JP2013130107A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転が停止されたときにバルブタイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるとともに内燃機関の燃費の低下を抑制する。
【解決手段】制御装置は機関停止要求時に目標バルブタイミングを設定し、バルブタイミングが目標バルブタイミングに一致するようにバルブタイミングを変更する制御を開始するとともに、機関停止要求時から所定時間だけ内燃機関をアイドリング運転させ、機関停止要求時から所定時間が経過したときに機関停止処理を開始する。機関停止処理の開始から機関運転の停止までに要する時間である機関停止時間と上記所定時間との和がバルブタイミング制御時間に等しくなるように、あるいは、機関停止時間と上記所定時間との和がバルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように上記所定時間が設定される。
【選択図】図４

Description

本発明、内燃機関の制御装置に関する。

バルブタイミングを変更する機構を具備する内燃機関の制御装置であって、内燃機関の運転の停止（以下、内燃機関の運転の停止を「機関停止」という）が要求されたときの目標バルブタイミング（以下この目標バルブタイミングを「機関停止要求時目標バルブタイミング」という）を設定し、機関停止が要求されたときにバルブタイミングが上記機関停止要求時目標バルブタイミングに一致するようにバルブタイミングを変更する制御（以下この制御を「機関停止要求時バルブタイミング制御」という）を開始するとともに、機関停止が要求されてから予め定められた時間（以下この時間を「所定アイドリング延長時間」という）が経過したときに機関運転（すなわち、内燃機関の運転）を停止する処理（以下この処理を「機関停止処理」という）を開始する内燃機関の制御装置が特許文献１に記載されている。

特開２００７−３２７４７２号公報 特開平７−２３３７１３号公報 特開２００９−１５６２１７号公報 特開２００８−２６７２３４号公報 特開２００１−２６３１１７号公報

ところで、機関停止処理が開始されてから機関運転が停止するまでに要する時間（以下この時間を「機関停止時間」という）は、機関停止が要求されたときの機関運転状態（すなわち、内燃機関の運転状態）に応じて異なるし、機関停止要求時バルブタイミング制御によってバルブタイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるまでに要する時間（以下この時間を「バルブタイミング制御時間」という）は、機関停止が要求されたときのバルブタイミングと機関停止要求時目標バルブタイミングとに応じて異なる。ここで、特許文献１では、上記所定アイドリング延長時間が一定時間に設定されている。このため、機関停止時間が比較的長い場合やバルブタイミング制御時間が比較的短い場合、機関運転が停止される前にバルブタイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに到達する可能性がある。そして、この場合、その後、内燃機関をアイドリング運転させる分だけ内燃機関の燃費が低下してしまう。一方、特許文献１において、機関停止時間が比較的短い場合やバルブタイミング制御時間が比較的長い場合、バルブタイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに到達する前に機関運転が停止されてしまう可能性がある。そして、この場合、バルブタイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに到達させることができない。

そこで、本発明の目的は、内燃機関の運転が停止されたときにバルブタイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるとともに内燃機関の燃費の低下を抑制することにある。

本願の発明は、バルブタイミングを変更する機構を具備する内燃機関の制御装置に関する。そして、本発明の制御装置は、前記内燃機関の運転の停止である機関停止が要求されたときの目標バルブタイミングである機関停止要求時目標バルブタイミングを設定し、前記機関停止が要求されたときにバルブタイミングが前記機関停止要求時目標バルブタイミングに一致するようにバルブタイミングを変更する制御である機関停止要求時バルブタイミング制御を開始するとともに、前記機関停止が要求されてから予め定められた時間だけ内燃機関をアイドリング運転させ、前記機関停止が要求されてから前記予め定められた時間が経過したときに前記内燃機関の運転を停止する処理である機関停止処理を開始する。ここで、本発明では、前記機関停止処理が開始されてから前記内燃機関の運転が停止するまでに要する時間である機関停止時間と前記予め定められた時間との和が前記機関停止要求時バルブタイミング制御によってバルブタイミングを前記機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるまでに要する時間であるバルブタイミング制御時間に等しくなるように、あるいは、前記機関停止時間と前記予め定められた時間との和が前記バルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように前記予め定められた時間が設定される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、機関停止時間と上記予め定められた時間との和がバルブタイミング制御時間に等しくなるように、あるいは、機関停止時間と上記予め定められた時間との和がバルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように、上記予め定められた時間が設定される。したがって、本発明では、機関停止時間の長さやバルブタイミング制御時間の長さにかかわらず、機関停止要求時バルブタイミング制御によってバルブタイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに一致すると同時または略同時に、機関運転が停止される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転が停止されたときにバルブタイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるとともに内燃機関の燃費の低下を抑制することができるという効果が得られる。

なお、上記発明において、上記予め定められた時間の設定方法は、特に制限されないが、たとえば、前記機関停止時間を推定し、該推定された機関停止時間と前記バルブタイミング制御時間とから前記予め定められた時間を設定する方法を採用することができる。

また、この場合、より具体的には、前記内燃機関の回転数が大きいほど前記推定される機関停止時間が長くなるようにすることが好ましい。

また、上記発明において、電動機を具備する動力装置が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機とが互いに連結されている場合において、前記電動機の回転数が大きいほど前記推定される機関停止時間が長くなるようにしてもよい。

また、上記発明において、電動機を具備する車両が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機と前記車両とが互いに連結されている場合において、前記車両の速度が速いほど前記推定される機関停止時間が長くなるようにしてもよい。

第１実施形態の制御装置を備えた内燃機関を示した図である。 第１実施形態の吸気バルブタイミング変更機構を示した図である。 第１実施形態において目標バルブタイミングの取得に用いられるマップを示した図である。 第１実施形態の機関停止制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の機関停止制御を実行するルーチンの別の一例を示した図である。 第１実施形態の機関停止制御を実行するルーチンのさらに別の一例を示した図である。 本発明の実施形態において機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの機関回転数と機関停止時間との関係の一例を示した図である。 第２実施形態の動力装置を示した図である。 （Ａ）は第２実施形態において機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの第１発電電動機の回転数と機関停止時間との関係の一例を示した図であり、（Ｂ）は第２実施形態において機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの車両の速度と機関停止時間との関係の一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の１つの実施形態（以下「第１実施形態」）の制御装置を備えた内燃機関が図１に示されている。図１において、１０は内燃機関、２０は内燃機関の本体、３０は動弁機構、４０は吸気通路、５０は排気通路、６０はアクセルペダル、７０は電子制御装置をそれぞれ示している。また、２１はシリンダ、２２はピストン、２３はコネクティングロッド、２４はクランクシャフト、２５はクランク角度センサ、２６は燃焼室、２７は点火栓、２８は燃料噴射弁をそれぞれ示している。また、３１は吸気バルブ、３２は吸気バルブ動弁機構、３３は排気バルブ、３４は排気バルブ動弁機構をそれぞれ示している。また、４１は吸気ポート、４２は吸気管、４３はスロットル弁、４４はスロットル弁アクチュエータをそれぞれ示している。また、５１は排気ポート、５２は排気管をそれぞれ示している。また、６１はアクセルペダル踏込量センサを示している。

電子制御装置７０は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）７１、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３、バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）７４、インターフェース（ＩＦ）７５を具備する。これらマイクロプロセッサ７１、リードオンリメモリ７２、ランダムアクセスメモリ７３、バックアップＲＡＭ７４、および、インターフェース７５は、双方向バスによって互いに電気的に接続されている。

ピストン２２は、シリンダ２１内で往復動可能にシリンダ２１内に配置されている。また、コネクティングロッド２３は、ピストン２２をクランクシャフト２４に接続する。クランク角度センサ２５は、クランクシャフト２４に近接して機関本体２０に取り付けられており、クランクシャフト２４の回転位相に対応する出力値を出力する機能を有する。点火栓２７は、その先端が燃焼室２６内に露出するように内燃機関の本体（以下、内燃機関の本体を「機関本体」という）２０に取り付けられており、燃焼室２６内の燃料を点火する機能を有する。燃料噴射弁２８は、吸気ポート４１に近接して吸気管４２に取り付けられており、吸気ポート４１に燃料を噴射する機能を有する。

なお、燃料噴射弁２８は、インターフェース７５に電気的に接続されており、電子制御装置７０から指令信号が与えられると燃料を噴射する。燃料噴射弁２８から噴射された燃料は、吸気ポート４１を介して空気と共に燃焼室２６内に吸入される。点火栓２７は、インターフェース７５に電気的に接続されており、電子制御装置７０から指令信号が与えられると燃焼室２６内の燃料を点火する。ピストン２２は、燃焼室２６内で燃料が燃焼するとシリンダ２１内で往復動せしめられる。クランクシャフト２４は、ピストン２２がシリンダ２１内で往復動するとコネクティングロッド２３を介して回転せしめられる。クランク角度センサ２５は、インターフェース７５に電気的に接続されており、クランク角度センサ２５の出力値は、電子制御装置７０に入力される。電子制御装置７０は、クランク角度センサ２５の出力値に基づいて機関回転数（すなわち、内燃機関の回転数）を算出する。

吸気バルブ３１は、機関本体２０に配置されており、吸気ポート４１を開いたり閉じたりする機能を有する。吸気バルブ動弁機構３２は、機関本体２０に取り付けられており、吸気バルブ３１を開弁させたり閉弁させたりする機能と、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更する機能と、を有する。なお、吸気バルブ３１が開弁せしめられると吸気ポート４１が開かれ、吸気バルブ３１が閉弁せしめられると吸気ポート４１が閉じられる。また、吸気バルブ３１のバルブタイミングとは、吸気バルブの開弁タイミングと吸気バルブの閉弁タイミングとの両方を意味する。

排気バルブ３３は、機関本体２０に配置されており、排気ポート５１を開いたり閉じたりする機能を有する。排気バルブ動弁機構３４は、機関本体２０に取り付けられており、排気バルブ３３を開弁させたり閉弁させたりする機能を有する。なお、排気バルブ３３が開弁せしめられると排気ポート５１が開かれ、排気バルブ３３が閉弁せしめられると排気ポート５１が閉じられる。

なお、動弁機構３０は、吸気バルブ３１と、吸気バルブ動弁機構３２と、排気バルブ３３と、排気バルブ動弁機構３４と、を具備する。

吸気通路４０は、吸気ポート４１と吸気管４２とから構成され、空気を燃焼室２６に供給する機能を有する。吸気ポート４１は、機関本体２０に形成されている。吸気管４２は、その一端が吸気ポート４１に接続されているとともに、その他端が外気に開放されている。スロットル弁４３は、回動可能に吸気管４２内に配置されており、吸気管４２の流路面積を変更する機能を有する。スロットル弁アクチュエータ４４は、スロットル弁４３に接続されている。

なお、スロットル弁アクチュエータ４４は、インターフェース７５に電気的に接続されており、電子制御装置７０から与えられる制御信号に応じて吸気管４２の流路面積が所望の流路面積になるようにスロットル弁４３を動作させる。

排気通路５０は、排気ポート５１と排気管５２とから構成され、燃焼室２６から排出される排気ガスを外気に放出する機能を有する。排気ポート５１は、機関本体２０に形成されている。排気管５２は、その一端が排気ポート５１に接続されているとともに、その他端が外気に開放されている。

アクセルペダル６０は、アクセルペダル踏込量センサ６１に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ６１は、アクセルペダル６０の踏込量に対応する出力値を出力する機能を有する。アクセルペダル踏込量センサ６１は、インターフェース７５に電気的に接続されており、アクセルペダル踏込量センサ６１の出力値は、電子制御装置７０に入力される。電子制御装置７０は、アクセルペダル踏込量センサ６１の出力値に基づいて要求トルク（すなわち、内燃機関から出力されるトルクとして要求されるトルク）を算出する。

次に、第１実施形態の動弁装置において吸気バルブのバルブタイミングを変更するための機構（以下この機構を「吸気バルブタイミング変更機構」という）について説明する。第１実施形態の吸気バルブタイミング変更機構が図２に示されている。図２において、８０は吸気バルブタイミング変更機構、８１は吸気カムシャフト、８２はハウジング、８３はタイミングプーリ、８４は油圧アクチュエータをそれぞれ示している。

ハウジング８２は、その外周壁面がタイミングプーリ８３の内周壁面に接するようにしてタイミングプーリ８３内に収容されている。タイミングプーリ８３は、タイミングベルト（図示せず）を介してクランクシャフト２４に接続されており、クランクシャフト２４の回転によってタイミングプーリ８３を介して矢印Ｒで示されている方向に回転せしめられる。なお、ハウジング８２は、タイミングプーリ８３に対して回転不能にタイミングプーリ８３内に収容されている。

吸気カムシャフト８１の外周壁面には、径方向外方へとハウジング８２の内周壁面まで延びる複数のベーン８５が設けられている。ハウジング８２の内周壁面には、径方向内方へと吸気カムシャフト８１の外周壁面まで延びる複数の隔壁８６が設けられている。そして、各ベーン８５とそれに隣接する２つの隔壁８６の一方との間に、油圧室（以下これを「進角側油圧室」という）８７が形成されているとともに、各ベーン８５とそれに隣接する２つの隔壁８６の他方との間に、油圧室（以下これを「遅角側油圧室」という）８８が形成されている。

油圧アクチュエータ８４は、進角側油圧室８７に作動油を供給すると同時に遅角側油圧室８８から作動油を抜き出したり、進角側油圧室９７から作動油を抜き出すと同時に遅角側油圧室８８に作動油を供給したりすることができる。

なお、吸気カムシャフト８１には、カム（図示せず）が設けられており、このカムの外周壁面は、吸気バルブ３１の先端に接している。そして、吸気カムシャフト８１が回転するとカムが回転し、このカムの回転によって吸気バルブ３１が開弁されたり閉弁されたりする。一方、排気バルブ動弁機構も、排気カムシャフト（図示せず）を有し、この排気カムシャフトにも、カム（図示せず）が設けられており、このカムの外周面は、排気バルブ３３の先端に接している。そして、排気カムシャフトが回転するとカムが回転し、このカムの回転によって排気バルブ３３が開弁されたり閉弁されたりする。

クランクシャフト２４の回転がタイミングベルトを介してタイミングプーリ８３に伝達されると、タイミングプーリ８３が回転する。すると、タイミングプーリ８３と共にハウジング８２が回転する。すると、ハウジング８２の回転と共に隔壁８６が回転することによって、ハウジング８２の回転が遅角側油圧室８８を介してベーン８５に伝達される。すると、ベーン８５が回転し、このベーン８５と共に吸気カムシャフト８１が回転する。これにより、吸気バルブ３１が開弁されたり閉弁されたりする。なお、タイミングプーリ８３が回転すると、排気カムシャフトも回転せしめられ、これにより、排気バルブ３３が開弁されたり閉弁されたりする。

ところで、油圧アクチュエータ８４によって進角側油圧室８７に作動油が供給されると同時に遅角側油圧室８８から作動油が抜き出されると、吸気カムシャフト８１がハウジング８２に対して矢印Ｒの方向に相対的に回転する。これにより、吸気バルブ３１の開弁タイミングおよび閉弁タイミングがより早いタイミングに変更される（すなわち、進角される）。一方、油圧アクチュエータ８４によって進角側油圧室８７から作動油が抜き出されると同時に遅角側油圧室８８に作動油が供給されると、吸気カムシャフト８１がハウジング８２に対して矢印Ｒとは逆方向に相対的に回転する。これにより、吸気バルブ３１の開弁タイミングおよび閉弁タイミングがより遅いタイミングに変更される（すなわち、遅角される）。

そして、第１実施形態では、機関回転数と要求トルクとによって規定される機関運転状態（すなわち、内燃機関の運転状態）に応じて適切な吸気バルブの開弁タイミングが実験等によって予め求められる。そして、これら求められた開弁タイミングが図３に示されているように機関回転数ＮＥと要求トルクＴＱｒとの関数のマップの形で目標バルブタイミングＴｉｖｔとして電子制御装置７０に記憶される。そして、機関運転中（すなわち、内燃機関の運転中）、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求トルクとに対応する目標バルブタイミングＴｉｖｔが取得される。そして、斯くして取得された目標バルブタイミングＴｉｖｔに吸気バルブの開弁タイミングが一致するように、吸気バルブタイミング変更機構によって吸気バルブの開弁タイミングが変更される。より具体的には、吸気バルブの現在の開弁タイミングが目標バルブタイミングよりも遅いタイミングであるときには、油圧アクチュエータによって進角側油圧室に作動油が供給されると同時に遅角側油圧室から作動油が抜き出される。これにより、吸気バルブの開弁タイミングが目標バルブタイミングに向かって進角される。そして、吸気バルブの開弁タイミングが目標バルブタイミングに一致したときに、油圧アクチュエータによる進角側油圧室への作動油の供給および遅角側油圧室からの作動油の抜き出しが停止される。一方、吸気バルブの現在の開弁タイミングが目標バルブタイミングよりも早いタイミングであるときには、油圧アクチュエータによって進角側油圧室から作動油が抜き出されると同時に遅角側油圧室に作動油が供給される。これにより、吸気バルブの開弁タイミングが目標バルブタイミングに向かって遅角される。そして、吸気バルブの開弁タイミングが目標バルブタイミングに一致したときに、油圧アクチュエータによる進角側油圧室からの作動油の抜き出しおよび遅角側油圧室への作動油の供給が停止される。

なお、第１実施形態では、吸気バルブ３１の開弁タイミングが決まれば、吸気バルブ３１の閉弁タイミングが一義的に決まることから、吸気バルブ３１の閉弁タイミングに関する目標バルブタイミングは設定されない。

次に、第１実施形態の機関停止制御について説明する。なお、機関停止制御とは、機関停止（すなわち、機関運転の停止）が要求されたときに開始される制御である。また、以下の説明において「アイドリング運転」とは「機関運転を維持するのに最低限必要な機関回転数を維持することができる機関運転」を意味する。

第１実施形態では、機関停止が要求されたときの目標バルブタイミング（以下この目標バルブタイミングを「機関停止要求時目標バルブタイミング」という）が予め決められている。したがって、機関停止が要求されたときには、機関停止要求時目標バルブタイミングが目標バルブタイミングに設定されるとともに、吸気バルブの開弁タイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに一致するように吸気バルブの開弁タイミングを変更する制御（以下この制御を「機関停止要求時バルブタイミング制御」という）が開始される。一方、機関停止が要求されてから予め定められた時間（以下この時間を「所定アイドリング延長時間」という）だけ内燃機関がアイドリング運転せしめられ、機関停止が要求されてから所定アイドリング延長時間が経過したときに機関運転を停止させる処理（以下この処理を「機関停止処理」という）が開始される。なお、機関停止要求時バルブタイミング制御は、機関運転が停止するまで実行可能であり、機関運転が停止すると実行不能となる。また、機関停止処理では、たとえば、燃料噴射弁からの燃料の噴射が停止されるとともに点火栓による燃料の点火が停止される。

次に、第１実施形態の所定アイドリング延長時間について説明する。第１実施形態では、機関停止処理が開始されてから機関停止が停止するまでに要する時間（以下この時間を「機関停止時間」という）と、所定アイドリング延長時間と、の和が機関停止要求時バルブタイミング制御によって吸気バルブの開弁タイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるまでに要する時間（以下この時間を「バルブタイミング制御時間」という）に等しくなるように、あるいは、機関停止時間と所定アイドリング延長時間との和がバルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように（別の言い方をすれば、機関停止時間と所定アイドリング延長時間との和がバルブタイミング制御時間よりも長い範囲でバルブタイミング制御時間に略等しくなるように）、所定アイドリング延長時間が設定される。

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、機関停止時間は、機関停止処理が開始されたときの機関運転状態に応じて異なるし、バルブタイミング制御時間は、機関停止が要求されたときの吸気バルブの開弁タイミングと機関停止要求時目標バルブタイミングとに応じて異なる。したがって、機関停止が要求されてから一定の時間が経過したときに機関運転処理が開始されたときに、機関停止時間が比較的長い場合やバルブタイミング制御時間が比較的短い場合、機関運転が停止される前に吸気バルブの開弁タイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに到達する可能性があり、この場合、その後、内燃機関をアイドリング運転させる分だけ内燃機関の燃費が低下するし、一方、機関停止時間が比較的短い場合やバルブタイミング制御時間が比較的長い場合、吸気バルブの開弁タイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに到達する前に機関運転が停止されてしまう可能性があり、この場合、吸気バルブの開弁タイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに到達させることができない。ここで、第１実施形態では、機関停止時間と所定アイドリング延長時間との和がバルブタイミング制御時間に等しくなるように、あるいは、機関停止時間と所定アイドリング延長時間との和がバルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように、所定アイドリング延長時間が設定される。したがって、第１実施形態では、機関停止時間の長さにかかわらず、機関停止要求時バルブタイミング制御によってバルブタイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに一致すると同時または略同時に、機関運転が停止される。このため、第１実施形態によれば、機関運転が停止されたときに吸気バルブの開弁タイミングを機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるとともに内燃機関の燃費の低下を抑制することができるという効果が得られる。

次に、第１実施形態の機関停止制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。

図４のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、機関停止が要求されたか否かが判別される。ここで、機関停止が要求されたと判別されたときには、ルーチンは、ステップ１０１に進む。一方、機関停止が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは終了する。

ステップ１０１では、機関停止要求時目標バルブタイミングが目標バルブタイミングＴｉｖｔに設定される。次いで、ステップ１０２において、機関停止要求時バルブタイミング制御が開始される。次いで、ステップ１０３において、内燃機関のアイドリング運転が開始される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３でアイドリング運転が開始されてから経過した時間Ｔｉが所定アイドリング延長時間Ｔｉｔｈ以上（Ｔｉ≧Ｔｉｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ１０５に進み、機関停止処理が開始され、その後、ルーチンが終了する。一方、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０４に戻る。

なお、上述した実施形態の機関停止制御において、吸気バルブの開弁タイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに到達したときに、内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定アイドリング延長時間が経過していなくても、機関停止処理を開始するようにしてもよい。

この場合の機関停止制御を実行するルーチンの一例が図５に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。また、図５のステップ２００〜ステップ２０３は、それぞれ、図４のステップ１００〜ステップ１０３と同じであるので、これらステップの説明は省略する。

図５のステップ２０４では、ステップ２０３でアイドリング運転が開始されてから経過した時間Ｔｉが所定アイドリング延長時間Ｔｉｔｈ以上（Ｔｉ≧Ｔｉｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ１０５に進む。一方、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈではないと判別されたときには、ステップはステップ２０６に進む。

ステップ２０６では、吸気バルブの現在の開弁タイミングＴｉｖが目標バルブタイミングＴｉｖｔに一致した（Ｔｉｖ＝Ｔｉｖｔ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉｖ＝Ｔｉｖｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０５に進む。一方、Ｔｉｖ＝Ｔｉｖｔではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２０４に戻る。

ステップ２０５では、機関停止処理が開始され、その後、ルーチンが終了する。

なお、上述した実施形態の機関停止制御において、機関停止処理が開始されたとしても機関運転が停止するまでに吸気バルブの開弁タイミングが機関停止要求時目標バルブタイミングに十分に到達し得る吸気バルブの開弁タイミングを機関停止処理開始許可バルブタイミングとして設定し、吸気バルブの開弁タイミングが機関停止処理開始許可バルブタイミングに到達したときに、内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定アイドリング延長時間が経過していなくても、機関停止処理を開始するようにしてもよい。

この場合の機関停止制御を実行するルーチンの一例が図６に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。

図６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３００において、機関停止が要求されたか否かが判別される。ここで、機関停止が要求されたと判別されたときには、ルーチンは、ステップ３０１に進む。一方、機関停止が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは終了する。

ステップ３０１では、機関停止要求時目標バルブタイミングが目標バルブタイミングＴｉｖｔに設定されるとともに、機関停止処理開始許可バルブタイミングＴｉｖａが設定される。次いで、ステップ３０２において、機関停止要求時バルブタイミング制御が開始される。次いで、ステップ３０３において、内燃機関のアイドリング運転が開始される。次いで、ステップ３０４において、ステップ３０３でアイドリング運転が開始されてから経過した時間Ｔｉが所定アイドリング延長時間Ｔｉｔｈ以上（Ｔｉ≧Ｔｉｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ３０５に進む。一方、Ｔｉ≧Ｔｉｔｈではないと判別されたときには、ステップはステップ３０６に進む。

ステップ３０６では、吸気バルブの現在の開弁タイミングＴｉｖが機関停止処理開始許可バルブタイミングＴｉｖａに一致した（Ｔｉｖ＝Ｔｉｖａ）か否かが判別される。ここで、Ｔｉｖ＝Ｔｉｖａであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０５に進む。一方、Ｔｉｖ＝Ｔｉｖａではないと判別されたときには、ルーチンはステップ３０４に戻る。

ステップ３０５では、機関停止処理が開始され、その後、ルーチンが終了する。

なお、上述した実施形態において、所定アイドリング延長時間の設定方法は、特に制限されないが、たとえば、機関停止時間を内燃機関の運転に関連する種々のパラメータから推定し、この推定された機関停止時間とバルブタイミング制御時間とから所定アイドリング延長時間を設定する方法、より具体的には、上記推定された機関停止時間をバルブタイミング制御時間から差し引くことによって算出される時間を所定アイドリング延長時間に設定する方法を所定アイドリング延長時間の設定方法として採用することができる。また、この場合において、バルブタイミング制御時間を内燃機関の運転に関連する種々のパラメータから推定するようにしてもよい。

また、機関回転数が大きいほど機関運転に係る摩擦や慣性力が大きく、機関停止処理が開始されてから機関運転が停止するまでに要する時間が長くなる。そこで、上述したように機関停止時間を機関運転に関連する種々のパラメータから推定する場合、たとえば、図７に示されているように、機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの機関回転数ＮＥｉが大きいほど上記推定される機関停止時間Ｔｅｓが長くなるようにしてもよい。

また、上述した実施形態は、内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、内燃機関と電動機とを具備する動力装置（または、ハイブリッドシステム）にも適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第２実施形態」）について説明する。

第２実施形態の動力装置を備えた車両が図８に示されている。図８において、ＭＧ１およびＭＧ２は発電電動機（以下これら発電電動機をそれぞれ「第１発電電動機」および「第２発電電動機」という）、１０は内燃機関、１５はクランクシャフト（出力軸）、２４はクランク角度センサ、９０動力分配機構、１１０はインバータ、１１１はバッテリ、６０はアクセルペダル、６１はアクセルペダル踏込量センサ、７０は電子制御装置をそれぞれ示している。なお、図８に示されている内燃機関１０は、図１に示されている内燃機関１０と同じ内燃機関である。

動力分配装置９０は、遊星歯車装置９１を有する。遊星歯車装置９１は、サンギア９２とプラネタリギア９３とリングギア９４とを有する。プラネタリギア９３は、サンギア９２に噛合せしめられているとともに、リングギア９４に噛合せしめられている。サンギア９２は、第１発電電動機ＭＧ１のシャフト（以下このシャフトを「第１シャフト」という）６１に接続されている。したがって、第１発電電動機ＭＧ１は、サンギア９２から当該第１発電電動機ＭＧ１に入力されるトルクによって回転駆動可能であるし、サンギア９２にトルクを出力可能である。そして、第１発電電動機ＭＧ１は、それがサンギア９２から当該第１発電電動機ＭＧ１に入力されるトルクによって回転駆動されることによって発電可能である。リングギア９４は、リングギアキャリア９６を介して第２発電電動機ＭＧ２のシャフト（以下このシャフトを「第２シャフト」という）６２に接続されている。したがって、第２発電電動機ＭＧ２は、リングギア９４にトルクを出力可能であるし、リングギア９４から当該第２発電電動機ＭＧ２に入力されるトルクによって回転駆動可能である。そして、第２発電電動機ＭＧ２は、それがリングギア９４から当該第２発電電動機ＭＧ２に入力されるトルクによって回転駆動されることによって発電可能である。

プラネタリギア９３は、プラネタリギアキャリア９５を介してクランクシャフト２４に接続されている。したがって、プラネタリギア９３は、クランクシャフト２４から当該プラネタリギア９３に入力されるトルクによって回転駆動せしめられる。また、プラネタリギア９３は、サンギア９２およびリングギア９４に噛合されている。したがって、プラネタリギア９３からサンギア９２にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア９２が回転駆動されるし、プラネタリギア９３からリングギア９４にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア９４が回転駆動される。逆に、サンギア９２からプラネタリギア９３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア９３が回転駆動されるし、リングギア９４からプラネタリギア９３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア９３が回転駆動される。

リングギア９４は、リングギアキャリア９６を介して出力ギア９７に接続されている。したがって、出力ギア９７は、リングギア９４から当該出力ギア９７に入力されるトルクによって回転駆動されるし、リングギア９４は、出力ギア９７から当該リングギア９４に入力されるトルクによって回転駆動される。

また、第１発電電動機ＭＧ１は、レゾルバ１０２を有する。レゾルバ１０２は、電子制御装置７０のインターフェース７５に接続されている。レゾルバ１０２は、第１発電電動機ＭＧ１の回転角度に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置７０に入力される。電子制御装置７０は、この出力値に基づいて第１発電電動機の回転数（以下この回転数を「第１ＭＧ回転数」という）を算出する。一方、第２発電電動機ＭＧ２は、レゾルバ１０３を有する。レゾルバ１０３は、電子制御装置７０のインターフェース７５に接続されている。レゾルバ１０３は、第２発電電動機の回転角度に対応する出力値を出力する。この出力値は電子制御装置７０に入力される。電子制御装置７０は、この出力値に基づいて第２発電電動機の回転数（以下この回転数を「第２ＭＧ回転数」という）を算出する。

また、第１発電電動機ＭＧ１は、インバータ１１０を介してバッテリ１１１に電気的に接続されている。したがって、第１発電電動機ＭＧ１が電力を発電しているときには、第１発電電動機ＭＧ１が発電した電力（以下この電力を「第１発電電力」という）は、インバータ１１０を介してバッテリ１１１に供給可能である。また、第１発電電動機ＭＧ１は、バッテリ１１１から供給される電力によって回転駆動可能であるし、バッテリ１１１から供給される電力によって当該第１発電電動機ＭＧ１に加えられる制御トルク（以下この制御トルクを「第１制御トルク」という）を制御することによってその回転数が制御可能に構成されている。

また、第２発電電動機ＭＧ２は、インバータ１１０を介してバッテリ１１１に電気的に接続されている。したがって、第２発電電動機ＭＧ２は、バッテリ１１１から供給される電力によって回転駆動可能であるし、バッテリ１１１から供給される電力によって当該第２発電電動機ＭＧ２に加えられる制御トルク（以下この制御トルクを「第２制御トルク」という）を制御することによってその回転数が制御可能である。また、第２発電電動機ＭＧ２が電力を発電しているときには、第２発電電動機ＭＧ２が発電した電力（以下この電力を「第２発電電力」という）はインバータ１１０を介してバッテリ１１１に供給可能である。なお、第１発電電力は、第２発電電動機ＭＧ２に直接供給可能でもあるし、第２発電電力は、第１発電電動機に直接供給可能でもある。

また、バッテリ１１１は、電子制御装置７０のインターフェース７５に接続されている。そして、バッテリ蓄電量（すなわち、バッテリ１１１に蓄電されている電力量）に関する情報が電子制御装置７０のインターフェース７５に入力される。また、インバータ１１０も、電子制御装置７０のインターフェース７５に接続されている。そして、インターフェース７５を介して電子制御装置７０から送られる指令によって、インバータ１１０から第２発電電動機ＭＧ２に供給される電力量および第１発電電動機ＭＧ１に供給される電力量が制御される。

また、出力ギア９７は、ギア列１０４を介してディファレンシャルギア１０５に接続されている。ディファレンシャルギア１０５は、ドライブシャフト１０６に取り付けられている。ドライブシャフト１０６の両端には、駆動輪１０７が取り付けられている。したがって、出力ギア９７からのトルクは、ギア列１０４、ディファレンシャルギア１０５、および、ドライブシャフト１０６を介して駆動輪１０７に伝達される。

なお、第２実施形態では、アクセルペダルの踏込量と車速とに基づいて動力装置に要求される要求動力を算出する。また、第２実施形態の動力装置は、概して、内燃機関１０と第１発電電動機ＭＧ１と第２発電電動機ＭＧ２とから構成されている。

また、第２実施形態では、要求出力のうち内燃機関から出力されるべき出力が要求機関出力として算出される。そして、この要求機関出力をクランクシャフトから出力させたときに燃費が最も高くなる機関動作点が要求機関出力毎に最適機関動作点として実験等によって予め求められる。そして、これら最適機関動作点を機関トルクと機関回転数とによって規定されるグラフ上にプロットしてこれら最適機関動作点を結ぶことによって形成されるラインが最適機関動作ラインとして求められる。そして、この最適機関動作ラインが電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、要求機関出力が算出され、この算出された要求機関出力を内燃機関から出力させることができる最適機関動作ライン上の機関動作点が選択される。そして、この選択された機関動作点を規定する機関トルクおよび機関回転数がそれぞれ目標機関トルクおよび目標機関回転数に設定される。そして、この設定された目標機関トルクおよび目標機関回転数が達成されるように燃料噴射量および機関回転数が制御される。

また、機関運転中に算出された要求機関出力が零である場合には、機関運転が停止され、第１発電電動機または第２発電電動機または第１発電電動機と第２発電電動機からの出力のみによって要求出力が動力装置から出力されることになる。

ところで、第２ＭＧ回転数が一定である場合、第１ＭＧ回転数が変化すれば機関回転数も変化する。別の言い方をすれば、第１ＭＧ回転数を制御することによって機関回転数を制御することができる。そして、第１ＭＧ回転数を「ＮＭ１」で表し、第２ＭＧ回転数を「ＮＭ２」で表し、機関回転数を「ＮＥ」で表し、リングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比（すなわち、サンギアの歯数／リングギアの歯数）を「ρ」で表したとき、第１ＭＧ回転数と機関回転数との間には次式１の関係がある。したがって、目標第１ＭＧ回転数を「ＮＭ１ｔ」で表し、目標機関回転数を「ＮＥｔ」で表したとき、目標第１ＭＧ回転数と目標機関回転数との間には次式２の関係があることになる。

ＮＭ１＝（ＮＥ−ＮＭ２）／ρ＋ＮＥ …（１）
ＮＭ１ｔ＝（ＮＥｔ−ＮＭ２）／ρ＋ＮＥｔ …（２）

そこで、第２実施形態では、要求出力に応じて選択される機関動作点に従って設定される目標機関回転数ＮＥｔと現在の第２ＭＧ回転数ＮＭ２とを利用して上式２から目標第１ＭＧ回転数ＮＭ１ｔが算出される。そして、斯くして算出された目標第１ＭＧ回転数ＮＭ１ｔに対する現在の第１ＭＧ回転数ＮＭ１の偏差（＝ＮＭ１ｔ−ＮＭ１）が算出される。そして、この算出された偏差が零になるように第１制御トルクが制御される。

ところで、機関トルクを「ＴＱＥ」で表し、リングギア（すなわち、駆動輪）に入力される機関トルク（以下この機関トルクを「リングギア入力機関トルク」という）を「ＴＱＥｒ」で表し、リングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比（すなわち、サンギアの歯数／リングギアの歯数）を「ρ」で表したとき、リングギア入力機関トルクと機関トルクとの間には次式３の関係がある。

ＴＱＥｒ＝１／（１＋ρ）×ＴＱＥ …（３）

すなわち、リングギア入力機関トルクＴＱＥｒは機関トルクＴＱＥの一部である。したがって、リングギア入力機関トルクＴＱＥｒは要求駆動トルク（すなわち、駆動輪１０７に入力されるべきトルク）よりも小さい。そこで、第１実施形態では、要求駆動トルクとリングギア入力機関トルクＴＱＥｒとの差に相当するトルクが第２発電電動機からリングギアに入力されるように第２制御トルクが制御される。斯くして、要求駆動トルクに等しいトルクがリングギアに入力されることになる。

なお、第１発電電動機の回転数が大きいほど機関回転数が大きい傾向にあり、その結果、機関運転に係る摩擦や慣性力が大きく、機関停止処理が開始されてから機関運転が停止するまでに要する時間が長くなる。そこで、上述したように機関停止時間を機関運転に関連する種々のパラメータから推定する場合、たとえば、図９（Ａ）に示されているように、機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの第１発電電動機の回転数（好ましくは、機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されている間のできるだけ遅い時点の第１発電電動機の回転数）ＮＭ１ｉが大きいほど上記推定される機関停止時間Ｔｅｓが長くなるようにしてもよい。

また、車両の速度が速いほど機関回転数が大きい傾向にあり、その結果、機関運転に係る摩擦や慣性力が大きく、機関停止処理が開始されてから機関運転が停止するまでに要する時間が長くなる。そこで、上述したように機関停止時間を機関運転に関連する種々のパラメータから推定する場合、たとえば、図９（Ｂ）に示されているように、機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されているときの車両の速度（好ましくは、機関停止が要求された後に内燃機関がアイドリング運転されている間のできるだけ遅い時点の車両の速度）Ｖｉが速いほど上記推定される機関停止時間Ｔｅｓが長くなるようにしてもよい。

また、第２実施形態は、図８に示されている動力装置または車両に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、広く、内燃機関と電動機とを具備し、内燃機関と電動機とが連結されている動力装置またはこの動力装置を備えた車両に適用可能であるし、内燃機関と電動機とを具備し、内燃機関と電動機と車両とが連結されている車両に適用可能である。

また、上述した実施形態は、吸気バルブの開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する吸気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、吸気バルブの開弁タイミングと吸気バルブの閉弁タイミングとのうちのいずれか一方を変更する吸気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関にも適用可能である。

また、上述した実施形態は、油圧によって吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、吸気バルブのバルブタイミングを変更し始めてから目標バルブタイミングに到達させるまでに一定の時間を要する限り、油圧以外の手段によって吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関にも適用可能である。

また、上述した実施形態は、吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、この吸気バルブタイミング変更機構に代えて排気バルブのバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング変更機構を備えた内燃機関にも適用可能である。この場合、排気バルブ動弁機構は、排気バルブを開弁させたり閉弁させたりする機能と、排気バルブのバルブタイミングを変更する機能と、を有することになる。また、この場合、排気バルブタイミング変更機構の構成としては、たとえば、図２を参照して説明した吸気バルブタイミング変更機構の構成と同じ構成を採用することができる。

また、上述した実施形態は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、圧縮自着火式の内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）にも適用可能である。

１０…内燃機関、３１…吸気バルブ、３２…吸気バルブ動弁機構、３３…排気バルブ、３４…排気バルブ動弁機構、７０…電子制御装置、８０…吸気バルブタイミング変更機構、８１…吸気カムシャフト、８３…タイミングプーリ、８４…油圧アクチュエータ、８７…進角側油圧室、８８…遅角側油圧室、９０…動力分配機構、ＭＧ１…第１発電電動機、ＭＧ２…第２発電電動機、１１１…バッテリ

Claims (7)

1. バルブタイミングを変更する機構を具備する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転の停止である機関停止が要求されたときの目標バルブタイミングである機関停止要求時目標バルブタイミングを設定し、前記機関停止が要求されたときにバルブタイミングが前記機関停止要求時目標バルブタイミングに一致するようにバルブタイミングを変更する制御である機関停止要求時バルブタイミング制御を開始するとともに、前記機関停止が要求されてから予め定められた時間だけ内燃機関をアイドリング運転させ、前記機関停止が要求されてから前記予め定められた時間が経過したときに前記内燃機関の運転を停止する処理である機関停止処理を開始する内燃機関の制御装置において、
   前記機関停止処理が開始されてから前記内燃機関の運転が停止するまでに要する時間である機関停止時間と前記予め定められた時間との和が前記機関停止要求時バルブタイミング制御によってバルブタイミングを前記機関停止要求時目標バルブタイミングに一致させるまでに要する時間であるバルブタイミング制御時間に等しくなるように、あるいは、前記機関停止時間と前記予め定められた時間との和が前記バルブタイミング制御時間よりも長くなるような時間のうち最小となる時間となるように前記予め定められた時間が設定される内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関停止時間が推定され、該推定された機関停止時間と前記バルブタイミング制御時間とから前記予め定められた時間が設定される内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の回転数が大きいほど前記推定される機関停止時間が長い内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、電動機を具備する動力装置が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機とが互いに連結されており、前記電動機の回転数が大きいほど前記推定される機関停止時間が長い内燃機関の制御装置。
5. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、電動機を具備する車両が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機と前記車両とが互いに連結されており、前記車両の速度が速いほど前記推定される機関停止時間が長い内燃機関の制御装置。
6. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、電動機を具備する動力装置が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機とが互いに連結されており、前記電動機の回転数が大きいほど前記推定される機関停止時間が長い内燃機関の制御装置。
7. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、電動機を具備する車両が前記内燃機関を具備し、前記内燃機関と前記電動機と前記車両とが互いに連結されており、前記車両の速度が速いほど前記推定される機関停止時間が長い内燃機関の制御装置。

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