JP2016148303A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に適切なクランキングトルクを設定する。
【解決手段】制御装置は、電動ＶＶＴ機構が異常であると判定され（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、前回の判定時においては、正常であると判定された場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ゼロクリア処理を実行するステップ（Ｓ１０４）と、予め定められた時間が経過するまでは（Ｓ１１８にてＮＯ）、エンジンの始動処理中である場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、クランキングトルクの上限値を算出し（Ｓ１０８）、クランキングトルクの上限値を補正し（Ｓ１１０）、クランキングトルクのトルクレートを算出し（Ｓ１１２）と、クランキングトルクのトルクレートを補正するステップ（Ｓ１１４）と、を含む、制御処理を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、吸気バルブ等の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構を有するエンジンを搭載した車両の制御に関する。

車両に搭載されるエンジンには、一般的に吸気バルブ等の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構が搭載される。このような可変バルブタイミング機構において異常が発生した場合には、適切な開閉タイミングに調整することが困難になるため、エンジンの始動性が悪化する場合がある。

このような問題に対して、たとえば、特開２００９−１６７９２０号公報（特許文献１）には、可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に、次のエンジンの始動時におけるクランキングトルクを引き上げる技術が開示される。

また、このような可変バルブタイミング機構には、エンジンの作動停止時にばねや磁石等を用いて開閉タイミングをエンジンの始動時に適した所定のタイミングに戻す変更機構が搭載される場合がある。

特開２００９−１６７９２０号公報 特開２０１１−１１７３１７号公報

しかしながら、可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に、次のエンジンの始動時においてクランキングトルクを一律に引き上げるとすると、上述の変更機構が搭載されるエンジンにおいては、次のエンジンの始動までに変更機構によって開閉タイミングがエンジンの始動時に適した所定のタイミングに戻っているにもかかわらず、不必要にクランキングトルクを引き上げることになる場合があり、燃費が悪化する可能性がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に適切なクランキングトルクを設定する車両を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、エンジンと、エンジンのクランキングを行なうクランキング装置と、吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれかの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構と、可変バルブタイミング機構の作動停止時に開閉タイミングをエンジンの始動時に対応するタイミング側に変更する力を可変バルブタイミング機構に作用させる変更機構と、エンジンの始動時にクランキング装置が出力するクランキングトルクを制御する制御装置とを備える。制御装置は、可変バルブタイミング機構が異常であると判定されることにより可変バルブタイミング機構の作動が停止する場合には、エンジンを始動させるときに、異常であると判定されてからの経過時間に応じてクランキングトルクの上限値を設定する。

この発明によると、可変バルブタイミング機構が異常であると判定されことにより可変バルブタイミング機構の作動が停止する場合には、異常であると判定されてからの経過時間が長くなるほど変更機構によって開閉タイミングがエンジンの始動時に対応するタイミングに近づけられる。そのため、エンジンを始動させる場合には、異常であると判定されてからの経過時間に応じてクランキングトルクの上限値を設定することにより、適切なクランキングトルクを設定することができる。したがって、可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に適切なクランキングトルクを設定する車両を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。 エンジンの構成図である。 電動ＶＶＴ装置により実現されるバルブ変位量とクランク角との関係を示す図である。 制御装置の機能ブロック図である。 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。 制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 エンジン始動時のクランキングトルクの変化を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１に示すように、本実施の形態に係るハイブリッド車両（以下、単に車両と記載する）１は、エンジン１００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、減速機５と、駆動輪６と、蓄電装置１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、制御装置２００とを備える。

車両１は、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。エンジン１００は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１００は、動力分割装置４を介して駆動輪６および発電機として作動可能なモータジェネレータＭＧ１のうちの少なくともいずれかに動力を供給する。

エンジン１００は、モータジェネレータＭＧ１によりクランキングされて始動し得る。このエンジン１００は、電動アクチュエータ４０２を用いて吸気バルブの作動特性（具体的にはカムシャフトの回転位置（カム角）に対する相対的な吸気バルブの位置、すなわち、開閉タイミング）を変更するための電動可変バルブタイミング機構（以下、電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構と記載する）４００を有する。車両１の走行状況やエンジン１００の始動性に応じて、制御装置２００により電動ＶＶＴ機構４００が制御される。エンジン１００の排気通路１０２には、触媒１１２が設けられている。

電動ＶＶＴ機構４００は、制御装置２００により制御されることによって吸気バルブの開閉タイミングを変更する電動アクチュエータ４０２と、電動アクチュエータ４０２への電力供給が停止される場合にバネ等の弾性部材や磁石等の磁力を利用して時間の経過とともにエンジン１００の始動時に対応する予め定められた開弁タイミングになるように吸気バルブの開弁タイミングを変更する力を生じさせる変更機構４０４とを含む。本実施の形態において、予め定められた開弁タイミングは、最遅角の開弁タイミングである。電動ＶＶＴ機構４００において、吸気バルブの開弁タイミングが予め定められた開弁タイミングよりも進角側に変化している場合には、開弁タイミングが予め定められた開弁タイミングになるまで変更機構４０４によって継続して遅角側に開弁タイミングを変化させる力（弾性力あるいは磁力）が作用するものとする。

動力分割装置４は、エンジン１００が発生する駆動力を、減速機５を介して駆動輪６を駆動するための動力と、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための動力とに分割可能に構成される。動力分割装置４は、たとえば遊星歯車機構によって構成される。この場合において、たとえば、遊星歯車機構のサンギヤには、モータジェネレータＭＧ１が連結され、遊星歯車機構のキャリアには、エンジン１００が連結され、遊星歯車機構のリングギヤには、モータジェネレータＭＧ２および減速機５を経由して駆動輪６が連結される。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置４を介して受けるエンジン１００の動力を用いて発電し得る。たとえば、蓄電装置１０のＳＯＣ（State Of Charge）が所定の下限に達すると、エンジン１００が始動してモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれる。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、ＰＣＵ２０により電圧変換され、蓄電装置１０に一時的に蓄えられたり、モータジェネレータＭＧ２に直接供給されたりする。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０に蓄えられた電力、および、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力の少なくとも一方を用いて車両１の駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ２によって発生される駆動力は、減速機５を介して駆動輪６に伝達される。なお、図１では、駆動輪６は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、モータジェネレータＭＧ２によって後輪を駆動してもよい。

なお、車両１の制動時には、減速機５を介して駆動輪６によりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、蓄電装置１０に蓄えられる。

ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータを含み、さらに、インバータと蓄電装置１０との間で電圧変換するためのコンバータを含んでもよい。

蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置１０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を蓄える。なお、蓄電装置１０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による発電電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータＭＧ２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、記憶装置、入出力バッファ等（いずれも図示せず）を含むＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含んで構成される。制御装置２００は、各種センサからの信号（信号ＳＴ、アクセル開度ＡＣＣあるいは車速ＶＳＳ等）の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１における各機器の制御を行なう。主要なものとして、制御装置２００は、ハイブリッド車両１の走行制御や、走行制御に応じたエンジン１００（たとえば、電動ＶＶＴ機構４００等）の制御を実行する。

次に、電動ＶＶＴ機構４００を有するエンジン１００の構成について説明する。図２は、図１に示されたエンジン１００の具体的な構成を示す図である。

図２を参照して、エンジン１００への吸入空気量は、スロットルモータ３１２により駆動されるスロットルバルブ１０４により調整される。インジェクタ１０８は、吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにおいて、燃料と空気とが混合される。混合気は、吸気バルブ１１８が開くことによって、シリンダ１０６内へ導入される。なお、インジェクタ１０８は、シリンダ１０６内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタとして設けられてもよい。あるいは、インジェクタ１０８は、ポート噴射用と直噴用との両方が設けられてもよい。

シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気すなわち排気ガスは、排気通路１０２に排出される。排気通路１０２には、排気ガスを浄化する触媒１１２が設けられる。排気ガスは、触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。なお、排気通路１０２には、触媒１１２の含む複数種類の触媒が異なる位置に設けられるようにしてもよい。

シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動され、排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。

吸気バルブ１１８の作動特性は、電動ＶＶＴ機構４００によって変化される。電動ＶＶＴ機構４００は、カムシャフトと、カムスプロケット（いずれも図示せず）と、電動アクチュエータ４０２とを含む。カムシャフトは、回転軸の方向がクランクシャフトの回転軸と平行になるようにエンジン１００のシリンダヘッドに回転自在に設けられる。カムシャフトは、カムによって各気筒に設けられる排気バルブを開閉する排気側カムシャフトと、カムによって各気筒に設けられる吸気バルブを開閉する吸気側カムシャフトとを含む。排気側カムシャフトには、複数のカム１２４が所定の間隔で固定される。吸気側カムシャフトには、複数のカム１２２が所定の間隔で固定される。

吸気側および排気側のカムシャフトの各々の一方端には、カムスプロケットが設けられる。双方のカムスプロケットには同じタイミングチェーンが巻き掛けられる。タイミングチェーンは、クランクシャフト１１６に設けられるタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられる。そのため、クランクシャフトとカムシャフトとはタイミングチェーンによって同期して回転する。

カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータ４０２が設けられる。電動アクチュエータ４０２は、吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。電動アクチュエータ４０２は、制御装置２００から送信される制御信号ＶＶＴに基づいてその動作が制御される。電動アクチュエータ４０２によって吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相が変化させられると、吸気バルブ１１８においては、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび開弁タイミングに連動して閉弁タイミングが変化されることとなる。これによって、吸気側のカムシャフトの回転位置に対する吸気バルブ１１８のバルブ位置が変化される。

電動ＶＶＴ機構４００による吸気バルブ１１８の開弁タイミングの変化の態様については後述する。

制御装置２００には、アクセル開度ＡＣＣや車速ＶＳＳを示す信号のほか、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２、スロットル開度センサ３０６および冷却水温センサ３０８の各センサから信号が入力される。

カム角センサ３００は、カムの位置ＣＭＡを表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（以下、エンジン回転数ともいう）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度ＣＲＡを表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度θｔｈを表す信号を出力する。冷却水温センサ３０８は、冷却水温Ｔｗを表す信号を出力する。

さらに、制御装置２００は、これらの各センサからの信号に基づいてエンジン１００を制御する。具体的には、制御装置２００は、車両１の走行状況や排気浄化装置の暖機状況に応じてエンジン１００が所望の運転ポイントで運転されるように、スロットル開度θｔｈ、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の作動状態（開閉タイミング）を制御する。なお、運転ポイントとは、エンジン１００の出力、トルクおよび回転数が決定されるエンジン１００の動作点であり、エンジン１００が所望の出力やトルクを発生するようにエンジン１００の運転ポイントが決定される。

制御装置２００は、ハイブリッド車両１の走行制御において、エンジン１００への要求出力を設定する。さらに、制御装置２００は、エンジン１００が設定された要求出力を発生するための動作点（エンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせ）で動作するように、上記のパラメータ群を制御する。

図３に、電動ＶＶＴ機構４００において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係が示される。図３の縦軸は、バルブ変位量を示し、図３の横軸は、クランク角を示す。

図３に示すように、排気行程において排気バルブ１２０が開いて変位量がピークとなった後に閉じ、その後の吸気行程において吸気バルブ１１８が開いて変位量がピークとなった後に閉じる。排気バルブ１２０のバルブ変位量が波形ＥＸに示されており、これに対して、吸気バルブ１１８のバルブ変位量が波形ＩＮ１，ＩＮ２に示されている。

なお、バルブ変位量とは、吸気バルブ１１８（あるいは、排気バルブ１２０）が閉じた状態からの吸気バルブ１１８の変位量（開度）を意味する。吸気バルブ１１８の開度がピークに達したときのバルブ変位量をリフト量といい、吸気バルブ１１８が開いてから閉じるまでのクランク角の範囲を作用角という。

電動ＶＶＴ機構４００は、リフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ１１８の開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する。すなわち、電動ＶＶＴ機構４００は、波形の形状を維持した状態で波形を、波形ＩＮ１（実線）と波形ＩＮ２（破線）との間で変化させることによって吸気バルブ１１８の開弁タイミングを変化させる。本実施の形態においては、クランク角ＣＡ（０）が波形ＩＮ１でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応し、クランク角ＣＡ（１）が波形ＩＮ２でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応する。

以下の説明においてクランク角ＣＡ（０）からクランク角ＣＡ（１）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを遅角するといい、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）への方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを進角するというものとする。また、本実施の形態においてクランク角ＣＡ（０）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（１）が最遅角の開弁タイミングであるものとする。

なお、本実施の形態においては、図３に最進角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ１と、最遅角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ２とを例示したが、特に、電動ＶＶＴ機構４００の開弁タイミングの変更範囲は、図３に示すＣＡ（０）とＣＡ（１）との間に限定されるものではない。また、本実施の形態において、最進角の吸気バルブ１１８の開弁タイミングは、排気バルブ１２０の閉弁タイミングとオーバーラップする位置に設定されるものとして説明するが、オーバーラップしないようにＣＡ（０）を設定してもよい。

エンジン１００の停止時においては、変更機構４０４によって吸気バルブ１１８の開弁タイミングが最遅角の開弁タイミングになるように変化される。なお、後述する「進角量」は、最遅角の開弁タイミングを基準とした開弁タイミングの進角方向の変化量を示す値である。なお、進角量がゼロとは、最遅角の開弁タイミングであることを示す。

以上のような構成を有する車両１において、電動ＶＶＴ機構４００に異常が発生した場合には、適切な開閉タイミングに調整することが困難になるため、制御装置２００は、電動ＶＶＴ機構４００の作動を停止する。このような場合に開閉タイミングが進角側で固定されると、圧縮工程における筒内圧が上昇し、クランキングトルクが不足することによってエンジンの始動性が悪化する場合がある。そのため、エンジン１００の始動時にエンジン１００を始動させるためのクランキングトルクを引き上げられることが考えられる。

しかしながら、電動ＶＶＴ機構４００に異常が発生した場合に、次のエンジンの始動時においてクランキングトルクを一律に引き上げるとすると、次のエンジンの始動までに変更機構４０４によって開閉タイミングがエンジン１００の始動時に適した所定のタイミングに戻っているにもかかわらず、不必要にクランキングトルクを引き上げることになる場合があり、燃費が悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態において、制御装置２００が、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定されることにより電動ＶＶＴ機構４００の作動が停止する場合には、エンジン１００を始動させるときに、異常であると判定されてからの経過時間に応じてクランキングトルクの上限値を設定することを特徴とする。

このようにすると、異常であると判定されてからの経過時間に応じてクランキングトルクが設定されるので、経過時間に応じた、すなわち、吸気バルブの開閉タイミングに応じた適切なクランキングトルクを設定することができる。そのため、燃費の悪化を抑制することができる。

図４に、本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置２００の機能ブロック図を示す。制御装置２００は、ＶＶＴ異常判定部２０２と、始動判定部２０４と、トルク・トルクレート算出部２０６と、補正部２０８と、始動制御部２１０とを含む。なお、これらの構成は、プログラム等のソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。

ＶＶＴ異常判定部２０２は、電動ＶＶＴ機構４００が異常であるか否かを判定する。ＶＶＴ異常判定部２０２は、たとえば、制御装置２００から電動ＶＶＴ機構４００に対して出力される指令値に基づく進角量と、実進角量との差の大きさがしきい値よりも大きい場合に、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定するようにしてもよい。ＶＶＴ異常判定部２０２は、たとえば、電動アクチュエータ４０２に対して印加される電圧から指示値と指示値と進角量との関係を示すマップとに基づいて指令値に基づく進角量を算出する。また、ＶＶＴ異常判定部２０２は、たとえば、クランクシャフト１１６の回転角度ＣＲＡと、カムの位置ＣＭＡとに基づいて実進角量を算出する。

始動判定部２０４は、ＶＶＴ異常判定部２０２によって電動ＶＶＴ機構４００が異常であるとと判定される場合に、エンジン１００が始動処理中であるか否かを判定する。始動判定部２０４は、エンジン１００の始動が要求されることによってオン状態にセットされるフラグの状態に基づいてエンジン１００が始動処理中であるか否かを判定してもよい。

本実施の形態において、たとえば、モータジェネレータＭＧ２のみでの車両１の走行中にアクセル開度等に基づく車両１に要求されるパワーがしきい値を超える場合にエンジン１００の始動が要求されるようにしてもよいし、あるいは、車両１の停止とともにエンジン１００の一時的な停止（間欠停止）が行なわれ、エンジン１００の間欠停止中に、ブレーキペダルが解除されるなどの間欠停止の解除条件が成立する場合にエンジン１００の始動が要求されるようにしてもよいし、あるいは、スタートスイッチやＩＧスイッチ等がオン状態に切り替えられることによってエンジン１００の始動が要求されるようにしてもよい。

トルク・トルクレート算出部２０６は、車両状態（たとえば、冷却水温等）に基づいてクランキングトルクの上限値と、クランキングトルクのトルクレートとを決定する。トルク・トルクレート算出部２０６は、たとえば、冷却水温Ｔｗとクランキングトルクの上限値との関係を示すマップを用いて冷却水温Ｔｗの検出結果からクランキングトルクの上限値を決定してもよい。同様に、トルク・トルクレート算出部２０６は、冷却水温Ｔｗとクランキングトルクのトルクレートとの関係を示すマップを用いて冷却水温Ｔｗの検出結果からクランキングトルクのトルクレートを決定してもよい。

補正部２０８は、ＶＶＴ異常判定部２０２によって電動ＶＶＴ機構４００に異常が発生していると判定される場合には、異常があると判定された時点からの経過時間に応じてクランキングトルクの上限値と、クランキングトルクのトルクレートとを補正する。

補正部２０８は、たとえば、経過時間が短い場合には、経過時間が長い場合と比較してクランキングトルクの上限値およびトルクレートが増加するように補正する。補正部２０８は、たとえば、経過時間と上限値の補正量との関係を示すマップ等を用いて経過時間からクランキングトルクの上限値の補正量を決定し、決定された補正量を用いてクランキングトルクの上限値を補正する。経過時間と上限値の補正量との関係は、たとえば、経過時間が短くなるほど上限値の補正量が大きくなる線形あるいは非線形の関係であって、たとえば、実験的あるい設計的に適合される。なお、クランキングトルクのトルクレートの補正についても同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

なお、補正部２０８は、ＶＶＴ異常判定部２０２によって電動ＶＶＴ機構４００が異常でないと判定される場合には、クランキングトルクの上限値およびトルクレートの補正を行なわない、あるいは、補正量をゼロとする。

また、補正部２０８は、たとえば、初回の異常判定のタイミングで図示しないタイマーを起動させて経過時間を計測する。具体的には、補正部２０８は、たとえば、前回の判定においては、電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定され、今回の判定において、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定される場合に（すなわち、初回の異常判定のタイミングで）、タイマーの計測値を初期値（たとえば、ゼロ）にリセットする処理（以下、ゼロクリア処理と記載する）を実行する。補正部２０８は、電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定される場合においてもゼロクリア処理を実行する。

一方、補正部２０８は、前回の判定においても今回の判定おいても電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定される場合には、計測値に予め定められた時間（前回の判定からの経過時間）を加算する処理（タイマカウンタ処理）を実行して経過時間を計測する。

始動制御部２１０は、補正部２０８によって補正されたクランキングトルクの上限値およびトルクレートに基づいて始動制御を実行する。すなわち、始動制御部２１０は、補正されたクランキングトルクの上限値およびトルクレートが実現できるようにモータジェネレータＭＧ１のクランキングトルクを制御する。始動制御部２１０は、エンジン１００のクランクシャフト１１６の回転数が始動可能回転数を超える場合に、燃料噴射制御および点火制御を実施して、エンジン１００を始動させる。

図５を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置２００で実行される制御処理について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、電動ＶＶＴ機構４００が異常であるか否かを判定する。電動ＶＶＴ機構４００が異常であるか否かの判定方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０２にて、制御装置２００は、前回の判定時に電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定されたか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、前回の判定結果を示すフラグ（たとえば、異常判定の場合にオンされるフラグ）に基づいて前回の判定時に電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定されたか否かを判定してもよい。前回の判定時に電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定された場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１０４にて、制御装置２００は、ゼロクリア処理を実行する。ゼロクリア処理については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０６にて、制御装置２００は、エンジン１００の始動処理中であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、エンジン１００の始動要求がある場合にエンジン１００の始動処理中であると判定する。エンジン１００の始動処理中であると判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０８にて、制御装置２００は、車両１の状態に基づいてクランキングトルクの上限値を算出する。Ｓ１１０にて、制御装置２００は、タイマーによって計測される経過時間に基づいて補正量を算出し、算出された補正量を用いてクランキングトルクの上限値を補正する。

Ｓ１１２にて、制御装置２００は、車両１の状態に基づいてクランキングトルクのトルクレートを算出する。Ｓ１１４にて、制御装置２００は、タイマーによって計測される経過時間に基づいて補正量を算出し、算出された補正量を用いてクランキングトルクのトルクレートを補正する。

Ｓ１１６にて、制御装置２００は、タイマカウンタ処理を実行する。Ｓ１１８にて、制御装置２００は、タイマーによって計測される経過時間に基づいて予め定められた時間が経過する否かを判定する。予め定められた時間が経過したと判定される場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１２０にて、制御装置２００は、ゼロクリア処理を実行する。Ｓ１２２にて、制御装置２００は、エンジン１００の始動処理中であるか否かを判定する。エンジン１００の始動処理中であると判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１２２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１２４にて、制御装置２００は、車両１の状態に基づいてクランキングトルクの上限値を算出する。Ｓ１２６にて、制御装置２００は、車両１の状態に基づいてクランキングトルクのトルクレートを算出する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置２００の動作について図６および図７を参照しつつ説明する。なお、図６の上段のグラフは、電動ＶＶＴ機構４００に故障が発生した後、電動アクチュエータ４０２が作動を停止した場合の実進角量の時間変化を示す。一方、図６の上段のグラフは、説明の便宜上、エンジン１００が始動処理中であることを前提とした場合の経過時間に応じた補正後のクランキングトルクの上限値の変化を示す。

時間Ｔ（０）にて、たとえば、エンジン１００の作動中において電動ＶＶＴ機構４００に故障が発生した場合を想定する。この場合、故障の発生により電動ＶＶＴ機構４００の電動アクチュエータ４０２が作動を停止した状態になる。そのため、変更機構４０４によって電動ＶＶＴ機構４００の進角量が時間の経過とともに低下していくこととなる。

時間Ｔ（０）にて、制御装置２００によって電動ＶＶＴ機構４００に異常があると判定されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、前回の判定時において電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定している場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ゼロクリア処理が実行されて（Ｓ１０４）、タイマーの計測値が初期値であるゼロにリセットされる。そして、エンジン１００の始動処理中でなければ（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理は終了される。時間Ｔ（０）よりも後において、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、前回の判定時においても電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定されているため（Ｓ１０２にてＮＯ）、タイマカウンタ処理が実行される（Ｓ１１６）。

一方、予め定められた時間が経過した後となる時間Ｔ（２）までに、エンジン１００の始動処理中であると判定される場合には（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、車両１の状態に応じてクランキングトルクの上限値が算出され（Ｓ１０８）、算出されたクランキングトルクの上限値が時間Ｔ（０）からの経過時間に応じて補正される。同様に、車両１の状態に応じてクランキングトルクのトルクレートが算出され（Ｓ１１２）、算出されたクランキングトルクのトルクレートが時間Ｔ（０）からの経過時間に応じて補正される（Ｓ１１４）。

たとえば、時間Ｔ（１）にて、エンジン１００の始動処理中であると判定される場合には、補正されたクランキングトルクの上限値がＴｂとなる。上限値Ｔｂは、補正前の上限値Ｔａよりも大きい値となる。図６の下段のグラフに示すように、経過時間が短いほどクランキングトルクの上限値が大きくなるように補正される。一方、予め定められた時間が経過する時間Ｔ（２）になるまでは、経過時間が長いほどクランキングトルクの上限値が小さくなるように補正される。

予め定められた時間が経過する時間Ｔ（２）以降において（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、エンジン１００が始動処理中になる場合には（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、クランキングトルクの上限値およびトルクレートの補正が行なわれないため、補正前の上限値Ｔａおよび補正前のトルクレートが維持される（Ｓ１２４）。

このようにしてクランキングトルクの上限値とトルクレートが補正される場合には、図７に示すような変化を示す。図７の横軸は、時間を示し、図７の縦軸は、フラグ状態（上段）と、クランキングトルク（下段）とを示す。

たとえば、時間Ｔ（３）において、エンジン１００の始動要求がある場合には、図７の上段のグラフに示すように、エンジン１００の始動処理中であることを示すエンジン始動処理フラグがオン状態にされる。電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定された場合であって、かつ、異常であると判定された時点から予め定められた時間が経過するまでの間においては、モータジェネレータＭＧ１によるクランキングトルクの上限値Ｔａが補正された結果、補正前の上限値Ｔａよりも大きい補正後のクランキングトルクの上限値Ｔｃとなる。

同様に、異常であると判定された時点から予め定められた時間が経過するまでの間においては、モータジェネレータＭＧ１によるクランキングトルクのトルクレートが補正された結果、補正後のクランキングトルクのトルクレートが補正前のトルクレートよりも大きい値に補正される。

そのため、図７の下段のグラフの実線に示すように、時間Ｔ（３）から、補正されたトルクレートに従ってクランキングトルクが変化される。このときのトルクレートは、図７の下段のグラフの破線に示すように、補正される前のトルクレートよりも大きい値となる。時間Ｔ（４）〜時間Ｔ（５）までの間において、クランキングトルクは、上限値Ｔｃで維持される。

このように、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定された後の実進角量が変更機構４０４によりエンジン１００の始動時に対応した初期値まで十分に戻っていない状況においては、クランキングトルクの上限値が引き上げられ、かつ、上限値まで速やかに上昇するようにクランキングトルクのトルクレートが設定されるため、始動性の悪化が抑制される。

時間Ｔ（５）にて、クランキングトルクが上限値Ｔｃから減少させられ、時間Ｔ（６）にて、クランキングトルクがゼロとなる。時間Ｔ（３）〜時間Ｔ（５）の期間にクランキングトルクによってエンジン１００のクランクシャフト１１６がクランキングされ、始動可能回転数まで上昇したタイミングで点火制御および燃料噴射制御が実行されることによってエンジン１００が始動する。時間Ｔ（６）にて、エンジン１００が始動することによって、エンジン始動処理フラグがオフ状態にされる。

一方、電動ＶＶＴ機構４００が正常であると判定される場合、あるいは、異常であると判定された時点から予め定められた時間が経過する場合、クランキングトルクおよびトルクレートは補正されない。そのため、クランキングトルクは、図７の下段のグラフの破線に示すように変化する。

この場合、実進角量がエンジン１００の始動時に対応した初期値に戻った状況下でエンジンの始動制御を実行できるため、不必要にクランキングトルクを増加することを抑制することができる。そのため、燃費の悪化が抑制される。

以上のようにして、電動ＶＶＴ機構４００が異常であると判定されることにより電動ＶＶＴ機構４００の作動が停止している場合には、異常であると判定されてからの経過時間が長くなるほど変更機構４０４によって吸気バルブ１１８の開閉タイミングがエンジン１００の始動時に対応するタイミングに近づけられる。そのため、エンジン１００を始動させる場合には、異常であると判定されてからの経過時間に応じてクランキングトルクの上限値を設定することにより、適切なクランキングトルクを設定することができる。したがって、可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合に適切なクランキングトルクを設定する車両を提供することができる。

本実施の形態の変形例について以下に説明する。
本実施の形態においては、車両１は、ハイブリッド車両を一例として説明したが、特に車両１がハイブリッド車両であることに特に限定されるものではない。たとえば、車両１は、スタータを用いて始動されるエンジン１００のみを駆動源として搭載した車両であってもよい。

本実施の形態において、エンジン１００は、モータジェネレータＭＧ１によってクランキングされるものとして説明したが、たとえば、エンジン１００をクランキングするクランキング装置としては、モータジェネレータＭＧ１に限定されるものではなく、別途エンジン１００のクランキングにのみ用いられる電動機（スタータ）によってクランキングされるようにしてもよい。

本実施の形態において、クランキングトルクの上限値およびトルクレートの補正は、経過時間でのみ補正するものとして説明したが、経過時間に加えて冷却水温Ｔｗや外気温を検出する外気温センサの検出結果、あるいは、エンジンオイルの温度を検出する温度検出センサの検出結果等、クランキングトルクに影響のある温度を検出し、検出された温度に基づいてクランキングトルクの上限値およびトルクレートを補正するようにしてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ハイブリッド車両、４ 動力分割装置、５ 減速機、６ 駆動輪、１０ 蓄電装置、２０ ＰＣＵ、１００ エンジン、１０２ 排気通路、１０４ スロットルバルブ、１０６ シリンダ、１０８ インジェクタ、１１０ 点火プラグ、１１２ 触媒、１１４ ピストン、１１６ クランクシャフト、１１８ 吸気バルブ、１２０ 排気バルブ、１２２，１２４ カム、２００ 制御装置、２０２ 異常判定部、２０４ 始動判定部、２０６ トルク・トルクレート算出部、２０８ 補正部、２１０ 始動制御部、３００ カム角センサ、３０２ クランク角センサ、３０６ スロットル開度センサ、３０８ 冷却水温センサ、３１２ スロットルモータ、４００ 電動ＶＶＴ機構、４０２ 電動アクチュエータ、４０４ 変更機構。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンのクランキングを行なうクランキング装置と、
   吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれかの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構と、
   前記可変バルブタイミング機構の作動停止時に前記開閉タイミングを前記エンジンの始動時に対応するタイミング側に変更する力を前記可変バルブタイミング機構に作用させる変更機構と、
   前記エンジンの始動時に前記クランキング装置が出力するクランキングトルクを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記可変バルブタイミング機構が異常であると判定されることにより前記可変バルブタイミング機構の作動が停止する場合には、前記エンジンを始動させるときに、異常であると判定されてからの経過時間に応じて前記クランキングトルクの上限値を設定する、車両。

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