WO2018216290A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2018216290A1
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WO
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combustion
opening
valve
closing timing
cylinders
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藤本精一
田中浩和
金子雅昭
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls the opening / closing timing of an intake valve.
  • Patent Document 1 includes a valve timing adjustment mechanism that controls the opening / closing timing of an intake valve of an internal combustion engine. By setting the opening / closing timing to the most retarded timing by this valve timing adjustment mechanism, the pressure in the combustion chamber at the start of the internal combustion engine is set. A technique for keeping the value low is described.
  • the intake valve of the internal combustion engine is provided with a valve opening / closing timing control mechanism, and the valve opening / closing timing control mechanism is set to the most retarded phase state, thereby reducing the compression ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
  • a technique for reducing engine vibration by performing (so-called decompression) is described.
  • Patent Document 2 describes a control mode in which the internal combustion engine is stopped by setting the valve opening / closing timing control mechanism to the most retarded phase while the idle stop condition is satisfied.
  • Patent Documents 1 and 2 set the valve opening / closing timing control mechanism that controls the opening / closing timing of the intake valve to the most retarded phase, thereby reducing the compression ratio of air in the combustion chamber during cranking. It is intended to reduce the speed of crankshaft rotation.
  • the area where the compression ratio of air in the combustion chamber can be reduced during cranking is only the process from the bottom dead center to the top dead center when the valve opening / closing timing control mechanism is set to the most retarded phase. I was able to imagine increasing the negative pressure and increasing the load in the process until the piston reaches the bottom dead center because the intake air amount decreases.
  • a feature of the present invention is that a plurality of cylinders having a piston that reciprocates in a cylinder in association with rotation of a crankshaft, and an intake valve and an exhaust valve that open and close a combustion chamber in association with rotation of the crankshaft,
  • An internal combustion engine comprising: a starter motor that drives and rotates a crankshaft; and a valve opening / closing timing control mechanism that sets an opening / closing timing of the intake valve by driving an electric actuator;
  • the starter motor that drives and rotates a crankshaft
  • a valve opening / closing timing control mechanism that sets an opening / closing timing of the intake valve by driving an electric actuator
  • the pumping loss is caused in the compression stroke that operates toward the TDC that is the top dead center after the piston reaches the BDC that is the bottom dead center, this pumping loss causes the valve opening / closing timing control mechanism to be the most retarded phase. It only slightly increases the pumping loss when set. Thereby, in the next expansion stroke, a sufficient amount of air exists in the combustion chamber, and the influence of negative pressure can be reduced as compared with the valve opening / closing timing control mechanism set to the most retarded phase. Therefore, the pumping loss can be reduced.
  • the valve opening / closing timing control mechanism is configured to set the opening / closing timing by the driving force of the electric actuator, so that the valve opening / closing timing control mechanism is required immediately after the start of cranking compared to the configuration operated by hydraulic pressure. It is also possible to set the intake timing. As a result, a control device that reduces the pumping loss at the start of the internal combustion engine and speeds up the rotation of the crankshaft to facilitate the start has been constructed.
  • the BTDC may be set before the TDC.
  • cranking is started in a state where IVO, which is the opening timing of the intake valve, is set to BTDC before TDC, which is the top dead center of the piston of the combustion chamber, so the opening timing of the intake valve ( IVO) can be easily controlled.
  • the IVO is set based on the combustion speed in the combustion chamber after the first combustion of the cylinder, the order of which is set to burn last among the plurality of cylinders, is performed. Also good.
  • the valve opening / closing timing control mechanism optimally sets the opening / closing timing according to the combustion state, and HC (hydrocarbon) To achieve operation of the internal combustion engine with good fuel efficiency.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • It is a disassembled perspective view of a valve opening / closing timing control mechanism.
  • It is a flowchart of a starting routine. It is a chart which shows an overlap and the rotation speed of an engine. It is a figure which shows the PV cycle diagram and timing diagram for demonstrating a pumping loss. It is a figure which shows the PV cycle diagram and timing diagram of a comparative example. It is a flowchart of the starting routine of another embodiment (a).
  • an intake-side valve opening / closing timing control mechanism VTa for setting an opening / closing timing of an intake valve Va of an engine E as an internal combustion engine
  • an exhaust-side valve opening / closing timing control for setting an opening / closing timing of an exhaust valve Vb.
  • An engine control device 40 that functions as an ECU is configured to control the mechanism VTb and the engine E.
  • the engine E (an example of an internal combustion engine) shown in FIGS. 1 and 2 is assumed to be provided in a vehicle such as a passenger car.
  • a cylinder head 3 is connected to an upper portion of a cylinder block 2 that supports a crankshaft 1
  • pistons 4 are slidably accommodated in a plurality of cylinder bores formed in the cylinder block 2
  • the piston 4 is connected to a connecting rod.
  • 5 is connected to the crankshaft 1 to form a four-cycle type.
  • the cylinder head 3 is provided with an intake valve Va that is opened when the combustion chamber is inhaled and an exhaust valve Vb that is opened when the combustion gas is discharged from the combustion chamber, and an intake valve that controls the intake valve Va is provided above the cylinder head 3.
  • a camshaft 7 and an exhaust camshaft 8 that controls the exhaust valve Vb are provided.
  • the timing chain 6 is wound around the output sprocket 1S of the crankshaft 1 and the sprocket 21S of the drive case 21 of the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa and the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb. .
  • the cylinder head 3 is provided with an injector 9 and a spark plug 10 for injecting fuel into the combustion chamber.
  • An intake manifold 11 that supplies air to the combustion chamber via an intake valve Va and an exhaust manifold 12 that sends combustion gas from the combustion chamber via an exhaust valve Vb are connected to the cylinder head 3.
  • the engine E includes a starter motor 15 that drives and rotates the crankshaft 1, and a shaft sensor 16 that detects a rotation angle and a rotation speed (the number of rotations per unit time) in the vicinity of the crankshaft 1.
  • An intake side phase sensor 17 for detecting the relative rotational phase between the drive case 21 and the internal rotor 22 is provided in the vicinity of the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa, and the drive is provided in the vicinity of the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb.
  • An exhaust-side phase sensor 18 that detects a relative rotational phase between the case 21 and the internal rotor 22 is provided.
  • the engine E includes a cylinder discrimination unit (not shown) that discriminates a cylinder to be combusted, and the shaft sensor 16 is configured by using a part of the configuration of the cylinder discrimination unit.
  • the engine control device 40 functions as an ECU that controls the engine E, and includes a start control unit 41, a phase control unit 42, and a combustion speed estimation unit 43.
  • the start control unit 41 controls the start of the engine E.
  • the phase control unit 42 controls the relative rotation phase between the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa and the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb.
  • the combustion speed estimation unit 43 estimates the combustion speed in the combustion chamber. Details and control mode of the engine control device 40 will be described later.
  • valve opening / closing timing control mechanism VT controls the opening / closing timing of the corresponding valve by the driving force of the phase control motor M as an electric actuator.
  • FIGS. 2 to 5 show a valve opening / closing timing control mechanism VTa on the intake side.
  • the valve opening / closing timing control mechanism VTa has a drive case 21 and an internal rotor 22 and controls the phase of the relative rotational phases thereof.
  • a phase adjustment unit that is set by the driving force of the motor M is provided.
  • the drive case 21 has a sprocket 21S formed on the outer periphery and is disposed coaxially with the rotational axis X of the intake camshaft 7.
  • the internal rotor 22 is included so as to be rotatable relative to the drive case 21, and is connected and fixed to the intake camshaft 7 by a connecting bolt 23.
  • a phase adjuster is disposed between the drive case 21 and the internal rotor 22, a front plate 24 is disposed at a position covering the opening of the drive case 21, and this is fastened to the drive case 21 with a plurality of fastening bolts 25.
  • the internal rotor 22 is connected to the exhaust camshaft 8.
  • valve opening / closing timing control mechanism VTa the whole rotates in the driving rotation direction S by the driving force from the timing chain 6 as shown in FIG.
  • the direction in which the relative rotational phase of the internal rotor 22 with respect to the drive case 21 is displaced in the same direction as the drive rotation direction S by the driving force of the phase control motor M is referred to as the advance angle direction Sa, and the displacement in the opposite direction is delayed. This is referred to as the angular direction Sb.
  • the phase adjuster includes a plurality of internal teeth 26 ⁇ / b> T integrally formed on the inner periphery of the inner rotor 22, and includes a ring gear 26 disposed coaxially with the rotational axis X.
  • An eccentric cam body 28 having a plurality of external teeth 27T for engaging with the inner gear 27, an inner gear 27 arranged coaxially with the eccentric shaft core Y in a posture parallel to the rotational shaft core X, And a joint portion J.
  • the number of teeth of the outer tooth portion 27T of the inner gear 27 is smaller by one than the number of teeth of the inner tooth portion 26T of the ring gear 26.
  • joint portion J is configured as an Oldham joint that prevents relative rotation between the drive case 21 and the internal rotor 22 while allowing the internal rotor 22 to be displaced in a direction perpendicular to the rotation axis X with respect to the drive case 21. Has been.
  • the eccentric cam body 28 is supported by the first bearing 31 with respect to the front plate 24 so as to rotate coaxially with the rotation axis X.
  • the eccentric cam body 28 is integrally formed with an eccentric cam surface 28A centering on the eccentric shaft core Y in a posture parallel to the rotational axis X, and the inner gear 27 is connected to the eccentric cam surface 28A via the second bearing 32. It is supported rotatably.
  • the spring body 29 is fitted into a recess formed in the eccentric cam surface 28 ⁇ / b> A, and the urging force of the spring body 29 is applied to the inner gear 27 via the second bearing 32.
  • the eccentric cam body 28 has a tubular shape as a whole, and a pair of engaging grooves 28B are formed in an inner periphery in a posture that is parallel to the rotation axis X.
  • the joint part J has a joint member 33 formed by pressing a plate material.
  • the joint portion J engages a pair of engagement arms 33A formed on the joint member 33 with the engagement groove portion 21G of the drive case 21, and the pair of engagement recesses 33B formed on the joint member 33 engages with the engagement protrusion of the inner gear 27. It is configured to be engaged with the portion 27U.
  • the joint member 33 has a central portion formed in an annular shape, and a pair of engaging arms 33A projecting outward from the annular central portion, and is connected to a space in the annular central portion.
  • the engaging recess 33B is formed.
  • the joint member 33 is displaceable in a linear direction connecting the pair of engaging groove portions 21G of the drive case 21, and the inner gear 27 connects the pair of engaging protrusions 27U to the joint member 33 in a linear direction. Displaceable freely.
  • the phase control motor M (see FIG. 2) is supported by the engine E, and includes an engagement pin 34 provided in an orthogonal posture with respect to the output shaft Ma.
  • the engagement pin 34 is attached to the eccentric cam body 28. It fits into the inner circumferential engagement groove 28B.
  • a brushless DC motor is used, but a synchronous motor such as a stepping motor may be used.
  • the joint portion J has a structure that restricts the rotation of the inner gear 27 with respect to the drive case 21. Therefore, the inner gear 27 does not rotate with respect to the drive case 21, and the ring gear 26 rotates with respect to the drive case 21 by the rotational force acting on the inner gear 27. As a result, the inner rotor 22 rotates relative to the ring gear 26 integrally, and the rotation phase of the intake camshaft 7 relative to the drive case 21 is adjusted.
  • the intake camshaft 7 is different from the drive case 21 in the number of teeth of the outer teeth 27T of the inner gear 27 (the number of teeth difference). ), It can be adjusted with a large reduction ratio.
  • phase opening / closing timing control mechanism Overview of phase adjustment
  • the phase control unit 42 of the engine control device 40 outputs the output shaft of the phase control motor M in the same direction as the rotational speed of the intake camshaft 7.
  • the relative rotation phase between the drive case 21 and the internal rotor 22 is maintained by driving and rotating Ma.
  • the relative rotational phase is displaced in the advance direction Sa or the retard direction Sb by increasing or decreasing the rotation speed of the phase control motor M with reference to the rotation speed of the intake camshaft 7.
  • the displacement direction of the relative rotational phase with respect to the increase or decrease of the rotational speed of the phase control motor M is determined by the gear configuration of the phase adjustment unit.
  • valve opening / closing timing control mechanism VT displaces the relative rotational phase by the driving force of the phase control motor M.
  • movement at high speed is possible compared with what implement
  • the engine control device 40 receives detection signals from the shaft sensor 16, the intake side phase sensor 17, and the exhaust side phase sensor 18, and phase control motors for the intake side and the exhaust side.
  • a control signal is output to M and the starter motor 15, and further, a control signal is output to the combustion management unit 19 that controls the injector 9 and the spark plug 10.
  • the start control unit 41 realizes cranking of the crankshaft 1 by controlling the starter motor 15.
  • the phase control unit 42 controls the phase control motor M of the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa and the phase control motor M of the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb, thereby controlling the opening / closing timing of the intake valve Va. Setting and setting of the opening / closing timing of the exhaust valve Vb are made possible.
  • the combustion speed estimation unit 43 estimates the combustion speed in the combustion chamber.
  • the direction for advancing the IVO that is the opening timing of the intake valve Va and the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb is advanced.
  • the opposite direction is referred to as the retarding direction Sb (retarding side).
  • the combustion speed estimation unit 43 estimates the combustion speed, the combustion speed is estimated based on the increasing tendency of the rotational speed of the crankshaft 1 detected by the shaft sensor 16 with reference to the ignition timing by the spark plug 10. This technique is adopted.
  • the combustion speed estimation unit 43 may be provided with a dedicated sensor for measuring the combustion speed, referring to table data set in advance when estimating the combustion speed, or acquired at a plurality of timings. It is also possible to perform processing based on the detected signal of the shaft sensor 16.
  • the start control unit 41, the phase control unit 42, and the combustion speed estimation unit 43 are configured by software, but these are hardware configured by a circuit having logic or the like. It may be constituted by a combination of software and hardware.
  • combustion management unit 19 manages the operation of pumps that supply fuel to the injector 9 and manages the ignition sequence and ignition timing by controlling the ignition circuit that supplies power to the spark plug 10.
  • the start control unit 41 of the engine control device 40 is The opening / closing timing of the exhaust valve Vb and the intake valve Va is set, and cranking is started by driving the starter motor 15 (steps # 101 to # 103).
  • the start controller 41 sets the opening / closing timing of the exhaust valve Vb by controlling the exhaust-side valve opening / closing timing control mechanism VTb. Further, the start control unit 41 controls the valve opening / closing timing control mechanism VTa on the intake side, so that the IVO that is the opening timing of the intake valve Va as shown in the right part of FIG.
  • the phase is set to the BTDC phase that is earlier (advanced side) than a certain TDC.
  • the EVC which is the closing timing of the exhaust valve Vb
  • the EVC is set to the phase of ATDC that is slightly retarded from the top dead center TDC.
  • a region where the exhaust valve Vb is open and exhaust is performed is shown as an exhaust region Ex
  • a region where the intake valve Va is open and intake is performed is shown as an intake region In. As shown.
  • FIG. 8 shows the IVO that is the opening timing of the intake valve Va and the IVC that is the closing timing, the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb, the EVC that is the closing timing, and the bottom dead center of the piston 4. BDC is shown.
  • FIG. 7 shows a phase graph f of the intake valve Va, and a lower graph of FIG. 7 shows a rotational speed graph g (rotational speed graph) of the crankshaft 1.
  • the IVO that is the opening timing of the intake valve Va is displaced in the advance direction to form an overlap, and subsequently, as shown in the rotation speed graph g. Start cranking.
  • the combustion management unit 19 performs the combustion in each combustion chamber in the set order (# 104- # 106 steps).
  • the start control unit 41 presets the order of combustion for a plurality of cylinders. For example, combustion in a plurality of cylinders starts in the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 cylinders. Is done. That is, the combustion of the # 1 cylinder is started at the first timing P1 of the rotation speed graph g.
  • the IVO that is the opening timing of the intake valve Va is set to the phase of BTDC before the TDC that is the top dead center.
  • the starter motor 15 is stopped, and the combustion speed estimation unit 43 estimates the combustion speed in each combustion chamber, and intake air corresponding to the estimated combustion speed.
  • IVO, which is the opening timing of the intake valve Va is set by controlling the valve opening / closing timing control mechanism VTa on the side (steps # 107 and # 108).
  • the internal EGR state is effective for increasing the temperature of the combustion chamber.
  • the combustion speed decreases and the combustion becomes unstable, so that stable combustion is performed and the overlap overlap amount is reduced.
  • Control for displacing the IVO that is the opening timing of the intake valve Va in the direction is performed.
  • the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb is described in a state where the opening / closing timing is fixed.
  • the reason for setting the relative rotational phase of the intake-side valve opening / closing timing control mechanism VTa to the advance side from the intermediate phase when the engine E is started is that the crankshaft 1 is reduced by reducing the pumping loss during cranking. This is for the purpose of increasing the rotation speed.
  • the relative rotation phase of the intake-side valve opening / closing timing control mechanism VTa may be set to the most advanced angle phase that is the mechanical limit phase on the advance side.
  • PV cycle diagram when performing such cranking is shown in the left part of FIG.
  • the PV cycle diagram shown in FIG. 8 takes the volume of the combustion chamber on the horizontal axis and the pressure of the combustion chamber on the vertical axis, and each stroke of the intake stroke a, the compression stroke b, the expansion stroke c, and the exhaust stroke d.
  • the relationship between the pressure of the combustion chamber and the volume of the combustion chamber can be understood.
  • the timing diagram on the right side of FIG. 8 shows the IVO that is the opening timing of the intake valve Va at the start of cranking at the top dead center of the piston 4 corresponding to the control of step # 102 in the flowchart of FIG. A state in which the phase of BTDC before a certain TDC is set is shown. As a result, an overlap is formed between the intake valve Va and the exhaust valve Vb.
  • the timing diagram of the valve timing control mechanism VTa on the intake side is shown in the right part of FIG. 9, and the PV cycle diagram at the time of cranking is shown in the left part of FIG. Yes.
  • the volume of the combustion chamber is taken on the horizontal axis and the pressure of the combustion chamber is taken on the vertical axis, and the intake stroke a and the compression stroke are accompanied by the rotation of the crankshaft 1.
  • the strokes b, the expansion stroke c, and the exhaust stroke d are performed in this order.
  • the negative overlap is formed by setting the IVO that is the opening timing of the intake valve Va to the phase of the ATDC after the TDC that is the top dead center of the piston 4. Indicates the state.
  • the control of the flowchart of FIG. 6 is compared with the comparative example (the left PV cycle diagram in FIG. 9) of the engine E.
  • the IVO that is the opening timing of the intake valve Va before the start of cranking is set to the phase of BTDC that is before the TDC that is the top dead center of the piston 4. For this reason, the action of the negative pressure in the intake stroke a is reduced, and the action of the negative pressure in the expansion stroke c is also reduced. As a result, the pumping loss acting during cranking is reduced and the crankshaft 1 Achieves faster rotation.
  • the phase of the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa is optimally set based on the combustion speed. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the internal EGR and shift to a good operating state.
  • the present invention may be configured as follows (the components having the same functions as those of the embodiments are given the same numbers and symbols as those of the embodiments).
  • (A) As shown in the flowchart of FIG. 10, when a control signal for starting the engine E is acquired, the start control unit 41 of the engine control device 40 performs exhaust by controlling the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb.
  • the opening / closing timing of the valve Vb is set, the opening / closing timing of the intake valve Va is set to the most retarded angle by the control of the valve opening / closing timing control mechanism VTa on the intake side, and cranking is started by driving the starter motor 15 (# 201). Step # 203).
  • the opening / closing timing of the intake valve Va is temporarily set to the most retarded angle (decompressed state) in order to reduce the load at the start of rotation of the crankshaft 1.
  • the control is performed to set the IVO that is the opening timing of the intake valve Va to the advance side that is the phase of BTDC before the TDC that is the top dead center of the piston 4 (steps # 204 and # 205) ).
  • the control for setting the opening / closing timing of the intake valve Va to the most retarded angle in order to reduce the load at the start of rotation of the crankshaft 1 is, for example, a time for slightly rotating the rotation of the crankshaft 1 by the starter motor 15. For this reason, the set angle described above is set.
  • the combustion management unit 19 performs combustion in each combustion chamber in the set order (steps # 206 to # 208). After the combustion in each combustion chamber is performed, the starter motor 15 is stopped, and the combustion speed estimation unit 43 estimates the combustion speed in each combustion chamber, and the intake side corresponding to the estimated combustion speed is estimated.
  • the valve opening / closing timing control mechanism VTa is controlled to set the IVO that is the opening timing of the intake valve Va (steps # 209 and # 210).
  • the valve opening / closing timing control mechanism VT is not limited to the structure shown in the embodiment because it only needs to control the opening / closing timing of the corresponding valve by the driving force of an actuator such as an electric motor.
  • the present invention can be used in a control device for an internal combustion engine that controls the opening / closing timing of an intake valve.

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Abstract

内燃機関の始動時にクランクシャフトを高速化して始動を容易にする制御装置を構成する。クランクシャフトの回転に連係して往復作動するピストンと燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により吸気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構とを備えて内燃機関が構成されている。制御装置は、クランキング時には、燃焼管理部で最初の燃焼が行われるまでは、吸気バルブの開時期を、燃焼室のピストンの上死点より前に設定するように電動アクチュエータを制御する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、吸気バルブの開閉時期を制御する内燃機関の制御装置に関する。
　特許文献１には、内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整機構を備え、このバルブタイミング調整機構によって開閉タイミングを最遅角タイミングに設定することにより内燃機関の始動時に燃焼室内圧力を低く抑える技術が記載されている。
　また、特許文献２には、内燃機関の吸気弁に弁開閉時期制御機構を備え、この弁開閉時期制御機構を最遅角位相状態に設定することにより、燃焼室内の混合気の圧縮比を小さくする（所謂、デコンプ状態にする）ことで、エンジンの振動を小さくする技術が記載されている。
　特許文献２では、アイドルストップ条件が成立した状態で弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定して内燃機関を停止する制御形態が記載されている。
特開平１１－３０１３４号公報 特開２００７－６４１２７号公報
　内燃機関を安定的に始動するためには、クランクシャフトを高速回転させた状態で燃焼室での燃焼を行うことが重要である。そこで、内燃機関の始動時にクランクシャフトを高速で駆動するために、スタータモータに大容量のものを用いることが考えられるが、特許文献１及び２に記載されるように、吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定することも行われている。
　つまり、特許文献１及び２に記載の技術は、吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定することにより、クランキング時における燃焼室での空気の圧縮比を小さくして、クランクシャフトの回転の高速化を図るものである。
　しかしながら、クランキング時において燃焼室での空気の圧縮比を小さくできる領域はピストンが下死点から上死点に至る過程だけであり、弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定した場合には、吸気量が低減するためピストンが下死点に達するまでの過程において負圧を高め、負荷を高めることも想像できた。
　このような理由から、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が求められる。
　本発明の特徴は、クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転させるスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記吸気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
　前記スタータモータによってクランキングが行われる状況で、複数の前記気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われるときから、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われるまでは、前記吸気バルブの開時期であるＩＶＯを前記燃焼室のピストンの上死点であるＴＤＣより前となるＢＴＤＣに設定するように前記電動アクチュエータを制御する点にある。
　この特徴構成によると、クランキングが行われる状況で、複数の気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された気筒において最初の燃焼が行われた後に、複数の気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された気筒において最初の燃焼が行われるまでは、吸気バルブの開時期であるＩＶＯをピストンの上死点であるＴＤＣより進角側に変位させてクランキングが行われる。このため、弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定するものと比較してクランキング時の吸気行程において燃焼室に吸引される空気量が増大し、負圧の影響を極めて小さくすることができる。また、ピストンが下死点であるＢＤＣに達した後に上死点であるＴＤＣに向けて作動する圧縮行程ではポンピングロスを招くものの、このポンピングロスが、弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定した場合のポンピングロスより僅かに増大するだけである。これにより、次の膨張行程では燃焼室内に充分の空気量が存在することになり、弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定するものと比較して負圧の影響を小さくすることができるため、ポンピングロスの低減が実現する。
　特に、このように吸気バルブの開閉タイミングを設定することにより、デコンプ状態でのクランキングと比較して、圧縮時には圧縮される空気量が多いため、圧縮に伴い空気の温度が上昇することになり、燃焼室での燃焼を容易にする。更に、この構成では弁開閉時期制御機構が電動アクチュエータの駆動力により開閉時期を設定する構成であるため、油圧によって作動する構成と比較してクランキング開始直後から弁開閉時期制御機構を必要とする吸気時期に設定することも可能となる。
　その結果、内燃機関の始動時にポンピングロスを低減してクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が構成された。
　他の構成として、前記スタータモータによってクランキングが行われる状況で、複数の前記気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われる以前から、前記ＩＶＯを、前記ＴＤＣより前の前記ＢＴＤＣに設定しても良い。
　これによると、吸気バルブの開時期であるＩＶＯを、燃焼室のピストンの上死点であるＴＤＣより前のＢＴＤＣに設定した状態でクランキングを開始することになるので、吸気バルブの開時期（ＩＶＯ）の制御が容易となる。
　他の構成として、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記ＩＶＯを設定しても良い。
　これによると、最初の燃焼の後に、燃焼室での燃焼速度に基づいてＩＶＯを設定するため、燃焼状態に対応して弁開閉時期制御機構において開閉時期を最適に設定してＨＣ（炭化水素）を低減して良好な燃費での内燃機関の稼動を実現する。
エンジンの断面と制御ユニットとを示す図である。 弁開閉時期制御機構の断面図である。 図２のIII－III線断面図である。 図２のIV－IV線断面図である。 弁開閉時期制御機構の分解斜視図である。 始動ルーチンのフローチャートである。 オーバーラップとエンジンの回転数とを示すチャートである。 ポンピングロスを説明するためのＰＶサイクル線図とタイミングダイヤグラムとを示す図である。 比較例のＰＶサイクル線図とタイミングダイヤグラムとを示す図である。 別実施形態（ａ）の始動ルーチンのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気バルブＶａの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気バルブＶｂの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂと、エンジンＥと、を制御するようにＥＣＵとして機能するエンジン制御装置４０が構成されている。
　図１、図２に示すエンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車等の車両に備えられるものを想定している。このエンジンＥは、クランクシャフト１を支持するシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を連結し、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボアにピストン４を摺動自在に収容し、ピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結して４サイクル型に構成されている。
　エンジンＥでは、一方の端部から他方に向けて＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒（図２では、＃１、＃２、＃３、＃４として示している）が配置され、シリンダの内部空間のうちピストン４とシリンダヘッド３との間に燃焼室が形成される。
　シリンダヘッド３には、燃焼室への吸気時に開放する吸気バルブＶａと、燃焼室の燃焼ガスの排出時に開放する排気バルブＶｂとが備えられ、シリンダヘッド３の上部に吸気バルブＶａを制御する吸気カムシャフト７と、排気バルブＶｂを制御する排気カムシャフト８とが備えられる。また、クランクシャフト１の出力スプロケット１Ｓと、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａおよび排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの駆動ケース２１のスプロケット２１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６が巻回されている。
　更に、シリンダヘッド３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ９と点火プラグ１０とが備えられている。シリンダヘッド３には、吸気バルブＶａを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド１１と、排気バルブＶｂを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド１２とが連結する。
　エンジンＥでは、クランクシャフト１を駆動回転するスタータモータ１５を備え、クランクシャフト１の近傍位置には回転角と回転速度（単位時間あたりの回転数）とを検知するシャフトセンサ１６を備えている。吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの近傍には駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する吸気側位相センサ１７を備え、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの近傍には駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相を検知する排気側位相センサ１８を備えている。
　尚、エンジンＥでは、燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別ユニット（図示せず）を備えており、この気筒判別ユニットの一部の構成を用いてシャフトセンサ１６が構成されている。
　エンジン制御装置４０は、エンジンＥを制御するＥＣＵとして機能するものであり、始動制御部４１と、位相制御部４２と、燃焼速度推定部４３とを備えている。始動制御部４１はエンジンＥの始動を制御する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとの相対回転位相を制御する。燃焼速度推定部４３は燃焼室での燃焼速度を推定する。このエンジン制御装置４０の詳細と制御形態は後述する。
〔弁開閉時期制御機構〕
　吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構ＶＴと称する。また、弁開閉時期制御機構ＶＴは、電動アクチュエータとしての位相制御モータＭの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。
　図２～図５には吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを示しており、弁開閉時期制御機構ＶＴａは、駆動ケース２１と、内部ロータ２２とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータＭの駆動力により設定する位相調節部を備えている。
　駆動ケース２１は、外周にスプロケット２１Ｓが形成されると共に、吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。内部ロータ２２は、駆動ケース２１に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト２３により吸気カムシャフト７に連結固定されている。駆動ケース２１と内部ロータ２２との間に位相調節部が配置され、駆動ケース２１の開口部分を覆う位置にフロントプレート２４を配置し、これを複数の締結ボルト２５により駆動ケース２１に締結している。尚、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂでは、内部ロータ２２が排気カムシャフト８に連結する。
　弁開閉時期制御機構ＶＴａでは、図３に示すようにタイミングチェーン６からの駆動力により全体が駆動回転方向Ｓに回転する。また、位相制御モータＭの駆動力により駆動ケース２１に対する内部ロータ２２の相対回転位相が、駆動回転方向Ｓと同方向に変位する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への変位を遅角方向Ｓｂと称する。
〔弁開閉時期制御機構：位相調節部〕
　図２～図５に示すように、位相調節部は、内部ロータ２２の内周に一体形成される複数の内歯部２６Ｔを有し、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されるリングギヤ２６を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部２７Ｔを有し、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙと同軸芯に配置されるインナギヤ２７を備え、偏心カム体２８と、継手部Ｊとを備えて構成される。
　この位相調節部では、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数に対して、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数が１歯だけ少ないものが用いられる。
　また、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対して内部ロータ２２が回転軸芯Ｘに直交する方向への変位を許しつつ、駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。
　偏心カム体２８は、回転軸芯Ｘと同軸芯で回転するようにフロントプレート２４に対して第１軸受３１により支持されている。偏心カム体２８には、回転軸芯Ｘに平行する姿勢の偏心軸芯Ｙを中心とする偏心カム面２８Ａが一体形成され、偏心カム面２８Ａに対して第２軸受３２を介してインナギヤ２７が回転自在に支持される。また、偏心カム面２８Ａに形成した凹部にバネ体２９を嵌め込み、バネ体２９の付勢力を、第２軸受３２を介してインナギヤ２７に作用させている。
　偏心カム体２８は全体に筒状であり、内周には、一対の係合溝２８Ｂが回転軸芯Ｘと平行となる姿勢で形成されている。
　これにより、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの一部にインナギヤ２７の外歯部２７Ｔの一部が咬合する。尚、第１軸受３１と第２軸受３２とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。
　継手部Ｊは、板材をプレス加工して成る継手部材３３を有している。継手部Ｊは、継手部材３３に形成した一対の係合アーム３３Ａを駆動ケース２１の係合溝部２１Ｇに係合させ、継手部材３３に形成した一対の係合凹部３３Ｂをインナギヤ２７の係合突部２７Ｕに係合させて構成されている。
　つまり、継手部材３３は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム３３Ａを突出形成し、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部３３Ｂを形成した構造を有している。
　継手部Ｊでは、継手部材３３が、駆動ケース２１の一対の係合溝部２１Ｇを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材３３に対してインナギヤ２７が一対の係合突部２７Ｕを結ぶ直線方向に変位自在となる。
　位相制御モータＭ（図２参照）は、エンジンＥに支持されると共に、出力軸Ｍａに対して直交姿勢で備えた係合ピン３４を備えており、係合ピン３４を、偏心カム体２８の内周の係合溝２８Ｂに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータＭには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。
　これにより、エンジンＥが停止する状態で作動形態を考えると、位相制御モータＭの駆動力で偏心カム体２８が回転した場合には、偏心カム面２８Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ２７が回転軸芯Ｘを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔとリングギヤ２６の内歯部２６Ｔとの咬合位置がリングギヤ２６の内周に沿って変位するためインナギヤ２７には偏心軸芯Ｙを中心に自転させる力が作用する。
　つまり、インナギヤ２７が１回転だけ公転した場合には、リングギヤ２６の内歯部２６Ｔの歯数と、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数との差（歯数差）に相当する角度（１歯に対応する角度）だけインナギヤ２７に対して回転させようとする回転力（自転力）が作用する。
　前述したように、継手部Ｊは、駆動ケース２１に対するインナギヤ２７の回転を規制する構造である。そのため、駆動ケース２１に対してインナギヤ２７が回転することはなく、インナギヤ２７に作用する回転力により、駆動ケース２１に対してリングギヤ２６が回転する。これにより、リングギヤ２６と一体的に内部ロータ２２が相対回転することになり、駆動ケース２１に対する吸気カムシャフト７の回転位相の調節が実現する。
　特に、インナギヤ２７が、回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、駆動ケース２１に対して吸気カムシャフト７を、インナギヤ２７の外歯部２７Ｔの歯数と差（歯数差）に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比での調節が実現する。
〔弁開閉時期制御機構：位相調節の概要〕
　吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御装置４０の位相制御部４２は、吸気カムシャフト７の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することで駆動ケース２１と内部ロータ２２との相対回転位相が維持する。
　また、吸気カムシャフト７の回転速度を基準にして、位相制御モータＭの回転速度を増大する又は低減することにより、相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位させる。位相制御モータＭの回転速度の増大と低減とに対する相対回転位相の変位方向（進角方向Ｓａと遅角方向Ｓｂとの何れか）は、位相調節部のギヤ構成によって決まる。
　特に、弁開閉時期制御機構ＶＴは、位相制御モータＭの駆動力により相対回転位相を変位させる。これにより、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能である。また、エンジンＥの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする回転位相に迅速に設定することが可能である。
〔制御構成〕
　図１に示すように、エンジン制御装置４０は、シャフトセンサ１６と、吸気側位相センサ１７と、排気側位相センサ１８とからの検知信号が入力すると共に、吸気側と排気側との位相制御モータＭと、スタータモータ１５とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ９と、点火プラグ１０とを制御する燃焼管理部１９に制御信号を出力する。
　始動制御部４１は、スタータモータ１５を制御することによりクランクシャフト１のクランキングを実現する。位相制御部４２は、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの位相制御モータＭと、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの位相制御モータＭとを制御することにより、吸気バルブＶａの開閉時期の設定と、排気バルブＶｂの開閉時期の設定とを可能にする。燃焼速度推定部４３は、燃焼室で燃焼速度を推定する。
　以下の制御では、図３、図８、及び図９に示すように、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯ、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯを早める方向を進角方向Ｓａ（進角側）と称し、この逆の方向を遅角方向Ｓｂ（遅角側）と称している。
　また、燃焼速度推定部４３が燃焼速度を推定する際には、点火プラグ１０による点火タイミングを基準として、シャフトセンサ１６で検知されるクランクシャフト１の回転速度の増加傾向に基づいて燃焼速度を推定する手法が採用されている。尚、この燃焼速度推定部４３は燃焼速度を計測するための専用のセンサを備えるものが考えられ、燃焼速度を推定する際に予め設定されたテーブルデータを参照することや、複数のタイミングで取得したシャフトセンサ１６の検知信号に基づく処理を行うものも考えられる。
　エンジン制御装置４０において、始動制御部４１、位相制御部４２、及び、燃焼速度推定部４３はソフトウエアで構成されるものを想定しているが、これらが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成されるものでも良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせによって構成されるものでも良い。
　また、燃焼管理部１９は、インジェクタ９に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ１０に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。
　このような構成から、図６のフローチャート、及び図７のタイミングチャートに示すように、エンジンＥを始動する制御信号を始動タイミングＰ０で取得した場合には、エンジン制御装置４０の始動制御部４１が、排気バルブＶｂと吸気バルブＶａとの開閉時期を設定し、スタータモータ１５の駆動によりクランキングを開始する（＃１０１～＃１０３ステップ）。
　この制御では、始動制御部４１が、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂを制御することで排気バルブＶｂの開閉時期を設定する。また、始動制御部４１が、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを制御することで、図８の右部に示すように吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを、ピストン４の上死点であるＴＤＣより以前（進角側）となるＢＴＤＣの位相に設定する。
　また、この制御では、図８の右部に示すように排気バルブＶｂの閉時期であるＥＶＣが上死点ＴＤＣより僅かに遅角側となるＡＴＤＣの位相に設定される。尚、図８の右部に示すタイミングダイヤグラムでは、排気バルブＶｂが開状態にあり排気が行われる領域を排気領域Ｅｘとして示し、吸気バルブＶａが開状態にあり吸気が行われる領域を吸気領域Ｉｎとして示している。
　前述したように排気バルブＶｂの開閉時期と、吸気バルブＶａの開閉時期とを設定することにより、吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとの間にオーバーラップが形成される。図８には、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯと、閉時期であるＩＶＣとが示されると共に、排気バルブＶｂの開時期であるＥＶＯと閉時期であるＥＶＣと、ピストン４の下死点であるＢＤＣとが示されている。
　図７の上段には吸気バルブＶａの位相グラフｆが示され、図７の下段にはクランクシャフト１の回転数グラフｇ（回転速度のグラフ）が示されている。これらのグラフから理解できるように、始動タイミングＰ０の時点で吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを進角方向に変位させてオーバーラップを形成すると共に、これに続いて回転数グラフｇに示すようにクランキングを開始する。
　次に、気筒判別の後に、回転数グラフｇの第１タイミングＰ１で最初の燃焼を行い、これに続いて、燃焼管理部１９が、設定された順序で各燃焼室での燃焼を行う（＃１０４～＃１０６ステップ）。
　つまり、始動制御部４１では、複数の気筒について燃焼の順序を予め設定しており、例えば、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順序に従って複数の気筒での燃焼が開始される。すなわち、上記の回転数グラフｇの第１タイミングＰ１では＃１気筒の燃焼が開始される。
　また、最初の燃焼から、４つの気筒の燃焼室での最初の燃焼が終了するまでは、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯが上死点であるＴＤＣより以前となるＢＴＤＣの位相に設定され、第２タイミングＰ２に達した場合には（＃１０６ステップ）、スタータモータ１５を停止し、燃焼速度推定部４３が各燃焼室での燃焼速度を推定し、推定した燃焼速度に対応して吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを制御して吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを設定する（＃１０７、＃１０８ステップ）。
　この制御では、始動制御部４１が、スタータモータ１５でクランキングが行われる状況で、複数の気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された気筒の最初の燃焼が行われるときから、複数の気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された気筒の最初の燃焼が行われるまでは、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯがピストン４の上死点であるＴＤＣより前となるＢＴＤＣのうち決まった位相に維持されるように進角側の位相制御モータＭが制御されるのである。
　前述したように、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯをピストン４の上死点であるＴＤＣの以前となるＢＴＤＣの位相に設定することで図８の右部に示す如く、排気バルブＶｂとの間でオーバーラップを形成している。これにより燃焼が開始された後に、吸気行程ａ（図８の左部を参照）において燃焼ガスが燃焼室に吸引される内部ＥＧＲの状態となり、燃焼速度が低下する。
　内部ＥＧＲの状態は燃焼室の温度上昇に有効であるが、前述したように燃焼速度が低下し、燃焼の不安定化を招くため、安定した燃焼を行うため、オーバーラップのラップ量を低減する方向に吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを変位させる制御が行われる。
　尚、エンジンＥを始動する制御では、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂは開閉時期を固定した状態で説明している。
　このように、エンジンＥの始動時に吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの相対回転位相を、中間位相より進角側に設定する理由は、クランキング時におけるポンピングロスを低減することによりクランクシャフト１の回転速度の上昇を図るためである。尚、この制御では、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの相対回転位相を進角側の機械的な限界位相となる最進角位相に設定しても良い。
〔ポンピングロスの説明〕
　このようなクランキングを行う際のＰＶサイクル線図を図８の左部に示している。図８に示すＰＶサイクル線図は、燃焼室の体積を横軸に取り、燃焼室の圧力を縦軸に取っており、吸気行程ａ、圧縮行程ｂ、膨張行程ｃ、排気行程ｄの各行程における燃焼室の圧力と、燃焼室の体積との関係が理解できる。
　また、図８の右部のタイミングダイヤグラムは、図６のフローチャートの＃１０２ステップの制御に対応して、クランキング開始時の吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを、ピストン４の上死点であるＴＤＣより前のＢＴＤＣの位相に設定した状態を示している。これにより、吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとの間にオーバーラップが形成される。
　図８に示すように、クランキング時（燃焼が行われない状態で）の吸気行程ａでは、この行程の初期においてピストン４が上死点であるＴＤＣを超えて下死点であるＢＤＣに向けて作動を開始する時点で吸気バルブＶａが開放状態にあるため、負圧の発生を招くことなく吸気を行うことができる。
　次に、圧縮行程ｂでは燃焼室の容積の縮小に伴い圧力が上昇するものの、これに続く膨張行程ｃでは下死点ＢＤＣの近傍で発生する負圧は僅かであり、この後に排気行程ｄに移行する。排気行程ｄでは排気バルブＶｂが開放するため、燃焼室に圧力変化は発生しない。
　これと対比するための比較例として、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａのタイミングダイヤグラムを図９の右部に示しており、クランキング時におけるＰＶサイクル線図を図９の左部に示している。
　この比較例でも、図９に示すＰＶサイクル線図では、燃焼室の容積を横軸に取り、燃焼室の圧力を縦軸に取っており、クランクシャフト１の回転に伴い吸気行程ａ、圧縮行程ｂ、膨張行程ｃ、排気行程ｄの各行程が、この順序で行われる。
　また、図９の右部のタイミングダイヤグラムでは、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを、ピストン４の上死点であるＴＤＣより後のＡＴＤＣの位相に設定することでネガティブオーバーラップが形成された状態を示している。
　図９に示すように、この比較例では、ネガティブオーバーラップが形成されているため、クランキング時の吸気行程ａでは、この行程の初期において吸気バルブＶａが開放するタイミングが遅れることになり、吸気の初期には大きい負圧が発生する。更に、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯに達した後に吸気を継続する場合にも、吸気量が少ないため、継続的に負圧が作用する。
　次に、圧縮行程ｂでは燃焼室の容積の縮小に伴い圧力が上昇するものの、これに続く膨張行程では、燃焼室の吸気量が少ないため下死点ＢＤＣの近傍で大きい負圧が発生し、排気行程ｄに移行する。この排気行程ｄでは排気バルブＶｂが開放するため、燃焼室に圧力変化は発生しない。
　このように、図６のフローチャートの制御を実行するもの（図８の左部のＰＶサイクル線図参照）では、比較例（図９の左部のＰＶサイクル線図）と比べると、エンジンＥのクランキングの開始以前から吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを、ピストン４の上死点であるＴＤＣより前となるＢＴＤＣの位相に設定する。このため、吸気行程ａでの負圧の作用を軽減すると共に、膨張行程ｃでの負圧の作用も軽減しており、結果として、クランキング時に作用するポンピングロスを低減してクランクシャフト１の回転の高速化を実現する。
　このようにポンピングロスを低減してクランクシャフト１の高速回転を可能にするものでは、図９の右部のタイミングダイヤグラムに示すようにデコンプ状態でクランキングするものと比較して燃焼室で圧縮する空気量が増大する。このように燃焼室で圧縮する空気量が増大するものでは、圧縮行程ｂにおいて燃焼室の空気の温度上昇を図り、燃焼室での燃焼を容易にする。
　図６のフローチャートの制御では、図７の上段に示すように、スタータモータ１５でクランキングを開始する当初から吸気バルブＶａと排気バルブＶｂとの間にオーバーラップを形成するため、クランキング時のクランクシャフト１の回転の高速化を可能にする。
　また、＃１～＃４の各気筒の燃焼室での燃焼が行われ、第２タイミングＰ２に達した後には、燃焼速度に基づき吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの位相を最適に設定するため、内部ＥＧＲの影響を排除して良好な稼動状態に移行することが可能となる。
〔別実施形態〕
　本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
（ａ）図１０のフローチャートに示すように、エンジンＥを始動する制御信号を取得した場合には、エンジン制御装置４０の始動制御部４１が、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂの制御により排気バルブＶｂの開閉時期を設定すると共に、吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａの制御により吸気バルブＶａの開閉時期を最遅角に設定し、スタータモータ１５の駆動によりクランキングを開始する（＃２０１～＃２０３ステップ）。
　このクランキングではクランクシャフト１の回転開始時の負荷を軽減するため一時的に吸気バルブＶａの開閉時期を最遅角（デコンプ状態）に設定するものであり、回転開始からクランクシャフト１が設定角度だけ回転した後に、吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを、ピストン４の上死点であるＴＤＣの以前となるＢＴＤＣの位相である進角側に設定する制御を行う（＃２０４、＃２０５ステップ）。
　このようにクランクシャフト１の回転開始時の負荷を軽減するために吸気バルブＶａの開閉時期を最遅角に設定する制御は、例えば、スタータモータ１５によってクランクシャフト１の回転を僅かに回転させる時間だけ継続するだけで充分であり、このような理由から前述した設定角度が設定されている。
　次に、気筒判別の後に、燃焼管理部１９が、設定された順序で各燃焼室の燃焼を行う（＃２０６～＃２０８ステップ）。そして、各燃焼室での燃焼が行われた後には、スタータモータ１５を停止し、燃焼速度推定部４３が各燃焼室での燃焼速度を推定し、推定した燃焼速度に対応して吸気側の弁開閉時期制御機構ＶＴａを制御して吸気バルブＶａの開時期であるＩＶＯを設定する（＃２０９、＃２１０ステップ）。
　別実施形態（ａ）の制御では、クランキングによりクランクシャフト１が回転を開始する際（スタータモータ１５に電力を供給した直後）の負荷を軽減すると共に、クランクシャフト１が回転を開始した後には、クランキング時におけるポンピングロスを軽減することによりクランクシャフト１の回転の高速化を可能にするものであり、この制御によりエンジンＥの始動を良好に行える。
（ｂ）実施形態では排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂを備えたが、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂを備えずに実施することが可能であり、排気側の弁開閉時期制御機構ＶＴｂとして油圧によって制御されるものを用いても良い。
（ｃ）弁開閉時期制御機構ＶＴは、電動モータ等のアクチュエータの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御すれば良いため、実施形態に示す構造に限るものではない。
　本発明は、吸気バルブの開閉時期を制御する内燃機関の制御装置に利用することができる。
１　　　　　クランクシャフト
４　　　　　ピストン
１５　　　　スタータモータ
Ｅ　　　　　エンジン（内燃機関）
Ｍ　　　　　位相制御モータ（電動アクチュエータ）
Ｖａ　　　　吸気バルブ
Ｖｂ　　　　排気バルブ
ＶＴ　　　　弁開閉時期制御機構

Claims (3)

  1. 　クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転させるスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記吸気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
    　前記スタータモータによってクランキングが行われる状況で、複数の前記気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われるときから、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われるまでは、前記吸気バルブの開時期であるＩＶＯを前記燃焼室のピストンの上死点であるＴＤＣより前となるＢＴＤＣに設定するように前記電動アクチュエータを制御する内燃機関の制御装置。
  2. 　前記スタータモータによってクランキングが行われる状況で、複数の前記気筒のうち最初に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われる以前から、前記ＩＶＯを、前記ＴＤＣより前の前記ＢＴＤＣに設定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記ＩＶＯを設定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
     
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