JP2003201872A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不必要なバルブタイミングの制御を回避し、
かつ始動性の低い環境に置かれる場合であっても内燃機
関の始動性を向上させる。 【解決手段】 内燃機関の停止時にバルブタイミングを
最遅角位置よりも進角した所定位置にロックするように
構成された内燃機関のバルブタイミング制御装置であっ
て、前記内燃機関を停止した後再始動する際の環境が始
動性の低い低始動性環境になるか否かを推定する始動性
推定手段（ステップＳ１）と、再始動する際の環境が始
動の困難な環境になることが前記始動性推定手段（ステ
ップＳ１）で推定された場合に、バルブタイミングを前
記所定位置にロックするロック手段（ステップＳ２）と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸気弁および排
気弁を備えた内燃機関の制御装置に関し、特にそのバル
ブタイミングを制御するための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近では、ガソリンエンジンなどの内燃
機関における吸気弁や排気弁の開閉のタイミングを運転
中に変更する可変動弁機構が用いられるようになってき
ている。この可変動弁機構は、例えば吸気弁の閉じるタ
イミングを遅らせて（遅角して）、高膨張比とすること
により高効率の運転を可能にし、また反対に吸気弁の閉
じるタイミングを相対的に早くして（進角して）、高出
力化することを可能にするように構成されている。

【０００３】したがってこの種の可変動弁機構を備えた
エンジンでは、例えば低速定常走行時などのエンジン軽
負荷運転時に吸気弁の閉じタイミングを遅角し、吸気損
失を低減して燃費の向上を図っている。その制御は、具
体的には、吸気バルブの閉じる時期を、クランク角度の
下死点を大きく過ぎた時期に設定し、ピストンが上昇す
る過程で吸気バルブを閉じることにより実行される。

【０００４】したがってバルブタイミングをいわゆる遅
角制御している状態では、シリンダの内部に一旦吸入し
た空気の一部を吸気管側に押し戻すことになるので、吸
入空気量が少なくなる。そのために、いわゆる進角制御
している状態と比較すると、混合気が燃焼しにくくな
る。例えばエンジンを始動する際に可変動弁機構が遅角
位置になっていると、吸気充填率が低いためにクランキ
ングしても直ちに完爆状態にならずに、エンジンの始動
に失敗したり、あるいは時間が掛かってしまったりす
る。特に、低温状態では混合気が更に燃焼しにくくなる
ので、その傾向が強い。そのため、一般には、エンジン
の始動時には、バルブタイミングを定常的な走行時より
も進角している。

【０００５】例えば特開平１１−２１０４２４号公報に
記載された発明では、バルブタイミングを設定する作動
油の温度が予め定めた温度以下のときに、バルブタイミ
ングを中間進角状態にロックするように構成している。
これは、その対象とする可変動弁機構が、油圧の作用し
ていない状態では、スプリングなどの弾性力によって遅
角するように構成されているので、内燃機関の始動性が
低下する低油温度時に、ピンなどのロック機構を動作さ
せて可変動弁機構を中間進角状態に維持し、内燃機関を
一旦停止させて再始動することになっても、吸入空気量
を確保して内燃機関の再始動を容易にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関は吸入した混
合気あるいはシリンダ内に噴射された燃料を燃焼させる
から、温度が低ければ円滑な燃焼が生じにくくなり、し
たがってその始動性は吸入空気などの温度の影響を受け
る。上記の公報に記載された発明では、その温度として
作動油の温度を採用している。しかしながら、作動油の
温度を検出し、またその高低を判断した時点と、内燃機
関を停止させた後再始動する時点には、時間的なずれが
あるから、中間進角状態に設定する制御が必ずしも適切
なものとならない可能性がある。

【０００７】すなわち、前記作動油温度が所定値以下の
状態であっても、車両の置かれている環境の温度がある
程度高い場合には、再始動の際に内燃機関が吸入する空
気温度が、始動に不都合のない温度になっている場合が
ある。このような場合、内燃機関の運転中の作動油温度
がたとえ低くても、その内燃機関を停止した後再始動す
る際の始動性に不具合が生じることがなく、上記のいわ
ゆる中間進角状態を設定する制御は、不必要なものとな
り、あるいは燃費の悪化要因となることがある。また、
内燃機関の停止動作中にバルブタイミングを中間進角状
態に制御するとすれば、内燃機関の停止の遅れが生じる
可能性がある。

【０００８】また反対に、作動油温度が前記予め定めた
温度より高いことにより、バルブタイミングを前記中間
進角状態に設定していない場合であっても、内燃機関の
停止後、再始動の際に内燃機関の温度が外気温度に応じ
て低下している場合がある。上記の公報に記載された発
明では、このような場合、作動油温度がある程度高いこ
とにより、バルブタイミングを中間進角状態にロックす
ることがないので、低温状態での再始動時にバルブタイ
ミングが遅角されてしまい、内燃機関の始動が困難にな
る可能性がある。

【０００９】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、内燃機関の始動性と燃費とを両立
させることのできるバルブタイミング制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関の停
止時にバルブタイミングを最遅角位置よりも進角した所
定位置にロックするように構成された内燃機関のバルブ
タイミング制御装置において、前記内燃機関を停止した
後再始動する際の環境が始動性の低い低始動性環境にな
るか否かを推定する始動性推定手段と、再始動する際の
環境が始動の困難な環境になることが前記始動性推定手
段で推定された場合に、バルブタイミングを前記所定位
置にロックするロック手段とを備えていることを特徴と
する制御装置である。

【００１１】したがって請求項１の発明では、内燃機関
が完全に停止する以前に、その内燃機関を停止した後再
始動する際の環境が、始動性の低い環境か否かが推定さ
れる。低始動性環境であることが推定された場合には、
停止時のバルブタイミングが最遅角状態より進角した所
定位置にロックされる。すなわち請求項１の発明では、
内燃機関の停止時の状態に依らずに、再始動する際の環
境に応じて、停止時のバルブタイミングを制御するの
で、内燃機関の停止に遅れが生じたり、燃費が悪化した
りすることがなく、さらに内燃機関の始動が容易にな
る。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１におけ
る始動性推定手段が、前記内燃機関が搭載されている車
両の周囲環境温度に関連する検出値に基づいて前記低始
動性環境を推定するように構成されていることを特徴と
する制御装置である。

【００１３】したがって、請求項２の発明では、外気の
温度すなわち内燃機関に吸入される空気の温度を始動性
の推定に反映させることになるので、始動性の推定が容
易であるうえに、その精度が良好になる。

【００１４】また一方、請求項３の発明は、予め定めた
条件が成立している状態での内燃機関の停止時にバルブ
タイミングを最遅角位置よりも進角した所定位置にロッ
クするように構成された内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記内燃機関の停止後再始動時に、バ
ルブタイミングが前記所定位置にロックされておらず、
かつ再始動時の環境が内燃機関の始動性の低い低始動性
環境になっている場合に、その再始動時にバルブタイミ
ングを進角する進角手段を備えていることを特徴とする
制御装置である。

【００１５】したがって請求項３の発明では、内燃機関
の始動性の低い低始動性環境にあり、かつそれに適した
バルブタイミングとなっていない場合に、内燃機関の再
始動時にバルブタイミングが進角されられる。そのた
め、始動性が良好になる。

【００１６】また、請求項４の発明は、予め定めた条件
が成立している状態での内燃機関の停止時にバルブタイ
ミングを最遅角位置よりも進角した所定位置にロックす
るように構成された内燃機関のバルブタイミング制御装
置において、前記内燃機関の停止後再始動時に、バルブ
タイミングが前記所定位置にロックされておらず、かつ
再始動時の環境が内燃機関の始動性の低い低始動性環境
になっている場合に、その再始動時に燃料の供給を停止
した状態でバルブタイミングを進角する進角手段を備え
ていることを特徴とする制御装置である。

【００１７】したがって請求項４の発明では、内燃機関
の始動性の低い低始動性環境にあり、かつそれに適した
バルブタイミングとなっていない場合に、内燃機関の再
始動にあたっては燃料の供給を停止した状態でバルブタ
イミングが進角されられる。そのため、始動のために内
燃機関を回転させるとしても、燃料の供給が停止される
ので、内燃機関の内部に過剰に燃料が溜まるなどの始動
性を更に悪化させる事態が回避される。

【００１８】なお、この発明においては、請求項５に記
載してあるように、前記低始動性環境は、前記内燃機関
を搭載している車両の周囲環境温度に関連する検出値が
所定値以下であり、かつ内燃機関の温度が他の所定値以
下の状態とすることができる。そして、その周囲環境温
度に関連する検出値は、請求項６に記載してあるよう
に、前記内燃機関の吸気温度と前記車両の外気温度との
少なくともいずれかとすることができる。また、この発
明においては、前記周囲環境温度に関連する検出値を判
断する前記所定値は、請求項７に記載してあるように、
大気圧に応じて変化する値とすることができる。

【００１９】したがってこれら請求項５ないし７のいず
れかの発明では、内燃機関の始動時の環境を反映して始
動時のバルブタイミングを設定できるので、内燃機関の
始動性が良好になり、また燃費の悪化を防止もしくは抑
制することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を具体例に基づい
て説明する。先ず、この発明で対象とする内燃機関１
は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料
と空気との混合気を燃焼させて動力を出力する動力装置
であり、特に吸気弁と排気弁とを備えたエンジンであ
る。その典型的な例が、車両に搭載されるレシプロエン
ジンであり、吸気弁や排気弁の開閉タイミングが、クラ
ンク角で表される。

【００２１】図４には車両に搭載した内燃機関１を模式
的に示してあり、この内燃機関１は、バルブタイミング
を変更する可変動弁機構２を備えている。これは、前記
吸気弁と排気弁とのうち少なくとも吸気弁の開閉タイミ
ング（特に閉じタイミング）を遅らせ、あるいは早める
ように機能する機構である。その一例は、吸気弁や排気
弁を駆動するカムを取り付けてあるカムシャフトとこれ
を回転させるタイミングプーリ（それぞれ図示せず）と
の相対位相を油圧などによって連続的に変化させる機構
であり、そのタイミングプーリとトランクシャフトに取
り付けたプーリとをタイミングベルトで連結することに
より、クランク角に応じた各弁の開閉のタイミングが変
化するように構成されている。

【００２２】その可変動弁機構２によって設定される吸
気弁の閉じタイミングの一例を図５に示してある。すな
わちピストン（図示せず）の下死点ＢＤＣからの角度が
最も大きい最遅角位置は、軽負荷での定常的な運転時に
設定される位置であり、これより進角したアイドル位置
は、内燃機関１をアイドリング運転している状態で設定
される位置である。下死点ＢＤＣからの角度が最も小さ
い始動位置は、内燃機関１を始動する際に設定される位
置である。したがって吸気充填率は、始動位置で最も高
く、以下、アイドル位置、最遅角位置の順に低くなる。
すなわちシリンダ内の吸気量が少なくなる。

【００２３】上記の可変動弁機構２の一例は、前述した
特開平１１−２１０４２４号公報に記載されている機構
である。したがってこの可変動弁機構２は、図６に示す
ように、カムシャフト（図示せず）に連結されたベーン
３と、そのベーン３と共に油圧室４，５を形成するハウ
ジング６とを備えている。そのハウジング６はクランク
シャフトにタイミングベルトを介して連結されているタ
イミングプーリ（それぞれ図示せず）と一体化されてい
る。

【００２４】図６にはその構成を模式化して示してあ
り、ハウジング６の内部は例えば断面扇形状に区画さ
れ、その区画された部分にベーン３が液密状態で回動す
るように配置されている。したがってベーン３を挟んだ
回転方向での両側に油圧室４，５が形成されている。そ
の油圧室４，５の一方に油圧を供給するとともに、他方
から排圧することにより、ベーン３と共にカムシャフト
がハウジング６（すなわちタイミングプーリ）に対して
相対回転し、タイミングプーリに対するカムシャフトの
相対位相、すなわちバルブタイミングが変更されるよう
になっている。

【００２５】図６において、ベーン３がハウジング６に
対して最も反時計方向に回動した位置が、前述した最遅
角位置であって、ベーン３は図示しない弾性体の弾性力
によってこの最遅角位置に向けて付勢されている。すな
わち油圧の発生していない状態では、可変動弁機構２は
バルブタイミングを最遅角位置に設定するようになって
いる。

【００２６】これに対して、油圧が発生していない状態
であっても、バルブタイミングを最遅角位置より進角し
た所定の位置に保持するロック手段が、上記の可変動弁
機構２に設けられている。図６に示す例では、そのロッ
ク手段がロックピン７とこれが係合するロック孔８とに
よって構成されている。すなわちベーン３の所定箇所に
ロック孔８が形成されており、これに対してハウジング
６にはベーン３に向けて突出・退入するロックピン７が
設けられている。これらロックピン７とロック孔８との
相対位置は、バルブタイミングが最遅角位置より進角し
た所定の位置にベーン３が回動した位置で両者が一致す
るようになっている。なお、その所定位置は、上記の可
変動弁機構２を備えていない車両用エンジンで設定され
ているバルブタイミングあるいはこれに近いバルブタイ
ミングを与える位置である。

【００２７】なお、ロックピン７の進退動作は、油圧に
よって制御するようになっており、例えばロックピン７
をロック孔８側に押圧するスプリング（図示せず）がロ
ックピン７の後端部に配置されるとともに、その弾性力
に抗してロックピン７をロック孔８に対して後退させる
油圧室が形成されている。したがって上記の所定位置で
ロックピン７についての油圧室から排圧することによ
り、ロックピン７がスプリングの弾性力で前進し、ロッ
ク孔８に係合するようになっている。

【００２８】上記の可変動弁機構２を動作させ、またロ
ックピン７を動作させるための油圧を発生する油圧ポン
プ９が設けられている。この油圧ポンプ９は、通常の内
燃機関に設けられているものと同様のものであって、オ
イルパン（図示せず）から汲み上げたオイルを各潤滑部
位に送るとともに、前記油圧室４，５やロックピン７の
油圧室に所定の切換バルブを介して送るようになってい
る。

【００２９】なお、オイルポンプ９は内燃機関１のクラ
ンクシャフトに連結されているので、スタータモータ１
０によって内燃機関１をモータリング（クランキング）
することによってもオイルポンプ９が駆動されて油圧を
発生する。また、上記の可変動弁機構２に対する油圧
は、上記のオイルポンプ９とは別に設けた電動ポンプ
（図示せず）によって発生させるようにしてもよい。

【００３０】上記の内燃機関１は、車両に搭載されてお
り、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み角度や
車速を設定車速に維持するクルーズコントロール装置か
らの出力信号などに応じて制御される電子スロットルバ
ルブや、燃料の供給量を電気的に制御し、特に減速時に
は燃料の供給を停止するフューエルカットの可能な燃料
噴射装置（それぞれ図示せず）などを備えている。ま
た、内燃機関１の出力側に変速機１１が連結されてい
る。さらにその変速機１１の出力軸がデファレンシャル
１２を介して駆動輪１３に連結されている。

【００３１】上記のバルブタイミングや電子スロットル
バルブの開度、燃料噴射量などの制御を、車両の走行状
態に基づいて実行するように構成されており、そのため
の電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１４が設けられている。
この電子制御装置１４は、例えばマイクロコンピュータ
を主体として構成されたものであって、入力されたデー
タおよび予め記憶しているデータならびに所定のプログ
ラムに従って演算をおこない、その演算の結果に基づい
て所定の制御信号を出力するようになっている。

【００３２】その入力データの例を挙げると、アクセル
開度ＴA 、エンジン回転数ＮE 、車速Ｖ、内燃機関１の
冷却水温度Ｔw 、外気もしくは吸気の温度Ｔo 、気圧Ｐ
a 、バルブタイミング（進角値もしくは遅角値）θv な
どである。電子制御装置１４は、これらの入力データに
基づいて演算をおこない、前述したバルブタイミングや
前記ロック手段（ロックピン７）のオン・オフ、燃料噴
射量、スロットル開度などを制御するようになってい
る。

【００３３】上記のバルブタイミングは、基本的には、
内燃機関１の運転状態あるいは車両の走行状態に応じた
バルブタイミングに設定され、吸気弁の閉じタイミング
については、低負荷の定常的な走行状態では前述した最
遅角位置側に設定される。またアイドリング状態では前
記のアイドル位置に設定され、さらに内燃機関１を始動
する場合には前記の始動位置に設定される。これに加え
て、この発明に係る制御装置は、内燃機関１の停止時の
バルブタイミングを、再始動時の状況の予測、あるいは
その予測に関連する状況に基づいて制御する。具体的に
は、再始動時の環境が始動性の低い環境となる可能性の
ある場合に、バルブタイミング（特に吸気弁の閉じタイ
ミング）を最遅角位置より進角した所定位置に保持する
制御を実行する。

【００３４】内燃機関１の停止時におけるバルブタイミ
ングの制御例を図１にフローチャートで示してある。こ
こに示す制御は、車両が停止しているなど、車速が所定
値以下の状態で、イグニッションスイッチ（図示せず）
がオフ操作された場合に、その後の短時間の間に実行さ
れる。先ず、外気温あるいは吸気温が所定値（しきい
値）以下か否かが判断される（ステップＳ１）。内燃機
関１の始動性は、吸入した空気の温度あるいは混合気の
温度が低いほど悪くなり、また反対に高いほど始動性が
よくなるので、ステップＳ１では、その始動性を判定
し、あるいは予測している。

【００３５】その外気温あるいは吸気温は、内燃機関１
を停止させる時点にメモリーされている値あるいはその
時点に検出した値のいずれであってもよい。また、その
温度の高低を判定する所定値は、固定値であってもよ
く、あるいは各種の状況に応じて設定される変数であっ
てもよい。例えば、高地などの気圧の低い箇所では、空
気中の酸素の密度が低く、始動性が低下する要因になる
ので、温度を判定する所定値を気圧が低いほど大きい値
に設定する。あるいは内燃機関１の停止時以降に外気温
度が低下することが予想される状況であれば、前記所定
値を高く設定する。

【００３６】この外気温あるいは吸気温が所定値以下で
あることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合
には、中間ロックが必要であることを判定する（ステッ
プＳ２）。この中間ロックとは、前述したロックピン７
をロック孔８に差し込んでベーン３を固定することによ
り、バルブタイミングを最遅角位置から進角した所定位
置に保持する制御である。したがってステップＳ２の判
定が成立することにより、ベーン３が最遅角位置よりあ
る程度進角した所定位置に回動するように油圧が制御さ
れ、またロックピン７を前進させるように油圧が制御さ
れ、その結果、ロックピン７がベーン３のロック孔８に
差し込まれる。

【００３７】したがって内燃機関１が停止したことによ
り、油圧が発生しなくなっても、ベーン３がロックピン
７によって固定されていることによりバルブタイミング
が最遅角位置よりも進角した位置に保持されるので、内
燃機関１を再始動する時点の環境が始動性の低い環境な
っていても、容易に始動することができる。なお、上記
のステップＳ２の判定は、たとえ内燃機関１の暖機が完
了しているなど、その冷却水温や油温など内燃機関１自
体の温度を示す指標がある程度高くても、外気温あるい
は吸気温が所定値以下であれば、成立する。したがって
内燃機関１の停止時に温度が高くても、再始動時に温度
が低くなって始動性が低下する場合であっても、確実に
内燃機関１の始動性を良好にすることができる。

【００３８】一方、外気温あるいは吸気温が所定値より
高いことによりステップＳ１で否定的に判断された場合
には、中間ロック不要の判定が成立する（ステップＳ
３）。すなわちバルブタイミングが前記所定位置に進角
されたり、その位置でロックピン７がロック孔８に差し
込まれたりする制御が実行されない。この判定および制
御は、暖機が完了していないなど、内燃機関１自体の温
度を示す指標が低い値となった場合に実行されることも
ある。内燃機関１の停止時の温度が低くても、再始動時
には外気温あるいは吸気温が内燃機関１の始動に支障が
ない程度になっている場合があるからである。

【００３９】したがって図１に示す制御では、内燃機関
１の始動性に直接影響する外気温あるいは吸気温に基づ
いて、内燃機関１の停止時にバルブタイミングを最遅角
位置より進角した所定位置にロックする制御を実行する
ので、始動性の低い環境の下での内燃機関１の始動が容
易になる。また内燃機関１の再始動の環境が始動性の高
い環境になる場合には、内燃機関１の停止時にバルブタ
イミングを不必要に進角することがないので、余分な制
御を回避できるうえに、再始動後のアイドリングの際の
バルブタイミングを遅角してその燃費を向上させること
ができる。

【００４０】なお、ステップＳ１における外気温あるい
は吸気温について更に説明すると、これの判断の対象と
なる温度は、イグニッションスイッチをオンにした後の
温度の経過を記憶しておき、その過程の温度が所定のし
きい値を下回ったことがある場合に、前述した中間ロッ
クの必要があることを判定してもよい。また、ステップ
Ｓ１で採用する所定値は、内燃機関１の運転中に経時的
に記憶した温度の変化が低下傾向を示している場合に、
相対的に高い値としてもよい。またその所定値は、前述
したいわゆる気圧による補正以外に、気象情報に基づく
補正や季節毎の補正、あるいはナビゲーション装置から
得られる自車両が位置する地域に基づく補正をおこなう
こととしてもよい。

【００４１】また、上記の例では、いわゆる中間ロック
の位置が一箇所に限られているが、ロックピンあるいは
ロック孔を複数設けるなどのことにより、中間ロック位
置を複数設け、あるいは中間ロック位置をリニアーに変
化させるように構成し、外気温あるいは吸気温に応じ
て、内燃機関１の停止時に設定する中間ロック位置を異
ならせるようにしてもよい。

【００４２】上記の図１の制御を実行した場合、内燃機
関１の再始動時に、バルブタイミングがいわゆる中間ロ
ックされている場合と中間ロックされていない場合とが
ありる。また、いわゆる中間ロックしていなくても始動
性の低い環境になっている場合がある。そこで、内燃機
関１の始動時に図２に示す制御が実行される。

【００４３】先ず、イグニッションスイッチがオン（Ｉ
Ｇオン）されていることを判定し（ステップＳ１１）、
またスタータモータがオン動作している（スタータオ
ン）を判定し（ステップＳ１２）したことにより、前記
ロックピン７がロック孔８に差し込まれているか否かが
判断される（ステップＳ１３）。

【００４４】このステップＳ１３で否定的に判断された
場合、すなわちバルブタイミングが最遅角位置にある場
合、始動困難な条件が成立しているか否か（始動困難な
環境になっているか否か）が判断される（ステップＳ１
４）。この始動困難な条件は、一例として、外気温ある
いは吸気温が予め定めたしきい値以下であり、かつ内燃
機関１の暖機が完了していないなどのことによりその温
度が所定温度以下となっている状態である。

【００４５】なお、空気が希薄であれば、始動性が低下
するので、上記の温度についてのしきい値は、大気圧あ
るいは自車両が位置する地点の高度によって大きい値に
補正したものであっもよい。すなわち、そのしきい値は
大気圧のマップとして定められたものであってよい。

【００４６】始動困難な条件が成立していることにより
ステップＳ１４で肯定的に判断された場合には、可変動
弁機構２での進角制御（ＶＶＴ進角）（ステップＳ１
５）と、内燃機関１の始動制御（Ｅ／Ｇ始動）（ステッ
プＳ１６）とが実行される。すなわち、スタータモータ
１０によってクランクシャフトを回転させること伴って
油圧ポンプ９が回転し、その結果生じた油圧によってベ
ーン３を回動させて進角し、同時に燃料を供給するとと
もに、ガソリンエンジンであれば点火プラグに通電して
混合気に点火する。

【００４７】したがってバルブタイミングがいわゆる中
間ロックされていなくても、始動操作と同時にバルブタ
イミングが進角されて吸気充填率（シリンダ内の空気
量）が相対的に高くなるので、外気温が低いなどの低始
動性環境にあっても内燃機関１を容易に始動させること
ができる。

【００４８】なお、いわゆる中間ロックが実行されてい
てステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、バル
ブタイミングの進角制御を伴わない通常の始動制御（Ｅ
／Ｇ始動）が実行される（ステップＳ１７）。また同様
に、始動困難な条件が成立していないことによりステッ
プＳ１４で否定的に判断された場合には、バルブタイミ
ングの進角制御を伴わない通常の始動制御（Ｅ／Ｇ始
動）が実行される（ステップＳ１８）。

【００４９】つぎに内燃機関１の始動時におけるバルブ
タイミングの他の制御例を説明する。図３はこの発明で
実施されるバルブタイミングの他の制御例を示してお
り、燃料の過剰な供給により始動性が更に悪化すること
を回避するように構成した例である。なお、図３に示す
例は、前述した図２に示すフローチャートにおけるステ
ップＳ１５およびステップＳ１６を変更したものであ
り、したがって図２に示すフローチャートと異なる部分
についてのみ説明する。

【００５０】図３において、始動困難な条件が成立して
いることによりステップＳ１４で肯定的に判断された場
合、内燃機関１の始動制御が中止される（ステップＳ１
５１）。具体的には、燃料の供給（噴射）が中止され
る。なお、点火プラグへの通電は、中止あるいは実行の
いずれであってもよい。

【００５１】これと併せて、内燃機関１のモータリング
によるバルブタイミングの進角と、いわゆる中間ロック
とが実行される（ステップＳ１６１）。前述したように
スタータモータ１０によって内燃機関１を回転させれ
ば、油圧ポンプ９も併せて回転させられるので油圧が発
生する。この油圧によってベーン３を回動させて最遅角
位置から進角させ、ロック孔８がロックピン７に一致し
た位置でロックピン７がロック孔８に差し込まれ、バル
ブタイミングが最遅角位置より所定量進角した状態に保
持（ロック）される。

【００５２】この場合、始動制御が中止されているの
で、内燃機関１をモータリング（クランキング）しても
内燃機関１が始動することはないが、一旦、イグニッシ
ョンスイッチをオフにして内燃機関１および油圧ポンプ
９の回転を止めても、ロックピン７がロック孔８に差し
込まれているので、バルブタイミングは所定量進角した
状態を維持する。したがって再度イグニッションスイッ
チをオン操作すれば、上記のステップＳ１３で肯定的に
判断されるので、通常の始動制御が実行（ステップＳ１
７）される。

【００５３】したがって上記の図３に示す制御では、始
動性の低い環境にあり、かつバルブタイミングが進角さ
れていない状態では、燃料を供給せずに内燃機関１をモ
ータリングするので、内燃機関１に過剰な燃料が供給さ
れたり、そのために液相燃料が燃焼して点火プラグにカ
ーボンが付着するいわゆるプラグくすぶりが生じたりす
ることが回避される。その結果、内燃機関１のいわゆる
内的な要因で始動性が更に悪化するなどの事態を未然に
回避することができる。そして、その後の再度の始動操
作をおこなう時点では、バルブタイミングが所定量進角
されていて吸気量が確保されているので、内燃機関１を
容易に始動することができる。

【００５４】ここで上記の具体例とこの発明との対応関
係を簡単に説明すると、図１におけるステップＳ１の機
能的手段が、請求項１の発明における始動性推定手段に
相当し、またステップＳ２の機能的手段と前記ロックピ
ン７およびロック孔８とが、請求項１の発明におけるロ
ック手段に相当する。また、図２に示すステップＳ１５
１および図３に示すステップＳ１６１の機能的手段が、
請求項３の発明における進角手段に相当する。さらに図
３に示すステップＳ１６１の機能的手段が、請求項４の
発明における進角手段に相当する。

【００５５】なお、この発明は、上述した具体例に限定
されないのであって、バルブタイミングを進角および遅
角する可変動弁機構の構成は、ピストンの前後動を螺旋
溝などで回転動作に変換してクランク角度に対するカム
シャフトの相対位相を変更するように構成した機構や電
動モータなどのアクチュエータで回転させる機構など、
適宜の構成のものを使用することができる。また、バル
ブタイミングを所定量進角した位置に保持するロックの
ための機構は、上述したピンと孔とからなる機構以外
に、適宜の歯を噛み合わせる機構などであってもよい。
さらに、この発明は、運転者の手動操作で始動・停止操
作される内燃機関に限らず、いわゆるエコラン制御のよ
うに、適宜の制御装置によって始動・停止操作される内
燃機関を対象として実施することもできる。

【００５６】さらにまた、この発明では、始動性の推定
を内燃機関の停止時に限らず、以下に述べるタイミング
で実行するようにしてもよい。すなわち、内燃機関を停
止する時点の環境が、夜間で温度が低い場合、バルブタ
イミングをその環境に応じて進角位置にロックする。そ
の後の再始動の時点の環境から内燃機関の始動性を推定
し、例えば昼間で外気温度が高い場合、始動性が良好で
あるから、バルブタイミングを最遅角位置に変更する。
その場合の始動性の推定の実行条件としては、例えばキ
ーが差し込まれること、あるいはイグニッションスイッ
チがオンとされることなどを採用することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、内燃機関の停止時の状態によらずに、再始動す
る際の環境に応じて、内燃機関の停止時のバルブタイミ
ングを進角した状態に保持するので、再始動が容易であ
るにも拘わらず内燃機関の停止に遅れが生じたり、ある
いは燃費が悪化したりすることがなく、また始動性の低
い環境であっても内燃機関を容易に始動することが可能
になる。

【００５８】また、請求項２の発明によれば、外気の温
度すなわち内燃機関に吸入される空気の温度を始動性の
推定に反映させることになるので、始動性の推定が容易
であるうえに、その精度を向上させることができる。

【００５９】また一方、請求項３の発明によれば、内燃
機関の始動性の低い低始動性環境にあり、かつそれに適
したバルブタイミングとなっていない場合に、内燃機関
の再始動時にバルブタイミングが進角されられるため、
内燃機関の始動性を向上させることができる。

【００６０】また、請求項４の発明によれば、内燃機関
の始動性の低い低始動性環境にあり、かつそれに適した
バルブタイミングとなっていない場合に、内燃機関の再
始動にあたっては燃料の供給を停止した状態でバルブタ
イミングが進角されられるため、始動のために内燃機関
を回転させるとしても、燃料の供給が停止されるので、
内燃機関の内部に過剰に燃料が溜まるなどの始動性を更
に悪化させる事態を回避して始動性を向上させることが
できる。

【００６１】そして、請求項５ないし７のいずれかの発
明によれば、内燃機関の始動時の環境を反映して始動時
のバルブタイミングを設定できるので、内燃機関の始動
性を向上させることができるうえに、燃費の悪化を防止
もしくは抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る制御装置で実行される制御例
を示すフローチャートである。

【図２】 この発明に係る制御装置で実行される他の制
御例を示すフローチャートである。

【図３】 この発明に係る制御装置で実行される更に他
の制御例を示すフローチャートである。

【図４】 この発明で対象とする内燃機関を含む駆動系
統およびその制御系統を示す模式図である。

【図５】 吸気弁の閉じタイミングの例を模式的に示す
図である。

【図６】 バルブタイミングを所定量進角した状態に保
持するための機構の一例を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１…内燃機関、 ２…可変動弁機構、 ３…ベーン、
７…ロックピン、 ８…ロック孔、 ９…油圧ポンプ、
１０…スタータモータ、 １４…電子制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０Ｑ ３１４ ３１４Ｐ (72)発明者 久保田 博文 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 BA32 DA18 EA21 FA01 FA07 GA11 3G084 BA23 CA01 DA09 EA11 FA02 FA20 3G092 AA01 AA02 DA01 DA02 DA10 EA03 FA31 HA04Z HE08Z HG07Z HG08Z 3G301 HA01 HA02 HA19 JA00 KA01 LA07 LC08 NE11 NE16 PA09Z PA10Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の停止時にバルブタイミングを
   最遅角位置よりも進角した所定位置にロックするように
   構成された内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
   て、 前記内燃機関を停止した後再始動する際の環境が始動性
   の低い低始動性環境になるか否かを推定する始動性推定
   手段と、 再始動する際の環境が始動の困難な環境になることが前
   記始動性推定手段で推定された場合に、バルブタイミン
   グを前記所定位置にロックするロック手段とを備えてい
   ることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記始動性推定手段は、前記内燃機関が
   搭載されている車両の周囲環境温度に関連する検出値に
   基づいて前記低始動性環境を推定するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 予め定めた条件が成立している状態での
   内燃機関の停止時にバルブタイミングを最遅角位置より
   も進角した所定位置にロックするように構成された内燃
   機関のバルブタイミング制御装置において、 前記内燃機関の停止後再始動時に、バルブタイミングが
   前記所定位置にロックされておらず、かつ再始動時の環
   境が内燃機関の始動性の低い低始動性環境になっている
   場合に、その再始動時にバルブタイミングを進角する進
   角手段を備えていることを特徴とする内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置。
4. 【請求項４】 予め定めた条件が成立している状態での
   内燃機関の停止時にバルブタイミングを最遅角位置より
   も進角した所定位置にロックするように構成された内燃
   機関のバルブタイミング制御装置において、 前記内燃機関の停止後再始動時に、バルブタイミングが
   前記所定位置にロックされておらず、かつ再始動時の環
   境が内燃機関の始動性の低い低始動性環境になっている
   場合に、その再始動時に燃料の供給を停止した状態でバ
   ルブタイミングを進角する進角手段を備えていることを
   特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 【請求項５】 前記低始動性環境は、前記内燃機関を搭
   載している車両の周囲環境温度に関連する検出値が所定
   値以下であり、かつ内燃機関の温度が他の所定値以下の
   状態であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 【請求項６】 周囲環境温度に関連する検出値は、前記
   内燃機関の吸気温度と前記車両の外気温度との少なくと
   もいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の内
   燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 【請求項７】 前記周囲環境温度に関連する検出値を判
   断する前記所定値が、大気圧に応じて変化する値である
   ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタ
   イミング制御装置。