JP5429398B2 - 車載内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関運転の自動停止／再始動制御を実施して車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置に関するものである。

周知のように、内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両では、車両の停止時や走行中に機関運転の自動停止と自動再始動とを繰り返すようにしている。また、信号待ち等の停車時に機関運転を自動停止させる、いわゆるエコノミーランニング制御を行う内燃機関でも、機関運転の自動停止と自動再始動とが繰り返し行われるようになっている。このような車載内燃機関の間欠運転を行う車両では、機関運転の再始動を運転者が気付かない程度まで、再始動時の機関振動を抑えることが求められている。

一方、車載内燃機関に適用される機構として、機関バルブ（吸／排気バルブ）のバルブ特性を可変とする可変動弁機構が実用されている。こうした可変動弁機構としては、機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構や、機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構などが知られている。

そして従来、作用角可変機構を備えるとともに、ハイブリッド車両に搭載される車載内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載の装置が提案されている。同文献に記載の制御装置の適用される車載内燃機関では、その始動性を確保するため、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角よりも大きくした状態で機関運転の再始動を行うようにしている。そのため、機関バルブの作用角が最小作用角となった状態で作用角可変機構が故障してしまうと、車載内燃機関の始動不良が発生するようになる。そこで同文献に記載の制御装置では、機関バルブの作用角が最小作用角となった状態で作用角可変機構が故障したときには、再始動不能となる事態を回避するため、機関運転の自動停止を禁止するようにしている。

特開２００９−２０２６６２号公報

ところで、バルブタイミング可変機構により吸気バルブの閉弁時期を圧縮行程中期まで遅角することでデコンプを行い、実圧縮比を下げることで、再始動時の機関振動を抑制することが考えられる。このような場合には、吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とした状態で機関運転の再始動を行うことになる。こうした場合において、吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とする動作位置（最遅角位置）よりも進角側の動作位置にてバルブタイミング可変機構が故障してしまうと、機関再始動が可能であっても、再始動時の実圧縮比の低減を十分に行えず、機関振動が増大するようになる。

また吸気バルブのバルブタイミングの進角や排気バルブのバルブタイミングの遅角、吸排気バルブの作用角の拡大によっては、吸排気バルブのバルブオーバーラップが増大して内部ＥＧＲ量が多くなる。そのため、バルブオーバーラップを大きくした状態でバルブタイミング可変機構や作用角可変機構が故障すると、機関運転再始動時に内部ＥＧＲ量が過多となって、失火が発生してエミッションが悪化するようになる。

このように可変動弁機構に故障が発生すると、その故障の内容によっては、機関運転の再始動は可能であっても、始動に伴う機関振動が大きくなって、運転者に違和感を与えたり、失火が生じてエミッションが悪化したりすることがある。

なお、エンジンと車両軸（ドライブシャフト）とが機械的に直結されている場合には、機関振動が車体に伝達され易く、機関運転の自動再始動に伴う機関振動の増大が特に深刻な問題となることがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、可変動弁機構の故障に起因して、再始動時の機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えたり、失火が発生してエミッションが悪化したりすることの、少なくとも一方を、好適に回避することのできる車載内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、吸気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置よりも進角側の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備えるようにしている。

再始動時の機関振動を抑えるため、あるいは失火の発生を抑えるため、吸気バルブのバルブタイミングを最遅角とした状態で機関運転の再始動を行う車載内燃機関では、吸気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置よりも進角側の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構が故障すると、再始動に伴う機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えることがある。また吸気バルブのバルブタイミングが進角されていると、排気バルブとのバルブオーバーラップが大きくなって内部ＥＧＲが増大し、その結果、失火が発生してエミッションが悪化することもある。その点、上記本発明では、そうした動作位置で吸気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、自動停止禁止部により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、上記本発明によれば、可変動弁機構の故障に起因して、再始動時の機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えるたり、失火が発生してエミッションが悪化したりすることの少なくとも一方を好適に回避することができるようになる。

なお、可変動弁機構の故障による再始動時の機関振動の増大や失火の発生は、吸気側バルブタイミング可変機構が前記最遅角位置に位置することで、吸気バルブの閉弁時期を圧縮行程中期まで遅角し、再始動時の車載内燃機関の実圧縮比を低下させるようにした車載内燃機関において特に顕著となる。そのため、上記本発明は、そうした吸気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関への適用が特に効果的である。

また吸気側バルブタイミング可変機構が故障した場合であっても、前記最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構の動作量が十分小さければ、支障なく機関自動再始動を行うことができる。そのため、吸気側バルブタイミング可変機構に故障が発生した場合であっても、最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するように自動停止禁止部を構成すれば、機関自動再始動時の機関振動や失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

機関始動時における内部ＥＧＲ過多による失火の発生は、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量に依存する。そのため、吸気バルブのバルブタイミングがある程度進角した位置で吸気側バルブタイミング可変機構が故障していても、排気バルブのバルブタイミングが十分進角されていれば、失火の発生を留めることができる。また故障したときの吸気バルブのバルブタイミングの進角量が小さくても、排気バルブのバルブタイミングが遅角側にあれば、失火が発生することもある。そこで吸気側バルブタイミング可変機構に加えて、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構をさらに備える車載内燃機関では、次のように自動停止禁止部を構成することが望ましい。すなわち、吸気側バルブタイミング可変機構に故障が発生し、かつ最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構の動作量が規定の判定値を超えるときに機関運転の自動停止を禁止するとともに、そのときの排気バルブのバルブタイミングに応じて判定値の値を可変設定するように自動停止禁止部を構成すると良い。このようにした場合には、機関自動再始動時における失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

また、吸気側バルブタイミング可変機構に加えて、排気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関では、排気バルブのバルブタイミングを進角して吸排気バルブのバルブオーバーラップを縮小することで、内部ＥＧＲを低減して再始動時の失火を抑えることがある。こうした場合、排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構が故障すると、内部ＥＧＲを十分に低減できずに失火が発生して、エミッションの悪化を招くことがある。そこで、吸気側バルブタイミング機構に加えて排気側バルブタイミング可変機構をさらに備える車載内燃機関では、そうした動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構が故障したときにも、機関運転の自動停止を禁止するように自動停止禁止部を構成するようにすると良い。

上記課題を解決するため、本発明に従うもう一つの態様では、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備えるようにしている。

排気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関では、排気バルブのバルブタイミングを進角して吸／排気バルブのバルブオーバーラップを縮小することで、内部ＥＧＲ量を低減して再始動時の失火を抑えることがある。こうした場合、排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構が故障すると、内部ＥＧＲ量を十分に低減できずに失火が発生して、エミッションの悪化を招いてしまうようになる。その点、上記本発明では、そうした動作位置で排気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、自動停止禁止部により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、上記本発明によれば、可変動弁機構の故障により失火が発生してエミッションが悪化することを好適に回避することができるようになる。

なお、排気側バルブタイミング可変機構に故障が発生した場合であっても、排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置から故障が発生した動作位置までの排気側バルブタイミング可変機構の動作量が十分に小さければ、支障なく機関自動再始動を行うことができる。そのため、排気側バルブタイミング可変機構に故障が発生した場合であっても、最進角位置から故障が発生した動作位置までの排気側バルブタイミング可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するように自動停止禁止部を構成すれば、機関自動再始動時の失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

上記課題を解決するため、本発明に従う更なる態様では、機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、作用角可変機構の正常時には、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とした状態で機関運転の自動再始動を行うとともに、機関バルブの作用角を最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で作用角可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備えるようにしている。

上記のような作用角可変機構を備える車載内燃機関では、作用角を縮小して吸排気バルブのバルブオーバーラップを縮小することで、内部ＥＧＲを低減して再始動時の失火を抑えることがある。こうした場合、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で作用角可変機構が故障すると、内部ＥＧＲを十分に低減できずに失火が発生して、エミッションの悪化を招いてしまうようになる。その点、上記本発明では、そうした動作位置で作用角可変機構が故障しているときには、自動停止禁止部により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、上記本発明によれば、可変動弁機構の故障により失火が発生してエミッションが悪化することを好適に回避することができるようになる。

なお、作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの作用角可変機構の動作量が十分に小さければ、支障なく機関自動再始動を行うことができる。そのため、作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの作用角可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するように自動停止禁止部を構成すれば、機関自動再始動時の失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

なお、車載内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両では、車両の停止時や走行中に、機関運転の停止と再始動とが繰り返し行われており、運転者に違和感を与えない程度まで機関運転の再始動に伴う機関振動を抑制することが求められる。また機関運転の再始動が高い頻度で行われるため、再始動時の失火の発生に伴うエミッションの悪化は、そうしたハイブリッド車両において特に顕著なものとなる。そのため、可変動弁機構の故障により再始動時の機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えたり、失火が発生してエミッションが悪化したりすることを好適に回避可能な上記本発明は、そうしたハイブリッド車両への適用が特に好適なものとなっている。

本発明の第１実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。 同実施形態での吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト曲線の遷移態様を示すグラフ。 同実施形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャート。 本発明の第２実施形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャート。 本発明の第３実施形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャート。 本発明の第４実施形態での吸気バルブのバルブリフト曲線の遷移態様を示すグラフ。 同実施形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャート。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の車載内燃機関の制御装置を具体化した第１の実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態は、図１に示すように、車載内燃機関１５とモーター１３との２つの駆動源を備え、かつ車載内燃機関１５が車両軸（ドライブシャフト）１４と機械的に直結された構成のハイブリッド車両に適用されるものとなっている。また本実施の形態の制御装置の適用される車載内燃機関は、吸気バルブ１１のバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構２と、排気バルブ１２のバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構３との２つの機構を可変動弁機構として備えるものとなっている。

同図１に示すように、本実施の形態の車載内燃機関１５の制御装置は、車載された電子制御ユニット１を中心として構成されている。電子制御ユニット１は、車両制御に係る各種演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリー（ＲＯＭ）を備えている。また電子制御ユニット１は、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）及び外部との信号の入出力を媒介するインターフェイスとして機能する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えている。

電子制御ユニット１の出力ポートには、車両に設けられた各種アクチュエーター類のための駆動回路が接続されている。例えば、吸気バルブ１１のバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構２、排気バルブ１２のバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構３、燃料を噴射供給するインジェクター４、内燃機関のシリンダに供給された燃料を点火する点火プラグ５などのための駆動回路が電子制御ユニット１の出力ポートに接続されている。

一方、電子制御ユニット１の入力ポートには、車両各部に設けられた各種センサーが接続されている。例えば車速を検出する車速センサー６、機関回転速度を検出するＮＥセンサー７、アクセル操作量（例えば、アクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル操作量センサー８、吸気バルブ１１のバルブタイミングを検出する吸気側ＶＴセンサー９、排気バルブ１２のバルブタイミングを検出する排気側ＶＴセンサー１０などが電子制御ユニット１の入力ポートに接続されている。

以上のように構成された本実施の形態では、電子制御ユニット１は、機関運転状況に応じて吸気側バルブタイミング可変機構２及び排気側バルブタイミング可変機構３を駆動して吸気バルブ１１及び排気バルブ１２の可変制御を実施する。なお図２には、こうしたバルブタイミングの可変に応じた吸気バルブ１１及び排気バルブ１２のバルブリフト曲線の遷移の態様が示されている。

また同図２には、機関始動時の吸気バルブ１１及び排気バルブ１２のバルブリフト曲線が実線で示されている。同図に示すように、機関始動時の吸気側バルブタイミング可変機構２は、吸気バルブ１１のバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする動作位置、すなわち最遅角位置に位置される。そして、これにより吸気バルブ１１の閉弁時期は、圧縮行程中期まで遅角されている。この車載内燃機関１５では、こうした吸気バルブ１１の閉弁時期の遅角により、デコンプを行って実圧縮比を下げることで、機関始動時の機関振動を抑制するようにしている。一方、機関始動時における排気側バルブタイミング可変機構３は、排気バルブ１２のバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする動作位置、すなわち最進角位置に位置される。この車載内燃機関１５では、こうして吸排気バルブのバルブオーバーラップを０とすることで、内部ＥＧＲを低減して、機関始動時の失火の発生を抑制するようにもしている。

更に電子制御ユニット１は、車両の走行状況に応じて車載内燃機関１５及びモーター１３の駆動力配分を変更するようにしている。例えば車両の発進時等には、モーター走行を行い、車両の定常運転時等には、機関走行を行うようにしている。そのため、この車両では、車両の停止時や走行中に機関運転の間欠運転が、すなわち車載内燃機関１５の自動停止と自動再始動との繰り返しが行われるようになっている。

ここで、固着等による吸気側バルブタイミング可変機構２の故障により、機関始動時の吸気側バルブタイミング可変機構２の動作位置を最遅角位置にできない場合には、十分なデコンプが行えなくなって、機関始動時の機関振動が大きくなる。また、固着等による排気側バルブタイミング可変機構３の故障により、機関始動時の排気側バルブタイミング可変機構３の動作位置を最進角位置にできない場合には、内部ＥＧＲが増大して、機関始動時に失火が発生することがある。なお、バルブタイミング可変機構の故障としては、機構内部の可動部材の固着や可変機構の駆動油圧を制御するオイルコントロールバルブのスリーブの噛み込みなどがある。

そこで、本実施の形態では、吸気バルブ１１のバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置よりも進角側の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構２が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止し、車載内燃機関１５の間欠運転を禁止するようにしている。また本実施の形態では、排気バルブ１２のバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構３が故障しているときにも、機関運転の自動停止を禁止し、車載内燃機関１５の間欠運転を禁止するようにしている。

なお、最遅角位置にて吸気側バルブタイミング可変機構２が故障したときや、最進角位置にて排気側バルブタイミング可変機構３が故障したときには、問題なく再始動を行える。そのため、そうしたときには、バルブタイミング可変機構の故障時であっても、機関運転の自動停止は禁止しないようにしている。

図３は、本実施の形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、車両走行中に電子制御ユニット１により周期的に繰り返し実行されるものとなっている。

さて、本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１はまずステップＳ１００において、吸気側バルブタイミング可変機構２（吸気ＶＴ）の進角故障又は排気側バルブタイミング可変機構３（排気ＶＴ）の遅角故障が発生しているか否かを確認する。ここでの進角故障とは、最遅角位置よりも進角側の動作位置における吸気側バルブタイミング可変機構２の故障を指している。また遅角故障とは、最進角位置よりも遅角側の動作位置における排気側バルブタイミング可変機構３の故障を指している。

ここで、いずれの故障も発生していなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、電子制御ユニット１はステップＳ１０１において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を許可した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。またいずれかの故障が発生していれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１はステップＳ１０２において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を禁止した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。

なお、こうした本実施の形態では、電子制御ユニット１が、本発明における自動停止部に相当する構成となっている。
以上説明した本実施の形態の車載内燃機関１５の制御装置によれば、次の効果を奏することができる。

（１）本実施の形態の車載内燃機関１５の制御装置は、吸気バルブ１１のバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構２を備える車載内燃機関１５に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して車載内燃機関１５の間欠運転を行うようにしている。そして本実施の形態では、吸気バルブ１１のバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置よりも進角側の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構２が故障しているときには、電子制御ユニット１が機関運転の自動停止を禁止するようにしている。

再始動時の機関振動を抑えるため、吸気バルブ１１のバルブタイミングを最遅角とした状態で機関運転の再始動を行う車載内燃機関１５では、最遅角位置よりも進角側の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構２が故障すると、再始動に伴う機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えることがある。また吸気バルブ１１のバルブタイミングが進角されていると、排気バルブ１２とのバルブオーバーラップが大きくなって内部ＥＧＲが増大し、その結果、失火が発生してエミッションが悪化することもある。その点、本実施の形態では、そうした動作位置で吸気側バルブタイミング可変機構２が故障しているときには、電子制御ユニット１により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、本実施の形態の車載内燃機関１５の制御装置によれば、可変動弁機構である吸気側バルブタイミング可変機構２の故障に起因して、再始動時の機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えるたり、失火が発生してエミッションが悪化したりすることの少なくとも一方を好適に回避することができるようになる。

（２）本実施の形態の車載内燃機関１５の制御装置は、排気バルブ１２のバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構３を備える車載内燃機関１５に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して車載内燃機関１５の間欠運転を行うようにしている。そして本実施の形態では、排気バルブ１２のバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構３が故障しているときには、電子制御ユニット１が機関運転の自動停止を禁止するようにしている。

排気バルブ１２のバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構３を備える車載内燃機関１５では、排気バルブ１２のバルブタイミングを進角して吸排気バルブのバルブオーバーラップを縮小することで、内部ＥＧＲ量を低減して再始動時の失火を抑えることがある。こうした場合、最進角位置よりも遅角側の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構３が故障すると、内部ＥＧＲ量を十分に低減できずに失火が発生して、エミッションの悪化を招いてしまうようになる。その点、本実施の形態では、そうした動作位置で排気側バルブタイミング可変機構３が故障しているときには、電子制御ユニット１により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、本実施の形態によれば、可変動弁機構である排気側バルブタイミング可変機構３の故障により失火が発生してエミッションが悪化することを好適に回避することができるようになる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、最遅角位置以外の動作位置にて吸気側バルブタイミング可変機構２が故障したときには、車載内燃機関１５の自動停止を禁止するようにしていた。また第１の実施の形態では、最進角位置以外の動作位置にて排気側バルブタイミング可変機構３が故障したときにも、車載内燃機関１５の自動停止を禁止するようにしていた。もっとも、故障が発生した動作位置によっては、機関振動や失火を問題とならない程度に抑制して機関自動再始動を行えることがある。

そこで、本実施の形態では、吸気側バルブタイミング可変機構２に故障が発生した場合であっても、最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構２の動作量が規定の判定値α以下であれば、機関運転の自動停止を許容するようにしている。また本実施の形態では、排気側バルブタイミング可変機構３に故障が発生した場合であっても、最進角位置から故障が発生した動作位置までの排気側バルブタイミング可変機構３の動作量が規定の判定値β以下であれば、このときにも機関運転の自動停止を許容するようにしている。

なお、ここでは、最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構２の動作量を、故障時の吸気バルブ１１のバルブタイミングの進角量にて求めるようにしている。ここでの進角量は、可変範囲の最遅角位置における吸気バルブ１１のバルブタイミングを基準としたバルブタイミングの変更量を指している。またここでは、最進角位置から故障が発生した動作位置までの排気側バルブタイミング可変機構３の動作量を、故障時の排気バルブ１２のバルブタイミングの遅角量にて求めるようにしている。ここでの遅角量は、可変範囲の最進角位置における吸気バルブ１１のバルブタイミングを基準としたバルブタイミングの変更量を指している。

図４は、本実施の形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、車両走行中に電子制御ユニット１により周期的に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１はまずステップＳ２００において、吸気側バルブタイミング可変機構２（吸気ＶＶＴ）に故障が発生し、且つ吸気バルブ１１のバルブタイミング進角量（吸気ＶＴ進角量）が判定値αを超えているか否かを判定する。また電子制御ユニット１は、ステップＳ２０１において、排気側バルブタイミング可変機構３（排気ＶＶＴ）に故障が発生し、且つ排気バルブ１２のバルブタイミング遅角量（排気ＶＴ遅角量）が判定値βを超えているか否かを判定する。

ここで、ステップＳ２００、Ｓ２０１のいずれにおいても否定判定されたときには（Ｓ２００：ＮＯ且つＳ２０１：ＮＯ）、電子制御ユニット１は、ステップＳ２０２において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を許可した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。またステップＳ２００、Ｓ２０１のいずれかにおいて肯定判定されたときには（Ｓ２００：ＹＥＳ又はＳ２０１：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１はステップＳ２０３において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を禁止した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によれば、上記（１）及び（２）に記載の効果に加え、更に次の効果を奏することができる。
（３）本実施の形態では、吸気側バルブタイミング可変機構２に故障が発生した場合であっても、吸気バルブ１１のバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構２の動作量が規定の判定値α以下であれば、機関運転の自動停止を許容するようにしている。また本実施の形態では、排気側バルブタイミング可変機構３に故障が発生した場合であっても、排気バルブ１２のバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置から故障が発生した動作位置までの排気側バルブタイミング可変機構３の動作量が規定の判定値β以下であるときにも、機関運転の自動停止を許容するようにしている。そのため、機関自動再始動時の機関振動や失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

（第３の実施の形態）
上述したように、機関始動時における内部ＥＧＲ過多による失火の発生は、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量に依存する。そのため、吸気バルブ１１のバルブタイミングがある程度進角した位置で吸気側バルブタイミング可変機構２が故障していても、排気バルブ１２のバルブタイミングが十分進角されていれば、失火の発生を留めることができる。また故障したときの吸気バルブ１１のバルブタイミングの進角量が小さくても、排気バルブ１２のバルブタイミングが遅角側にあれば、失火が発生することもある。

そこで本実施の形態では、機関運転の自動停止を禁止するか否かの判定に使用する上記判定値αを、そのときの排気バルブ１２のバルブタイミングに応じて可変設定するようにしている。具体的には、排気バルブ１２のバルブタイミングの遅角量が大きくなるほど、判定値αに小さい値を設定するようにしている。

図５は、本実施の形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、車両走行中に電子制御ユニット１により周期的に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１はまず、ステップＳ３００において、吸気側バルブタイミング可変機構２（吸気ＶＴ）に故障が発生しているか否かを確認する。ここで故障が発生していなければ（Ｓ３００：ＮＯ）、電子制御ユニット１は、ステップＳ３０１において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を許可した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。

一方、故障が発生していれば、電子制御ユニット１はステップＳ３０２において、そのときの排気バルブ１２のバルブタイミング遅角量（排気ＶＴ遅角量）から判定値γを算出する。ここで判定値γは、排気ＶＴ遅角量が大きいほど、小さい値が設定されるようになっている。

続いて電子制御ユニット１は、ステップＳ３０３において、故障の発生した吸気バルブ１１のバルブタイミング進角量（吸気ＶＴ進角量）が判定値γを超えているか否かを判定する。ここで電子制御ユニット１は、吸気ＶＴ進角量が判定値γ以下であれば（Ｓ３０３：ＮＯ）、ステップＳ３０１において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を許可した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。また電子制御ユニット１は、吸気ＶＴ進角量が判定値γを超えていれば（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、ステップＳ３０４において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を禁止した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施の形態では、上記（１）に記載の効果に加え、更に次の効果を奏することができる。
（４）本実施の形態では、吸気側バルブタイミング可変機構２に故障が発生し、且つ最遅角位置から故障が発生した動作位置までの吸気側バルブタイミング可変機構２の動作量が規定の判定値γを超えるときに機関運転の自動停止を禁止するようにしている。その上、本実施の形態では、そのときの排気バルブ１２のバルブタイミングに応じて判定値γの値を可変設定するようにしている。そのため、機関自動再始動時における失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

（第４の実施の形態）
車載内燃機関１５に適用される可変動弁機構として、例えば図６に示されるような態様で、機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構が知られている。なお、図６には、吸気バルブ１１の作用角を可変とする場合の吸気バルブ１１作用角の遷移が示されている。

こうした作用角可変機構を備える車載内燃機関１５では、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とした状態で機関運転の自動再始動を行うことで、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を小さくして、内部ＥＧＲを抑えて失火の発生を抑制することがある。そうした場合、機関バルブの作用角を上記最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で作用角可変機構が故障してしまうと、機関自動再始動時の機関バルブの作用角が本来よりも大きくなり、内部ＥＧＲが過多となるため、失火が発生することがある。

そこで本実施の形態では、機関バルブの作用角を上記最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で前記作用角可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止するようにしている。また本実施の形態では、作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの作用角可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するようにもしている。

図７は、本実施の形態に適用される間欠運転実施判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、車両走行中に電子制御ユニット１により周期的に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１はまず、ステップＳ４００において、作用角可変機構に故障が発生し、且つそのときの作用角が規定の判定値εを超えているか否かを判定する。ここで否定判定がなされたときには（Ｓ４００：ＮＯ）、電子制御ユニット１は、ステップＳ４０１において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を許可した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。また電子制御ユニット１は、作用角可変機構に故障が発生し、且つそのときの作用角が規定の判定値εを超えていれば（Ｓ４００：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２において、車載内燃機関１５の自動停止を、すなわち車載内燃機関１５の間欠運転を禁止した上で今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
（５）本実施の形態に係る車載内燃機関１５の制御装置は、機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備える車載内燃機関１５に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関１５の間欠運転を行っている。また本実施の形態では、電子制御ユニット１は、作用角可変機構の正常時には、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とした状態で機関運転の自動再始動を行うとともに、機関バルブの作用角を最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で作用角可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止するようにしている。

上記のような作用角可変機構を備える車載内燃機関１５では、作用角を縮小して吸排気バルブのバルブオーバーラップを縮小することで、内部ＥＧＲを低減して再始動時の失火を抑えることがある。こうした場合、機関バルブの作用角を最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で作用角可変機構が故障すると、内部ＥＧＲを十分に低減できずに失火が発生して、エミッションの悪化を招いてしまうようになる。その点、本実施の形態では、そうした動作位置で作用角可変機構が故障しているときには、電子制御ユニット１により機関運転の自動停止が禁止されるようになる。したがって、本実施の形態によれば、可変動弁機構である作用角可変機構の故障により失火が発生してエミッションが悪化することを好適に回避することができるようになる。

（６）本実施の形態では、作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの作用角可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するようにしている。そのため、機関自動再始動時の機関振動や失火の発生を抑えつつも、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることができるようになる。

以上説明した各実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。
・第４の実施の形態では、作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの作用角可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容するようにしていた。もっとも、作用角可変機構の故障に伴う機関自動再始動時の失火の発生を確実に抑えたいのであれば、機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置以外の動作位置で作用角可変機構が故障したときには、機関運転の自動停止を禁止するようにすると良い。

・第３の実施の形態では、排気バルブ１２のバルブタイミング遅角量に応じて判定値εを求め、吸気バルブ１１のバルブタイミング進角量がその判定値εを超えることをもって、機関運転の自動停止を禁止するようにしていたが、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量に基づいても同様の判定を行うことが可能である。すなわち、吸気側バルブタイミング可変機構２の故障発生時に、そのときのバルブオーバーラップ量が規定の判定値を超えるか否かによって機関運転の自動停止を禁止するか否かを判定するようにしても、機関自動再始動時における失火の発生を抑えつつ、機関運転の自動停止がなされる頻度を必要最小に留めることが可能である。

・第１及び第２の実施の形態では、吸気側、排気側の双方にバルブタイミング可変機構を備え、そのいずれかの故障の内容に応じて機関運転の自動停止を禁止するようにしていたが、吸気側、排気側のいずれか一方のみにバルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関にも本発明は適用可能である。

・上記実施の形態では、車両軸と機械的に直結された車載内燃機関に本発明を適用した場合を説明したが、本発明は、それ以外の構成の車載内燃機関にも同様に適用することができる。

・上記実施の形態では、車載内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載の車載内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合を説明したが、本発明は、そうしたハイブリッド車両以外の車両に搭載の車載内燃機関にも同様にその適用が可能である。例えば信号待ち等の停車時に機関運転を自動停止させる、いわゆるエコノミーランニング制御を行う内燃機関でも、機関運転の自動停止と自動再始動とが繰り返し行われるようになっている。そのため、そうした車載内燃機関でも、可変動弁機構の故障の内容によっては、機関自動再始動時に無視し得ない機関振動が発生したり、失火が発生したりするようになる。したがって、そうした車載内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合にも、可変動弁機構の故障に起因して、再始動時の機関振動が大きくなって運転者に違和感を与えたり、失火が発生してエミッションが悪化したりすることを、好適に回避することが可能である。

１…電子制御ユニット（自動停止禁止部）、２…吸気側バルブタイミング可変機構、３…排気側バルブタイミング可変機構、４…インジェクター、５…点火プラグ、６…車速センサー、７…ＮＥセンサー、８…アクセルセンサー、９…吸気側ＶＴセンサー、１０…排気側ＶＴセンサー、１１…吸気バルブ、１２…排気バルブ、１３…モーター、１４…車両軸、１５…車載内燃機関。

Claims (9)

1. 吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、
   前記吸気側バルブタイミング可変機構の動作位置を、前記吸気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置として前記機関運転の再始動を行うとともに、
   前記最遅角位置よりも進角側の動作位置にて前記吸気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止するとともに、前記吸気側バルブタイミング可変機構に故障が発生した場合であっても、前記最遅角位置から故障が発生した動作位置までの前記吸気側バルブタイミング可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容する自動停止禁止部を備える
   ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
2. 前記車載内燃機関は、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構をさらに備えるものであり、
   前記自動停止禁止部は、そのときの前記排気バルブのバルブタイミングに応じて前記判定値を可変とする
   請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置。
3. 吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側バルブタイミング可変機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構とを備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止 ／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、
   前記吸気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最遅角とする最遅角位置よりも進角側の動作位置にて前記吸気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止するとともに、前記排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて前記排気側バルブタイミング可変機構が故障しているときにも、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備える
   ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気側バルブタイミング可変機構は、前記最遅角位置に位置することで、前記吸気バルブの閉弁時期を圧縮行程中期まで遅角する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載内燃機関の制御装置。
5. 排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側バルブタイミング可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、
   前記排気バルブのバルブタイミングをその可変範囲の最進角とする最進角位置よりも遅角側の動作位置にて前記排気側バルブタイミング可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備える
   ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
6. 前記自動停止禁止部は、前記排気側バルブタイミング可変機構に故障が発生した場合であっても、前記最進角位置から故障が発生した動作位置までの前記排気側バルブタイミング可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容する
   請求項５に記載の車載内燃機関の制御装置。
7. 機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備える車載内燃機関に適用されて、機関運転の自動停止／再始動を実施して前記車載内燃機関の間欠運転を行う制御装置において、
   前記作用角可変機構の正常時には、前記機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とした状態で機関運転の自動再始動を行うとともに、
   前記機関バルブの作用角を前記最小作用角よりも大きい作用角とする動作位置で前記作用角可変機構が故障しているときには、機関運転の自動停止を禁止する自動停止禁止部を備える
   ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
8. 前記自動停止禁止部は、前記作用角可変機構に故障が発生した場合であっても、前記機関バルブの作用角をその可変範囲の最小作用角とする動作位置から故障の発生した動作位置までの前記作用角可変機構の動作量が規定の判定値以下であれば、機関運転の自動停止を許容する
   請求項７に記載の車載内燃機関の制御装置。
9. 前記車載内燃機関は、同車載内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載されている
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の車載内燃機関の制御装置。

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