JP4706547B2 - 内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法 - Google Patents

内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法に関する。
従来、この種の内燃機関装置としては、吸気バルブのバルブタイミングを変更させることによって排気バルブのバルブタイミングと吸気バルブのバルブタイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化可能で、排気バルブの開時期と吸気バルブの閉時期とのオーバーラップが最も少ない状態における位相角である最遅角位相角を学習するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２０３７４号公報
ところで、こうした内燃機関装置では、吸気バルブの位相角を最遅角位相角とする際の制御量である最遅角位相角制御量を学習するのに加えて、内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量も学習するものがある。こうした複数の学習を行なうものにおいては、これらの学習を適正に行なうことが望まれているが、最遅角位相角制御量の学習条件が成立したときに最遅角位相角制御量の学習だけを行ない、アイドル制御量の学習条件が成立したときにアイドル制御量の学習だけを行なうものとすると、両方の学習が完了するまでの期間が長くなることがある。また、エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行するハイブリッド車両において、これらの学習を行なうために、エンジン停止中であっても学習条件を成立させるためにエンジンを始動するものでは、学習条件が成立した学習だけを行なうものとすると、学習の実行のためのエンジンの始動頻度を低減するのが困難となることがある。
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法は、内燃機関をアイドル運転するための制御量であるアイドル制御量と内燃機関の吸気バルブを所定の開閉タイミングとするための制御量である開閉タイミング制御量との両方の学習が完了するまでの期間を短縮することを目的の一つとする。また、本発明の車両では、内燃機関が停止されている状態でもアイドル制御量の学習や開閉タイミング制御量の学習を実行するために内燃機関の始動するものにおいて、学習の実行のための内燃機関の始動頻度を低減することを目的の一つとする。
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の内燃機関装置は、
内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件が成立したとき又は前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件が成立したとき、前記アイドル制御量の学習の実行および前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示する学習指示手段と、
前記学習指示手段による指示に基づいて前記アイドル制御量の学習を実行するアイドル学習実行手段と、
前記学習指示手段による指示に基づいて前記開閉タイミング制御量の学習を実行する開閉タイミング学習実行手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の内燃機関装置では、内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件が成立したとき又は吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習の実行および開閉タイミング制御量の学習の実行を指示し、その指示に基づいてアイドル制御量の学習を実行すると共に指示に基づいて開閉タイミング制御量の学習を実行する。これにより、アイドル制御量の学習と開閉タイミング制御量の学習とのうち学習条件が成立した学習だけを実行するものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる。ここで、前記所定の開閉タイミングは、前記吸気バルブの開閉タイミングが取り得る開閉タイミングのうち最も遅角側の開閉タイミングであるものとすることもできる。
こうした本発明の内燃機関装置において、前記学習指示手段は、前記アイドル学習実行手段によるアイドル制御量の学習が完了した以降に前記開閉タイミング学習条件が成立したときには前記アイドル制御量の学習の実行を指示せず、前記開閉タイミング学習実行手段による開閉タイミング制御量の学習が完了した以降に前記アイドル学習条件が成立したときには前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示しない手段であるものとすることもできる。こうすれば、既に学習が完了しているものに対する再学習を回避することができる。
また、本発明の内燃機関装置において、前記学習指示手段は、前記アイドル学習条件が成立したときには前記アイドル学習実行手段によるアイドル制御量の学習の実行，前記開閉タイミング学習手段による開閉タイミング制御量の学習の実行の順に連続して行なわれるよう指示し、前記開閉タイミング学習条件が成立したときには前記開閉タイミング学習実行手段による開閉タイミング制御量の学習の実行，前記アイドル学習実行手段によるアイドル制御量の学習の実行の順に連続して行なわれるよう指示する手段であるものとすることもできる。こうすれば、学習条件が成立した学習から順に実行するから、アイドル制御量の学習と開閉タイミング制御量の学習とをスムーズに実行することができる。
さらに、本発明の内燃機関装置において、前記学習指示手段は、前記内燃機関がアイドル運転されているときに前記アイドル学習条件が成立しているとして学習の実行を指示する手段であるものとすることもできる。この場合、前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、前記学習指示手段による指示に基づいて前記アイドル学習条件が成立するよう前記吸入空気量調節手段を制御する吸入空気量調節制御手段と、を備え、前記学習指示手段は、前記開閉タイミング学習条件が成立したときには、前記開閉タイミング制御量の学習の実行を前記開閉タイミング学習実行手段に指示し、前記開閉タイミング学習実行手段による開閉タイミング制御量の学習が完了した後に前記アイドル学習条件を成立させるよう前記吸入空気量調節制御手段に指示し、前記アイドル学習条件が成立した後に前記アイドル制御量の学習の実行を前記アイドル学習実行手段に指示する手段であるものとすることもできる。即ち、この場合には、開閉タイミング学習条件が成立したときには、開閉タイミング制御量の学習を実行し、学習が完了した後に内燃機関の吸入空気量を調節することによってアイドル学習条件を成立させてアイドル制御量の学習を実行するのである。
あるいは、本発明の内燃機関装置において、前記学習指示手段は、前記吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングを含む所定範囲内となっているときに前記開閉タイミング学習条件が成立しているとして指示する手段であるものとすることもできる。この場合、前記学習指示手段による指示に基づいて前記開閉タイミング学習条件が成立するよう前記開閉タイミング変更手段を制御する開閉タイミング変更制御手段を備え、前記学習指示手段は、前記アイドル学習条件が成立したときには、前記アイドル制御量の学習の実行をアイドル学習実行手段に指示し、前記アイドル学習実行手段によるアイドル制御量の学習が完了した後に前記開閉タイミング学習条件を成立させるよう前記開閉タイミング変更制御手段に指示し、前記開閉タイミング学習条件が成立した後に前記開閉タイミング制御量の学習の実行を前記開閉タイミング学習実行手段に指示する手段であるものとすることもできる。即ち、この場合には、アイドル学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習を実行し、学習が完了した後に吸気バルブの開閉タイミングを変更することによって開閉タイミング学習条件を成立させて開閉タイミング制御量の学習を実行するのである。
本発明の車両は、車軸側に動力を出力する上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置と、前記車軸側に動力を出力可能な電動機と、を備えることを要旨とする。この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を搭載するから、上述の本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、アイドル制御量の学習と開閉タイミング制御量の学習とのうち学習条件が成立した学習だけを実行するものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる効果などと同様の効果を奏することができる。しかも、アイドル学習条件が成立したとき又は開閉タイミング学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習と開閉タイミング制御量の学習とを実行するから、アイドル制御量の学習や開閉タイミング制御量の学習を実行するために、内燃機関が停止されている状態でもこれらの学習条件を成立させるために内燃機関を始動するものを考えると、学習の実行のための内燃機関の始動頻度を低減するができる。この場合、前記内燃機関の出力軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力とを伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該車軸側に出力する電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件が成立したとき又は前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件が成立したとき、前記アイドル制御量の学習の実行および前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示し、該指示に基づいて前記アイドル制御量の学習を実行すると共に前記指示に基づいて前記開閉タイミング制御量の学習を実行する
ことを要旨とする。
この本発明の内燃機関装置の制御方法によれば、内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件が成立したとき又は吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習の実行および開閉タイミング制御量の学習の実行を指示し、その指示に基づいてアイドル制御量の学習を実行すると共に指示に基づいて開閉タイミング制御量の学習を実行するから、アイドル制御量の学習と開閉タイミング制御量の学習とのうち学習条件が成立した学習だけを実行するものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる。ここで、前記所定の開閉タイミングは、前記吸気バルブの開閉タイミングが取り得る開閉タイミングのうち最も遅角側の開閉タイミングであるものとすることもできる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置２１を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、実施例の内燃機関装置２１を構成するエンジン２２およびエンジンＥＣＵ２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共にデファレンシャルギヤ２７を介して駆動輪２８ａ、２８ｂに連結された駆動軸２９にリングギヤが接続された遊星歯車機構３０と、遊星歯車機構３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、駆動軸２９に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ３２，３４に電気的に接続されたバッテリ３６と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
また、エンジン２２は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を備える。図３および図４に、可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図を示す。可変バルブタイミング機構１５０は、図示するように、クランクシャフト２６にタイミングチェーン１６２を介して接続されたタイミングギヤ１６４に固定されたハウジング部１５２ａと吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１２９に固定されたベーン部１５２ｂとからなるベーン式のＶＶＴコントローラ１５２と、ＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に油圧を作用させるオイルコントロールバルブ１５６とを備え、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に作用させる油圧を調節することによりハウジング部１５２ａに対してベーン部１５２ｂを相対的に回転させて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を連続的に変更する。インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を図５に示す。実施例では、エンジン２２から効率よく動力が出力される吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を基準角とし、インテークカムシャフト１２９の角度をその基準角よりも進角させることによりエンジン２２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができ、インテークカムシャフト１２９の角度を最遅角させることによりエンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２２の運転の停止や始動に適した運転状態とすることができるよう構成されている。
また、ＶＶＴコントローラ１５２のベーン部１５２ｂには、ハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとの相対回転を固定するロックピン１５４が取り付けられている。図６にロックピン１５４の構成の概略を示す構成図を示す。ロックピン１５４は、図示するようにロックピン本体１５４ａと、ロックピン本体１５４ａがハウジング部１５２ａの方向に付勢されるよう取り付けられたスプリング１５４ｂとを備え、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにスプリング１５４ｂのスプリング力によりハウジング部１５２ａに形成された溝１５８に嵌合しベーン部１５２ｂをハウジング部１５２ａに固定する。また、ロックピン１５４は、油路１５９を介してスプリング１５４ｂのスプリング力に打ち勝つ油圧を作用させることにより溝１５８に嵌合されたロックピン本体１５４ａを引き抜くことができるよう図示しない油圧式のアクチュエータが設けられている。
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８のインテークカムシャフト１２９や排気バルブを開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量や吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とする際の制御量などを学習している。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット４０には、イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号，シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ３２，３４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量や吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とする際の制御量である最遅角制御量の学習を実行する際の動作について説明する。図７は、エンジンＥＣＵ２４により実行される学習指示ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、アイドル制御量と最遅角制御量とのうち少なくとも一方の学習が完了していないときに実行される。ここで、アイドル制御量の学習が完了しているか否かや最遅角制御量の学習が完了しているか否かの判定は、例えば、初期値として値０が設定されると共にアイドル制御量の学習が完了したときに値１が設定されるアイドル学習完了判定フラグＧ１の値や、初期値として値０が設定されると共に最遅角制御量の学習が完了したときに値１が設定される最遅角学習完了判定フラグＧ２の値を調べることにより行なうことができる。このアイドル学習完了判定フラグＦ１や最遅角学習完了判定フラグＦ２についての詳細は後述する。
学習指示ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、アイドル学習条件成立判定フラグＦ１と最遅角学習条件成立判定フラグＦ２とを入力すると共に（ステップＳ１００）、入力したアイドル学習条件成立判定フラグＦ１と最遅角学習条件成立判定フラグＦ２とを調べることにより、アイドル学習条件成立判定フラグＦ１と最遅角学習条件成立判定フラグＦ２とのうちいずれか一方に値１が設定されるのを待つ処理を行なう（ステップＳ１１０）。ここで、アイドル学習条件成立判定フラグＦ１は、図示しないアイドル学習条件成立判定フラグ設定ルーチンにより、アイドル制御量を学習するための条件であるアイドル学習条件が成立していないときに値０が設定され、アイドル学習条件が成立したときに値１が設定されてＲＡＭ２４ｃに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。アイドル学習条件としては、例えば、エンジン２２がアイドル運転されている条件や、水温センサ１４２からのエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度（例えば、６５度や７０度など）以上である条件などがあり、実施例では、これらの条件を全て満たすときにアイドル制御量の学習条件が成立していると判定するものとした。最遅角学習条件成立判定フラグＦ２は、図示しない最遅角学習条件成立判定フラグ設定ルーチンにより、最遅角制御量を学習するための条件である最遅角学習条件が成立していないときに値０が設定され、最遅角学習条件が成立したときに値１が設定されてＲＡＭ２４ｃに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。最遅角学習条件としては、例えば、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍（例えば、最遅角を含み、最遅角から進角側に１度や２度，３度など許容する範囲内）である条件や、エンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉｄｌやそれよりも若干小さい回転数以上である条件などがあり、実施例では、これらの条件の全てを満たすときに最遅角学習条件が成立していると判定するものとした。ステップＳ１００，Ｓ１１０の処理は、アイドル学習条件または最遅角学習条件が成立するのを待つ処理となる。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２をアイドル運転する際には、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角よりも若干進角側の開閉タイミングとするものとした。即ち、アイドル学習条件と最遅角学習条件とが同時には成立しないものとした。以下、説明の容易のために、まず、アイドル学習条件成立判定フラグＦ１が値１で最遅角学習成立判定フラグＦ２が値０のとき即ちアイドル学習条件が成立したときについて説明し、その後、アイドル学習条件成立判定フラグＦ１が値０で最遅角学習成立判定フラグＦ２が値１のとき即ち最遅角学習条件が成立したときについて説明する。
アイドル学習条件成立判定判定フラグＦ１が値１で最遅角学習条件成立判定フラグＦ２が値０のとき、即ちアイドル学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習が実行されるよう指示する（ステップＳ１２０）。こうしてアイドル制御量の学習の指示がなされると、エンジンＥＣＵ２４は、図８に例示するアイドル学習実行ルーチンを実行する。以下、図７の学習指示ルーチンの説明を一旦中断して図８のアイドル学習実行ルーチンについて説明する。
アイドル学習実行ルーチンでは、アイドル学習完了判定フラグＧ１を値０にリセットしてこれをＲＡＭ２４ｃに記憶し（ステップＳ３００）、アイドル制御量の学習を実行し（ステップＳ３１０）、アイドル制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ３２０）、アイドル学習完了判定フラグＧ１に値１を設定してこれをＲＡＭ２４ｃに記憶して（ステップＳ３３０）、このルーチンを終了する。ここで、アイドル制御量の学習では、エンジン２２の回転数Ｎｅをアイドル回転数Ｎｉｄｌとするのに必要な制御量（例えばスロットルバルブ１２４のポジションなど）の学習を実行する。こうして学習した値をＲＡＭ２４ｃに記憶しておき、次回以降のエンジン２２のアイドル運転時の制御に用いることにより、エンジン２２のアイドル運転をより適正なものとしている。
図７の学習指示ルーチンの説明に戻って、ステップＳ１２０でアイドル制御量の学習の実行を指示すると、図８のアイドル学習実行ルーチンによりＲＡＭ２４ｃに記憶されたアイドル学習完了判定フラグＧ１を入力すると共に（ステップＳ１３０）、入力したアイドル学習完了判定フラグＧ１の値を調べることにより、このアイドル学習完了判定フラグＧ１に値１が設定される、即ちアイドル制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ１４０）、最遅角制御量の学習条件が成立するよう制御する（ステップＳ１５０）。前述したように、実施例では、最遅角制御量の学習条件として、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍である条件やエンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉｄｌやそれよりも若干小さい回転数以上である条件などを考えている。いま、最遅角制御量の学習条件は成立しておらずアイドル制御量の学習条件だけが成立しているときを考えているから、エンジン２２の回転数Ｎｅはアイドル回転数Ｎｉｄｌ近傍であると考えられ、ステップＳ１５０の処理は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍となるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御する処理となる。具体的には、オイルコントロールバルブ１５６を駆動してＶＶＴコントローラ１５２の遅角室に油圧を作用させる処理となる。
そして、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍となることによる最遅角学習条件の成立を待って（ステップＳ１６０）、最遅角制御量の学習を実行する（ステップＳ１７０）。こうして最遅角制御量の学習の指示がなされると、エンジンＥＣＵ２４は、図９に例示する最遅角学習実行ルーチンを実行する。以下、図７の学習指示ルーチンの説明を一旦中断して図９の最遅角学習実行ルーチンについて説明する。
最遅角学習実行ルーチンでは、最遅角学習完了判定フラグＧ２を値０にリセットしてこれをＲＡＭ２４ｃに記憶し（ステップＳ４００）、最遅角制御量の学習を実行し（ステップＳ４２０）、最遅角制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ４３０）、最遅角学習完了判定フラグＧ２に値１を設定してこれをＲＡＭ２４ｃに記憶して（ステップＳ４４０）、このルーチンを終了する。ここで、最遅角制御量の学習では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角としてこの際の制御量（例えば、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の遅角室に作用させる油圧など）の学習を実行する。こうして学習した値をＲＡＭ２４ｃに記憶しておき、次回以降に吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とする際の制御に用いることにより、吸気バルブ１２８を最遅角とする際の制御量をより適正なものとしている。
図７の学習指示ルーチンに戻って、ステップＳ１７０で最遅角制御量の学習を指示すると、図９の最遅角学習実行ルーチンによりＲＡＭ２４ｃに記憶された最遅角学習完了判定フラグＧ２の値を入力すると共に（ステップＳ１８０）、入力した最遅角学習完了判定フラグＧ２の値を調べることにより、この最遅角学習完了判定フラグＧ２に値１が設定される、即ち最遅角制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ１９０）、学習指示ルーチンを終了する。このように、実施例では、アイドル学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習と最遅角制御量の学習とを連続して実行するのである。これにより、アイドル制御量と最遅角制御量との両方の学習を速やかに行なうことができ、アイドル制御量の学習だけを行なうものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０において、学習の実行のために、エンジン２２を停止している最中であっても学習が完了していないときには学習条件が成立させるためにエンジン２２を始動するものでは、実施例のように、アイドル制御量の学習と最遅角制御量の学習とを連続して実行することにより、学習の実行のためのエンジン２２の始動頻度を低減することができる。
次に、ステップＳ１１０でアイドル学習条件成立判定フラグＦ１が値０で最遅角学習成立判定フラグＦ２が値１のとき即ち最遅角学習条件が成立したときについて説明する。このときには、まず、最遅角制御量の学習の実行を指示し（ステップＳ２００）、図９の最遅角学習実行ルーチンが実行されて最遅角学習完了判定フラグＧ２に値１が設定される、即ち最遅角制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、アイドル学習条件が成立するよう制御する（ステップＳ２３０）。前述したように、実施例では、アイドル学習条件として、エンジン２２がアイドル運転されている条件や、水温センサ１４２からのエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度以上である条件などを考えている。いま、アイドル学習条件が成立しておらず最遅角学習条件だけが成立しているときを考えているから、エンジン２２の回転数Ｎｅはアイドル回転数Ｎｉｄｌやそれよりも若干低い回転数以上であると考えられ、ステップＳ２００の処理は、エンジン２２がアイドル運転されると共にエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度以上となるようスロットルモータ１３６や燃料噴射弁１２６などを駆動する処理となる。
そして、エンジン２２がアイドル運転されると共にエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度以上となることによるアイドル学習条件の成立を待って（ステップＳ２４０）、アイドル制御量の学習の実行を指示し（ステップＳ２５０）、図８のアイドル学習実行ルーチンが実行されてアイドル学習完了判定フラグＧ１に値１が設定される、即ちアイドル制御量の学習が完了するのを待って（ステップＳ２６０）、学習指示ルーチンを終了する。このように、実施例では、最遅角学習条件が成立したときには、最遅角制御量の学習とアイドル制御量の学習とを連続して実行するのである。これにより、最遅角制御量とアイドル制御量との両方の学習を速やかに行なうことができ、最遅角制御量の学習だけを行なうものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０において、学習の実行のために、エンジン２２を停止している最中であっても学習が完了していないときには学習条件を成立させるためにエンジン２２を始動するものでは、実施例のように、最遅角制御量の学習とアイドル制御量の学習とを連続して実行することにより、学習の実行のためのエンジン２２の始動頻度を低減することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アイドル学習条件または最遅角学習条件が成立したときには、アイドル制御量の学習と最遅角制御量の学習とを実行するから、両方の学習を速やかに行なうことができ、学習条件が成立した学習だけを行なうものに比して両方の学習が完了するまでの期間を短縮することができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アイドル制御量の学習と最遅角制御量の学習とを連続して行なうから、学習の実行のために、エンジン２２を停止している最中であっても学習条件を成立させるためにエンジン２２を始動するものでは、学習の実行のためのエンジン２２の始動頻度を低減することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドル学習条件が成立してアイドル制御量の学習を実行した後には、最遅角学習条件が成立するように制御して最遅角制御量の学習をアイドル制御量の学習に連続して行なうものとしたが、最遅角制御量の学習が既に完了しているときなどには、最遅角制御量の学習を行なわないものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、最遅角学習条件が成立して最遅角制御量の学習を実行した後には、アイドル学習条件が成立するよう制御してアイドル制御量の学習を最遅角制御量の学習に連続して行なうものとしたが、アイドル制御量の学習が既に完了しているときなどには、アイドル制御量の学習を行なわないものとしてもよい。この場合、完了した学習の再学習を回避することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図７の学習指示ルーチンにおいて、アイドル学習条件が成立してアイドル制御量の学習，最遅角制御量の学習を順に連続して実行している最中に運転者によってアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときや最遅角学習条件が成立して最遅角制御量の学習，アイドル制御量の学習を順に連続して実行している最中に運転者によってアクセルペダル５３が大きく踏み込まれたときなど、学習を実行している最中に学習条件が成立しなくなる場合については説明していないが、この場合には、ステップＳ１００の処理に戻って、アイドル学習条件または最遅角学習条件が成立するのを待つ処理を行なえばよい。そして、アイドル学習条件が成立したときにはステップＳ１２０以降の処理を行ない、最遅角学習条件が成立したときにはステップＳ２００以降の処理を行なえばよい。このとき、既に学習が完了しているものについては再学習を行なわないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドル学習条件が成立したときにはアイドル制御量，最遅角制御量の順に連続して学習を実行し、最遅角学習条件が成立したときには最遅角制御量，アイドル制御量の順に連続して学習を実行するものとしたが、アイドル学習条件と最遅角学習条件とのうちいずれの条件が成立したのかに拘わらず、アイドル制御量，最遅角制御量の順に連続して学習を実行するものとしてもよいし、最遅角制御量，アイドル制御量の順に連続して学習を実行するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２がアイドル運転されている条件や水温センサ１４２からのエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度（例えば、６５度や７０度など）以上である条件などに基づいてアイドル学習条件が成立しているか否かを判定するものとしたが、エンジン２２がアイドル運転されている条件だけに基づいてアイドル学習条件が成立しているか否かを判定するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、最遅角学習条件として、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍である条件やエンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉｄｌやそれよりも若干小さい回転数以上である条件などに基づいて最遅角学習条件が成立しているか否かを判定するものとしたが、可能であれば、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが最遅角近傍である条件だけに基づいて最遅角学習条件が成立しているか否かを判定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４において、学習の実行を指示する学習指示ルーチンと、指示ルーチンからの指示に基づいてアイドル制御量の学習を実行するアイドル学習実行ルーチンと、指示ルーチンからの指示に基づいて最遅角制御量の学習を実行する最遅角学習実行ルーチンと、を実行するものとしたが、これらを一つのルーチンにより実行するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドル学習条件が成立してアイドル学習を実行した後に最遅角学習条件が成立させる制御や、最遅角学習条件が成立して最遅角学習を実行した後にアイドル学習条件を成立させる制御を、学習指示ルーチンにより実行するものとしたが、学習指示ルーチンではこれらの指示を行ない、他のルーチンによりそれぞれの制御を実行するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドル制御量の学習と最遅角制御量の学習とを実行するものとしたが、最遅角制御量の学習に代えて、吸気バルブ１２８の開閉タイミングが所定のタイミング近傍である条件の成立に基づいて吸気バルブ１２８の開閉タイミングを所定のタイミングとする際の制御量の学習を実行するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、可変バルブタイミング機構１５０は、油圧式のものを用いるものとしたが、油圧式のものに限られず、例えば、電動式のものなどを用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸２９に出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸２９が接続された車軸（駆動輪２８ａ，２８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪２８ｃ，２８ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪２８ａ，２８ｂに接続された駆動軸２９に出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動軸２９に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸２９に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
実施例では、内燃機関からの動力と電動機からの動力とを用いて走行可能な自動車について説明したが、内燃機関からの動力だけを用いて走行可能な自動車に適用するものとしてもよい。また、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される内燃機関装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた内燃機関装置の形態としても構わない。さらに、こうした内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、内燃機関装置や車両の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０の外観構成を示す外観構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図である。 インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を示す説明図である。 ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される学習指示ルーチンの一例を示すフローチャートである。 アイドル学習実行ルーチンの一例を示すフローチャートである。 最遅角学習実行ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２７ デファレンシャルギヤ、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ 駆動輪、２９ 駆動軸、３０ 遊星歯車機構、３２，３４ インバータ、３６ バッテリ、４０ ハイブリッド用電子制御ユニット、４２ ＣＰＵ、４４ ＲＯＭ、４６ ＲＡＭ、５０ イグニッションスイッチ、５１ シフトレバー、５２ シフトポジションセンサ、５３ アクセルペダル、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５５ ブレーキペダル、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ インテークカムシャフト、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＶＶＴコントローラ、１５２ａ ハウジング部、１５２ｂ ベーン部、１５４ ロックピン、１５４ａ ロックピン本体、１５４ｂ スプリング、１５６ オイルコントロールバルブ、１５８ 溝、１５９ 油路、１６２ タイミングチェーン、１６４ タイミングギヤ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。


Claims (8)

  1. 内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段を備える内燃機関装置であって、
    前記内燃機関の回転数をアイドル回転数とするのに必要な制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件と前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量であり且つ前記アイドル制御量とは異なる制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件とのうちいずれか一方が成立したときにおいて、前記アイドル学習条件が成立したときには前記アイドル制御量の学習の実行を指示すると共に該アイドル制御量の学習が完了した後に前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示し、前記開閉タイミング学習条件が成立したときには前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示すると共に該開閉タイミング制御量の学習が完了した後に前記アイドル制御量の学習の実行を指示する学習指示手段と、
    前記学習指示手段による前記アイドル制御量の学習の実行指示に基づいて前記アイドル制御量の学習を実行するアイドル学習実行手段と、
    前記学習指示手段による前記開閉タイミング制御量の学習の実行指示に基づいて前記開閉タイミング制御量の学習を実行する開閉タイミング学習実行手段と、
    を備える内燃機関装置。
  2. 前記所定の開閉タイミングは、前記吸気バルブの開閉タイミングが取り得る開閉タイミングのうち最も遅角側の開閉タイミングである請求項１記載の内燃機関装置。
  3. 前記学習指示手段は、前記内燃機関がアイドル運転されているときに前記アイドル学習条件が成立しているとして学習の実行を指示する手段である請求項１または２記載の内燃機関装置。
  4. 請求項３記載の内燃機関装置であって、
    前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
    前記学習指示手段による指示に基づいて前記アイドル学習条件が成立するよう前記吸入空気量調節手段を制御する吸入空気量調節制御手段と、
    を備え、
    前記学習指示手段は、前記開閉タイミング学習条件が成立したときには、前記開閉タイミング制御量の学習の実行を前記開閉タイミング学習実行手段に指示し、前記開閉タイミング学習実行手段による開閉タイミング制御量の学習が完了した後に前記アイドル学習条件を成立させるよう前記吸入空気量調節制御手段に指示し、前記アイドル学習条件が成立した後に前記アイドル制御量の学習の実行を前記アイドル学習実行手段に指示する手段である
    内燃機関装置。
  5. 前記学習指示手段は、前記吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングを含む所定範囲内となっているときに前記開閉タイミング学習条件が成立しているとして指示する
    手段である請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関装置。
  6. 請求項５記載の内燃機関装置であって、
    前記学習指示手段による指示に基づいて前記開閉タイミング学習条件が成立するよう前記開閉タイミング変更手段を制御する開閉タイミング変更制御手段を備え、
    前記学習指示手段は、前記アイドル学習条件が成立したときには、前記アイドル制御量の学習の実行をアイドル学習実行手段に指示し、前記アイドル学習実行手段によるアイドル制御量の学習が完了した後に前記開閉タイミング学習条件を成立させるよう前記開閉タイミング変更制御手段に指示し、前記開閉タイミング学習条件が成立した後に前記開閉タイミング制御量の学習の実行を前記開閉タイミング学習実行手段に指示する手段である
    内燃機関装置。
  7. 車軸側に動力を出力する請求項１ないし６いずれか記載の内燃機関装置と、
    前記車軸側に動力を出力可能な電動機と、
    を備える車両。
  8. 内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段を備える内燃機関装置の制御方法であって、
    前記内燃機関の回転数をアイドル回転数とするのに必要な制御量であるアイドル制御量を学習するためのアイドル学習条件と前記吸気バルブの開閉タイミングを所定の開閉タイミングとする際の制御量であり且つ前記アイドル制御量とは異なる制御量である開閉タイミング制御量を学習するための開閉タイミング学習条件とのうちいずれか一方が成立したときにおいて、前記アイドル学習条件が成立したときには前記アイドル制御量の学習の実行を指示すると共に該アイドル制御量の学習が完了した後に前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示し、前記開閉タイミング学習条件が成立したときには前記開閉タイミング制御量の学習の実行を指示すると共に該開閉タイミング制御量の学習が完了した後に前記アイドル制御量の学習の実行を指示し、前記アイドル制御量の学習の実行指示に基づいて前記アイドル制御量の学習を実行すると共に前記開閉タイミング制御量の学習の実行指示に基づいて前記開閉タイミング制御量の学習を実行する
    内燃機関装置の制御方法。
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