JP2009138559A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関にブローバイガス還流通路の通路面積を可変とする電気式の可変バルブが設けられる場合において、可変バルブの凍結に起因した不具合の発生を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０は、クランク室１７内のブローバイガスを吸気通路１２に還流させるブローバイガス還流通路２５と、ブローバイガス還流通路２５の通路面積を可変とする可変バルブ２６と、通路面積を変更すべく可変バルブ２６を電気的に駆動するステップモータ２７とを備える。内燃機関１０の電子制御装置７０は、可変バルブ２６が凍結しているか否かを判定し、可変バルブ２６が凍結していると判定されると、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブローバイガス還流通路に同還流通路の通路面積を可変とする電気式の可変バルブが設けられた内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関には、シリンダとピストンとの間からクランク室に流出するブローバイガスを吸気系に還流させるためのブローバイガス還流通路が設けられており、この還流通路には同通路面積を変更するバルブが設けられている。ブローバイガス還流通路に設けられるバルブは、従来から、吸気系とクランク室内との差圧により開閉する機械式のものが採用されてきたが、近年、吸気系に還流する燃料の量やクランク室内の換気の度合を所望の状態となるように調整すべく、開度調整が可能な電気式の可変バルブが採用されつつある。例えば特許文献１には、この種の可変バルブとして、ステップモータにより駆動される電磁弁が記載されている。
特開２００６−２９９９２９号公報

しかしながら、内燃機関の冷間始動時などにおいては可変バルブが凍結して固着状態となることがあり、このような状態で上記特許文献１の可変バルブをステップモータにより駆動しようとすると脱調を起こす虞がある。

また、このような可変バルブの凍結に起因する不具合は、可変バルブをステップモータ以外のアクチュエータにより駆動する場合にも生じうる。すなわち、可変バルブが凍結により固着していると、アクチュエータに通電しても同アクチュエータにより可変バルブの開度を適切に変化させることができない。したがって、例えばアクチュエータへの通電状態等に基づいて可変バルブの開度を算出し、算出される可変バルブの開度を内燃機関の制御等に利用する場合、算出される開度が可変バルブの実際の開度と大幅に異なる虞があり、その結果内燃機関の制御が適切に行えないといった事態が生じ得る。また、可変バルブの開度をセンサにより検出し、検出される開度を目標開度とすべく可変バルブのアクチュエータに通電を行う場合は、可変バルブが固着状態であるためにアクチュエータに通電してもセンサによって検出される開度が目標開度とならず、これによりセンサ又はアクチュエータが故障していると誤判定される虞がある。さらに、例えば直流モータを用いて可変バルブの開度を目標開度とすべく制御する場合には、可変バルブが凍結により固着状態であるためにモータに通電しても可変バルブの開度が目標開度とはならないにも拘わらずさらにモータに通電し続けるといった事態が生じ、結果的にモータが過熱状態となる虞がある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関にブローバイガス還流通路の通路面積を可変とする電気式の可変バルブが設けられる場合において、可変バルブの凍結に起因した不具合の発生を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃焼室からクランク室へ流れたブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流通路と、同ブローバイガス還流通路の通路面積を可変とする可変バルブと、同通路面積を変更すべく前記可変バルブを電気的に駆動するアクチュエータとを有する内燃機関に適用される制御装置であって、前記可変バルブが凍結しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記可変バルブが凍結していると判定されると、前記アクチュエータによる前記可変バルブの駆動を禁止する禁止手段とを備えていることを要旨とする。

上記の構成によれば、可変バルブが凍結している場合には、アクチュエータによる可変バルブの駆動が禁止されるため、可変バルブが凍結により固着しているにも拘わらずアクチュエータにより同可変バルブを駆動しようとすることによって生ずる不具合が発生することを抑制することができる。

すなわち、例えばアクチュエータとしてステップモータを用いる場合には脱調を抑制することができ、直流モータを用いる場合には同モータの過熱を抑制することができるといった態様で不具合の発生を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記判定手段は、前記機関の始動開始時からの所定期間に前記可変バルブが凍結しているか否かを判定することを要旨とする。

内燃機関の運転中は機関温度が高くなるため、可変バルブが凍結する可能性は低いものの、内燃機関の運転停止中には可変バルブ周辺の温度が例えば外気温程度まで下がることがあるため、外気温が低い場合には可変バルブは凍結しやすくなる。したがって、内燃機関の始動開始時から所定期間は可変バルブが凍結している可能性がより高いため、同期間に可変バルブが凍結しているか否かを判定することにより、可変バルブの凍結に起因する上記不具合が発生することをより好適に抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記判定手段は、前記機関の始動開始時における前記可変バルブの凍結度合を導出するとともに、前記始動開始時以降における前記機関による発熱度合を導出し、同発熱度合と前記凍結度合とを比較することにより前記可変バルブが凍結しているか否かを判定することを要旨とする。

上記構成において、可変バルブの凍結度合は可変バルブの凍結の程度を示す指標であり、可変バルブの凍結により生成される氷の量が多いほど大きく、生成される氷の温度が低いほど大きくなる。また、発熱度合は内燃機関から発生する熱量を示す指標である。

上記の構成によれば、始動開始時における可変バルブの凍結度合と始動開始時以降における機関の発熱度合とを比較することにより、始動開始時に可変バルブが凍結していた場合にこの凍結により生成していた氷が内燃機関の発熱によりどの程度溶解したかを判定することができるため、可変バルブが凍結しているか否かを適切に判定することができる。

請求項３に記載の発明は、具体的には、請求項４に記載の発明によるように、前記機関の停止期間の長さ、同停止期間における前記機関の冷却水温、同停止期間における外気温及び前記機関の停止前の運転状態の少なくとも何れかに基づいて前記可変バルブの凍結度合を導出するといった態様を採用することができる。

すなわち、始動開始前の機関の停止期間が長いほど可変バルブの凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における冷却水温が低いほど可変バルブの凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における外気温が低いほど可変バルブの凍結度合が大きくなりやすい。また、機関停止前の運転状態に基づいて運転を停止する直前にブローバイガス還流通路に存在する水の量を導出するようにしてもよく、この場合この水の量に基づいて可変バルブの凍結によって生成した氷の量を導出することができる。したがって、これらのパラメータの少なくとも何れかに基づいて可変バルブの凍結度合を導出することができる。

なお凍結度合の導出にあたって機関の停止期間における冷却水温や外気温を用いる場合は、停止期間中に水温や外気温を実際に検出するようにしてもよいし、機関の運転停止直前や機関の始動開始時における水温や吸入空気温度から停止期間における冷却水温や外気温を導出するようにしてもよい。

また、請求項３又は４に記載の発明は、請求項５に記載の発明によるように、前記判定手段は、前記機関の始動開始時からの経過時間の長さ、前記機関の回転数、前記機関の吸入空気量、前記機関の燃料噴射量、前記機関の冷却水温及び前記機関の負荷の少なくとも何れかに基づいて前記機関の発熱度合を導出するといった態様を採用することができる。

具体的には、前記機関の始動開始時からの経過時間が長いほど発熱度合が大きくなり、前記機関の回転数が大きいほど発熱度合が大きくなり、前記機関の吸入空気量が多いほど発熱度合が大きくなる。また前記機関の燃料噴射量が多いほど発熱度合が大きくなり、前記機関の冷却水温が高いほど発熱度合は大きくなっており、前記機関負荷が大きいほど発熱度合が大きくなる。したがって、これら少なくとも何れかに基づいて内燃機関の始動開始時以降における発熱度合を導出することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明に係る制御装置が適用される内燃機関及びその周辺機構を示す模式図である。

図１に示すように、内燃機関１０は、各気筒１１に形成される燃焼室１８と、燃焼室１８に吸入空気を送り込む吸気通路１２と、燃焼室１８での燃焼により生じた排気が排出される排気通路１３とを備えている。内燃機関１０において、吸気通路１２と燃焼室１８との間は吸気弁３０の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室１８と排気通路１３との間は排気弁３２の開閉動作によって連通・遮断される。

吸気通路１２には、スロットルバルブ１４が設けられている。このスロットルバルブ１４は、スロットルモータ１６の駆動制御を通じて開度調整がなされ、これにより燃焼室１８に吸入される空気の量が調整される。また、吸気通路１２には、吸気通路１２を通過して燃焼室１８に吸入される空気の量を検出するためのエアフロメータ５２、吸入空気の温度を測定する吸気温センサ５０が設けられている。

各気筒１１に形成される燃焼室１８には、燃料噴射弁２０及び点火プラグ２２が配設されている。このように本実施形態では、燃料噴射弁２０により燃焼室１８に燃料が直接噴射される。そして、噴射された燃料と吸気通路１２から導入された空気とが混合され、点火プラグ２２からの火花放電によりこの混合気に点火され同混合気が燃焼する。これによりこの燃焼のエネルギーによってピストン２４が往復移動して、クランクシャフト２３が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１８から排気通路１３に送り出される。

上記排気通路１３には、触媒コンバータ２８と空燃比センサ５３とが配設されている。触媒コンバータ２８は、燃焼によって生じた排気に含まれるＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘなどの有害成分を低減させる三元触媒により構成されている。触媒コンバータ２８は、燃焼室１８において燃焼する空気と燃料との重量比である空燃比が理論空燃比（１４．７）となると、これら３つの成分を同時に低減させることができる。したがって、本実施形態では、燃焼室１８に供給される混合気の空燃比が例えばこの理論空燃比となるように制御される。すなわち、空燃比センサ５３による検出結果に基づいて燃料噴射弁２０による燃料噴射量が調整される空燃比制御が行われる。

燃焼室１８を形成する各気筒１１の下方には、クランク室１７が形成されている。このクランク室１７の下部にはオイルパン２１が取り付けられており、同オイルパン２１には内燃機関１０の潤滑油が貯留されている。このクランク室１７は、ブローバイガス還流通路２５によって上記吸気通路１２におけるスロットルバルブ１４の下流側と接続される一方、新気導入通路（図示略）により上記吸気通路１２におけるスロットルバルブ１４の上流側と接続されている。また、ブローバイガス還流通路２５には、同還流通路２５の通路面積を可変とするための開度調整が自在な可変バルブ２６が設けられており、この可変バルブ２６は、アクチュエータとしてのステップモータ２７により駆動されて開度調整がなされる。このような構成により、内燃機関１０の駆動に伴い燃焼室１８からクランク室１７内に漏れた未燃燃料を含むブローバイガスを再燃焼すべく、ブローバイガスがブローバイガス還流通路２５を通じて吸気通路１２に導入されるとともに、新気導入通路からクランク室１７内に新気が導入され、クランク室１７内の換気が行われる。

車両には、内燃機関１０の各種制御を行う電子制御装置７０が搭載されている。この電子制御装置７０は、機関制御にかかる各種処理を実行する中央演算処理装置、機関制御用のプログラムやその制御に必要な情報が記憶されるメモリ、外部から信号が入力される入力ポート、外部に信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置７０の入力ポートには、上記エアフロメータ５２、上記吸気温センサ５０、機関冷却水の温度（Ｔｈｗ）を検出するための水温センサ５４、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５６、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５８、上記空燃比センサ５３等の各種センサからの検出信号が入力される。また電子制御装置７０の出力ポートには、上記スロットルバルブ１４を駆動するスロットルモータ１６、上記可変バルブ２６のステップモータ２７、上記燃料噴射弁２０の駆動回路等が接続されている。これにより電子制御装置７０は、各種センサから入力される検出信号から把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。すなわち、電子制御装置７０は、スロットルバルブ１４の開度制御、燃料噴射弁２０による燃料噴射量制御等の各種制御を実施し、こうした機関制御の一つとして、可変バルブ２６の制御を行う。以下、電子制御装置７０による可変バルブ２６の制御について説明する。

まず、電子制御装置７０による可変バルブ２６の開度制御について説明する。内燃機関１０において、クランク室１７内にブローバイガスが増量すると潤滑油の劣化が進行する虞があるため、このような潤滑油の劣化を抑制すべく、ブローバイガスを吸気通路１２に還流させてクランク室１７内の換気を行う必要がある。なお、本実施形態では、燃料噴射弁２０によって燃焼室１８内に燃料を直接噴射しているため、吸気通路１２に燃料を噴射するポート噴射を採用する場合に比して、燃焼室１８内における未燃燃料の付着等によって潤滑油に燃料が溶け込みやすく潤滑油の劣化がより進行しやくなることから、クランク室１７内の換気をより厳密に行う必要がある。一方、可変バルブ２６の開弁によって吸気通路１２にブローバイガスが還流されると、ブローバイガス中に含まれる未燃燃料が吸気通路１２に還流されて燃焼室１８に供給されることとなる。そのため、本実施形態では、空燃比を所望の値（理論空燃比）とすべく燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の量を制御する空燃比制御を実施しているものの、還流される未燃燃料が過多となると、燃料噴射弁２０から噴射される燃料の量を最低量まで減少させても空燃比を所望の値とすることができず、空燃比制御を適切に行えないといった虞がある。そこで、本実施形態では、電子制御装置７０が、内燃機関の運転状態に基づいて未燃燃料の還流量及び換気状態が所望の状態となる可変バルブ２６の目標開度を設定し、可変バルブ２６の開度がこの目標開度となるようにステップモータ２７にパルス信号を送信する。

ところで、内燃機関１０の冷間始動時等においては可変バルブ２６が凍結して固着状態となっている場合がある。そして、このように可変バルブ２６が固着した状態であるにも拘わらず同可変バルブ２６の開度を目標開度にしようとすると、ステップモータ２７にパルス信号を送信しているにも拘わらず可変バルブ２６の開度が変化しないといった脱調を起こす虞がある。さらに、可変バルブ２６の開度が目標開度となっていないにも拘わらずパルス信号の送信履歴に基づいて可変バルブ２６が目標開度となっているものと判断されるため、クランク室１７の換気や未燃燃料の還流量の調整を適切に行うことができないといった虞がある。そこで、本実施形態では、内燃機関の制御装置としての電子制御装置７０が、可変バルブ２６が凍結している場合にはステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動を禁止するようにしている。以下、この可変バルブ２６の駆動禁止制御を含む可変バルブ制御ルーチンについて、図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この制御ルーチンは、電子制御装置７０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

図２に示すように、可変バルブ２６の制御ルーチンがスタートすると、ステップＳ１１において内燃機関１０が運転中か否かの判定を行う。そして内燃機関１０が停止中であれば、ステップＳ１１において否定判定されてエンドに移る。一方、内燃機関１０が運転中であれば、ステップＳ１２に移り、前回の制御ルーチンにおいても内燃機関１０が運転中であったか否かを判定する。

そして、ステップＳ１２において前回の制御ルーチンでは内燃機関１０が運転中でなかったと判定すると、現在が内燃機関１０の始動開始時であるものと判定がなされてステップＳ１３に移る。すなわち、内燃機関１０の運転停止中には可変バルブ２６周辺の温度が例えば外気温程度まで下がることがあるため、外気温が低い場合には可変バルブ２６が凍結しやすくなり、内燃機関１０の始動開始時には可変バルブ２６が凍結している可能性がより高い。そこで、ステップＳ１３〜ステップＳ１４においてこの始動開始時における可変バルブ２６の凍結度合を導出する。なお、ここでいう可変バルブ２６の凍結度合とは、可変バルブ２６の凍結の程度を示す指標であり、可変バルブ２６の凍結により生成される氷の量が多いほど大きく、生成される氷の温度が低いほど大きくなる。

まず、ステップＳ１３において、内燃機関１０の停止期間の長さ、同停止期間における冷却水温、外気温などを導出する。すなわち、始動開始前における内燃機関１０の停止期間が長いほど可変バルブ２６の凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における冷却水温が低いほど可変バルブ２６の凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における外気温が低いほど可変バルブ２６の凍結度合が大きくなりやすい。したがって、これらのパラメータに基づいて可変バルブ２６の凍結度合を導出することができる。なお、本実施形態では、停止期間の長さを前回の運転停止時刻及び今回の始動開始時刻から導出する。また、停止期間における冷却水温を及び気温を、前回運転停止時（直前）及び今回の始動開始時における冷却水温及び吸入空気温度から導出する。

ステップＳ１４においては、これらのパラメータに基づいて可変バルブ２６の凍結度合を導出する。具体的には、本実施形態では、予め実験によりブローバイガス還流通路２５における可変バルブ２６の周辺に水を充填した状態で冷却水温や外気温、運転停止期間の長さなどを適宜変化させ、各状態における可変バルブ２６の凍結度合のマップ等を設定している。そして、このマップにステップＳ１３で導出された内燃機関１０の停止期間の長さ、同停止期間における冷却水温、外気温を適用することにより可変バルブ２６の凍結度合、すなわち、凍結により生成された氷の量や温度が導出される。なお、この実験に基づくマップを利用すれば可変バルブ２６の凍結により生成される氷の量が最大量となる場合における凍結度合を導出することができるが、例えば前回の機関運転停止直前に運転状態に基づいてブローバイガス還流通路２５中の水の量を導出し、導出された水の量に基づいて凍結により生成した氷の量を導出するようにしてもよい。そして、ステップＳ１５では、ステップＳ１４において導出された可変バルブ２６の凍結度合に基づいてこの凍結解除に必要な熱量Ｑｍが導出される。なお、ステップＳ１４において、可変バルブ２６が凍結していないと導出された場合には、ステップＳ１５で導出される熱量Ｑｍは「０」となる。このようにして、内燃機関１０の始動開始時における制御ルーチンが終了する。

そして、再びこの制御ルーチンがスタートすると、ステップＳ１１及びステップＳ１２において肯定判定がなされてステップＳ１６に移り、ステップＳ１６において内燃機関１０の始動開始時から現在までの発熱度合である発熱量Ｑｅを導出する。この発熱量Ｑｅは、内燃機関１０の始動開始時からの経過時間の長さ、機関回転数ＮＥ、吸入空気量、燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の噴射量、冷却水温及び内燃機関１０の負荷に基づいて導出される。

具体的には、内燃機関１０の始動開始時からの経過時間が長いほど発熱量Ｑｅが大きくなり、機関回転数ＮＥが大きいほど発熱量Ｑｅが大きくなり、吸入空気量が多いほど発熱量Ｑｅが大きくなる。また燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の噴射量が多いほど発熱量Ｑｅが大きくなり、機関冷却水温が高いほど発熱量Ｑｅは大きくなっており、内燃機関１０の負荷が大きいほど発熱量Ｑｅは大きくなる。したがって、これらのパラメータに基づいて内燃機関１０の始動開始時以降における発熱量Ｑｅを導出することができる。

そして、ステップＳ１７において、始動開始時に実行された制御ルーチンで導出された可変バルブ２６の凍結解除に必要な熱量Ｑｍと内燃機関１０の始動開始時から現在までの発熱量Ｑｅとを比較する。このステップＳ１７において、内燃機関１０の発熱量Ｑｅが凍結解除に必要な熱量Ｑｍ未満であれば、可変バルブ２６は未だ凍結しているため、ステップＳ１８に移り、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動が禁止されてエンドに移る。そしてこの制御ルーチンが繰り返され、内燃機関１０の発熱量Ｑｅが凍結解除に必要な熱量Ｑｍ未満である限り、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動は禁止される。

次に再びこの制御ルーチンがスタートすると、ステップＳ１７において、先のルーチンでステップＳ１５において導出した可変バルブ２６の凍結解除に必要な熱量Ｑｍと内燃機関１０の始動開始時から現在までの発熱量Ｑｅとを比較する。そしてステップＳ１７において、内燃機関１０の発熱量Ｑｅが凍結解除に必要な熱量Ｑｍ以上であれば、可変バルブ２６の凍結が解除されたものと判定されて、ステップＳ１９に移り、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動を許可してステップＳ２０に移る。ステップＳ２０においては、可変バルブ２６の開度が内燃機関の運転状態に基づいて設定される目標開度となるように制御され、エンドに移る。なお、この制御ルーチンにおけるステップＳ１１〜１７が本実施形態の判定手段による判定であり、ステップＳ１８における制御が禁止手段による禁止に該当する。以上のようにして、本実施形態によれば、可変バルブ２６が凍結している場合にステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動が禁止されるため、可変バルブ２６の凍結に起因する脱調等の不具合が発生することを抑制することができる。

なお、ステップＳ１７において、内燃機関１０の発熱量Ｑｅが凍結解除に必要な熱量Ｑｍ以上であると判定されると、その後内燃機関１０の運転中に可変バルブ２６が凍結する可能性はほぼないため、それ以降はステップＳ１１〜ステップＳ１８を省略して、単に可変バルブ２６の開度を目標開度とする制御を行うようにすればよい。

以上詳述したように、本実施形態によれば以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態の内燃機関１０は、ブローバイガス還流通路２５と、同ブローバイガス還流通路２５の通路面積を可変とすべく開度調整が自在な可変バルブ２６と、この可変バルブ２６を電気的に駆動するステップモータ２７とを有している。そして、電子制御装置７０により、可変バルブ２６が凍結しているか否かが判定され、可変バルブ２６が凍結していると判定されると、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動が禁止される。これにより可変バルブ２６が凍結により固着しているにも拘わらずステップモータにパルス信号を送るといったことが禁止されるため、可変バルブ２６の凍結に起因する脱調等の不具合が発生することを抑制することができる。

（２）本実施形態では、電子制御装置７０により、内燃機関１０の始動開始時からの所定期間に可変バルブ２６が凍結しているか否かを判定するようにしている。したがって、内燃機関１０の運転停止中に外気温が低い場合には可変バルブ２６が凍結しやすくなるため、始動開始時には可変バルブ２６が凍結している可能性がより高くなるものの、このように始動開始時から所定期間には可変バルブ２６が凍結しているか否かの判定を行うことができるため、上記不具合の発生をより適切に抑制することができる。

（３）本実施形態では、電子制御装置７０が内燃機関１０の始動開始時における可変バルブ２６の凍結度合を導出してこの凍結度合から凍結解除に必要な熱量Ｑｍを導出するとともに、同機関１０の始動開始時以降における内燃機関１０の発熱量Ｑｅを導出している。そして、この凍結解除に必要な熱量Ｑｍと発熱量Ｑｅとを比較することにより、可変バルブ２６が凍結しているか否かを判定するようにしている。したがって、始動開始時に可変バルブ２６が凍結していた場合にこの凍結により生成していた氷が内燃機関１０の発熱によりどの程度溶解したかを判定することができるため、可変バルブ２６が凍結しているか否かを適切に判定することができる。

（４）本実施形態では、電子制御装置７０が、内燃機関１０の停止期間の長さ、同停止期間における冷却水温、同停止期間における外気温に基づいて可変バルブ２６の凍結度合を導出するようにしている。したがって、始動開始前の内燃機関１０の停止期間が長いほど可変バルブ２６の凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における冷却水温が低いほど可変バルブ２６の凍結度合が大きくなりやすく、同停止期間における外気温が低いほど可変バルブの凍結度合が大きくなりやすいといった傾向に基づいて可変バルブ２６の凍結度合を導出することができる。

なお停止期間における冷却水温と外気温とをそれぞれ、内燃機関１０の運転停止直前と始動開始時とにおける冷却水温と吸入空気温度とのそれぞれから導出するようにしているため、運転停止中に冷却水温や外気温を検出などする必要がない。

（５）本実施形態では、電子制御装置７０が内燃機関１０の始動開始時からの経過時間の長さ、機関回転数ＮＥ、吸入空気量、燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の量、冷却水温及び機関負荷に基づいて発熱量Ｑｅを導出するようにしている。すなわち、内燃機関１０の始動開始時からの経過時間が長いほど発熱量Ｑｅが大きくなり、機関回転数ＮＥが大きいほど発熱量Ｑｅが大きくなり、吸入空気量が多いほど発熱量Ｑｅが大きくなる。また燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の噴射量が多いほど発熱量Ｑｅが大きくなり、機関冷却水温が高いほど発熱量Ｑｅは大きくなっており、内燃機関１０の負荷が大きいほど発熱量Ｑｅは大きくなる。したがって、このような各種パラメータと発熱量Ｑｅとの関係に基づいて内燃機関１０の始動開始時以降における発熱量Ｑｅを導出することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した第２の実施形態を図３に基づいて説明する。

本実施形態は、上記第１の実施形態が可変バルブ２６の凍結度合を導出した後に凍結解除に必要な熱量Ｑｍを導出したことに代わり、凍結度合を導出した後に凍結解除に必要な冷却水温Ｔｈｍを導出するようにしたものである。また、上記第１の実施形態が内燃機関１０の発熱度合として機関発熱量Ｑｅを導出したことに代わり、機関冷却水温Ｔｈｗを導出するようにしたものである。

具体的には、ステップＳ２１〜２４は、上記第１の実施形態のステップＳ１１〜１４に対応しており、始動開始時にステップＳ２４で可変バルブ２６の凍結度合を導出する。そして、ステップＳ２５では、この可変バルブ２６の凍結度合に基づいて可変バルブ２６の凍結の解除に必要な水温Ｔｈｍを導出する。ここで、可変バルブ２６が凍結していた場合であっても、内燃機関１０の冷却水温が０℃にまで上昇すれば通常この凍結が解除される可能性が高いが、可変バルブ２６周辺の温度が冷却水温として検出されるにはタイムラグがあるため、凍結の解除に必要な水温Ｔｈｍとして０℃よりも高い温度を設定することが好ましい。さらに、本実施形態では、例えば可変バルブ２６の凍結度合が大きいほど凍結解除に必要なこの冷却水温Ｔｈｍを高く設定するといった態様で可変バルブ２６の凍結度合に基づいて水温Ｔｈｍを導出する。

そして、次回のこの制御ルーチンでは、ステップＳ２２において前回の制御ルーチンにおいても運転中であったと判定され、ステップＳ２６において水温センサ５４により内燃機関１０の冷却水温Ｔｈｗを導出する。次に、ステップＳ２７において内燃機関１０の冷却水温Ｔｈｗと凍結の解除に必要な水温Ｔｈｍとを比較し、冷却水温Ｔｈｗが凍結解除に必要な冷却水温Ｔｈｍ未満である場合には可変バルブ２６が未だ凍結しているため、ステップＳ２６に移り、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動を禁止する。

そして、次回以降の制御ルーチンにおいても、冷却水温Ｔｈｗが凍結解除に必要な冷却水温Ｔｈｍ未満である限り、ステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動を禁止する。また、同ステップＳ２７において冷却水温Ｔｈｗが凍結解除に必要な冷却水温Ｔｈｍ以上と判定された場合には、ステップＳ２９に移り可変バルブ２６の駆動を許可し、ステップＳ３０において可変バルブ２６の開度を目標開度とする制御が行われる。

以上詳述した本実施形態においても、上記第１の実施形態の（１）〜（４）に記載した効果と同等の効果を奏することができる。なお、特に言及しないその他の構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した第３の実施形態を図４に基づいて説明する。

本実施形態は、上記第１及び第２の実施形態が、始動開始時における可変バルブ２６の凍結度合を導出し、この凍結度合から解除に必要な熱量や冷却水温を導出するようにしたことに代わり、始動開始時における冷却水温から可変バルブ２６の駆動禁止期間を設定するようにしたものである。すなわち、本実施形態では、始動開始時からこの駆動禁止期間が経過したか否かによって可変バルブ２６が凍結しているか否かを判定するようにしたものである。

具体的には、始動開始時の冷却水温が０℃より高い場合には、可変バルブ２６が凍結している可能性が低いため、始動開始直後から可変バルブ２６を駆動するようしても、脱調等の不具合が生じることはない。一方、始動開始時の冷却水温が０℃未満の場合には可変バルブ２６が凍結している可能性が高く、始動開始直後から可変バルブ２６を駆動すると脱調等の不具合が発生する虞がある。さらに、始動開始時の冷却水温が０℃未満の場合には冷却水温が低温であるほど、可変バルブ２６の凍結解除に要する時間が長くなる。したがって、本実施形態では、図４に示すように、可変バルブ２６の駆動禁止期間を始動開始時の冷却水温が０℃より高い場合には「０」に設定し、始動開始時の冷却水温が０℃未満であればこの冷却水温が低くなるほど、可変バルブ２６の駆動禁止期間が長くなるように設定する。

すなわち、例えば、図４に示すように、始動開始時の冷却水温が０℃よりも低い冷却水温Ｔｈａであれば、駆動禁止期間は期間ｔａとなる。したがって、内燃機関１０の始動を開始した際に冷却水温Ｔｈａが検出されるとタイマに期間ｔａが設定され、始動開始時から期間ｔａが経過するまではステップモータ２７による可変バルブ２６の駆動が禁止され、始動開始時から期間ｔａが経過するとステップモータ２７によって可変バルブ２６の開度を目標開度とする制御が実行される。また、始動開始時の冷却水温が０℃以上である場合には、駆動禁止期間は「０」と設定されるため、内燃機関１０の始動開始時から可変バルブ２６の駆動が許可されて、同可変バルブ２６を目標開度とする制御が実行される。

以上詳述した本実施形態においても、上記第１の実施形態の（１）〜（３）に記載した効果と同等の効果を奏することができる。なお、特に言及しないその他の構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１及び第２の実施形態では、可変バルブ２６の凍結の判定にあたり、内燃機関１０の停止期間の長さ、同停止期間における冷却水温及び外気温に基づいて可変バルブ２６の凍結度合を導出するようにしているが、これらの何れかのパラメータ又はその他のパラメータに基づいて可変バルブ２６が凍結しているか否かを行うようにしてもよい。具体的には、例えば、単に冷却水温が所定温度未満か否かによって可変バルブ２６が凍結しているか否かを判定し、所定温度未満の場合には凍結しているものとして駆動を禁止し、所定温度以上の場合には凍結が解除されたものとして駆動を許可するようにしてもよい。

・上記第１の実施形態においては、発熱量Ｑｅを内燃機関１０の始動開始時からの経過時間の長さ、機関回転数ＮＥ、吸入空気量、燃料噴射弁２０によって噴射される燃料の噴射量、冷却水温及び内燃機関１０の負荷に基づいて導出するようにしている。しかしながら、これら何れかのパラメータ又はその他のパラメータに基づいて可変バルブ２６が凍結しているか否かを行うようにしてもよい。

・上記第１の実施形態では、図２に示すように、ステップＳ１４において凍結度合を導出してステップＳ１５において凍結解除に必要な熱量Ｑｍを導出し、可変バルブ２６が凍結していない場合にも再度この制御ルーチンを実行する際にはステップＳ１６で機関発熱量Ｑｅを導出するようにしている。しかしながら、ステップＳ１４において可変バルブ２６が凍結していないと判定されれば、機関発熱量Ｑｅの導出を省略してステップＳ１９の可変バルブ２６の駆動許可を行うようにしてもよい。また、第２の実施形態においても同様に、ステップＳ２４において可変バルブ２６が凍結していない場合には、ステップＳ２９に移り可変バルブ２６の駆動を直ちに許可するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、可変バルブ２６をステップモータ２７により駆動するようにしているが、可変バルブ２６を駆動するアクチュエータはステップモータ２７以外のものでもよい。例えば、可変バルブを直流モータで駆動するようにしてもよく、この場合は可変バルブが凍結により固着状態であるためにモータに通電しても可変バルブの開度が目標開度とはならないにも拘わらずさらにモータに通電し続けるといった事態が生じることを抑制することができるため、モータが過熱状態となることを抑制することができる。また、可変バルブの開度をセンサにより検出するとともに、検出される開度を目標開度とすべく可変バルブのアクチュエータに通電する場合、可変バルブの凍結に起因してアクチュエータの通電状態とセンサによる検出値とが異なるといった状態が生じうるが、可変バルブの凍結時には駆動が禁止されるためこのような不具合の発生も抑制することができる。

・上記各実施形態では、燃焼室１８に燃料を直接噴射するようしていたが、内燃機関１０において吸気通路に燃料が噴射されるポート噴射を実行する場合において本発明を適用してもよい。

本発明にかかる内燃機関の制御装置の第１の実施形態において内燃機関とその周辺機構とを示す模式図。 第１の実施形態において可変バルブ制御の実行手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態において可変バルブ制御の実行手順を示すフローチャート。 本発明の第３の実施形態において機関始動開始時における冷却水温に対する可変バルブの駆動禁止期間を示すグラフ。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…気筒、１２…吸気通路、１３…排気通路、１４…スロットルバルブ、１６…スロットルモータ、１７…クランク室、１８…燃焼室、２０…燃料噴射弁、２１…オイルパン、２２…点火プラグ、２３…クランクシャフト、２４…ピストン、２５…ブローバイガス還流通路、２６…可変バルブ、２８…触媒コンバータ、３０…吸気弁、３２…排気弁、５０…吸気温センサ、５２…エアフロメータ、５３…空燃比センサ、５４…水温センサ、５６…アクセルセンサ、５８…ＮＥセンサ、７０…電子制御装置。

Claims (5)

1. 燃焼室からクランク室へ流れたブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流通路と、同ブローバイガス還流通路の通路面積を可変とする可変バルブと、同通路面積を変更すべく前記可変バルブを電気的に駆動するアクチュエータとを有する内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記可変バルブが凍結しているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記可変バルブが凍結していると判定されると、前記アクチュエータによる前記可変バルブの駆動を禁止する禁止手段とを備えている
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１において、
   前記判定手段は、前記機関の始動開始時からの所定期間に前記可変バルブが凍結しているか否かを判定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２において、
   前記判定手段は、前記機関の始動開始時における前記可変バルブの凍結度合を導出するとともに、前記始動開始時以降における前記機関による発熱度合を導出し、同発熱度合と前記凍結度合とを比較することにより前記可変バルブが凍結しているか否かを判定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３において、
   前記判定手段は、前記機関の停止期間の長さ、同停止期間における前記機関の冷却水温、同停止期間における外気温及び前記機関の停止前の運転状態の少なくとも何れかに基づいて前記可変バルブの凍結度合を導出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項３又は４において、
   前記判定手段は、前記機関の始動開始時からの経過時間の長さ、前記機関の回転数、前記機関の吸入空気量、前記機関の燃料噴射量、前記機関の冷却水温及び前記機関の負荷の少なくとも何れかに基づいて前記機関の発熱度合を導出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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