JP2009074379A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置において、電動モータのコストアップや消費電力の増大を抑制しつつ、内燃機関の始動時からクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を再始動時目標位相に制御することが可能な技術を提供する。
【解決手段】電動モータと、電動モータによって駆動され内燃機関のカムシャフトのクランクシャフトに対する相対回転位相を変更可能な電動式可変動弁機構と、イグニッションがＯＦＦされたときに電動モータの駆動力を制御して電動式可変動弁機構に相対回転位相を再始動時目標位相まで変更させる制御手段とを備え、車両の停車中に機関温度が所定の低温域にある場合には、相対回転位相と再始動時目標位相との位相差が許容位相差の範囲内となるように制御手段による該相対回転位相の制御が制限されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動式可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関のドライバビリティの向上・燃費の改善・排気エミッションの向上などを目的として、内燃機関の吸気弁や排気弁（これらを総称して、単に「機関バルブ」ともいう）の開閉タイミング（バルブタイミング）を可変とする可変動弁機構が知られている。この可変動弁機構としては、例えば機関バルブを開閉するカムシャフトの該内燃機関のクランクシャフトに対する相対回転位相を変更可能な可変動弁機構が知られている。また、可変動弁機構として、電動モータを駆動源とする電動式可変動弁機構（以下、「電動式ＶＶＴ機構」ともいう）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、電動モータと、該電動モータの回転を減速して出力する減速機と、該減速機から入力された回転を通じてカムシャフトとスプロケットとを相対回転させるリンク機構と、を備えた電動式可変動弁機構が開示されている。

このような電動式可変動弁機構では、電動モータの発生するトルクを制御し、スプロケットとカムシャフトとの相対回転位相を所望の相対回転位相に変更することで、内燃機関の各運転状態に好適なバルブタイミングで機関バルブを開閉させている。
特開２００７−１００６８１号公報 特開２００７−５６８３９号公報 特開２００６−３２９０６３号公報 特開２００４−１１５９１号公報

ところで、上記の電動式可変動弁機構は、クランクシャフトの回転が完全に停止している場合、電動モータに作用するカムシャフトからの反力（例えば、バルブスプリング等のフリクション）が非常に大きくなり、機関バルブのバルブタイミングの変更が困難となる場合がある。従って、内燃機関の始動時から適切なバルブタイミングを得るためには、上記相対回転位相を機関始動時における目標の相対回転位相（以下、「再始動時目標位相」ともいう）に変更させてから内燃機関を停止させる場合がある。

しかしながら、運転者によってイグニッションがＯＦＦされた時点における相対回転位相を始動目標位相に変更させるまでに要する期間が長くなる場合には、クランクシャフトの回転が完全に停止するまでの間に相対回転位相を再始動時目標位相に変更させることが困難となる。その結果、内燃機関の始動時におけるクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を再始動時目標位相に制御することが困難となり、ドライバビリティが悪化する虞があった。

また、上記の課題を改善するために電動モータの出力性能を増大させれば良いとも考えられるが、電動モータの出力性能を増大させるとこれに起因してコストアップや消費電力の増大等に繋がってしまう。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動式可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置において、電動モータのコストアップや消費電力の増大を抑制しつつ、内燃機関の始動時からクランクシャフトとカムシャフトとの相
対回転位相を再始動時目標位相に制御することが可能な技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、電動モータと、
前記電動モータによって駆動され、内燃機関の吸気弁または排気弁の少なくとも何れか一方を開閉するカムシャフトの該内燃機関のクランクシャフトに対する相対回転位相を変更可能な電動式可変動弁機構と、
前記内燃機関のイグニッションがＯＦＦされたときに、前記電動モータの駆動力を制御して前記電動式可変動弁機構に前記相対回転位相を次回の機関始動時における目標位相である再始動時目標位相まで変更させる制御手段と、
を備え、
前記内燃機関が搭載された車両の停車中に機関温度が所定の低温域にある場合には、前記相対回転位相と前記再始動時目標位相との位相差が許容位相差の範囲内となるように前記制御手段による該相対回転位相の制御が制限されることを特徴とする。

本発明において「再始動時目標位相」とは、次回の機関始動時における目標位相であって、機関始動時の運転状態に適合するように決定される。本発明では、イグニッションがＯＦＦされた場合に、次回の機関始動に備えるべくカムシャフトのクランクシャフトに対する相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」ともいう）を再始動時目標位相に変更する。すなわち、現在の相対回転位相を再始動時目標位相に変更させるべく電動モータの駆動力が制御される。

上述のように、クランクシャフトの回転が完全に停止した後は電動モータに作用する反力が大きくなる。従って、相対回転位相の始動時目標位相への変更は、イグニッションがＯＦＦされてからクランクシャフトの回転が完全に停止するまでの期間（以下、「位相変更可能期間」ともいう）に行う必要がある。

しかしながら、内燃機関の機関温度が過度に低い場合には、上記の位相変更可能期間内に相対回転位相を再始動時目標位相に変更することが困難となる場合がある。

すなわち、本発明における電動式可変動弁機構の駆動力は上記のように電動モータに因るものであるが、電動式可変動弁機構には、該電動式可変動弁機構の構成要素（例えば、カムシャフトとスプロケットを相対回転可能に連結するリンク機構等）を潤滑させるための潤滑油（例えば、エンジンオイル）が供給されている。

ここで、イグニッションがＯＦＦされるときの機関温度が低温である場合には潤滑油の粘度が高くなり、相対回転位相を再始動時目標位相まで変更させるまでに要する期間（以下、「位相変更所要期間」ともいう）が長くなる。そして、位相変更所要期間が位相変更可能期間よりも長期に及ぶ場合には、内燃機関を停止させる際に相対回転位相を再始動時目標位相まで変更することが困難となる。

これに対し本発明では、車両の停車中に機関温度が所定の低温域にある場合には、相対回転位相と再始動時目標位相との位相差が許容位相差の範囲内となるように相対回転位相の制御が制限される。

ここで、所定の低温域とは、機関温度が過度に低いことにより潤滑油の粘度が高くなり、位相変更所要時間が位相変更可能期間よりも長くなるおそれがある温度である。また、許容位相差とは、機関温度が所定の低温域にある場合であっても、イグニッションがＯＦ
Ｆされた場合に相対回転位相を確実に再始動時目標位相まで変更可能と判断される、該相対回転位相と再始動時目標位相との位相差の上限値である。

本発明によれば、機関温度が低いことに起因して潤滑油の粘度が高くなっても、位相変更可能期間に相対回転位相を再始動時目標位相まで変更することを補償することができる。また、電動モータの出力性能の増大を伴うことなく再始動時における相対回転位相（以下、単に「再始動時位相」ともいう）を再始動時目標位相に制御することが可能となる。従って、電動モータの出力性能の増大に起因するコストアップ或いは消費電力の増大を抑えつつ機関始動時のドライバビリティを向上することができる。

また、本発明における電動式可変動弁機構は内燃機関の吸気弁を開閉するカムシャフトの該内燃機関のクランクシャフトに対する相対回転位相を変更し、再始動時目標位相とは所定の最遅角位相であっても良い。本発明における最遅角位相とは、電動式可変動弁機構が相対回転位相を制御可能な範囲内において最も遅角側の位相である。

これによれば、内燃機関に対してイグニッションがＯＦＦされた際に、位相変更可能期間、すなわちクランクシャフトの回転が停止するまでの間に相対回転位相を最遅角位相まで確実に変更することができる。その結果、内燃機関の再始動時から相対回転位相を最遅角位相に制御することができるので、内燃機関の気筒に吸入される吸気量が可及的に低減される。従って、機関始動時のコンプレッションに起因するショックが抑制され、ドライバビリティが悪化することが抑制される。

なお、本発明における所定の低温域は、内燃機関の冷却水温、又は潤滑油の温度（潤滑油温）が所定の基準温度以下のときに機関温度が低温域にあると定義されても良い。また、水と潤滑油との比熱は異なるため、それぞれの基準温度は相違しても良いのはもちろんである。

また、本発明において、イグニッションがＯＦＦされる際の機関温度が低い場合には該機関温度が高い場合に比べて位相変更所要期間がより短くなる。例えば、機関温度が所定の低温域にある場合、該機関温度が極低温域である場合と極低温域よりも比較的温度の高い冷間域にある場合とでは位相変更所要期間が相違する。

そこで、本発明における許容位相差は、車両の停車中における機関温度が低い場合には該機関温度が高い場合に比べてより小さくなるように設定されても良い。例えば、車両の停車中における機関温度がより低いほど許容位相差がより小さくなるように設定されても良い。

これによれば、停車中における機関温度に応じて、許容位相差をより細やかに精度良く設定することができる。すなわち、位相変更可能期間に相対回転位相を再始動時目標位相まで確実に変更することを補償しつつ、停車中における相対回転位相に係る制御の自由度を最大限に確保できる。

また、イグニッションがＯＦＦされるときの機関回転数が低いほどクランクシャフトの回転が早期に停止するため、位相変更可能期間が短くなる。そこで、本発明における許容位相差は、車両の停車中における内燃機関の機関回転数が低い場合には該機関回転数が高い場合に比べて、より小さくなるように設定されても良い。例えば、車両の停車中における機関回転数が低いほど許容位相差がより小さくなるように設定されても良い。

これによれば、停車中における内燃機関の機関回転数に応じて、許容位相差をより細やかに精度良く設定することができる。すなわち、位相変更可能期間に相対回転位相を再始
動時目標位相まで確実に変更することを補償しつつ、停車中における相対回転位相に係る制御の自由度を最大限に確保できる。

また、本発明における内燃機関の制御装置は、変速機と、変速機の選択レンジを検出する検出手段と、を更に備えていても良い。ここで、変速機の選択レンジは走行レンジと非走行レンジに大別することができる。走行レンジはＤ（ドライブ）レンジ又はＲ（リバース）レンジのように内燃機関が走行するときに選択されるレンジであり、非走行レンジはＰ（パーキング）レンジ又はＮ（ニュートラル）レンジのように内燃機関が停車するときに選択されるレンジである。

ここで、検出手段により検出された選択レンジが走行レンジである場合には、現在は停車しているものの、内燃機関に対してイグニッションがＯＦＦされるよりも、走行要求が出される（アクセルがＯＮされる）見込みが大きい。このような状況においてまで、停車中における相対回転位相と再始動時目標位相との位相差が許容位相差の範囲内で制限されてしまうと、運転者によって走行要求が出された直後から機関バルブのバルブタイミングを運転状態に適合させるのが困難となる。

そこで、本発明においては、検出手段により検出された選択レンジが走行レンジである場合には、制御手段による相対回転位相の制御に対する制限が解除されても良い。これによれば、運転者によってアクセルがＯＮされ、車両の走行が再開した直後より相対回転位相を内燃機関の運転状態に応じて制御することができるので、内燃機関のドライバビリティを向上できる。

本発明にあっては、電動式可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置において、電動モータのコストアップや消費電力の増大を抑制しつつ、内燃機関の始動時からクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を再始動時目標位相に制御することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜ハイブリッドエンジンシステムの構成＞
図１は、本実施例におけるハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）Ｃのハイブリッドエンジンシステム（以下、「ハイブリッドシステム」という）１の概略構成を示す図である。なお、同図においては、各構成要素間における動力の伝達経路を実線にて示している。また、各構成要素間における電力の伝達経路を破線にて示している。

ハイブリッドシステム１には、ガソリン燃料の燃焼を通じてトルクを発生させるエンジン２、電力を通じてトルクを発生させるドライブモータ３、及びエンジン２のトルクを通じて発電を行うモータジェネレータ４が備えられる。エンジン２及びドライブモータ３のトルクは、動力分配機構５を介してトランスミッション６へ伝達される。そして、トランスミッション６の回転がホイール７へ伝達されることにより車両Ｃの走行が行われる。本実施例においてはエンジン２が本発明における内燃機関に相当し、トランスミッション６が本発明における変速機に相当する。

動力分配機構５は、エンジン２とモータジェネレータ４との間における動力の伝達、エ
ンジン２とトランスミッション６との間における動力の伝達、及びドライブモータ３とトランスミッション６との間における動力の伝達を行う。

また、ハイブリッドシステム１には、電源として高電圧のＨＶバッテリ８、及びＨＶバッテリ８よりも低電圧の補機バッテリ９が備えられている。ＨＶバッテリ８は、主にドライブモータ３及びモータジェネレータ４へ電力を供給する。補機バッテリ９は、主にエンジン２の補機類へ電力を供給する。

また、ハイブリッドシステム１においては、主にモータジェネレータ４による発電を通じて、ＨＶバッテリ８及び補機バッテリ９の充電が行われる。ＨＶバッテリ８の充電に際しては、モータジェネレータ４で発生した電力がインバータ１０を介してＨＶバッテリ８へ供給される。補機バッテリ９の充電に際しては、モータジェネレータ４で発生した電力がインバータ１０及びコンバータ１１を介して補機バッテリ９へ供給される。

更に、ハイブリッドシステム１には、該ハイブリッドシステム１の制御を行うＥＣＵ２０が設けられている。ＥＣＵ２０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる論理演算回路である。ＥＣＵ２０には、トランスミッション６の選択レンジを検出するシフトレバーポジションセンサ１２、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度Ａｃｃ）を検出するアクセルポジションセンサ１３、車両Ｃの走行速度を検出する車速センサ１４、イグニッション（ＩＧ）スイッチ１５、ＨＶバッテリ８の充電量ＳＯＣを検出するＳＯＣセンサ（図示略）等が電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

＜エンジンの構成＞
図２は、本実施例におけるエンジン２の概略構成を示す図である。図２に示すエンジン２は、車両駆動用のガソリンエンジンである。尚、本実施の形態においては、エンジン２を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。シリンダ２１内の燃焼室には、シリンダヘッド３０に設けられた吸気ポート２２を介して吸気管２３が接続されている。シリンダ２１への吸気の流入は吸気弁２４によって制御される。吸気弁２４の開閉は、吸気側カム２５の回転駆動によって制御される。この吸気側カム２５は吸気側カムシャフト２６に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト２６の端部には吸気側スプロケット２７が設けられている。

また、シリンダヘッド３０に設けられた排気ポート３２を介して、排気管３３が接続されている。シリンダ２１からの排気の排出は排気弁３４によって制御される。排気弁３４の開閉は排気側カム３５の回転駆動によって制御される。この排気側カム３５は排気側カムシャフト３６に取り付けられ、更に排気側カムシャフト３６の端部には排気側スプロケット３７が設けられている。

更に、吸気ポート２２には該吸気ポート２２内に燃料としてのガソリンを噴射する燃料噴射弁２８が、シリンダ２１の頂部には該シリンダ２１内の混合気に点火するための点火プラグ２９が設けられている。そして、エンジン２のクランクシャフト３８にコンロッド３９を介して連結されたピストン４０が、シリンダ２１内で往復運動を行う。また、吸気側スプロケット２７及び排気側スプロケット３７は、チェーン又はタイミングベルトを介してクランクシャフト３８からの回転動力が伝達され、該クランクシャフト３８と同期して回転する。また、燃料噴射弁２８は電気配線によってＥＣＵ２０に接続されており、ＥＣＵ２０によって燃料噴射弁２８が制御される。

更に、エンジン２には、ウォータジャケットを循環する冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ４１、クランクシャフト３８の回転角を検出するクランクポジションセ
ンサ４２、吸気側カムシャフト２６の回転角を検出するカム角センサ４３が設けられている。これら各センサもＥＣＵ２０と電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

上記構成のエンジン２では、吸気管２３から吸気ポート２２に吸入された吸気は、燃料噴射弁２８から噴射された燃料とともに混合気を形成し、シリンダ２１の燃焼室内に吸入される。そして、シリンダ２１における燃焼室内の混合気は点火プラグ２９によって点火されることにより燃焼する。また、燃焼室から排気ポート３２を介して排気管３３に排出された排気は、該排気管３３の途中に設けられる排気浄化装置（図示省略）によって有害物質（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等）が浄化された後、マフラー（図示省略）を介して大気中に放出される。

更に、本実施例におけるエンジン２には、吸気側カムシャフト２６のクランクシャフト３８に対する相対回転位相（以下、単に「吸気バルブタイミングＩＮＶＴ」という）を制御する電動式ＶＶＴ４５が設けられている。すなわち、電動式ＶＶＴ４５は、吸気側カムシャフト２６と吸気側スプロケット２７との相対的な回転位相を変更する可変位相機構４６と該可変位相機構４６へトルクを出力するＶＶＴモータ４７とを備えて構成される。可変位相機構４６は吸気側カムシャフト２６と吸気側スプロケット２７とを相対回転可能な公知のリンク機構（図示略）により連結しており、ＶＶＴモータ４７からの駆動力によって、吸気側カムシャフト２６の吸気側スプロケット２７に対する相対的な回転位相を変更可能である。

なお、ＶＶＴモータ４７は補機バッテリ９から電力が供給されるとともに、ＥＣＵ２０と電気的に接続されており、可変位相機構４６への駆動力はＥＣＵ２０によって制御される。また、可変位相機構４６内（例えば、上記リンク機構）にはエンジン２の稼働時には、該エンジン２のオイルパン（図示略）に貯留されたエンジンオイルがオイルポンプ（図示略）によって供給されることによって上記リンク機構が潤滑される。

以上のように、ＥＣＵ２０が電動式ＶＶＴ４５を制御することによって吸気側カムシャフト２６と吸気側スプロケット２７との相対回転位相が調節される結果、吸気側スプロケット２７と同期回転するクランクシャフト３８と吸気側カムシャフト２６との相対回転位相、すなわち吸気バルブタイミングＩＮＶＴが調節される。本実施例においては可変位相機構４６が本発明における電動式可変動弁機構に相当し、ＶＶＴモータ４７が本発明における電動モータに相当する。

本実施例における電動式ＶＶＴ４５による吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御について説明する。まず、エンジン２の機関始動時及び機関停止時以外における吸気バルブタイミングＩＮＶＴに係る制御（以下、「ＶＶＴ通常制御」という）について説明する。ＶＶＴ通常制御においては、吸気バルブタイミングＩＮＶＴがエンジン２の運転状態（例えば、エンジントルクＴＱｅ及び機関回転数ＮＥ）に基づき、該運転状態に適切なタイミングとなるように制御される。

具体的には、エンジン２のエンジントルクＴＱｅと機関回転数ＮＥとの関係から目標タイミングＩＮＶＴｔを求めるためのマップを予め作成し、ＥＣＵ２０内に格納しておく。そして、現在の機関回転数ＮＥ及びエンジントルクＴＱｅをパラメータとして上記マップにアクセスすることで、目標タイミングＩＮＶＴｔが求められる。

なお、エンジントルクＴＱｅは、アクセルポジションセンサ１３の出力信号から検出されるアクセル開度Ａｃｃ、ＳＯＣセンサの出力信号から検出されるバッテリ充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、ハイブリッドシステム１が出力する全動力のうちエンジン２に分担さ
せるエンジントルクＴＱｅが決定される。また、機関回転数ＮＥは、クランクポジションセンサ４２の出力信号に基づいて検出される。

そして、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ４２の出力信号及びカム角センサ４３の出力信号に基づいて、吸気バルブタイミングＩＮＶＴが目標タイミングＩＮＶＴｔに一致するように電動式ＶＶＴ４５を制御することによって、吸気バルブタイミングＩＮＶＴが適正なタイミングとして制御される。

次に、エンジン２の機関始動時における吸気バルブタイミング（以下、「始動時目標タイミング」という）ＩＮＶＴｓについて説明する。本実施例における始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓは、電動式ＶＶＴ４５の調節可能範囲における最遅角位相である最遅角タイミングＩＮＶＴＬに設定される。本実施例では始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓ（最遅角タイミングＩＮＶＴＬ）が本発明における再始動時目標位相に相当する。

ここで、機関始動時においてシリンダ２１へ大量の吸気が吸入されてしまうと、圧縮行程におけるコンプレッション圧が増大に起因したショックのため、ドライバビリティが悪化する虞がある。本実施例では、始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓを最遅角タイミングＩＮＶＴＬにすることで、上記コンプレッション圧が可及的に低減され、ドライバビリティの向上が図られる。

ところで、ＩＧスイッチ１５からイグニッション（ＩＧ）−ＯＮ信号がＥＣＵ２０に入力されてから吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬに変更し、エンジン２を始動させる場合を考える。この場合にはＶＶＴモータ４７に作用する吸気側カムシャフト２６からの反力（例えば、バルブスプリングのフリクション）が大きいため、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを変更させることが困難となる。

すなわち、吸気バルブタイミングＩＮＶＴは、クランクシャフト３８が回転していないと円滑に変更することが困難となる。そして、ＶＶＴモータ４７の出力性能を向上させることによってこの不具合を解消しようとしても、今度はコストの増大や消費電力の増大が発生する虞がある。

そこで、本実施例では、エンジン２を停止させる際に、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを次回の機関再始動時に備えて最遅角タイミングＩＮＶＴＬに変更させる。すなわち、ＩＧスイッチ１５からＩＧ−ＯＦＦ信号がＥＣＵ２０に入力されてから、クランクシャフト３８の回転が完全に停止するまでの間、すなわち吸気バルブタイミングＩＮＶＴを変更可能な期間（以下、「タイミング変更可能期間」という）に、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで変更させることとした。

ところが、ＩＧスイッチ１５からＩＧ−ＯＦＦ信号がＥＣＵ２０に入力されたときの機関温度ＴＨｅが過度に低い場合には、可変位相機構４６を潤滑するエンジンオイルの粘度が非常に高くなる場合がある。このような状況としては、外気が非常に低温のときに車両Ｃを短距離だけ走行させる場合などが想定できる。この場合には、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで変更させるのに要する期間（以下、「タイミング変更所要期間」ともいう）が長期に及んでしまう。

そして、タイミング変更所要期間がタイミング変更可能期間よりも長くなると、クランクシャフト３８が完全に停止した時点で、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで戻しきれなくなり、機関再始動時にドライバビリティが悪化することになってしまう。

上記不具合を解消するため、本実施例では車両Ｃの停車中に機関温度ＴＨｅが予め規定される規定低温域ＴＨｚにある場合には、吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御範囲を制限することとした。具体的には、吸気バルブタイミングＩＮＶＴと最遅角タイミングＩＮＶＴＬとの位相差ΔＶＴが基準位相差ΔＶＴｂの範囲内となるように目標タイミングＩＮＶＴｔを制限することとした。

規定低温域ＴＨｚは、エンジン２の機関温度ＴＨｅが低く為りすぎて可変位相機構４６を潤滑するエンジンオイルの粘度が高くなり、タイミング変更所要期間がタイミング変更可能期間よりも長くなるおそれがあるときの温度である。また、基準位相差ΔＶＴは、機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにある場合であっても、ＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされた場合に、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで確実に変更可能と判断される位相差ΔＶＴの上限値である。本実施例では規定低温域ＴＨｚが本発明における所定の低温域に相当し、基準位相差ΔＶＴｂが本発明における許容位相差に相当する。

なお、本実施例において、車両Ｃの停車中における位相差ΔＶＴが基準位相差ΔＶＴｂの範囲内となるように目標タイミングＩＮＶＴｔを制限するのは、運転者の意志によって何時ＩＧ−ＯＦＦされるかは不確定であるものの、車両Ｃが停車状態にあればＩＧ−ＯＦＦされる見込みが大きいと判断できるからである。また、車両Ｃの走行中まで目標タイミングＩＮＶＴｔを制限するとエンジン２の運転状態に適合した吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御が困難になるところ、停車中であればそのようなおそれが生じないからである。

更に、機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあるか否かの判断について詳しく説明すると、本実施例では車両Ｃが停車中に冷却水温ＴＨｗを検出する。すなわち、ＥＣＵ２０に入力される水温センサ４１の出力信号に基づいて冷却水温ＴＨｗを検出し、該冷却水温ＴＨｗが予め定められる基準冷却水温ＴＨｗｂ以下である場合に、機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあると判断することとした。なお、基準冷却水温ＴＨｗｂ（例えば、−１０℃）は予め実験的に求めておく。

また、ＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされるときの機関温度ＴＨｅが低いほどエンジンオイルの粘度が高くなるのでタイミング変更所要期間がより長くなる。また、ＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされるときの機関回転数ＮＥが低いほどクランクシャフト３８の回転が完全に停止する時期がより早期となるため、タイミング変更可能期間が短くなることになる。そして、タイミング変更所要期間がより長くなるほど、或いはタイミング変更可能期間が短くなるほど、ＩＧ−ＯＦＦされるときの位相差ΔＶＴを小さくしておかないと、タイミング変更可能期間中に吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで戻すことが困難となる。

そこで、本実施例では、車両Ｃの停車中における機関温度ＴＨｅがより低温であるほど（検出された冷却水温ＴＨｗがより低温であるほど）基準位相差ΔＶＴｂがより小さくなるように設定される。同様に、車両Ｃの停車中における機関回転数ＮＥが低いほど基準位相差ΔＶＴｂがより小さくなるように設定される。

これによれば、車両Ｃの停車中における機関温度ＴＨｅ及び機関回転数ＮＥに応じて、基準位相差ΔＶＴｂを変更し、該基準位相差ΔＶＴｂを細やかに設定することができる。その結果、タイミング変更可能期間に吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで変更することを補償しつつ、車両Ｃの停車中における吸気バルブタイミングＩＮＶＴに係る制御の自由度を最大限に確保することができる。

ここで、車両３の停車中において目標タイミングＩＮＶＴｔを制限する制御（以下、「進角ガード制御」という）について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施例における進角ガード制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ハイブリッドシステム１の稼働時には所定期間毎に実行されるルーチンである。本実施例においては本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明における制御手段に相当する。

本ルーチンが実行されるとまず、ステップＳ１０１において、水温センサ４１の出力信号に基づいて冷却水温ＴＨｗが検出される。

ステップＳ１０２では、冷却水温が基準冷却水温ＴＨｗｂ以下であるか否かが判断される。肯定判定された場合（ＴＨｗ≦ＴＨｗｂ）には、機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあると判断され、ステップＳ１０３に進む。否定判定された場合（ＴＨｗ＞ＴＨｗｂ）には、進角ガード制御を実行せずにＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされたとしても、確実に吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで戻すことが可能と判断され、ステップＳ１１３に進み、上述したＶＶＴ通常制御が行われる。

ＶＶＴ通常制御については既述のため詳しい説明を割愛するが、ステップＳ１１３では目標タイミングＩＮＶＴｔに対する制限は行われず、エンジン２の運転状態に最適なタイミングとして該目標タイミングＩＮＶＴｔが決定される。そして、電動式ＶＶＴ４５によって吸気バルブタイミングＩＮＶＴが目標タイミングＩＮＶＴｔに一致するように制御される。そして、ステップＳ１１３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０３では、車速センサ１４の出力信号に基づいて車両Ｃの車速ＳＰが検出される。

ステップＳ１０４では、車速ＳＰが零であるか否かが判定される。そして、肯定判定された場合（ＳＰ＝０）には、ステップＳ１０５に進む。一方、否定判定された場合（ＳＰ≠０）には、ステップＳ１１３に進み、ＶＶＴ通常制御が行われる。

ステップＳ１０５では、アクセルポジションセンサ１３の出力信号に基づいてアクセル開度Ａｃｃを検出する。

ステップＳ１０６では、アクセル開度Ａｃｃが零であるか否かが判定される。そして、肯定判定された場合（Ａｃｃ＝０）には、ステップＳ１０７に進む。一方、否定判定された場合（Ａｃｃ≠０）、すなわち運転者によりアクセルペダルが踏み込まれている場合にはステップＳ１１３に進み、ＶＶＴ通常制御が行われる。

ステップＳ１０７では、クランクポジションセンサ４２の出力信号に基づいて機関回転数ＮＥが検出される。

ステップＳ１０８では、エンジン２の運転状態に応じた目標タイミングＩＮＶＴｔが決定される。目標タイミングＩＮＶＴｔは、エンジントルクＴＱｅ及び機関回転数ＮＥに基づいて、エンジン２の運転状態に適合するように決定される。ここで、ステップＳ１０６においてアクセル開度Ａｃｃが零であると判定されているため、運転者から要求されるエンジントルクは零であるが、例えばＨＶバッテリ８への充電量が少ない場合にはモータジェネレータ４での発電を行うべくエンジン２が負荷運転される。従って、上記のエンジントルクＴＱｅは運転者からの要求トルクのみならず、ハイブリッドシステム１全体を最適に制御するために必要なエンジン２に対する総要求トルクを指す。

ステップＳ１０９では、冷却水温ＴＨｗ及び機関回転数ＮＥに基づいて上述した基準位相差ΔＶＴｂを算出する。

ステップＳ１１０では、最遅角タイミングＩＮＶＴＬ及び基準位相差ΔＶＴｂに基づき、目標タイミングＩＮＶＴｔに許容される最も進角側の位相であるガード位相ＩＮＶＴｇが算出される。ガード位相ＩＮＶＴｇは、最遅角タイミングＩＮＶＴＬから基準位相差ΔＶＴｂだけ進角させた位相である。

ステップＳ１１１では、目標タイミングＩＮＶＴｔがガード位相ＩＮＶＴｇよりも進角側の位相であるか否かが判定される。目標タイミングＩＮＶＴｔがガード位相ＩＮＶＴｇよりも進角側の位相であると判定された場合には目標タイミングＩＮＶＴｔを制限する必要があると判断され、ステップＳ１１２に進む。また、目標タイミングＩＮＶＴｔがガード位相ＩＮＶＴｇよりも進角側の位相ではないと判定された場合にはステップＳ１１３に進み、ＶＶＴ通常制御が行われる。

ステップＳ１１２では、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを目標タイミングＩＮＶＴｔではなく、ガード位相ＩＮＶＴｇに変更する。具体的には、クランクポジションセンサ４２の出力信号とカム角センサ４３の出力信号とに基づいてクランクシャフト３８の回転角と吸気側カムシャフト２６の回転角を検出し、現在の吸気バルブタイミングＩＮＶＴを検出する。そして、電動式ＶＶＴ４５に吸気バルブタイミングＩＮＶＴをガード位相ＩＮＶＴｇまで変更させる。そして、本ステップの処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例の進角ガード制御によれば、ＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされるときに機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあって、エンジンオイルの粘度が非常に高くなる状況においても、タイミング変更可能期間に吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで確実に変更することを補償できる。これにより、エンジン２の再始動時において、コンプレッション圧が可及的に低減され、ドライバビリティが悪化することを抑制できる。また、準位相差ΔＶＴｂを冷却水温ＴＨｗ及び機関回転数ＮＥに応じて決定することで、車両Ｃの停車中における吸気バルブタイミングＩＮＶＴに係る制御の自由度を確保することができる。

＜進角ガード制御の変形例＞
次に、本実施例における進角ガード制御の変形例について説明する。ここで、車両Ｃがアイドル停車している場合のトランスミッション６の選択レンジに着目する。選択レンジが走行レンジ（Ｄ（ドライブ）レンジ又はＲ（リバース）レンジ）の場合には、その後において運転者によりＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされるよりも、運転者から走行要求が出される（アクセルペダルがＯＮされる）見込みが大きい。

一方、選択レンジが非走行レンジ（Ｐ（パーキング）レンジ又はＮ（ニュートラル）レンジ）の場合には、その後において運転者から走行要求が出される（アクセルペダルがＯＮされる）よりも、運転者によりＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされる見込みが大きい。

そこで、本変形例においては、車両Ｃがアイドル停車している場合であって、トランスミッション６の選択レンジが走行レンジである場合には、上述した進角ガード制御による吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御に係る制限が解除される。すなわち、目標タイミングＩＮＶＴｔがガード位相ＩＮＶＴｇよりも進角側の位相であっても、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを目標タイミングＩＮＶＴｔに制御することとした。

図４は、本実施例における進角ガード変形制御ルーチンを示すフローチャートである。
本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ハイブリッドシステム１の稼働時には所定期間毎に実行されるルーチンである。なお、本ルーチンにおける各ステップの処理内容が図３で説明した制御ルーチンと同一の場合には、同一の参照番号を付すことにより詳しい説明を割愛する。

本ルーチンが実行されるとまず、ステップＳ２０１においてアイドル停車フラグがＯＮであるか否かが判定される。例えば、車速センサ１４の出力信号、アクセルポジションセンサ１３の出力信号等に基づいて現在の車速が零（ＳＰ＝０）であり、アクセル開度Ａｃｃが零（Ａｃｃ＝０）である場合にアイドル停車中であると判定されても良い。

本ステップにおいて肯定判定（アイドル停車フラグＯＮ）された場合には、図３の制御ルーチンで説明したステップＳ１０１の処理が行われる。すなわち、水温センサ４１の出力信号に基づいて冷却水温ＴＨｗが検出される。一方、否定判定（アイドル停車フラグＯＦＦ）された場合には図３の制御ルーチンで説明したステップＳ１１３に進み、ＶＶＴ通常制御が行われる。すなわち、吸気バルブタイミングＩＮＶＴがエンジン２の運転状態に最適な目標タイミングＩＮＶＴｔとなるように制御される。

ステップＳ１０１の処理が終わるとステップＳ１０２に進み、冷却水温が基準冷却水温ＴＨｗｂ以下であるか否かが判断される。肯定判定された場合（ＴＨｗ≦ＴＨｗｂ）には機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあると判断され、ステップＳ２０２に進む。

一方、否定判定された場合（ＴＨｗ＞ＴＨｗｂ）には、進角ガード制御を行う必要がないと判断され、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３ではＶＶＴ通常アイドル制御が行われる。ここで、ＶＶＴ通常アイドル制御とは、エンジン２がアイドル状態のときにおける電動式ＶＶＴ４５による吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御であり、このときの目標タイミングＩＮＶＴｔはエンジン２のアイドル状態に適した位相となるように決定される。そして、本ステップの処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ２０２では、シフトレバーポジションセンサ１２の出力信号に基づいてトランスミッション６の選択レンジが検出される。この場合、シフトレバーポジションセンサ１２が本発明における検出手段に相当する。続くステップＳ２０４では、検出された選択レンジが走行レンジ（Ｄレンジ又はＲレンジ）であるか否かが判定される。選択レンジが走行レンジ（Ｄレンジ又はＲレンジ）である場合には、運転者から走行要求が出される（アクセルペダルがＯＮされる）見込みが大きく、進角ガード制御を行うと走行要求が出されたときにエンジン２の運転状態に最適な吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御が困難となると判断される。そこで、本ステップにおいて肯定判定された場合（Ｄレンジ又はＲレンジ）にはステップＳ２０３に進み、上述したＶＶＴ通常アイドル制御が行われる。

一方、ステップＳ２０４において否定判定された場合（Ｐレンジ又はＮレンジ）には、運転者によりＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされる見込みが大きいと判断され、進角ガード制御が行われる。すなわち、図３で説明した制御ルーチンのステップＳ１０７〜Ｓ１１２の処理が行われる。この場合、ステップＳ１１１において目標タイミングＩＮＶＴｔがガード位相ＩＮＶＴｇよりも進角側の位相ではないと判定された場合には、ステップ２０３に進むことによりＶＶＴアイドル通常制御が行われる。そして、ステップＳ１１２の処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。

以上のように本制御によれば、ハイブリッドシステム１がアイドル停車中であっても、その後に運転者から走行要求が出される（アクセルペダルがＯＮされる）見込みが大きい状況下では、吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御に係る制限が解除される。従って、運転者によってアクセルペダルがＯＮされる際には、その時点から吸気バルブタイミングＩ
ＮＶＴを運転状態に適合させることができる。すなわち、ドライバビリティを向上させることができる。

尚、本実施例における吸気バルブタイミングＩＮＶＴの制御として、始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓを最遅角タイミングＩＮＶＴＬに設定する場合を例示的に説明したが、これに限定される趣旨ではない。すなわち、電動式ＶＶＴ４５の調節可能範囲における任意の位相に設定することができる。始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓが最遅角タイミングＩＮＶＴＬと異なる位相に設定された場合においても、本実施例の進角ガード制御を実施することでＩＧスイッチ１５がＩＧ−ＯＦＦされた際に、吸気バルブタイミングＩＮＶＴをその時に設定されている始動時目標タイミングＩＮＶＴｔｓまで確実に変更できる。

また、本実施例では、吸気弁２４のバルブタイミングＶＴＩＮを電動式ＶＶＴ４５で制御する場合を説明したが、排気弁３４のバルブタイミングに係る制御に上述した進角ガード制御を適用することができる。ここで、排気弁３４における始動時目標タイミングは、進角側の位相に設定されることが多い。従って、排気弁３４のバルブタイミングに係る制御に本発明を適用する場合には、始動時目標タイミングを電動式ＶＶＴ４５の調節可能範囲における最進角位相に設定しても良い。

また、本実施例では、車両Ｃの停車中に機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにあるかどうかを冷却水温ＴＨｗに基づいて判断しているが、例えばエンジンオイルの油温を検出し、この油温に基づいて判断するとより好適である。

尚、本実施例におけるハイブリッドシステム１では、該ハイブリッドシステム１の運転条件に応じて、車両Ｃの走行時においてもエンジン２が自動的に停止される制御（以下、「機関自動停止制御」という）が行われる。例えば、エンジン２の機関回転数ＮＥが低回転側の基準値より低くなった場合には車両Ｃが走行中であっても機関自動停止制御が実施される場合がある。ここで、機関自動停止制御は、機関温度ＴＨｅが常温時に行われ、機関温度ＴＨｅが規定低温域ＴＨｚにある場合には実行されないのが一般ではあるものの、機関自動停止制御の実行に際して本実施例の進角ガード制御の適用が妨げられるものではない。

また、本実施例では、ハイブリッド車に本発明を適用する場合を例に説明したが、エンジン２のみの出力によって駆動可能な車両（以下、「コンベンショナル車」ともいう）に適用しても良いのは勿論である。なお、ハイブリッド車はコンベンショナル車に比べて、通常運転時には吸気バルブタイミングＩＮＶＴがより進角側に制御される傾向がある。従って、コンベンショナル車よりもハイブリッド車に適用されるエンジンの冷機時にＩＧがＯＦＦされる場合、吸気バルブタイミングＩＮＶＴを最遅角タイミングＩＮＶＴＬまで戻すことがより困難となり易くなる。従って、本実施例のようにハイブリッドシステムに本発明を適用することによって、本発明の作用効果をより顕著に奏することができる。

実施例１におけるハイブリッドエンジンシステムの概略構成を示す図である。 実施例１におけるエンジンの概略構成を示す図である。 実施例１における進角ガード制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１における進角ガード変形制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・ハイブリッドエンジンシステム
２・・・エンジン
３・・・ドライブモータ
９・・・補機バッテリ
１２・・シフトレバーポジションセンサ
１３・・アクセルポジションセンサ
１４・・車速センサ
１５・・ＩＧスイッチ
２０・・ＥＣＵ
２１・・シリンダ
２４・・吸気弁
２５・・吸気側カム
２６・・吸気側カムシャフト
２７・・吸気側スプロケット
３４・・排気弁
３５・・排気側カム
３６・・排気側カムシャフト
３７・・排気側スプロケット
３８・・クランクシャフト
４１・・水温センサ
４２・・クランクポジションセンサ
４３・・カム角センサ

Claims (5)

1. 電動モータと、
   前記電動モータによって駆動され、内燃機関の吸気弁または排気弁の少なくとも何れか一方を開閉するカムシャフトの該内燃機関のクランクシャフトに対する相対回転位相を変更可能な電動式可変動弁機構と、
   前記内燃機関のイグニッションがＯＦＦされたときに、前記電動モータの駆動力を制御して前記電動式可変動弁機構に前記相対回転位相を次回の機関始動時における目標位相である再始動時目標位相まで変更させる制御手段と、
   を備え、
   前記内燃機関が搭載された車両の停車中に機関温度が所定の低温域にある場合には、前記相対回転位相と前記再始動時目標位相との位相差が許容位相差の範囲内となるように前記制御手段による該相対回転位相の制御が制限されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記許容位相差は、前記車両の停車中における前記機関温度が低い場合には該機関温度が高い場合に比べてより小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記許容位相差は、前記車両の停車中における前記内燃機関の機関回転数が低い場合には該機関回転数が高い場合に比べて、より小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 変速機と、
   前記変速機の選択レンジを検出する検出手段と、
   を更に備え、
   前記検出手段により検出された選択レンジが走行レンジである場合には、前記制御手段による前記相対回転位相の制御に対する制限が解除されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記電動式可変動弁機構は前記内燃機関の吸気弁を開閉するカムシャフトの該内燃機関のクランクシャフトに対する相対回転位相を変更し、前記再始動時目標位相とは所定の最遅角位相であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
   

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