JP2021004590A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関停止時においてロック機構による可変機構部の固定をより確実に行うことのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関は、吸気バルブタイミングを変更する可変機構部と可変機構部のハウジングロータ及びベーンロータを規定の固定位相にて固定するロック機構とを有する油圧駆動式の可変動弁機構を備える。制御装置は、固定位相からのバルブタイミングの変更量がガード値を超えないように制限する。制御装置は、運転中の内燃機関が運転停止するまでに要する最短時間である機関停止時間を算出する停止時間算出処理Ｍ２０と、ロック機構による固定を開始してから固定が完了するまでに要する時間であるロック時間を算出するロック時間算出処理Ｍ４０と、機関停止時間からロック時間を減じた値に可変機構部の動作速度を乗算した値をガード値として設定するガード値算出処理Ｍ８０とを実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。

特許文献１に記載されているように、ハウジングロータとベーンロータとの相対回転を通じて内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変更する可変機構部と、ハウジングロータ及びベーンロータを規定の固定位相にて固定するロック機構とを有する油圧駆動式の可変動弁機構を備える内燃機関が知られている。この内燃機関の機関停止時には、機関停止前にバルブタイミングが機関始動に適した上記固定位相に戻されるとともに、ハウジングロータとベーンロータとの固定がロック機構によって行われる。

特開２０１３−１６００６５号公報

ところで、機関停止する前にバルブタイミングを固定位相に戻せない場合には、ハウジングロータ及びベーンロータを備える可変機構部をロック機構で固定できない。そのため、次回の機関始動時には、例えば可変機構部の固定不良に起因した異音が発生したり、機関始動性が悪化したりするおそれがある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、ハウジングロータとベーンロータとの相対回転を通じて内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変更する可変機構部と、前記ハウジングロータ及び前記ベーンロータを規定の固定位相にて固定するロック機構とを有する油圧駆動式の可変動弁機構を備える内燃機関に適用される。この制御装置は、機関運転中には前記固定位相からの前記バルブタイミングの変更量がガード値を超えないように制限するガード処理と、機関停止時には機関停止する前に前記バルブタイミングを前記固定位相に戻して前記ロック機構による前記固定を実行する停止時処理とを実行する。そして、この制御装置は、運転中の内燃機関が運転停止するまでに要する最短時間である機関停止時間を算出する停止時間算出処理と、前記ロック機構による前記固定を開始してから当該固定が完了するまでに要する時間であるロック時間を算出するロック時間算出処理と、前記機関停止時間から前記ロック時間を減じた値に前記可変機構部の動作速度を乗算した値を前記ガード値として設定するガード値算出処理と、を備えている。

同構成によれば、固定位相からのバルブタイミングの変更量はガード値にて制限される。ここで、そのガード値は、上記機関停止時間から上記ロック時間を減じた値に可変機構部の動作速度を乗じて算出されるため、このガード値は、内燃機関が運転停止するまでの間において固定位相に戻ることのできるバルブタイミングの最大変更量になる。従って、機関運転中のバルブタイミングは、運転停止したときに固定位相に戻ることのできる範囲内で変更されるようになり、機関停止時にはロック機構による可変機構部の固定がより確実に行えるようになる。また、これにより可変機構部の固定不良に起因した機関始動時の異音発生や機関始動性の悪化なども抑えることができる。

一実施形態にかかる内燃機関の制御装置を示す模式図。 同実施形態における可変動弁機構の構造を示す模式図。 図２の３−３線に沿った可変動弁機構の断面図。 同実施形態の制御装置が実行するガード値算出処理を示すブロック図。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック２０を備えている。シリンダブロック２０の下端には、図示しない複数のクランクキャップが固定されている。これらシリンダブロック２０とクランクキャップとの間には、クランクシャフト３３が回転可能に支持されている。

シリンダブロック２０の内部には、円筒状の気筒２１が複数区画されている。気筒２１は、クランクシャフト３３の回転軸が延びる方向に沿って並ぶように配置されている。
各気筒２１の内部には、ピストン２２が当該気筒２１内を往復移動可能に収容されている。ピストン２２は、コネクティングロッド３４を介してクランクシャフト３３に連結されている。

シリンダブロック２０の下端には、クランクケース３１が固定されている。クランクケース３１の下端には、貯留ケース３２が固定されている。これらクランクケース３１及び貯留ケース３２によってオイルパン３０が構成されている。

オイルパン３０の内部には、内燃機関１０の各部を潤滑したり、各機構を作動させたりするためのオイルが貯留されている。オイルパン３０の内部には、当該オイルパン３０に貯留されているオイルを圧送するオイルポンプ３８が配設されている。オイルポンプ３８は、図示しないオイルチェーンを介してクランクシャフト３３の回転が伝達されることによって駆動される。

シリンダブロック２０の上面には、シリンダヘッド４０が固定されている。シリンダヘッド４０の下面は、気筒２１の軸線方向から視て円形の凹部４１が形成されている。凹部４１の直径は、気筒２１の直径と略同一になっている。凹部４１は、気筒２１に対向配置されている。凹部４１の内壁、気筒２１の内壁及びピストン２２の頂面によって、燃焼室４２が区画形成されている。

シリンダヘッド４０には、燃料を点火する点火プラグ５０が取り付けられている。点火プラグ５０の先端は、燃焼室４２に突出している。
シリンダヘッド４０には、気筒２１内に吸気を供給するための吸気ポート４３が形成されている。吸気ポート４３の一方端は凹部４１に開口しており、他端の開口には吸気通路４４が接続されている。吸気通路４４には、吸気ポート４３内に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁４５が取り付けられている。

シリンダヘッド４０には、気筒２１内から排気を排出するための排気ポート４７が形成されている。排気ポート４７の一端は凹部４１に開口しており、他端の開口には排気通路４８が接続されている。

シリンダヘッド４０の上部には、吸気側カムシャフト６０及び排気側カムシャフト７０が回転可能に支持されている。吸気側カムシャフト６０及び排気側カムシャフト７０は、図示しないチェーンを介してクランクシャフト３３に駆動連結されており、クランクシャフト３３の回転に同期して回転する。吸気側カムシャフト６０及び排気側カムシャフト７０は、クランクシャフト３３の回転軸が延びる方向に対して平行に延びている。吸気側カムシャフト６０には、当該吸気側カムシャフト６０の回転運動を往復直線運動に変換するための吸気カム６１が取り付けられている。排気側カムシャフト７０には、当該排気側カムシャフト７０の回転運動を往復運動に変換するための排気カム７１が取り付けられている。

シリンダヘッド４０には、吸気ポート４３における凹部４１側の開口を開閉するための吸気バルブ４６が取り付けられている。また、シリンダヘッド４０には、排気ポート４７における凹部４１側の開口を開閉するための排気バルブ４９が取り付けられている。吸気バルブ４６には、吸気カム６１及び吸気側アーム６２を介して、吸気側カムシャフト６０の回転運動が往復直線運動に変換されて伝達される。同様に、排気バルブ４９には、排気カム７１及び排気側アーム７２を介して、排気側カムシャフト７０の回転運動が往復直線運動に変換されて伝達される。吸気側カムシャフト６０の端部には、クランクシャフト３３に対する吸気側カムシャフト６０の相対位相を変更することにより吸気バルブ４６の開閉時期であるバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構１００が設けられている。なお、以下では、吸気バルブ４６のバルブタイミングを吸気バルブタイミングという。

図２及び図３に、可変動弁機構１００の構造を示す。
図２に示すように、可変動弁機構１００は、ハウジングロータ１１５とベーンロータ１１１との相対回転を通じて吸気バルブタイミングを変更する可変機構部１１０と、ハウジングロータ１１５及びベーンロータ１１１の相対位相を規定の固定位相にて固定するロック機構１５０とに大別される。

可変機構部１１０のハウジングロータ１１５は、全体として円筒形状の筒状部１１６を備えている。筒状部１１６の外壁には、円環状の外歯スプロケットであって当該筒状部１１６と一体回転するカムスプロケット１０１が固定されている。このカムスプロケット１０１には、クランクシャフト３３の回転トルクを伝達するためのチェーンが巻き掛けられる。筒状部１１６の内壁からは、複数の区画壁１１７が径方向内側に向けて突出している。区画壁１１７の突出長は、いずれも同じになっている。そして、周方向において互いに隣り合う区画壁１１７の間には、収容室１１８が区画されている。なお、区画壁１１７の突出側の先端部には、区画シール部１１７Ｓが設けられている。

ハウジングロータ１１５の内部には、吸気側カムシャフト６０と一体回転するベーンロータ１１１が配置されている。ベーンロータ１１１において径方向の中心部を構成するボス１１２は、吸気側カムシャフト６０の端部に固定されている。ボス１１２の外周面からは、上述した区画壁１１７の数に対応した複数のベーン１１３が、径方向の外側に向かって突出している。各ベーン１１３の突出長は、区画壁１１７の突出長と同一になっている。各ベーン１１３は、ハウジングロータ１１５において隣り合う区画壁１１７の間に位置している。なお、ベーン１１３の突出側の先端部には、ベーンシール部１１３Ｓが設けられており、ベーン１１３と筒状部１１６との隙間がシールされている。また、ボス１１２の外周面には、各区画壁１１７の区画シール部１１７Ｓが接触しており、ボス１１２と各区画壁１１７との隙間がシールされている。

ハウジングロータ１１５における収容室１１８は、ベーン１１３によって２つの油圧室に区画されている。収容室１１８においてベーン１１３よりも吸気側カムシャフト６０の回転方向後側の油圧室は、進角用の油圧室である進角室１１９になっている。収容室１１８においてベーン１１３よりも吸気側カムシャフト６０の回転方向前側の油圧室は、遅角用の油圧室である遅角室１２０になっている。

図３に示すように、ハウジングロータ１１５の一方側の開口（図３では下側の開口）は、第１カバー１９０によって閉塞されている。一方、ハウジングロータ１１５の他方側の開口（図３では上側の開口）は、第２カバー１９１によって閉塞されている。

ベーン１１３において第１カバー１９０側の面には、ロック機構１５０の収容穴１５２が形成されている。収容穴１５２は有底の円柱状となっており、この収容穴１５２には、円柱状のロックピン１５１が収容されている。ロックピン１５１の先端には受圧面となるテーパ部が形成されている。また、ロックピン１５１の末端には窪み部１５９が形成されており、この窪み部１５９には、ロックピン１５１を第１カバー１９０側に付勢するロックスプリング１５５が収容されている。

第１カバー１９０の内壁には、ロック穴１５３が窪んで形成されている。ロック穴１５３は、クランクシャフト３３に対する吸気側カムシャフト６０の相対位相が最遅角位相となったときに、ベーン１１３から突出したロックピン１５１が係合する位置に配置されている。この最遅角位相は、ロック機構１５０の上記固定位相になっており、機関始動に適した吸気バルブタイミングである。

ベーン１１３において第１カバー１９０に対向する面には、連通路１５７が設けられている。ロック穴１５３にロックピン１５１が嵌まっている状態において、ロック穴１５３は、連通路１５７を介して進角室１１９と連通することにより解除室として機能する。そして、進角室１１９にオイルが供給されることにより当該解除室内の油圧が昇圧されると、ロックピン１５１の上記テーパ部に作用する油圧によって当該ロックピン１５１はロック穴１５３から押し出される。

図１に示すように、オイルポンプ３８によってオイルパン３０から吸い込まれたオイルが、オイルコントロールバルブ８０を通じて可変動弁機構１００に供給される。詳細は省略するが、オイルコントロールバルブ８０は、複数のポートが設けられたハウジングや、このハウジング内に設けられたスプールや、このスプールを一方向に付勢するスプリングなどを有している。オイルコントロールバルブ８０には、図示しない電磁ソレノイドが取り付けられている。電磁ソレノイドによる電磁力とスプリングによる付勢力とに基づきハウジング内部のスプールが軸方向に変位することで、可変動弁機構１００の進角室１１９や遅角室１２０に対するオイルの給排態様が制御される。

可変動弁機構１００では、遅角室１２０にオイルが供給されるとともに、進角室１１９からオイルが排出されると、遅角室１２０の油圧が進角室１１９の油圧よりも高くなる。この場合、ベーンロータ１１１がハウジングロータ１１５に対して吸気側カムシャフト６０の回転方向とは反対の方向（図２における反時計回り方向）に相対回転する。このようにハウジングロータ１１５に対するベーンロータ１１１の相対位相が変位すると、吸気バルブタイミングは遅角方向に変化する。一方、進角室１１９にオイルが供給されるとともに、遅角室１２０からオイルが排出されると、進角室１１９の油圧が遅角室１２０の油圧よりも高くなる。この場合、ベーンロータ１１１がハウジングロータ１１５に対して吸気側カムシャフト６０の回転方向（図２における時計回り方向）に相対回転する。このようにハウジングロータ１１５に対するベーンロータ１１１の相対位相が変位すると、吸気バルブタイミングは進角方向に変化する。

ロック機構１５０の動作について説明する。ロック機構１５０において、クランクシャフト３３に対する吸気側カムシャフト６０の相対位相が最遅角位相となっており、かつ進角室１１９からはオイルが排出されているとする。この場合、ロックピン１５１には、第１カバー１９０の方向に作用する力が、第２カバー１９１の方向に作用する力よりも大きくなるため、ロックピン１５１がロック穴１５３に嵌め込まれる。これにより、ハウジングロータ１１５及びベーンロータ１１１が上記固定位相にて互いに固定される。つまり、ロック機構１５０にて可変機構部１１０が固定されて、吸気バルブタイミングは最遅角位相に保持される。なお、ロックピン１５１がロック穴１５３に進入していく過程では、ロック穴１５３内のオイルが連通路１５７を介して進角室１１９側に排出される。

一方、ロック機構１５０において、クランクシャフト３３に対する吸気側カムシャフト６０の相対位相が最遅角位相にあり、かつ進角室１１９にオイルが供給されているとする。この場合、ロックピン１５１には、第２カバー１９１の方向に作用する力が、第１カバー１９０の方向に作用する力よりも大きくなるため、ロックピン１５１がロック穴１５３から離脱する。これにより、ロック機構１５０は解除されて、ハウジングロータ１１５とベーンロータ１１１との相対回転が許容されるようになる。

図１に示すように、制御装置３００は、内燃機関１０の各種制御を実行する。制御装置３００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）３００Ａや、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ３００Ｂなどを備えている。そして、制御装置３００は、メモリ３００Ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ３００Ａが実行することにより各種制御に関する処理を実行する。

制御装置３００には、クランクシャフト３３のクランク角を検出するクランク角センサ３１０、吸気側カムシャフト６０の位相を検出するカム角センサ３１１、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ３１２、内燃機関１０の冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ３１３が接続されている。また、制御装置３００には、可変動弁機構１００に供給されるオイルの油圧ＰＬを検出する圧力センサ３１４、内燃機関１０を搭載した車両の車速ＳＰを検出する車速センサ３１５、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルポジジョンセンサ３１６が接続されている。また、制御装置３００には、車両の車室内に設けられる自動変速機のシフトレバーの操作位置であるシフト位置ＳＦＴを検出するシフト位置センサ３１７が接続されている。シフトレバーの操作位置としては、車両を走行させないときに選択される非走行位置であるパーキング位置（Ｐ位置）やニュートラル位置（Ｎ位置）や、車両を走行させるときに選択される走行位置であるドライブ位置（Ｄ位置）やリバース位置（Ｒ位置）がある。そして、それら各種センサからの信号が制御装置３００に入力される。また、制御装置３００には、内燃機関１０を搭載した車両の運転者によって操作される運転スイッチ３１８が接続されている。車両運転者がこの運転スイッチ３１８を操作することにより内燃機関１０の始動要求や運転停止要求が検出される。制御装置３００は運転停止要求を検出すると、各種制御を実行した後、燃料噴射や点火プラグ５０の点火を停止することにより、内燃機関１０の運転を停止させる。

なお、制御装置３００は、クランク角センサ３１０の出力信号Ｓｃｒに基づいて機関回転速度ＮＥを算出するとともに、クランク角センサ３１０の出力信号Ｓｃｒ及びカム角センサ３１１の出力信号Ｓｃａに基づいて実際の吸気バルブタイミングＶＴｒを算出する。ちなみに、本実施形態における吸気バルブタイミングは、上記固定位相を「０」とし、この固定位相からの吸気バルブタイミングの進角量となっている。

そして、制御装置３００は、上記各種センサの検出信号に基づいて機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じて燃料噴射弁４５の燃料噴射制御、点火プラグ５０の点火時期制御、吸気バルブタイミング制御等といった各種の機関制御を実施する。

制御装置３００は、上記吸気バルブタイミング制御として、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬなどに基づいて吸気バルブタイミングの目標値である目標吸気バルブタイミングＶＴｐを算出する。そして、実吸気バルブタイミングＶＴｒが目標吸気バルブタイミングＶＴｐとなるように可変動弁機構１００を制御する。

ここで、制御装置３００は、後述の処理にてガード値ＶＴｇｄを算出する。そして、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬなどに基づいて算出した上記目標吸気バルブタイミングＶＴｐがガード値ＶＴｇｄを超える場合には、そのガード値ＶＴｇｄを目標吸気バルブタイミングＶＴｐとして設定するガード処理を実行する。このガード処理によって、上記固定位相からの吸気バルブタイミングの変更量はガード値ＶＴｇｄで制限されることにより、可変動弁機構１００の動作範囲が規定される。

また、制御装置３００は、内燃機関１０の運転停止が要求されることにより機関停止を行うときには、機関停止する前に実吸気バルブタイミングＶＴｒを最遅角位相、つまり上記固定位相に戻すとともに、ロック機構１５０による固定が行われるように可変動弁機構１００を駆動する停止時処理を実施する。そしてこれにより、実吸気バルブタイミングＶＴｒを次回の機関始動に備えたタイミングにする。

ところで、例えば低温時であってオイルの粘度が高くなっており可変機構部１１０の動作速度が遅くなる場合などには、機関停止する前に実吸気バルブタイミングＶＴｒを上記固定位相に戻せなくなるおそれがあり、この場合には、ハウジングロータ１１５及びベーンロータ１１１を備える可変機構部１１０をロック機構１５０にて固定できない。そのため、次回の機関始動時には、例えば可変機構部１１０の固定不良に起因した異音が発生したり、機関始動性が悪化したりするおそれがある。そこで本実施形態では、上記ガード値ＶＴｇｄを以下のようにして算出することにより、そうした不都合の発生を抑えるようにしている。

図４に、制御装置３００が実行する上記ガード値ＶＴｇｄの算出処理を示す。なお、制御装置３００は、ガード値ＶＴｇｄを機関運転中において所定周期毎に繰り返し算出する。

減速時間算出処理Ｍ１０は、現在の車速ＳＰが「０」になるまでに要する時間である減速時間ＴＭａを算出する処理を行う。この減速時間算出処理Ｍ１０は、車両に対する制動力が最大となるように車両のブレーキ装置が作動したと仮定したときに得られる最大減速速度と現在の車速ＳＰとに基づいて減速時間ＴＭａを算出する。このようにして算出される減速時間ＴＭａは、現在の車速ＳＰが「０」になるまでに要する最短時間を示す値になる。なお、最大減速速度には、予め調べておいた適合値が設定されている。

キーオフ時間設定処理Ｍ１１は、キーオフ時間ＴＭｂを設定する。このキーオフ時間ＴＭｂは、車両が停止することにより車速ＳＰが「０」になった時点から、車両運転者がシフト位置ＳＦＴを走行位置から非走行位置に切り替えるまでに要する時間と、車両運転者がシフト位置ＳＦＴを非走行位置に切り替えた時点から内燃機関１０の運転停止を要求するために運転スイッチ３１８を操作するまでに要する時間との和であり、予め調べておいた適合値が設定されている。なお、キーオフ時間設定処理Ｍ１１は、シフト位置ＳＦＴを読み込む。そして、読み込んだシフト位置ＳＦＴが非走行位置である場合には、車両運転者が内燃機関１０の運転停止を要求するために運転スイッチ３１８をすでに操作している可能性があるため、キーオフ時間ＴＭｂを「０」に設定する。一方、キーオフ時間設定処理Ｍ１１は、読み込んだシフト位置ＳＦＴが走行位置である場合には、キーオフ時間ＴＭｂとして上述した適合値を設定する。

停止準備時間取得処理Ｍ１２は、停止準備時間ＴＭｃを取得する。この停止準備時間ＴＭｃは、次の値である。すなわち、車両運転者が内燃機関１０の運転停止を要求してから実際に内燃機関１０の運転停止を開始するまでの間に実施される各種の機関制御であって、上記停止時処理を除く機関制御を停止準備制御とする。そして、車両運転者が内燃機関１０の運転停止を要求した時点から同停止準備制御が終了するまでに要する時間を終了時間としたときに、停止準備時間取得処理Ｍ１２は、例えば現状の機関運転状態から実施が予測される停止準備制御のうちで最も長い終了時間を停止準備時間ＴＭｃとして取得する。なお、各停止準備制御の終了時間としては、例えば予め調べておいた適合値が設定されている。また、停止準備制御が実施されないと予測される場合には、停止準備時間取得処理Ｍ１２は、停止準備時間ＴＭｃを「０」に設定する。

回転落ち時間算出処理Ｍ１３は、回転落ち時間ＴＭｄを算出する。この回転落ち時間ＴＭｄは、アイドル運転中の内燃機関１０が運転停止されることにより、内燃機関１０のアイドル回転速度ＮＥｉｄが「０」になるまでに要する時間である。回転落ち時間算出処理Ｍ１３は、シフト位置ＳＦＴ及び冷却水温ＴＨＷに基づいてアイドル回転速度ＮＥｉｄの目標値を取得する。そして、取得したアイドル回転速度ＮＥｉｄの目標値が高いほど回転落ち時間ＴＭｄは長くなるように当該回転落ち時間ＴＭｄを可変設定する。

停止時間算出処理Ｍ２０は、減速時間ＴＭａ及びキーオフ時間ＴＭｂ及び停止準備時間ＴＭｃ及び回転落ち時間ＴＭｄを読み込む。そして、運転中の内燃機関１０が運転停止するまでに要する最短時間である機関停止時間ＴＭｅｓを次式（１）に基づいて算出する。

ＴＭｅｓ＝ＴＭａ＋ＴＭｂ＋ＴＭｃ＋ＴＭｄ …（１）
ＴＭｅｓ：機関停止時間
ＴＭａ：減速時間
ＴＭｂ：キーオフ時間
ＴＭｃ：停止準備時間
ＴＭｄ：回転落ち時間ＴＭｄ
油温算出処理Ｍ３０は、冷却水温ＴＨＷを読み込む。そして、油温算出処理Ｍ３０は、読み込んだ冷却水温ＴＨＷに基づき、可変動弁機構１００に供給されるオイルの温度である油温ＴＨＬを算出する。

ロック時間算出処理Ｍ４０は、ロック時間ＴＭｆを算出する。このロック時間ＴＭｆは、吸気バルブタイミングが最遅角位相になってから上記ロックピン１５１がロック穴１５３に嵌まるまでに要する時間、つまりロック機構１５０による可変機構部１１０の固定を開始してから当該固定が完了するまでに要する時間である。このロック時間ＴＭｆは、解除室として機能するロック穴１５３からのオイル排出時間に影響される。そして、このオイル排出時間は、油温ＴＨＬが高くオイルの粘度が低いほど短くなる。そこで、ロック時間算出処理Ｍ４０は、油温ＴＨＬを読み込む。そして、読み込んだ油温ＴＨＬが高いほどロック時間ＴＭｆが短くなるように当該ロック時間ＴＭｆを算出する。

動作可能時間算出処理Ｍ５０は、機関停止時間ＴＭｅｓ及びロック時間ＴＭｆを読み込む。そして、機関停止時間ＴＭｅｓ内において可変動弁機構１００を動作させることが可能な最大時間である動作可能時間ＴＭｖｖｔを次式（２）に基づいて算出する。

ＴＭｖｖｔ＝ＴＭｅｓ−ＴＭｆ …（２）
ＴＭｖｖｔ：動作可能時間
ＴＭｅｓ：機関停止時間
ＴＭｆ：ロック時間
アイドル油圧取得処理Ｍ６０は、アイドル運転時における可変動弁機構１００の作動油圧、つまりアイドル運転時において可変動弁機構１００に供給される油圧であるアイドル油圧ＰＬｉｄを取得する。アイドル油圧取得処理Ｍ６０は、機関回転速度ＮＥを読み込む。そして、読み込んだ機関回転速度ＮＥがアイドル回転速度ＮＥｉｄとなっている場合には、現在検出されている油圧ＰＬに基づいてアイドル油圧ＰＬｉｄを取得する。一方、読み込んだ機関回転速度ＮＥがアイドル回転速度ＮＥｉｄになっていない場合には、アイドル油圧取得処理Ｍ６０は油温ＴＨＬを読み込む。そして、アイドル油圧取得処理Ｍ６０は、読み込んだ油温ＴＨＬに基づいてアイドル運転時の油圧ＰＬを推定し、その推定値に基づいてアイドル油圧ＰＬｉｄを取得する。なお、アイドル油圧取得処理Ｍ６０は、油温ＴＨＬが高いほどアイドル運転時の油圧ＰＬの推定値が低くなるように当該推定値を算出する。

動作速度算出処理Ｍ７０は、アイドル油圧ＰＬｉｄ及び油温ＴＨＬを読み込む。そして、動作速度算出処理Ｍ７０は、アイドル油圧ＰＬｉｄ及び油温ＴＨＬに基づいて可変機構部１１０の動作速度ＳＲｖｖｔを算出する。この動作速度ＳＲｖｖｔは、可変機構部１１０の動作によって変化される吸気バルブタイミングの単位時間当たりの最大変化量である。動作速度算出処理Ｍ７０は、アイドル油圧ＰＬｉｄが高いほど、あるいは油温ＴＨＬが高いほど、動作速度ＳＲｖｖｔの値が大きくなるように当該動作速度ＳＲｖｖｔを算出する。

ガード値算出処理Ｍ８０は、動作可能時間ＴＭｖｖｔ及び動作速度ＳＲｖｖｔを読み込む。そして、ガード値算出処理Ｍ８０は、読み込んだ動作可能時間ＴＭｖｖｔ及び動作速度ＳＲｖｖｔに基づき、次式（３）に基づいて上記ガード値ＶＴｇｄを算出する。

ＶＴｇｄ＝ＴＭｖｖｔ×ＳＲｖｖｔ …（３）
ＶＴｇｄ：ガード値
ＴＭｖｖｔ：動作可能時間
ＳＲｖｖｔ：動作速度
この式（３）に示されるように、ガード値ＶＴｇｄは、機関停止時間ＴＭｅｓ内において変更可能な吸気バルブタイミングの最大変更量となっている。そしてこの算出されたガード値ＶＴｇｄを用いて上述した目標吸気バルブタイミングＶＴｐのガード処理が実行される。

本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）上記ガード処理を実行することにより、上記固定位相からの吸気バルブタイミングの変更量は、上記ガード値ＶＴｇｄにて制限される。ここで、そのガード値ＶＴｇｄは、上述した機関停止時間ＴＭｅｓからロック時間ＴＭｆを減じた値である上記動作可能時間ＴＭｖｖｔに、可変機構部１１０の動作速度ＳＲｖｖｔを乗じることにより算出される。そのため、このガード値ＶＴｇｄは、内燃機関１０が運転停止するまでの間において上記固定位相に戻ることのできる吸気バルブタイミングの最大変更量となる。従って、機関運転中の吸気バルブタイミングは、運転停止したときに上記固定位相に戻ることのできる範囲内で変更されるようになり、機関停止時にはロック機構１５０による可変機構部１１０の固定をより確実に行うことができるようになる。また、これにより可変機構部１１０の固定不良に起因した機関始動時の異音発生や機関始動性の悪化なども抑えることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・油温算出処理Ｍ３０は、冷却水温ＴＨＷに基づいて油温ＴＨＬを算出した。この他、油温ＴＨＬを検出する油温センサが内燃機関１０に設けられている場合には、油温算出処理Ｍ３０を省略する。そして、ロック時間算出処理Ｍ４０やアイドル油圧取得処理Ｍ６０は、油温センサの検出値を読み込むようにしてもよい。

・ガード値算出処理として、可変動弁機構１００に供給されるオイルの粘度Ｄを算出する粘度算出処理Ｍ９０を更に備える。そして、ロック時間算出処理Ｍ４０は、油温ＴＨＬに加えて算出された粘度Ｄも読み込む。そして、ロック時間算出処理Ｍ４０は、油温ＴＨＬが高いほど、あるいは粘度Ｄが低いほど、ロック時間ＴＭｆが短くなるように当該ロック時間ＴＭｆを算出するようにしてもよい。この場合には、ロック時間ＴＭｆの推定精度が向上するようになる。

また、動作速度算出処理Ｍ７０は、アイドル油圧ＰＬｉｄ及び油温ＴＨＬに加えて、算出された粘度Ｄも読み込む。そして、動作速度算出処理Ｍ７０は、アイドル油圧ＰＬｉｄが高いほど、あるいは油温ＴＨＬが高いほど、あるいは粘度Ｄが低いほど、動作速度ＳＲｖｖｔの値が大きくなるように当該動作速度ＳＲｖｖｔを算出するようにしてもよい。この場合には、動作速度ＳＲｖｖｔの推定精度が向上するようになる。

なお、粘度算出処理Ｍ９０による粘度Ｄの算出は適宜行うことができる。例えば、オイルの温度と機関回転速度（理想的には回転速度が安定するアイドル回転速度がよい）と油圧と粘度Ｄとの関係性を予め調べておく。そして、その関係性を基にして、オイルの温度及び機関回転速度及び油圧から粘度Ｄを算出してもよい。また、オイルの温度と油圧と実際の可変機構部１１０の動作速度と粘度Ｄとの関係性を予め調べておく。そして、その関係性を基にして、オイルの温度及び油圧及び可変機構部１１０の動作速度から粘度Ｄを算出してもよい。

・可変動弁機構１００のロック機構１５０の構成は本実施形態に限られない。例えば、ロック穴１５３がハウジングロータ１１５の筒状部１１６に設けられており、ロックピン１５１が筒状部１１６の径方向外側方向に突出するように嵌め込まれてもよい。

・上記固定位相として、吸気バルブタイミングの最進角位相や、吸気バルブタイミングの最進角位相と吸気バルブタイミングの最遅角位相との間の中間位相を設定してもよい。
・上記可変動弁機構１００を排気側カムシャフト７０に設けて排気バルブ４９のバルブタイミングを変更してもよい。なお、この場合には、機関始動に適した排気バルブ４９のバルブタイミングを上記固定位相に設定することが好ましい。

・制御装置３００は、ＣＰＵ３００Ａとメモリ３００Ｂとを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置３００は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２１…気筒、２２…ピストン、３０…オイルパン、３１…クランクケース、３２…貯留ケース、３３…クランクシャフト、３４…コネクティングロッド、３８…オイルポンプ、４０…シリンダヘッド、４１…凹部、４２…燃焼室、４３…吸気ポート、４４…吸気通路、４５…燃料噴射弁、４６…吸気バルブ、４７…排気ポート、４８…排気通路、４９…排気バルブ、５０…点火プラグ、６０…吸気側カムシャフト、６１…吸気カム、６２…吸気側アーム、７０…排気側カムシャフト、７１…排気カム、７２…排気側アーム、８０…オイルコントロールバルブ、１００…可変動弁機構、１０１…カムスプロケット、１１０…可変機構部、１１１…ベーンロータ、１１２…ボス、１１３…ベーン、１１３Ｓ…ベーンシール部、１１５…ハウジングロータ、１１６…筒状部、１１７…区画壁、１１７Ｓ…区画シール部、１１８…収容室、１１９…進角室、１２０…遅角室、１５０…ロック機構、１５１…ロックピン、１５２…収容穴、１５３…ロック穴、１５５…ロックスプリング、１５７…連通路、１５９…窪み部、１９０…第１カバー、１９１…第２カバー、３００…制御装置、３００Ａ…中央処理装置（ＣＰＵ）、３００Ｂ…メモリ、３１０…クランク角センサ、３１１…カム角センサ、３１２…エアフロメータ、３１３…水温センサ、３１４…圧力センサ、３１５…車速センサ、３１６…アクセルポジジョンセンサ、３１７…シフト位置センサ、３１８…運転スイッチ。

Claims (1)

1. ハウジングロータとベーンロータとの相対回転を通じて内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変更する可変機構部と、前記ハウジングロータ及び前記ベーンロータを規定の固定位相にて固定するロック機構とを有する油圧駆動式の可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、機関運転中には前記固定位相からの前記バルブタイミングの変更量がガード値を超えないように制限するガード処理と、機関停止時には機関停止する前に前記バルブタイミングを前記固定位相に戻して前記ロック機構による前記固定を実行する停止時処理とを実行する制御装置であって、
   運転中の内燃機関が運転停止するまでに要する最短時間である機関停止時間を算出する停止時間算出処理と、
   前記ロック機構による前記固定を開始してから当該固定が完了するまでに要する時間であるロック時間を算出するロック時間算出処理と、
   前記機関停止時間から前記ロック時間を減じた値に前記可変機構部の動作速度を乗算した値を前記ガード値として設定するガード値算出処理とを実行する
   内燃機関の制御装置。