JP2014047695A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動アクチュエータによって駆動する弁作動特性可変機構を備える内燃機関の停止時における吸気弁作動位相制御を適切に実行し、機関再始動時における良好な始動性を確保しつつ車体振動を確実に抑制することができる制御装置を提供する。
【解決手段】 エンジン運転中に所定アイドリングストップ条件が成立し、かつエンジン冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＨ以上であるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを最遅角位相ＣＡＭＩＮに移行させ、その後エンジン回転数ＮＥが「０」となったときに、吸気弁作動位相ＣＡＩＮをデコンプ位相ＣＡＤＣＰまで進角させる減圧停止制御が行われる。デコンプ位相ＣＡＤＣＰはエンジン冷却水温ＴＷが低下するほど進角するように設定される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構を備える内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構を備える内燃機関の制御装置が示されている。この制御装置によれば、イグニッションスイッチがオフされて機関が停止するときは、吸気弁作動位相が最進角位相に制御される一方、所定条件が満たされたときに機関を一時的に停止させるアイドリングストップを行うときは、吸気弁作動位相が最遅角位相に制御される。吸気弁作動位相を最遅角位相に制御することによって、温間再始動時（ホットリスタート時）における車体振動を抑制することができる。また、特許文献１は、他の制御手法として、イグニッションスイッチがオフされて機関が停止する場合において、検出される機関冷却水温が所定温度以上であるときは、吸気弁作動位相を最遅角位相に制御する手法を開示している。

特開平１０−２２７２３６号公報

特許文献１に示される弁作動特性可変機構は、油圧制御装置によって駆動することにより、吸気弁作動位相を変更するものであるが、電動アクチュエータによって駆動する弁作動特性可変機構を使用する場合は、吸気弁作動位相の可変角度範囲は、油圧制御装置を使用する場合より広く設定することができる。そのため、温間始動時の車体振動を抑制するために吸気弁作動位相を一律に最遅角位相とすると、機関再始動時に始動性を悪化させる可能性が高くなる。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、電動アクチュエータによって駆動する弁作動特性可変機構を備える内燃機関の停止時における吸気弁作動位相制御を適切に実行し、機関再始動時における良好な始動性を確保しつつ車体振動を確実に抑制することができる制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、吸気弁の作動位相（ＣＡＩＮ）を変更する弁作動特性可変機構（４２）と、該弁作動特性可変機構を駆動する電動アクチュエータ（４４）と、前記電動アクチュエータを用いて前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を制御する吸気弁作動位相制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、所定の機関停止条件が成立したときに前記機関を自動停止させる自動停止制御手段と、前記機関の温度を示す温度パラメータ（ＴＷ）を検出する機関温度パラメータ検出手段と、前記機関の回転数（ＮＥ）を検出する回転数検出手段とを備え、前記吸気弁作動位相制御手段は、前記機関の運転中に前記所定機関停止条件が成立し、かつ前記温度パラメータの検出値（ＴＷ）が所定温度（ＴＷＴＨ）以上であるときは、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を最遅角位相（ＣＡＭＩＮ）に設定し、その後前記機関回転数（ＮＥ）が「０」となったときに、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を減圧制御位相（ＣＡＤＣＰ）まで進角させる減圧停止制御を実行し、前記減圧制御位相（ＣＡＤＣＰ）は、前記機関の冷間始動時に適用される冷間始動位相（ＣＡＣＯＬＤ）より遅角側の位相であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記減圧制御位相（ＣＡＤＣＰ）は、前記温度パラメータの検出値（ＴＷ）が低下するほど進角するように設定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、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、前記吸気弁作動位相制御手段は、前記機関の運転中に前記所定機関停止条件が成立し、かつ前記温度パラメータの検出値（ＴＷ）が前記所定温度（ＴＷＴＨ）より低いときは、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を前記冷間始動位相（ＣＡＣＯＬＤ）に設定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、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において、前記吸気弁作動位相制御手段は、前記機関のイグニッションスイッチがオフされた時点で前記機関回転数（ＮＥ）が「０」であるときは、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を前記冷間始動位相（ＣＡＣＯＬＤ）に移行させる通常停止制御を直ちに実行し、前記イグニッションスイッチがオフされた時点で前記機関回転数（ＮＥ）が「０」より高いときは、前記機関回転数が「０」となった時点で前記通常停止制御を実行することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気弁作動位相制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンされた時点において前記温度パラメータの検出値（ＴＷ）が前記所定温度（ＴＷＴＨ）以上であるときは、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を前記冷間始動位相（ＣＡＣＯＬＤ）から前記減圧制御位相（ＣＡＤＣＰ）へ遅角させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の運転中に所定機関停止条件が成立し、かつ機関温度を示す温度パラメータの検出値が所定温度以上であるときは、吸気弁作動位相を最遅角位相に移行させ、その後機関回転数が「０」となったときに、吸気弁作動位相を減圧制御位相まで進角させる減圧停止制御が行われるので、次回の機関始動は吸気弁作動位相を減圧制御位相に設定した状態で開始される。減圧制御位相は冷間始動位相より遅角側の位相であるので、温間始動時における車体振動を抑制することができる。また、吸気弁作動位相を先ず最遅角位相に設定し、機関回転数が「０」となったときに減圧制御位相まで進角させる減圧停止制御を実行することにより、吸気弁作動位相を減圧制御位相に安定的かつ速やかに移行させることが可能となる。所定機関停止条件が成立してから機関回転数が「０」となるまでの期間において、機関の回転変動が大きくなることがあり、そのような場合に減圧制御位相に直ちに移行させる制御を行うと、機関回転数が「０」となった時点で減圧制御位相からずれてしまうおそれがあるが、最遅角位相は機械的に決まる位相であるため機関回転変動があったとしても安定的に移行させることができる。また減圧制御位相は最遅角位相の近傍に設定されるため、最遅角位相から減圧制御位相に移行させる減圧停止制御を行うことにより、確実かつ速やかに移行させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、減圧制御位相は温度パラメータの検出値が低下するほど進角するように設定される。機関温度が低くなるほど車体振動の影響が軽減されるので、進角側の位相に設定しても所望の振動抑制効果を得ることができる。また弁作動特性可変機構の動作速度は、機関温度が低くなるほど遅くなる傾向がある。したがって、温度パラメータの検出値が低下するほど減圧制御位相を進角側の位相に設定することにより、機関始動時に必要な吸気弁作動位相の制御応答性の確保と、車体振動の抑制とを適切に両立させることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、機関の運転中に所定機関停止条件が成立し、かつ温度パラメータの検出値が所定温度より低いときは、吸気弁作動位相が冷間始動位相に設定される。温度パラメータの検出値が所定温度より低いときは、再始動時における車体振動を抑制するために吸気弁作動位相を遅角させる必要性がなく、冷間始動位相に設定することによって、円滑な始動が可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、イグニッションスイッチがオフされた時点で機関回転数が「０」であるときは、吸気弁作動位相を冷間始動位相に移行させる通常停止制御が直ちに実行され、イグニッションスイッチがオフされた時点で機関回転数が「０」より高いときは、機関回転数が「０」となった時点で通常停止制御が実行される。イグニッションスイッチがオフされたときは、通常は次の機関始動時（イグニッションスイッチオン時）においては機関温度が低下しているため、吸気弁作動位相を冷間始動位相に設定しておくことにより、円滑な始動が可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、イグニッションスイッチがオンされた時点において温度パラメータの検出値が所定温度以上であるときは、吸気弁作動位相を冷間始動位相から減圧制御位相へ遅角させる減圧始動制御が行われる。すなわち、イグニッションスイッチがオフされて機関温度が低下する前に再始動が行われた場合（温間再始動時）には、吸気弁作動位相が冷間始動位相より遅角側の減圧制御位相に設定されるので、温間再始動時において車体振動を抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかる車両駆動装置の構成を示す図である。 図１に示す内燃機関及びモータ／発電機の制御系の構成を示す図である。 吸気弁及び排気弁のリフトカーブを示す図である。 吸気弁作動位相を制御する処理のフローチャートである。 図４の処理で参照されるテーブルを示す図である。 図５の処理による制御動作を説明するためのタイムチャートである。 図５の処理による制御動作を説明するためのタイムチャートである。 図５の処理による制御動作を説明するためのタイムチャートである。 機関温度パラメータの検出値（ＴＷ）に応じて減圧制御位相（ＣＡＤＣＰ）を設定することの効果を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両駆動装置の構成を示す図であり、この車両駆動装置は、駆動源としての内燃機関（以下「エンジン」という）１及びモータ６１と、エンジン１と高圧バッテリ６６の電力により駆動される発電機６２と、エンジン１及びモータ６１の駆動力を駆動輪５６に伝達する駆動力伝達機構５４とを備えている。エンジン１の出力軸５１は、クラッチ５２、駆動軸５３、を介して駆動力伝達機構５４に接続され、モータ６１の出力軸６５は直接駆動力伝達機構５４に接続されている。モータ６１は回生動作を行うときは発電機として作動する。駆動力伝達機構５４は差動ギヤ機構を含む。

エンジン１の出力軸５１は、ギヤ対５７を介して発電機６２に接続されており、発電機６２はエンジン１の駆動力により発電を行うとともに、エンジン１の始動時には高圧バッテリ６６の電力によりスタータモータとして作動する。

モータ６１及び発電機６２は、それぞれパワードライビングユニット（以下「ＰＤＵ」という）６３，６４に電気的に接続されており、ＰＤＵ６３はＰＤＵ６４及び高圧バッテリ６６に接続されている。ＰＤＵ６３，６４は、モータ制御用電子制御ユニット（以下「ＭＯＴ−ＥＣＵ」という）、図２参照）７０に接続され、それぞれモータ６１及び発電機６２の動作制御を行うとともに、高圧バッテリ６６の充電及び放電の制御を行う。

図１に示す車両駆動装置は、クラッチ５２を解放状態として高圧バッテリ６６の電力により駆動されるモータ６１の駆動力で走行する第１運転モード、クラッチ５２を解放状態として、エンジン１を作動させて発電機６２による発電を行い、その発電電力によって駆動されるモータ６１の出力で走行する第２運転モード、及びクラッチ５２が締結され、主としてエンジン１の駆動力で走行する第３運転モードで作動し、当該車両を駆動する。第３運転モードでは、エンジン負荷の増減に対応してモータ６１を発電機として作動させる回生動作、またはモータ６１の駆動力でエンジン出力のアシストが行われる。

また所定アイドリングストップ条件が成立したときは、エンジン１を自動的に停止させるアイドリングストップが行われ、所定アイドリングストップ条件が不成立となった時点でエンジン１の再始動が行われる。所定アイドリングストップ条件は、例えば車速ＶＰが所定車速以下であり、アクセルペダルが踏み込まれておらず、ブレーキペダルが踏み込まれており、かつ高圧バッテリ６６の残電荷量が所定量以上であるとき成立する。

図２はエンジン１及びモータ６１／発電機６２の制御系の構成を示す図であり、エンジン１はエンジン制御用電子制御ユニット（以下「ＥＮＧ−ＥＣＵ」という）５によって制御され、モータ６１／発電機６２は、ＰＤＵ６３，６４を介してＭＯＴ−ＥＣＵ７０により制御される。ＥＮＧ−ＥＣＵ５、ＭＯＴ−ＥＣＵ７０、及び駆動系制御用電子制御ユニット（ＰＴ−ＥＣＵ，図示せず）は、バス１００を介して相互に接続されており、相互に必要な情報を伝送する。図１に示すクラッチ５２は、ＰＴ−ＥＣＵによって締結／解放の制御が行われる。

エンジン１は吸気弁（図示せず）の弁リフト量及び開角を２段階に切り換える第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２とを有する弁作動特性可変装置４０を備えている。

エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁駆動装置４が取り付けられており、スロットル弁駆動装置４はＥＮＧ−ＥＣＵ５に接続されている。スロットル弁駆動装置４は、スロットル弁３を駆動するスロットルアクチュエータ及びスロットル弁開度センサを備えており、スロットル弁開度センサによる検出信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給されるとともに、ＥＮＧ−ＥＣＵ５からの駆動信号によりスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに制御される。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気通路２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＮＧ−ＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期が制御される。

スロットル弁３の上流側には吸入空気流量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気流量センサ７が設けられている。またスロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１０が装着されており、その検出信号はＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１、及びエンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸（図示せず）の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でカムパルスを発生し、各気筒の吸気行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でＴＤＣパルスを発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるカムパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相（吸気弁作動位相）ＣＡＩＮを検出することができる。

排気通路１３には、比例型酸素濃度センサ１５（以下「ＬＡＦセンサ１５」という）、排気浄化装置としての三元触媒１４、及び二値型酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１６が設けられており、ＬＡＦセンサ１５及びＯ２センサ１６の検出信号はＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給され、エンジン１で燃焼する混合気の空燃比制御に適用される。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２１及び当該車両のブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれているときオンするブレーキスイッチ２２が接続されており、センサ及びスイッチから検出信号及び切換信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。スロットル弁３はスロットル弁駆動装置４により開閉駆動され、スロットル弁開度ＴＨはアクセルペダル操作量ＡＰに応じてＥＮＧ−ＥＣＵ５により制御される。なお、本実施形態では当該車両の走行速度（車速）ＶＰは、モータ６１の回転速度に所定の係数を乗算して算出されるが、通常の車速センサを設けて検出するようにしてもよい。

弁作動特性可変装置４０は、吸気弁のリフト量及び開角を第１作動特性と第２作動特性とに切り換える第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２と、第１弁作動特性可変機構４１を駆動するための油圧制御機構４３と、第２弁作動特性可変機構４２を駆動するための電動アクチュエータ４４とを備えている。油圧制御機構４３及び電動アクチュエータ４４の作動はＥＮＧ−ＥＣＵ５により制御される。

弁作動特性可変装置４０によれば、吸気弁は、図３に実線Ｌ１で示す第１作動特性と、実線Ｌ２で示す第２作動特性とを中心として、カムの作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ３，Ｌ４で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ５，Ｌ６で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。なお、排気弁は実線Ｌ７で示す一定の作動特性で駆動される。図３から明らかなように、本実施形態では吸気弁の閉弁時期ＣＡＩＶＣが圧縮行程の開始後となるように設定され、アトキンソンサイクル運転が行われる。
なお、図示は省略しているが、エンジン１には周知の排気還流機構及び蒸発燃料処理装置が設けられている。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、弁作動特性可変装置４０などに駆動信号を供給する出力回路を備えている。

ＭＯＴ−ＥＣＵ７０は、当該車両の走行状態及びエンジン１の運転状態に応じて、ＰＤＵ６３，６４を介してモータ６１及び発電機６２の作動制御を行う。

本実施形態では、エンジン１の暖機完了後にアイドリングストップが開始され、アイドリングストップ終了時（エンジン再始動時）において車体振動を抑制するために圧縮行程における筒内圧を減圧するための吸気弁作動位相制御（以下「デコンプ制御」という）を実行する。またエンジン１の暖機完了後にイグニッションスイッチがオフされて、比較的短時間のうちに再始動される温間再始動時においても同様にデコンプ制御を実行する。

図４は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを制御する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＮＧ−ＥＣＵ５において所定時間毎に実行される。本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの増加は位相の進角に対応する。

ステップＳ１１では、ＩＧオンフラグＦＩＧＯＮが「１」であるか否かを判別する。ＩＧオンフラグＦＩＧＯＮは、エンジン１のイグニッションスイッチ（図示せず）がオンのとき「１」に設定され、オフのとき「０」に設定される。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＨ（例えば−１０℃）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、アイドリングストップ条件フラグＦＩＳＣＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。アイドリングストップ条件フラグＦＩＳＣＮＤは、上述した所定アイドリングストップ条件が成立するとき「１」に設定される。ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥがデコンプ制御開始回転数ＮＥＤＳ（例えば、アイドル回転数より若干高い回転数に設定される）以下であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。最初はステップＳ１５の答は否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ１６に進み、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤを最遅角位相ＣＡＭＩＮに設定し（ステップＳ１６）、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ１９に進み、エンジン冷却水温ＴＷに応じて図５に示すＣＡＤＣＰテーブルを検索し、デコンプ位相ＣＡＤＣＰを算出する。ＣＡＤＣＰテーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが低下するほど、デコンプ位相ＣＡＤＣＰが増加（進角）するように設定されている。またデコンプ位相ＣＡＤＣＰは、冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤより遅角側の位相に設定されている。

ステップＳ２０では、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤをデコンプ位相ＣＡＤＣＰに設定し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、デコンプ制御フラグＦＤＣＰを「１」に設定し、続くステップＳ３５では、デコンプ位相到達判定を行う。すなわち、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤをデコンプ位相ＣＡＤＣＰに設定したことに対応して、実際の作動位相ＣＡＩＮがデコンプ位相ＣＡＤＣＰに到達したか否かを判定し、到達した時点でデコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲを「１」に設定する。

ステップＳ１３またはＳ１４の答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１７に進み、デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲが「１」であるか否かを判別する。アイドリングストップ条件フラグＦＩＳＣＮＤが「１」から「０」に変化した直後は、ステップＳ１７の答が否定（ＮＯ）であり、ステップＳ１９に進み、デコンプ制御を継続する。吸気弁作動位相ＣＡＩＮがデコンプ位相ＣＡＤＣＰに達すると、ステップＳ１７からステップＳ１８に進み、エンジン回転数ＮＥがデコンプ制御終了回転数ＮＥＤＥ（例えば６００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であり、ステップＳ１９に進み、デコンプ制御を継続する。

ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となると、通常制御に移行し（ステップＳ２２）、デコンプ制御フラグＦＤＣＰを「０」に設定する（ステップＳ３４）。通常制御開始後は、デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲが「１」に維持され、所定アイドリングストップ条件が成立しない限り、ステップＳ１３からステップＳ１７，Ｓ１８を経由してステップＳ２２に至る制御が継続される。デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲは、イグニッションスイッチがオフされたとき、及びデコンプ制御の開始時に「０」に戻される。

ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）、すなわちエンジン１の暖機が完了していないときは、ステップＳ３３に進み、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤを冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに設定し（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ１１の答が否定（ＮＯ）、すなわちイグニッションスイッチがオフされているときは、ステップＳ３１に進み、エンジン回転数ＮＥが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。例えばアイドリングストップが実行されている状態でイグニッションスイッチがオフされたときは、ステップＳ３１の答は肯定（ＹＥＳ）であり、ステップＳ３３に進む。したがって、イグニッションスイッチがオフされたときに、吸気弁作動移動ＣＡＩＮは、冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに移行する。

ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であるときは、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤをＩＧオフ位相ＣＡＩＧＯＦに設定する（ステップＳ３２）。ＩＧオフ位相ＣＡＩＧＯＦは、イグニッションスイッチがオフされた時点の吸気弁作動位相ＣＡＩＮである。したがって、その後エンジン回転数ＮＥが「０」となった時点で、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤが冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに変更される。

イグニッションスイッチがオフされ、次にオンされたときに、エンジン温度が低下しているときは、ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）となり、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤは冷間始動位相ＣＡＩＮＣＭＤに設定される（ステップＳ３３）。したがって、エンジン停止時に設定された冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤが維持されて、エンジン始動が開始される。

イグニッションスイッチがオフされ比較的短時間の内に再度オンされたときに、すなわち温間再始動が行われたときは、ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ１３からステップＳ１７に進む。デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲは、イグニッションスイッチがオフされると「０」に設定されるので、ステップＳ１７の答は否定（ＮＯ）となり、ステップＳ１９に進んでデコンプ制御が開始される。以後はアイドリングストップ終了時と同様に、デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲが「１」に設定されかつエンジン回転数ＮＥがデコンプ制御終了回転数ＮＥＤＥを超えるまでデコンプ制御が実行される。

図６〜図８は、図５の処理による制御動作を説明するためのタイムチャートであり、これらの図には、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ、エンジン回転数ＮＥ、ＩＧオンフラグＦＩＧＯＮ、デコンプ制御フラグＦＤＣＰ、及び燃料噴射フラグＦＦＩの推移が示されている。燃料噴射フラグＦＦＩは、燃料噴射を実行するとき「１」に設定されるフラグである。

図６〜図８に示す例では、停止状態へ移行する直前のエンジン１はアイドリング状態にあり、エンジン回転数ＮＥはデコンプ制御開始回転数ＮＥＤＳ以下である。なお、図６において吸気弁作動位相ＣＡＩＮの推移を示す図には、破線で吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤの推移が示されている。図７及び図８では、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤの図示は省略されている。

図６に示す例では、エンジン１の暖機が完了している状態（ＴＷ≧ＴＷＴＨ）で時刻ｔ１において所定アイドリングストップ条件が成立し、燃料噴射が停止されるとともにデコンプ制御が開始される。すなわち、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤが最遅角位相ＣＡＭＩＮに設定され、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが最遅角位相ＣＡＭＩＮに移行する。時刻ｔ２においてエンジン回転数ＮＥが「０」となると、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤがデコンプ位相ＣＡＤＣＰに設定され、時刻ｔ３に吸気弁作動位相ＣＡＩＮがデコンプ位相ＣＡＤＣＰに到達し、デコンプ位相到達フラグＦＤＣＡＲが「１」に設定される。

時刻ｔ４において所定アイドリングストップ条件が不成立となり、エンジン１の再始動が開始される。エンジン回転数ＮＥが上昇し、デコンプ制御終了回転数ＮＥＤＥに達すると（時刻ｔ５）、通常制御に移行する。時刻ｔ６から燃料噴射が開始される。本実施形態では、発電機６２によりエンジン１の始動が行われるので、燃料噴射及び点火を実行しなくても、エンジン回転数ＮＥを上昇させることができる。エンジン回転数ＮＥが、車体振動の共振周波数に対応する回転数を超える時刻ｔ６から燃料噴射を開始することにより、自立運転可能な状態となる。

なお、エンジン１の暖機が完了していない状態（ＴＷ＜ＴＷＴＨ）では、図４のステップＳ１２からステップＳ３３に進んで、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤが冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに設定されるので、所定アイドリングストップ条件が成立してもデコンプ制御は実行されず、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに維持される。

図７にはエンジン１の暖機完了状態でイグニッションスイッチがオフされ、エンジン１の温度が低下した後にイグニッションスイッチがオンされて、エンジン１の冷間始動が行われる例が示されている。

図７（ａ）に示す例では、図６に示す例と同様に、エンジン１の暖機が完了している状態（ＴＷ≧ＴＷＴＨ）で時刻ｔ１１において所定アイドリングストップ条件が成立し、燃料噴射が停止されるとともにデコンプ制御が開始される。時刻ｔ１２においてエンジン回転数ＮＥが「０」となった後の時刻ｔ１３において、イグニッションスイッチがオフされる。したがって、図４のステップＳ１１からステップＳ３１を経由してステップＳ３３に進む制御が行われ、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤへ移行する。

時刻ｔ１４においてイグニッションスイッチがオンされると、ステップＳ１２からステップＳ３３へ移行し、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに維持される。時刻ｔ１５からエンジン１の始動が開始され、時刻ｔ１６から燃料噴射が開始される。

図７（ｂ）に示す例では、エンジン１が作動している状態で時刻ｔ２１にイグニッションスイッチがオフされる。したがって、図４のステップＳ１１からステップＳ３１を経由してステップＳ３２に進み、吸気弁作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤは、ＩＧオフ位相ＣＡＩＧＯＦに設定され、吸気弁作動位相ＣＡＩＮはＩＧオフ位相ＣＡＩＧＯＦに維持される。その後エンジン回転数ＮＥが「０」となると（時刻ｔ２２）、ステップＳ３１からステップＳ３３に進み、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに移行する。

時刻ｔ２３においてイグニッションスイッチがオンされると、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに維持され（ステップＳ１２→Ｓ３３）、時刻ｔ２４からエンジン１の始動が開始され、時刻ｔ２５から燃料噴射が開始される。

図８にはエンジン１の暖機完了状態でイグニッションスイッチがオフされ、比較的短時間のうちにイグニッションスイッチがオンされて温間再始動が行われる例が示されている。

図８（ａ）に示す例では、時刻ｔ３１〜ｔ３４までの動作は、図７（ａ）と同一であり、時刻ｔ３４においてイグニッションスイッチがオンされると、ステップＳ１２からステップＳ１３及びＳ１７を経由してステップＳ１９に進み、デコンプ制御を開始する。時刻ｔ３５からエンジン１の始動が開始され、エンジン回転数ＮＥがデコンプ制御終了回転数ＮＥＤＥに達すると（時刻ｔ３６）、デコンプ制御を終了し、通常制御に移行する。時刻ｔ３７から燃料噴射が開始される。

図８（ｂ）に示す例では、時刻ｔ４１からｔ４３までの動作は、図７（ｂ）と同一であり、時刻ｔ４３においてイグニッションスイッチがオンされると、以後の動作は図８（ａ）と同一である。すなわち、直ちにデコンプ制御が開始され、時刻ｔ４４からエンジン１の始動が開始され、エンジン回転数ＮＥがデコンプ制御終了回転数ＮＥＤＥに達すると（時刻ｔ４５）、デコンプ制御を終了し、通常制御に移行する。時刻ｔ４６から燃料噴射が開始される。

図９は、エンジン冷却水温ＴＷに応じてデコンプ位相ＣＡＤＣＰを設定することの効果を説明するためのタイムチャートであり、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及びエンジン回転数ＮＥの推移を示す。動作線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３（デコンプ位相ＣＡＤＣＰ１，ＣＡＤＣＰ２，ＣＡＤＣＰ３）は、それぞれエンジン冷却水温ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３（ＴＷ１＜ＴＷ２＜ＴＷ３）に対応する。

エンジン冷却水温ＴＷが低くなるほど始動時における車体振動の影響が軽減されるので、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを進角側の位相に設定しても所望の振動抑制効果を得ることができる。また第２弁作動特性可変機構４２を駆動する電動アクチュエータ４４の応答速度は、エンジン冷却水温ＴＷが低下するほど遅くなる傾向がある。したがって、エンジン冷却水温ＴＷが低下するほどデコンプ位相ＣＡＤＣＰを進角側の位相に設定することにより、エンジン始動時の通常制御移行直後において（時刻ｔ５１〜ｔ５２の期間）、デコンプ位相ＣＡＤＣＰから通常制御位相ＣＡＮＭＬまでの変更量を少なくすることができる。その結果、エンジン始動時に必要な吸気弁作動位相ＣＡＩＮの制御応答性の確保と、車体振動の抑制とを適切に両立させることが可能となる。

以上のように本実施形態では、エンジン運転中に所定アイドリングストップ条件が成立し、かつエンジン冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＨ以上であるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを最遅角位相ＣＡＭＩＮに移行させ、その後エンジン回転数ＮＥが「０」となったときに、吸気弁作動位相ＣＡＩＮをデコンプ位相ＣＡＤＣＰまで進角させる減圧停止制御が行われるので、次回のエンジン始動は吸気弁作動位相ＣＡＩＮをデコンプ位相ＣＡＤＣＰに設定した状態で開始される。デコンプ位相ＣＡＤＣＰは冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤより遅角側の位相であるので、温間始動時に車体振動を抑制することができる。

また、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを先ず最遅角位相ＣＡＭＩＮに設定し、エンジン回転数ＮＥが「０」となったときにデコンプ位相ＣＡＤＣＰまで進角させる減圧停止制御を実行することにより、吸気弁作動位相ＣＡＩＮをデコンプ位相ＣＡＤＣＰに安定的かつ速やかに移行させることが可能となる。所定アイドリングストップ条件が成立してからエンジン回転数ＮＥが「０」となるまでの期間において、エンジンの回転変動が大きくなることがあり、そのような場合にデコンプ位相ＣＡＤＣＰに直ちに移行させる制御を行うと、エンジン回転数ＮＥが「０」となった時点でデコンプ位相ＣＡＤＣＰからずれてしまうおそれがあるが、最遅角位相ＣＡＭＩＮは機械的に決まる位相であるためエンジンの回転変動があったとしても安定的に移行させることができる。またデコンプ位相ＣＡＤＣＰは最遅角位相ＣＡＭＩＮの近傍に設定されるため、最遅角位相ＣＡＭＩＮを経由してデコンプ位相ＣＡＤＣＰに移行させる減圧停止制御を行うことにより、確実かつ速やかに移行させることが可能となる。

本実施形態では、エンジン回転数ＮＥが減少していく過程では発電機６２による発電を行ってエンジン回転数ＮＥの減少速度を速めて、車体の共振周波数域を迅速に通過させるようにしているため、エンジン回転数ＮＥの減少過程での回転変動が増加する傾向がある。したがって、最遅角位相ＣＡＭＩＮを経由してデコンプ位相ＣＡＤＣＰに移行させる減圧停止制御を行うことより上記効果がより顕著なものとなる。

またエンジン運転中に所定アイドリングストップ条件が成立した場合であっても、エンジンの暖機が完了していないとき（ＴＷ＜ＴＷＴＨであるとき）は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに設定される。エンジンの暖機が完了していないときは、再始動時における車体振動を抑制するために吸気弁作動位相ＣＡＩＮを遅角させる必要性がなく、冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに設定することによって、円滑な始動が可能となる。

またイグニッションスイッチがオフされた時点でエンジン回転数ＮＥが「０」であるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに移行させる通常停止制御が直ちに実行され、イグニッションスイッチがオフされた時点でエンジン回転数ＮＥが「０」より高いときは、エンジン回転数ＮＥが「０」となった時点で吸気弁作動位相ＣＡＩＮが冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに移行される。イグニッションスイッチがオフされたときは、通常は次のエンジン始動時（イグニッションスイッチオン時）においてはエンジン温度が低下しているため、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを予め冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤに設定しておくことにより、円滑な始動が可能となる。

ただし、イグニッションスイッチがオンされた時点においてエンジン冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＨ以上である温間再始動時は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを冷間始動位相ＣＡＣＯＬＤからデコンプ位相ＣＡＤＣＰへ遅角させる減圧始動制御が行われるので、車体振動を抑制することができる。

本実施形態では、冷却水温センサ１０が機関温度パラメータ検出手段に相当し、クランク角度位置センサ１１が回転数検出手段を構成し、ＥＮＧ−ＥＣＵ５が吸気弁作動位相制御手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では吸気弁のリフト量及び開角を変更する第１弁作動特性可変機構４１を備える内燃機関の制御装置を示したが、本発明は第１弁作動特性可変機構４１を備えていない内燃機関の制御装置にも適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

また機関温度を示す温度パラメータとしては、上述したエンジン冷却水温ＴＷに限るものではなく、エンジン１の潤滑油温度ＴＯＩＬあるいはエンジン１のシリンダブロックそのものの温度ＴＣＢＬＫなどを用いてもよい。

１ 内燃機関
５ エンジン制御用電子制御ユニット（吸気弁作動位相制御手段）
１０ エンジン冷却水温センサ（機関温度パラメータ検出手段）
１１ クランク角度位置センサ（回転数検出手段）
４４ 電動アクチュエータ

Claims (5)

1. 吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構と、該弁作動特性可変機構を駆動する電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータを用いて前記吸気弁作動位相を制御する吸気弁作動位相制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   所定の機関停止条件が成立したときに前記機関を自動停止させる自動停止制御手段と、
   前記機関の温度を示す温度パラメータを検出する機関温度パラメータ検出手段と、
   前記機関の回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
   前記吸気弁作動位相制御手段は、
   前記機関の運転中に前記所定機関停止条件が成立し、かつ前記温度パラメータの検出値が所定温度以上であるときは、前記吸気弁作動位相を最遅角位相に設定し、その後前記機関回転数が「０」となったときに、前記吸気弁作動位相を減圧制御位相まで進角させる減圧停止制御を実行し、
   前記減圧制御位相は、前記機関の冷間始動時に適用される冷間始動位相より遅角側の位相であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記減圧制御位相は、前記温度パラメータの検出値が低下するほど進角す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. 前記吸気弁作動位相制御手段は、前記機関の運転中に前記所定機関停止条件が成立し、かつ前記温度パラメータの検出値が前記所定温度より低いときは、前記吸気弁作動位相を前記冷間始動位相に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気弁作動位相制御手段は、前記機関のイグニッションスイッチがオフされた時点で前記機関回転数が「０」であるときは、前記吸気弁作動位相を前記冷間始動位相に移行させる通常停止制御を直ちに実行し、前記イグニッションスイッチがオフされた時点で前記機関回転数が「０」より高いときは、前記機関回転数が「０」となった時点で前記通常停止制御を実行す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. 前記吸気弁作動位相制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンされた時点において前記温度パラメータの検出値が前記所定温度以上であるときは、前記吸気弁作動位相を前記冷間始動位相から前記減圧制御位相へ遅角させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

Images