乃至16のいずれか１に記載の方法に含まれる各工程をコンピューターに実行させるエンジン制御用コンピューター・プログラム。

Images