JP2014062486A - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関始動時の異なる性能要求に対して速やかに対応する。
【解決手段】内燃機関１回転中に上記アイドルストップ条件が成立した場合には、交差点での信号待ち等で車両が一時停止しているような状況と考えられ、次回の内燃機関１の始動時には暖機状態で内燃機関１が始動されると考えられるので、吸気弁のバルブタイミングを最遅角位置としてから内燃機関１の回転を停止する。また、内燃機関１回転中に、イグニッションキーオフとなって車両が停止する場合は、次回の内燃機関１の始動時には冷機状態で内燃機関１が始動される可能性もあるので、冷機状態であっても内燃機関１が始動できるのように、吸気弁のバルブタイミングを中間ロック位置としてから内燃機関１の回転を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを変更可能な位相変更機構を有するバルブタイミング調整装置が開示されている。

この特許文献１においては、内燃機関を停止する際に、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な範囲の中央位置（中間位置）に変更してから停止し、始動時に内燃機関が冷機状態であればバルブタイミングを中間位置から最進角位置に変更し、始動時に内燃機関が暖機状態であればバルブタイミングを中間位置から最遅角位置に変更することで、適切なバルブタイミングで内燃機関が始動するようにしている。

特開平１０−２２７２３６号公報

しかしながら、この特許文献１においては、内燃機関の始動時に、始動時の状況に応じて吸気弁のバルブタイミングを中間位置から最適なバルブタイミングとなる位置（最遅角位置もしくは最進角位置）に変更しており、例えば冷機始動時には、セルモータでクランクシャフトを逆回転させて、吸気弁のバルブタイミングを最進角位置にしてから内燃機関を始動するため、始動時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、機関弁のバルブタイミングを最遅角位置と最進角位置との間の所定の中間位置に固定可能な中間位置固定手段を有し、内燃機関停止時に、次回始動時における上記機関弁の最適なバルブタイミング位置を推定し、次回始動時の最適なバルブタイミングが上記中間位置と推定されると、上記機関弁のバルブタイミングを上記中間位置とし、次回始動時の最適なバルブタイミングが上記中間位置とは異なる所定位置と推定されると、上記機関弁のバルブタイミングを上記所定位置とすることを特徴としている。

本発明によれば、内燃機関の停止時に、次回始動時に最適なバルブタイミングとなるように、機関弁のバルブタイミングを互いに異なる位置に制御できるので、内燃機関始動時の異なる性能要求に対して速やかに対応することができる。

本発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンの一実施例を示す構成説明図。 本発明が適用される可変バルブタイミング機構の概略構成を示す説明図。 オイルコントロールバルブとオイルスイッチングバルブの作動状況を模式的に示した説明図。 可変バルブタイミング機構の作動状態を模式的に示した説明図であり、（ａ）はバルブタイミングが最遅角位置のときを示し、（ｂ）はバルブタイミングが中間ロック位置のときを示し、（ｃ）はバルブタイミングが最進角位置のときを示す。 吸気弁閉時期と有効圧縮比との相関を示した説明図。 本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置の制御の流れの一例を模式的に示したブロック図。 本発明が適用された可変バルブタイミング機構の動作の一例を示すタイミングチャート。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

初めに、本発明が適用されるハイブリッド車両の基本的な構成を説明する。図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両としてフロントエンジン・リヤホイールドライブ（ＦＲ）式の構成としたハイブリッド車両のパワートレーンを示し、１が内燃機関、２が駆動輪（後輪）である。

図１に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様に内燃機関１の車両前後方向後方に自動変速機３がタンデムに配置されており、内燃機関１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３ａへ伝達するシャフト４に、モータ／ジェネレータ５が一体に設けられている。

モータ／ジェネレータ５は、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなり、モータとして作用（いわゆる「力行」）するとともに、ジェネレータ（発電機）としても作用（いわゆる「回生」）するものであり、上記のように内燃機関１と自動変速機３との間に位置している。そして、このモータ／ジェネレータ５と内燃機関１との間に、より詳しくは、シャフト４とクランクシャフト１ａとの間に第１クラッチ６が介挿されており、この第１クラッチ６が内燃機関１とモータ／ジェネレータ５との間を切り離し可能に結合している。

また、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２との間、より詳しくは、シャフト４と変速機入力軸３ａとの間には、第２クラッチ７が介挿されており、この第２クラッチ７がモータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間を切り離し可能に結合している。

自動変速機３は、入力軸３ａから入力された回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８を介して左右の駆動輪（後輪）２へ分配して伝達される。この自動変速機３は、セレクトレバー等を介して運転者により選択されるレンジとして、非走行レンジであるＰ（パーキング）レンジおよびＮ（ニュートラル）レンジ、走行レンジであるＤ（ドライブ）レンジおよびＲ（リバース）レンジ、を少なくとも備えている。

上記のパワートレーンにおいては、モータ／ジェネレータ５の動力のみを動力源として走行する電気自動車走行モード（ＥＶモード）と、内燃機関１をモータ／ジェネレータ５とともに動力源に含みながら走行するハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）と、が可能である。

ＥＶモードでは、内燃機関１からの動力が不要であるからこれを停止させておくとともに第１クラッチ６を解放し、かつ第２クラッチ７を締結させておくととともに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータ／ジェネレータ５のみによって車両の走行がなされる。

ＨＥＶモードでは、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、内燃機関１からの出力回転およびモータ／ジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３ａに入力されることとなり、双方によるハイブリッド走行がなされる。

ＨＥＶモードにおいて、所定のアイドルストップ条件が成立すると、内燃機関１を停止するアイドルストップを実施する。例えば、冷却水温が所定温度以上、ブレーキ油圧が所定圧以上、車速が所定速度以下、アクセル開度が所定開度以下、及び機関回転速度がアイドル回転速度と等しいときにアイドルストップ条件が成立したものとして、アイドルストップを実施する。そして、アイドルストップ中に、所定のアイドルストップ解除条件が成立すると、内燃機関を再始動する。例えば、アクセルＯＮ、ブレーキＯＦＦ、バッテリの充電量が所定量以下、ブレーキ油圧が所定圧以下、自動変速機３内の油温が所定温度以下、自動変速機３内の油温が所定圧以下、のうちのいずれかの条件がアイドルストップ中に成立すると、アイドルストップ解除条件が成立したものとして、内燃機関１を再始動する。

モータ／ジェネレータ５は、車両減速時に制動エネルギを回生して回収できるほか、ＨＥＶモードでは、内燃機関１の余剰のエネルギを電力として回収することができる。

ここで、ＥＶモードからＨＥＶモードへ遷移するときには、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５のトルクを用いて内燃機関１を始動する。また、アイドルストップ中の内燃機関１を再始動する際にも、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５のトルクを用いて始動する。

なお、第２クラッチ７は、いわゆる発進クラッチとして機能し、車両発進時に伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、トルクコンバータを具備しないパワートレーンにあってもトルク変動を吸収し円滑な発進を可能としている。

そして、上述した内燃機関１は、作動油の供給を受けてクランクシャフト（図示せず）とカムシャフト（図示せず）の回転位相差を連続的に可変制御して、図示しない吸気弁（機関弁）のバルブタイミング（リフト中心角の位相）を所定範囲内で可変可能とする位相可変機構（ＶＴＣ）としての可変バルブタイミング機構２０を有している。

図２は、可変バルブタイミング機構２０の概略構成を示す説明図である。可変バルブタイミング機構２０は、インナロータ２１（第１ロータ）と、インナロータ２１に相対回転可能に嵌合するアウタロータ２２（第２ロータ）と、を備えている。

インナロータ２１は、内燃機関のシリンダブロック（図示せず）に回転可能に支持された吸気カムシャフト（図示せず）の先端部に固定され、この吸気カムシャフトと連動して一体的に回転する。インナロータ２１とともに上記吸気カムシャフトが回転すると、この吸気カムシャフトに設けられたカム（図示せず）により吸気弁が開閉駆動される。このインナロータ２１の外周には、４枚のベーン２３が放射状に設けられている。

アウタロータ２２は、インナロータ２１の外周側に同軸上に配置されている。このアウタロータ２２は、複数の取付ボルト２４により吸気カムスプロケット（図示せず）に固定されている。この吸気カムスプロケットは、図示せぬタイミングチェーン（またはタイミングベルト）を介してクランクシャフトに連動している。

アウタロータ２２の内周には、インナロータ２１のベーン２３と同数（４つ）の凸部２５が形成されており、隣り合った凸部２５の間に形成された凹部２６内に個々のベーン２３が収容されている。

ベーン２３の先端は凹部２６の内周と摺接し、凸部２５の先端はインナロータ２１の外周と摺接している。その結果、インナロータ２１及び吸気カムシャフト４と、上記吸気カムスプロケット及びアウタロータ２２は、互いに同一の軸心を中心として相対回転可能となる。

また、凹部２６には、ベーン２３によって区画されることで２つの空間２７，２８が液密に画成されている。これら２つの空間２７，２８のうち、ベーン２３に対して吸気カムシャフトの回転方向（矢印Ｐ１方向）側の空間２８が遅角側油圧室、その反対側（矢印Ｐ２方向）の空間２７が進角側油圧室となっている。

インナロータ２１内には、進角側油路３０と連通している油路３２と、遅角側油路３１と連通している油路３３とが形成されている。

本実施例においては、進角側油路３０から進角側油圧室２７に作動油が供給され、インナロータ２１に対するアウタロータ２２の相対位相が矢印Ｐ１方向に最も進んだ状態のときに、換言すればベーン２３が例えば凹部２６の一方の端面２６ａや端面２６ａ側のストッパ（図示せず）に突き当たるときに、吸気弁のバルブタイミングが最も進角した状態となる。このときの吸気弁のバルブタイミングの位置を最進角位置とする。一方、遅角側油路３１から遅角側油圧室２８に作動油が供給され、インナロータ２１に対するアウタロータ２２の相対位相が、矢印Ｐ２方向に最も進んだ状態のときに、換言すればベーン２３が例えば、凹部２６の他方の端面２６ｂや端面２６ｂ側のストッパ（図示せず）に突き当たるときに、吸気弁のバルブタイミングが最も遅角した状態となる。このときの吸気弁のバルブタイミングの位置を最遅角位置とする。

そして、吸気弁のバルブタイミングが上記最進角位置と上記最遅角位置の間の所定の中間ロック位置（中間位置）のとき、本実施例では、インナロータ２１とアウタロータ２２との間に設けられた中間ロック機構３４ａ、３４ｂによりインナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が保持される。

中間ロック機構３４ａは、インナロータ２１の進角方向（矢印Ｐ１方向）への移動を規制する進角側中間ロック機構であり、中間ロック機構３４ｂはインナロータ２１の遅角方向（矢印Ｐ２方向方向）への移動を規制する遅角側中間ロック機構である。また、本実施例における進角側中間ロック機構３４ａと遅角側中間ロック機構３４ｂとは、略同一構成となっている。

進角側中間ロック機構３４ａは、インナロータ２１及びアウタロータ２２の回転軸に対して直交する方向に進退可能な細長い中間位置保持部材としてのロックキー３５ａと、アウタロータ２２の凸部２５に形成されたロックキー収容室３６ａと、ロックキー収容室３６ａ内に配置され、ロックキー３５ｂをインナロータ２１側に向かって常時付勢するコイルバネ３７ａと、インナロータ２１の外周に形成され、ロックキー３５ａの先端と係合可能な係合凹部３８ａと、から大略構成されている。進角側中間ロック機構３４ａは、上記中間ロック位置でロックキー３５ａの先端が係合凹部３８ａと係合すると、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が所定の中間位相から進角側に移動することを規制するものである。なお、係合凹部３８ａには、インナロータ２１に形成された油路４０ａから作動油が供給可能となっている。また、係合凹部３８ａ内の作動油は、油路４０ａを介してドレイン（排出）可能となっている。

遅角側中間ロック機構３４ｂは、進角側中間ロック機構３４ａと略同一構成となっており、インナロータ２１及びアウタロータ２２の回転軸に対して直交する方向に進退可能な細長い中間位置保持部材としてのロックキー３５ｂと、アウタロータ２２の凸部２５に形成されたロックキー収容室３６ｂと、ロックキー収容室３６ｂ内に配置され、ロックキー３５ｂをインナロータ２１側に向かって常時付勢するコイルバネ３７ｂと、インナロータ２１の外周に形成され、ロックキー３５ｂの先端と係合可能な係合凹部３８ｂと、から大略構成されている。遅角側中間ロック機構３４ｂは、上記中間ロック位置でロックキー３５ｂの先端が係合凹部３８ｂと係合すると、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が所定の中間位相から遅角側に移動することを規制するものである。なお、係合凹部３８ｂには、インナロータ２１に形成された油路４０ｂから作動油が供給可能となっている。また、係合凹部３８ｂ内の作動油は、油路４０ｂを介してドレイン（排出）可能となっている。

つまり、中間ロック機構３４ａ、３４ｂにより、インナロータ２１及びアウタロータ２２の相対回転位相が上記所定の中間位相から移動することを規制することで、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に保持可能となっている。

さらに、本実施例の可変バルブタイミング機構２０においては、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置のときに、遅角側中間ロック機構３４ｂのロックキー３５ｂが、隣接する進角側油圧室２７に作動油を供給する油路３２に対して係合可能に構成されている。つまり、本実施例の可変バルブタイミング機構２０は、遅角側中間ロック機構３４ｂを利用して、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置に保持可能な構成となっている。

可変バルブタイミング機構２０は、オイルポンプ４１からの作動油によって駆動される。オイルポンプ４１は、クランクシャフトの回転力に基づき機械的に駆動され、オイルパン４２内の作動油を吸引している。そして、このオイルポンプ４１から、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４３とオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）４４に作動油が供給されている。オイルコントロールバルブ４３及びオイルスイッチングバルブ４４は、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）１１からの指令に基づいてデューティ制御される制御弁である。

オイルコントロールバルブ４３は、進角側油路３０を介して進角側油圧室２７に作動油を供給可能であり、遅角側油路３１を介して遅角側油圧室２８に作動油を供給可能となっている。また、オイルスイッチングバルブ４４は、位置保持用油路４５から油路４０ａ、４０ｂを介して係合凹部３８ａ、３８ｂに作動油を供給可能となっている。なお、オイルスイッチングバルブ４４は、本実施例では、オイルコントロールバルブ４３の進角時に進角側油路３０と連通するポートを目封じしたものと略同一構成となっている。

ＥＣＭ１１は、クランクシャフトの回転角度を検知するクランク角センサ１２や吸気カムシャフトの回転角度を検知するカム角センサ１３のほか、各種センサからの検出信号が入力されており、これらの各種センサの検出結果より把握される機関運転状態に基づき、吸気弁のバルブタイミングの目標値を逐次更新・算出する。そして、ＥＣＭ１１は、機関運転状態に応じてオイルコントロールバルブ４３へ指令信号を出力し、オイルコントロールバルブ４３の切替制御を実施する。オイルコントロールバルブ４３は、吸気弁のバルブタイミングを進角させる場合には進角側油圧室２７に作動油が供給されるように切り替えられ、吸気弁のバルブタイミングを遅角させる場合には遅角側油圧室２８に作動油が供給されるように切り替えられる。

なお、可変バルブタイミング機構２０により可変制御される吸気弁のバルブタイミングは、クランク角センサ１２とカム角センサ１３の出力信号に基づいてＥＣＭ１１により検知可能となっている。

図３は、制御指令値であるデューティ比に対するオイルコントロールバルブ４３及びオイルスイッチングバルブ４４の作動状況を模式的に示した説明図である。

オイルコントロールバルブ４３の作動状態は、吸気弁のバルブタイミングを進角させる進角動作と、進角側油圧室２７及び遅角側油圧室２８の双方に作動油の供給を行わない中立動作（不感帯）と、吸気弁のバルブタイミングを遅角させる遅角動作とに大別される。進角動作中には、進角側油圧室２７に作動油が供給される一方で、遅角側油圧室２８内の作動油がドレイン（排出）されるため、吸気弁のバルブタイミングは進角側に変化する。遅角動作中には、遅角側油圧室２８に作動油が供給される一方で進角側油圧室２７内の作動油がドレイン（排出）されるため、吸気弁のバルブタイミングは遅角側に変化する。中立動作中には、進角側油圧室２７及び遅角側油圧室２８に対する作動油の供給と作動油のドレイン（排出）が停止し、吸気弁のバルブタイミングが進角側へも遅角側へも変化しないため、吸気弁のバルブタイミングは現在の状態に保持される。

また、本実施例の可変バルブタイミング機構２０は、上記最遅角位置において、遅角側中間ロック機構３４ｂのロックキー３５ｂが、隣接する進角側油圧室２７に作動油を供給する油路３２に対して係合可能となるように構成されている。遅角側油圧室２８に作動油が供給されている状態では、進角側油圧室２７及び油路３２内の作動油はドレイン（排出）されているので、上記最遅角位置において、遅角側中間ロック機構３４ｂのロックキー３５ｂ先端が隣接する進角側油圧室２７に作動油を供給する油路３２の開口と重なると、ロックキー３５ｂ先端が当該油路３２内に進入し、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置に保持される。そして、進角側油圧室２７に作動油が供給されている状態では、遅角側中間ロック機構３４ｂのロックキー３５ｂに作用するコイルバネ３７ｂの付勢力よりも大きい油圧が油路３２に生じる。そのため、ロックキー３５ｂの先端が油路３２内に進入している状態であっても、進角側油圧室２７に作動油が供給されると、上記最遅角位置における吸気弁のバルブタイミングの保持は解除される。

オイルスイッチングバルブ４４の作動状態は、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に保持可能なロック状態と、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置で保持されることがないロック解除状態と、上記ロック状態なのか上記ロック解除状態なのか定かではないロック不定状態と、に大別される。

上記ロック状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂへの作動油が供給が停止されると共に、係合凹部３８ａ、３８ｂ内の作動油がドレイン（排出）される。そのため、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂ内にそれぞれ進入可能な状態となり、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置になると、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合し、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に保持可能となる。

上記ロック解除状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂ内に作動油が同時に供給され、ロックキー３５ａ、３５ｂに作用するコイルバネ３７ａ、３７ｂの付勢力よりも大きい油圧が係合凹部３８ａ、３８ｂ内に生じている。そのため、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂ内に進入できない状態となり、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置になっても上記中間ロック位置に保持されることはなく、中間ロック機構３４ａ、３４ｂによる中間ロックは解除される。

上記ロック不定状態では、係合凹部３８ａ、３８ｂ内に対する作動油の供給と作動油のドレイン（排出）がそれぞれ禁止された状態となるので、係合凹部３８ａ、３８ｂ内がロック不定状態となる直前の状態に保持されることになり、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合する場合もあれば、ロックキー３５ａ、３５ｂ先端が対応する係合凹部３８ａ、３８ｂと係合しない場合もある。

このような本実施例における可変バルブタイミング機構２０は、図４に示すように、上記最遅角位置（図４ａ）から上記最進角位置（図４ｃ）との間で吸気弁のバルブタイミングを変更可能であり、さらに上記最遅角位置（図４ａ）及び上記中間ロック位置（図４ｂ）では吸気弁のバルブタイミングを機械的に保持可能となっている。

ここで、内燃機関１を冷機始動する場合と、内燃機関１を暖機始動する場合とでは、始動時の最適な吸気弁のバルブタイミングが異なるものとなる。

図５に示す特性線Ａは、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）と有効圧縮比との相関を示している。冷機始動時の場合には、極低温（例えば−３０℃程度）での始動性の確保や排気系の触媒活性化促進の観点から有効圧縮比が高く（例えば、１７５０ｋＰａ以上）なるような吸気弁のバルブタイミング（例えば、吸気弁閉時期が上死点後７０°ＣＡよりも進角）にすることが望ましい。

一方、暖機始動時の場合には、燃焼安定性が高い状態での始動となるため、内燃機関１のフリクションを小さくしてモータ／ジェネレータ５の負荷軽減がなされるよう、またポンピングロスを減らして音振性能が向上するよう、有効圧縮比が低く（例えば１３００ｋＰａ以下）なるような吸気弁のバルブタイミング（例えば、吸気弁閉時期が上死点後９０°ＣＡよりも遅角）にすることが望ましい。

特に、本実施例のようなハイブリッド車両においては、車両駆動用のモータ／ジェネレータ５を使って内燃機関１を始動するため、始動時にトルク段差が生じないように、始動時における内燃機関１の回転抵抗が小さくなるようなバルブタイミングにすることが望ましい。

そこで、本実施例では、内燃機関１を停止する際には、内燃機関１の次回始動時の最適なバルブタイミング位置を推定し、吸気弁の現在のバルブタイミングを推定されたバルブタイミング位置に変更する。本実施例では、内燃機関１の始動時の状況に応じて、上記中間ロック位置と上記最遅角位置の２つのバルブタイミングを使い分ける。本実施例における上記中間ロック位置は、吸気弁閉時期が、例えば、上死点後５５°ＣＡとなるような位置であり、アイドルストップ制御を実施しない内燃機関で使用する吸気弁閉時期の最遅角位置に相当するよう設定されている。また、本実施例における上記最遅角位置は、例えば、上死点後９１°ＣＡとなるような位置に設定されている。

具体的には、例えば、内燃機関１回転中に上記アイドルストップ条件が成立した場合には、交差点での信号待ち等で車両が一時停止しているような状況と考えられ、次回の内燃機関１の始動時には暖機状態で内燃機関１が始動されると考えられるので、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置としてから内燃機関１の回転を停止する。

そして、例えば、内燃機関１回転中に、イグニッションキーオフとなって車両が停止する場合は、運転者が車両から離れて長時間にわたって駐車される可能性があり、次回の内燃機関１の始動時には冷機状態で内燃機関１が始動される可能性もあるので、冷機状態であっても内燃機関１が始動できるのように、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置としてから内燃機関１の回転を停止する。

また、例えば、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなる場合も、運転者が車両から離れて長時間にわたって駐車される可能性があるので、冷機状態であっても内燃機関１が始動できるのように、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に設定する。但し、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなった場合には、内燃機関１が停止中で可変バルブタイミング機構２０を作動させることができないので、モータ／ジェネレータ５で内燃機関１を一時的に回転駆動し、可変バルブタイミング機構２０に作動油を供給可能な状態として吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置にする。

このように、内燃機関１の停止時に、次回始動時に最適なバルブタイミングとなるように、吸気弁のバルブタイミングを制御できるので、内燃機関１始動時の異なる性能要求に対して速やかに対応することが可能となる。

つまり、内燃機関１の停止時に、内燃機関１の次回始動時の状況を予測し、この予測に応じて最適な吸気弁のバルブタイミングに変更しておくことで、冷機始動時には内燃機関１の始動性向上及び排気性能向上を実現することが可能となり、暖機始動時（アイドルストップから再始動時）には、内燃機関１の再始動時のトルクショックや、ポンピングロス低減による燃費性能の向上や音振性能の向上を実現することが可能となる。

また、上記最遅角位置における吸気弁閉時期の遅角量が大きいほど、内燃機関の有効圧縮比を小さく設定することが可能となるので、部分負荷域において内燃機関１の有効圧縮比を小さく設定できるほど、内燃機関１の燃費性能を向上させることが可能となる。但し、部分負荷域で吸気弁閉時期を遅角させる場合、燃焼が成立する範囲で吸気弁閉時期を遅角することになる。

図６は、上述した本実施例における制御の流れを模式的に示したブロック図である。

内燃機関１回転中に上記アイドルストップ条件が成立した場合（Ｓ１）は、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置へと変更する要求（ＶＴＣ最遅角要求）が発生する（Ｓ４）。また、内燃機関１回転中に、イグニッションキーオフとなった場合（Ｓ２）や、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなった場合（Ｓ３）は、吸気弁のバルブタイミングを中間ロック位置へと変更する要求（ＶＴＣ中間ロック要求）が発生する（Ｓ５）。なお、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなった場合（Ｓ３）には、可変バルブタイミング機構２０を駆動できるように、モータ／ジェネレータ５で内燃機関１を駆動（Ｓ３ａ）する。

上記ＶＴＣ最遅角要求が発生した際に（Ｓ４）、現在の吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に固定されている状態であれば（Ｓ６）、中間ロックがロック解除状態となるようにオイルスイッチングバルブ４４を制御（Ｓ１２）した後に、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置となるようにオイルコントロールバルブ４３をオープン制御する（Ｓ１３）。そして、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置に固定されると、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

上記ＶＴＣ最遅角要求が発生した際に、可変バルブタイミング機構２０が作動中であれば（Ｓ７）、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置となるようにオイルコントロールバルブ４３をオープン制御（Ｓ１３）する。そして、吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置に固定されると、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

上記ＶＴＣ最遅角要求が発生した際に、現在の吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置になっている場合には、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

上記ＶＴＣ中間ロック要求が発生した際に（Ｓ５）、現在の吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に固定されている状態であれば（Ｓ９）、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

上記ＶＴＣ中間ロック要求が発生した際に（Ｓ５）、可変バルブタイミング機構２０が作動中であれば（Ｓ１０）、吸気弁のバルブタイミングが中間ロック位置となるようにオイルコントロールバルブ４３をオープン制御（Ｓ１４）する。そして、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に固定されると、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

上記ＶＴＣ中間ロック要求が発生した際に（Ｓ５）、現在の吸気弁のバルブタイミングが上記最遅角位置になっている場合には（Ｓ１１）、吸気弁のバルブタイミングが中間ロック位置となるようにオイルコントロールバルブ４３をオープン制御（Ｓ１４）する。そして、吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に固定されると、内燃機関停止可能フラグをＥＣＭ１１へ送信し（Ｓ１５）、内燃機関１を停止する（Ｓ１６）。

なお、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなった場合（Ｓ３）、そのときの吸気弁のバルブタイミングに応じて、モータ／ジェネレータ５による内燃機関１の駆動を実施するようにしてもよい。つまり、アイドルストップ中にイグニッションキーオフとなったとき（Ｓ３）に、そのときの吸気弁のバルブタイミングが上記中間ロック位置に固定された状態であれば、モータ／ジェネレータ５による内燃機関１の駆動を実施しなくてもよい。

図７は、本実施例における可変バルブタイミング機構２０の動作の一例を示したタイミングチャートである。

時刻ｔ０のタイミングで、運転者のよりイグニションキーがオン操作され、冷機状態の内燃機関１が始動する。このとき吸気弁のバルブタイミングは、上記中間ロック位置になっており、吸気弁閉時期が上死点後５５°ＣＡとなるような位置になっている。

時刻ｔ１では、内燃機関１の暖機が終了し、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置（吸気弁閉時期が上死点後９１°ＣＡとなるような位置）として内燃機関１を運転中に、上記アイドルストップ条件が成立したため、内燃機関１停止前に吸気弁のバルブタイミングを変更することなく、内燃機関１を停止している。

そして、時刻ｔ２にて、上記アイドルストップ解除条件が成立すると、内燃機関１を再始動する。なお、時刻ｔ２にて内燃機関１を再始動する際には、モータ／ジェネレータ５により内燃機関１を所定回転（例えば１０００ｒｐｍ）となるまで回転させてから、燃焼制御（燃料の噴射と点火）を開始する。

時刻ｔ３では、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置（吸気弁閉時期が上死点後９１°ＣＡとなるような位置）として内燃機関１を運転中に、上記アイドルストップ条件が成立したため、内燃機関１停止前に吸気弁のバルブタイミングを変更することなく、内燃機関１を停止している。

そして、アイドルストップ中の時刻ｔ４において、運転者によりイグニッションキーがオフ操作されると、モータ／ジェネレータ５により内燃機関１を一時的に駆動し、バルブタイミング可変機構２０が作動できるように油圧を発生せて、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に変化させる。

なお、上述した本実施例において、走行中に、ＨＥＶモードからＥＶモードに遷移し、内燃機関１を停止する際には、走行中にＥＶモードからＨＥＶモードに遷移する可能性があるので、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置としてから内燃機関１の回転を停止すればよい。

また、ＥＶモードでイグニッションキーオフとなった場合は、運転者が車両から離れて長時間にわたって駐車される可能性があるので、冷機状態であっても内燃機関１が始動できるのように、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に設定する。この場合には、内燃機関１は停止中で可変バルブタイミング機構２０を作動させることができないので、モータ／ジェネレータ５で内燃機関１を一時的に回転駆動し、可変バルブタイミング機構２０に作動油を供給可能な状態として、吸気弁のバルブタイミングを上記中間ロック位置に変更すればよい。

そして、本発明は、いわゆるハイブリッド車両にのみ適用されるものではなく、車両の駆動源として内燃機関のみを有し、かついわゆるアイドルストップを実施するような車両に対しても適用可能である。

本発明をハイブリッド車両以外のアイドルストップを実施する車両に適用する場合には、冷機始動時や、アイドルストップ中の再始動時には、スタータモータを用いて内燃機関を始動させることになる。

そのため、ハイブリッド車両以外のアイドルストップを実施する車両に適用する場合には、内燃機関の冷機始動時には始動性向上及び排気性能向上を実現することが可能となり、内燃機関の暖機始動時（アイドルストップから再始動時）には、ポンピングロス低減による燃費性能の向上を実現することが可能となる。

また、本実施例の可変バルブタイミング機構２０は、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置に機械的に保持することが可能であるが、吸気弁のバルブタイミングを上記最遅角位置に機械的に保持することができない可変バルブタイミング機構を用いることも可能である。

１…内燃機関
５…モータ／ジェネレータ
１１…ＥＣＭ
２０…可変バルブタイミング機構
３４…中間ロック機構
３４ａ…進角側中間ロック機構
３４ｂ…遅角側中間ロック機構

Claims (6)

1. 機関弁のバルブタイミングを最遅角位置と最進角位置との間の所定の中間位置に固定可能な中間位置固定手段を有し、上記機関弁のバルブタイミングを上記最遅角位置と上記最進角位置との間で遅進可能な内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
   内燃機関停止時に、次回始動時における上記機関弁の最適なバルブタイミング位置を推定し、
   次回始動時の最適なバルブタイミングが上記中間位置と推定されると、上記機関弁のバルブタイミングを上記中間位置とし、
   次回始動時の最適なバルブタイミングが上記中間位置とは異なる所定位置と推定されると、上記機関弁のバルブタイミングを上記所定位置とすることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
2. イグニッションキーオフ操作に伴う車両の停止時には、次回始動時に最適なバルブタイミングが上記中間位置と推定され、
   アイドルストップによる内燃機関の停止時には、次回始動時に最適なバルブタイミングが上記所定位置と推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可変バルブタイミング制御装置。
3. 上記中間位置は、低温始動性を考慮したバルブタイミングであり、上記所定位置は、上記中間位置よりも有効圧縮比が小さいバルブタイミングであ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可変バルブタイミング制御装置。
4. 上記所定位置での始動は、上記内燃機関が搭載される車両の駆動源となるモータによる始動であって、
   内燃機関が所定回転速度になると燃焼噴射を開始して燃焼を開始するものであることを特徴とする請求項１〜３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。
5. 上記機関弁のバルブタイミングは、油圧により上記最遅角位置と上記最進角位置との間で遅進可能に制御されるものであって、
   イグニッションキーオフ操作を伴う車両の停止要求が生じた場合には、上記内燃機関が搭載される車両の駆動源となるモータもしくはスタータモータにより上記内燃機関の回転させることで、上記内燃機関によって駆動する油圧ポンプを駆動し、油圧を上げて機関弁のバルブタイミングを上記中間位置に変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載に内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 次回始動時に最適なバルブタイミングが上記中間位置と推定された際に、機関弁のバルブタイミングが上記中間位置にある場合には、上記内燃機関を直ちに停止することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。

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