JP5566429B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構、及びその弁作動特性可変機構を駆動する電動機を備える内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構を電動機によって駆動する可変バルブタイミング装置が示されている。この装置によれば、電動機の回転速度に応じて電動機へ供給する電力の判定基準値が設定され、電動機への供給電力を示すパラメータが判定基準値を超えたときに、電動機の回転速度を通常より低い値に制限する発熱制限処理が行われる。

また内燃機関の燃費を向上させるために、所定条件が成立するとき（例えば車速がほぼ「０」でブレーキペダルが踏み込まれているとき）に、機関を自動停止させるアイドリングストップを行うことは、多くの車両用内燃機関で行われている。

特許４１７１０３６号公報

弁作動特性可変機構及び電動機は内燃機関に装着されるため、機関運転に伴う温度上昇に起因して、電動機あるいはその駆動回路の信頼性の低下または故障が発生する可能性が高くなる。したがって、特許文献１に示されるように電動機への供給電力が過大であると判定されたときに、回転速度を制限することは、電動機及び駆動回路の温度上昇を抑制する上で効果的である。

しかしながら、機関のアイドリングストップを実行する車両においては、以下のような課題がある。すなわち、アイドリングストップを行う場合は通常、機関の暖機は完了しており、機関を停止させるときに吸気弁作動位相を最遅角位相に制御することが行われる。そのため、アイドリングストップが頻繁に行われるような場合には、弁作動特性可変機構を駆動する電動機の負荷が増大し、特許文献１に示された手法のみではアイドリングストップ終了時の円滑な再始動性を確保しつつ温度上昇を効果的に抑制することは困難である。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、電動機で駆動される弁作動特性可変機構を備える内燃機関の制御装置であって、適時アイドリングストップを行いつつ、電動機及びその駆動回路の温度上昇を適切に抑制することができる制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構（４２）と、該弁作動特性可変機構（４２）を駆動する電動機（４４ａ）と、前記電動機の駆動電流値を変更することにより、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を制御する吸気弁作動位相制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、所定の機関停止条件が成立したときに前記機関を自動停止させる自動停止制御手段と、前記機関の温度を示す温度パラメータ（ＴＷ）を検出する機関温度パラメータ検出手段と、前記温度パラメータ（ＴＷ）の検出値に応じて機関停止禁止時間（ＴＮＧＥＶＴＣ）を設定する機関停止禁止時間設定手段と、前記電動機の駆動電流値（ＩＶＴＣ）を推定する電流値推定手段と、前記温度パラメータ（ＴＷ）の検出値に応じて、上限電流値（ＩＬＭＴ）を算出する上限電流値算出手段と、前記温度パラメータ（ＴＷ）の検出値に応じて、上限速度（ＲＬＭＴ）を算出する上限速度算出手段と、前記駆動電流値（ＩＶＴＣ）が前記上限電流値（ＩＬＭＴ）以上である状態が第１所定時間（ＴＲＬＣＳ）継続したときに、前記電動機の回転速度指令値の変更速度（ＲＮＭ）を前記上限速度（ＲＬＭＴ）以下に制限する速度制限処理を実行する速度制限手段とを備え、前記機関停止禁止時間設定手段は、前記電流値推定手段により推定される駆動電流値（ＩＶＴＣ）をさらに用いて前記機関停止禁止時間（ＴＮＧＥＶＴＣ）の設定を行い、前記自動停止制御手段は、前記機関の始動時点からの経過時間（ＴＡＣＲ）が前記機関停止禁止時間（ＴＮＧＥＶＴＣ）以下であるときは、前記所定機関停止条件が成立しても、前記自動停止を行わないことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記速度制限手段は、前記速度制限処理の実行中において前記駆動電流値（ＩＶＴＣ）が前記上限電流値（ＩＬＭＴ）より小さい状態が第２所定時間（ＴＲＬＣＥ）継続したときに、前記速度制限処理を終了することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記弁作動特性可変機構（４２）は、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を保持するときは前記電動機（４４ａ）の回転速度を前記吸気弁を駆動するカム軸の回転速度と同一とし、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を進角させるときは前記電動機（４４ａ）の回転速度を前記カム軸回転速度より速くし、前記吸気弁作動位相（ＣＡＩＮ）を遅角させるときは前記電動機（４４ａ）の回転速度を前記カム軸回転速度より遅くすることにより、前記吸気弁作動位相を変更する連れ回り式可変機構であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の温度を示す温度パラメータの検出値に応じて機関停止禁止時間が設定され、機関の始動時点からの経過時間が機関停止禁止時間以下であるときは、所定機関停止条件が成立しても、機関の自動停止を行わないように制御される。したがって、機関停止禁止時間より短い時間間隔で自動停止が行われることがなくなり、機関自動停止を適切に実行しつつ、電動機及びその駆動回路の温度上昇を抑制することができる。また、電動機の駆動電流値が推定され、機関温度を示す温度パラメータの検出値に応じて、上限電流値が算出され、推定された駆動電流値が上限電流値以上である状態が第１所定時間継続したときは、電動機の回転速度指令値の変更速度が上限速度以下に制限される。したがって、所定機関停止条件が成立しない運転状態が継続し、かつ駆動電流値が大きくなったような場合において、電動機及びその駆動回路の温度上昇を確実に抑制することができる。さらに、機関停止禁止時間は、機関温度パラメータだけでなく、電動機の駆動電流値に応じて設定されるので、機関停止禁止時間をより適切に設定し、機関自動停止の実行頻度を、温度上昇抑制が必要な範囲内で適度に制限することができる。

請求項２に記載の発明によれば、速度制限処理の実行中において駆動電流値が上限電流値より小さい状態が第２所定時間継続したときは、速度制限処理が終了するので、必要以上に電流指令値の変化速度が制限されることがなく、吸気弁の作動位相を作動位相指令値に遅滞なく制御することができる。また駆動電流値が上限電流値を下回ったとき直ちに速度制限処理を終了しないようにしたので、速度制限処理の開始／終了が短時間のうちに繰り返される制御のハンチング状態を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、連れ回り式可変機構によって吸気弁作動位相の変更が行われる。連れ回り式可変機構では、吸気弁作動位相を遅角方向へ変更する際には電動機において逆起電力が発生するため、特に最遅角位相への移行を行うことが発熱の点で最も厳しい運転状態となる。したがって、機関自動停止を機関停止禁止時間以下の時間間隔では行わない制御を行うことにより、温度上昇抑制効果がより顕著なものとなる。

本発明の一実施形態にかかる車両駆動装置の構成を示す図である。 図１に示す内燃機関及びモータ／発電機の制御系の構成を示す図である。 吸気弁及び排気弁のリフトカーブを示す図である。 図２に示す電動アクチュエータの配置を説明するための図である。 電動機の回転速度指令値の変更速度を制限する処理（速度制限処理）の実行条件を判定する処理のフローチャートである。 機関の自動停止を遅延させる条件を判定する処理のフローチャートである。 図５及び図６の処理で参照されるテーブルを示す図である。 図５の処理を説明するためのタイムチャートである。 速度制限処理のフローチャートである。 図９の処理で参照されるテーブルを示す図である。 アイドリングストップ制御処理のフローチャートである。 速度制限処理を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両駆動装置の構成を示す図であり、この車両駆動装置は、駆動源としての内燃機関（以下「エンジン」という）１及びモータ６１と、エンジン１により駆動される発電機６２と、エンジン１及びモータ６１の駆動力を駆動輪５６に伝達する駆動力伝達機構５４とを備えている。エンジン１の出力軸５１は、クラッチ５２、駆動軸５３を介して駆動力伝達機構５４に接続され、モータ６１の出力軸６５は直接駆動力伝達機構５４に接続されている。モータ６１は回生動作を行うときは発電機として作動する。駆動力伝達機構５４は、差動ギヤ機構を含む。

エンジン１の出力軸５１は、ギヤ対５７を介して発電機６２に接続されており、発電機６２はエンジン１の駆動力により発電を行うとともに、エンジン１の始動時にはスタータモータとして作動する。

モータ６１及び発電機６２は、それぞれパワードライビングユニット（以下「ＰＤＵ」という）６３，６４に電気的に接続されており、ＰＤＵ６３はＰＤＵ６４及び高圧バッテリ６６に接続されている。ＰＤＵ６３，６４は、モータ制御用電子制御ユニット（以下「ＭＯＴ−ＥＣＵ」という）、図２参照）７０に接続され、それぞれモータ６１及び発電機６２の動作制御を行うとともに、高圧バッテリ６６の充電及び放電の制御を行う。

図１に示す車両駆動装置は、クラッチ５２を解放状態として、高圧バッテリ６６からの電力によって駆動されるモータ６１の駆動力で走行する第１運転モード、クラッチ５２を解放状態として、エンジン１を作動させて発電機６２による発電を行い、その発電電力によって駆動されるモータ６１の出力で走行する第２運転モード、及びクラッチ５２が締結され、主としてエンジン１の駆動力で走行する第３運転モードで作動し、当該車両を駆動する。第３運転モードでは、エンジン負荷の増減に対応してモータ６１を発電機として作動させる回生動作、またはモータ６１の駆動力でエンジン出力のアシストが行われる。

また所定アイドリングストップ条件が成立したときは、エンジン１を自動的に停止させるアイドリングストップが行われ、所定アイドリングストップ条件が不成立となった時点でエンジン１の再始動が行われる。所定アイドリングストップ条件は、例えば車速ＶＰが所定車速以下であり、アクセルペダルが踏み込まれておらず、ブレーキペダルが踏み込まれており、かつ高圧バッテリ６６の残電荷量が所定量以上であるとき成立する。

図２はエンジン１及びモータ６１／発電機６２の制御系の構成を示す図であり、エンジン１はエンジン制御用電子制御ユニット（以下「ＥＮＧ−ＥＣＵ」という）５によって制御され、モータ６１／発電機６２は、ＰＤＵ６３，６４を介してＭＯＴ−ＥＣＵ７０により制御される。ＥＮＧ−ＥＣＵ５、ＭＯＴ−ＥＣＵ７０、及び駆動系制御用電子制御ユニット（ＰＴ−ＥＣＵ，図示せず）は、バス１００を介して相互に接続されており、相互に必要な情報を伝送する。図１に示すクラッチ５２は、ＰＴ−ＥＣＵによって締結／解放の制御が行われる。

エンジン１は吸気弁（図示せず）の弁リフト量及び開角を２段階に切り換える第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２とを有する弁作動特性可変装置４０を備えている。

エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁駆動装置４が取り付けられており、スロットル弁駆動装置４はＥＮＧ−ＥＣＵ５に接続されている。スロットル弁駆動装置４は、スロットル弁３を駆動するスロットルアクチュエータ及びスロットル弁開度センサを備えており、スロットル弁開度センサによる検出信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給されるとともに、ＥＮＧ−ＥＣＵ５からの駆動信号によりスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに制御される。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気通路２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＮＧ−ＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期が制御される。

スロットル弁３の上流側には吸入空気流量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気流量センサ７が設けられている。またスロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１０が装着されており、その検出信号はＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１、及びエンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸（図示せず）の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でカムパルスを発生し、各気筒の吸気行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でＴＤＣパルスを発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるカムパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相（吸気弁作動位相）ＣＡＩＮを検出することができる。

排気通路１３には、比例型酸素濃度センサ１５（以下「ＬＡＦセンサ１５」という）、排気浄化装置としての三元触媒１４、及び二値型酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１６が設けられており、ＬＡＦセンサ１５及びＯ２センサ１６の検出信号はＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給され、エンジン１で燃焼する混合気の空燃比制御に適用される。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２１及び当該車両のブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれているときオンするブレーキスイッチ２２が接続されており、センサ及びスイッチから検出信号及び切換信号がＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。スロットル弁３はスロットル弁駆動装置４により開閉駆動され、スロットル弁開度ＴＨはアクセルペダル操作量ＡＰに応じてＥＮＧ−ＥＣＵ５により制御される。なお、本実施形態では当該車両の走行速度（車速）ＶＰは、モータ６１の回転速度から算出されるが、通常の車速センサを設けて検出するようにしてもよい。

弁作動特性可変装置４０は、吸気弁のリフト量及び開角を第１作動特性と第２作動特性とに切り換える第１弁作動特性可変機構４１と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第２弁作動特性可変機構４２と、第１弁作動特性可変機構４１を駆動するための油圧制御機構４３と、第２弁作動特性可変機構４２を駆動するための電動アクチュエータ４４とを備えている。油圧制御機構４３及び電動アクチュエータ４４の作動はＥＮＧ−ＥＣＵ５により制御される。電動アクチュエータ４４は、電動機４４ａと、電動機４４ａの駆動回路としてのＥＤＵ（Electronic Drive Unit）４４ｂとによって構成される（図４参照）。

弁作動特性可変装置４０によれば、吸気弁は、図３に実線Ｌ１で示す第１作動特性と、実線Ｌ２で示す第２作動特性とを中心として、カムの作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ３，Ｌ４で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ５，Ｌ６で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。なお、排気弁は実線Ｌ７で示す一定の作動特性で駆動される。図３から明らかなように、本実施形態では吸気弁の閉弁時期ＣＡＩＶＣが圧縮行程の開始後となるように設定され、アトキンソンサイクル運転が行われる。
なお、図示は省略しているが、エンジン１には周知の排気還流機構及び蒸発燃料処理装置が設けられている。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、弁作動特性可変装置４０などに駆動信号を供給する出力回路を備えている。

ＭＯＴ−ＥＣＵ７０は、当該車両の走行状態及びエンジン１の運転状態に応じて、ＰＤＵ６３，６４を介してモータ６１及び発電機６２の作動制御を行う。

図４は、電動アクチュエータ４４の配置を説明するための模式図である。エンジン１（本体）は大まかにはシリンダブロック１ａ、シリンダヘッド１ｂ、及びチェーンケース１ｃからなり、シリンダヘッド１ｂに吸気弁及び排気弁を駆動するカムが装着されたカム軸が配置され、チェーンケース１ｃ内に第２弁作動特性可変機構４２が配置され、その第２弁作動特性可変機構４２を駆動できるように、チェーンケース１ｃに隣接して電動アクチュエータ４４を構成する電動機４４ａ及びＥＤＵ４４ｂが配置されている。電動機４４ａにはその回転速度（以下「モータ回転速度」という）ＮＭを検出する回転速度センサ２４が設けられており、その検出信号はＥＮＧ−ＥＣＵ５に供給される。

ＥＤＵ４４ｂは、ＥＮＧ−ＥＣＵ５に接続されており、ＥＮＧ−ＥＣＵ５からの制御信号に応じて、電動機４４ａを作動させて吸気弁作動位相ＣＡＩＮを変更する。なお、第２弁作動特性可変機構４２及び電動アクチュエータ４４の基本的な構成は、特許文献１に示される構成と同様である。したがって、モータ回転速度ＮＭを変化させることにより、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが変更される。より具体的には、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの指令値ＣＡＩＮＣＭＤと吸気弁作動位相ＣＡＩＮとの差分に応じてモータ回転速度ＮＭの目標値（以下「目標モータ回転速度」という）ＮＴが算出され、モータ回転速度ＮＭが目標モータ回転速度ＮＴと一致するように、電動機４４ａの駆動信号の制御デューティＤＵＴが変更される。

第２弁作動特性可変機構４２は、いわゆる連れ回り式の吸気弁作動位相可変機構であり、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを保持する場合には、モータ回転速度ＮＭをカム軸回転速度ＮＣＡＭに一致させる基本制御デューティＤＵＴＢに設定し、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを進角させる場合には、制御デューティＤＵＴを基本デューティＤＵＴＢより増加させてモータ回転速度ＮＭを増加させ、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを遅角させる場合には、制御デューティＤＵＴを基本デューティＤＵＴＢより減少させてモータ回転速度ＮＭを減少させる制御を行う。なお、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを遅角させる場合には、電動機４４ａを逆回転させる駆動信号を供給することにより、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを指令値ＣＡＩＮＣＭＤに迅速に制御することができる。

図４から明らかなように、電動アクチュエータ４４はエンジン１のチェーンケース１ｃに隣接して到着されるため、エンジン１で発生する熱の影響が非常に大きく、特にＥＤＵ４４ｂ内のトランジスタ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）の温度が高温になり易い。そこで、本実施形態では、図５及び図６（並び図９及び図１１）に示す処理により、モータ回転速度ＮＭの変更速度ＲＮＭを制限するレートリミット制御、及びエンジン１のアイドリングストップを遅延（禁止）するアイドリングストップ遅延制御を実行する。

図５は、レートリミット制御の実行条件を判定する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＮＧ−ＥＣＵ５において所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、電動機４４ａの供給する駆動電流値のなまし値（移動平均値）である相電流値ＩＶＴＣを算出する。具体的には、検出されるモータ回転速度ＮＭ及びモータ回転速度ＮＭの目標値（以下「目標モータ回転速度」という）ＮＴに応じて制御デューティＤＵＴの推定値（以下「推定デューティ」という）ＤＵＴＥを算出し、さらにモータ回転速度ＮＭ及び推定デューティＤＵＴＥに応じて、予め設定された相電流値マップ（図示せず）を検索することにより、相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰを算出する。

相電流値マップは、電動機４４ａを正回転（カム軸の回転方向と同じ方向に回転）させる駆動信号については、推定デューティＤＵＴＥが増加するほど相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰが増加し、モータ回転速度ＮＭが増加するほど相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰが減少するように設定されており、電動機４４ａを逆回転させる駆動信号については、推定デューティＤＵＴＥが増加するほど相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰが増加し、モータ回転速度ＮＭが増加するほど相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰが増加するように設定されている。

相電流値ＩＶＴＣは、下記式（１）（なまし演算式）に相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰを適用することにより、算出される。式（１）のＫＡＶは「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数であり、ＩＶＴＣＺは相電流値ＩＶＴＣの前回算出値である。なお、相電流値ＩＶＴＣは、相電流マップ値ＩＶＴＭＡＰの直近のｎ個の算出値を平均化する移動平均演算により算出するようにしてもよい。
ＩＶＴＣ＝ＫＡＶ×ＩＶＴＣＺ＋（１−ＫＡＶ）×ＩＶＴＭＡＰ （１）

ステップＳ１２では、エンジン冷却水温ＴＷに応じて図７（ａ）に示すＩＬＭＴテーブルを検索し、上限電流値ＩＬＭＴを算出する。ＩＬＭＴテーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほど上限電流値ＩＬＭＴが減少するように設定されている。

ステップＳ１３では、相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴ以上であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、ダウンカウントタイマＴＭＮＧをリミット制御開始時間ＴＲＬＣＳ（例えば１．５秒）に設定する（ステップＳ１４）。次いでダウンカウントタイマＴＭＯＫをカウントダウンし（ステップＳ１７）、タイマＴＭＯＫの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。タイマＴＭＯＫは、レートリミット制御を実行しているときに、ステップＳ１９でリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥ（例えば１０秒）が設定され、ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）から否定（ＮＯ）に変化した時点からカウントダウンされる。したがって、ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）である状態がリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥ以上継続しているときは、ステップＳ１８の答は肯定（ＹＥＳ）となり、レートリミット制御実行フラグＦＲＬＣを「０」に設定する（ステップＳ２０）。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴ以上であるときは、ＮＧタイマＴＭＮＧをカウントダウンし（ステップＳ１５）、次いでＮＧタイマＴＭＮＧの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であり、ステップＳ１７に進む。この場合には、ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となって、レートリミット制御実行フラグＦＲＬＣは「０」に維持される（ステップＳ２０）。

ステップＳ１６の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわち相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴ以上となった時点からリミット制御開始時間ＴＲＬＣＳが経過したときは、ステップＳ１９に進んで、ＯＫタイマＴＭＯＫをリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥに設定し、次いでレートリミット制御実行フラグＦＲＬＣを「１」に設定する（ステップＳ２１）。レートリミット制御実行フラグＦＲＬＣが「１」に設定されると、後述するレートリミット制御が実行される。

レートリミット制御を実行することにより、ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）から否定（ＮＯ）に変化すると、その時点からリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥが経過するまではステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）となる。したがって、レートリミット制御が継続される。その後ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ２０に進んで、レートリミット制御を終了する。

図６は、アイドリングストップ遅延制御の実行条件を判定する処理のフローチャートである。この処理はＥＮＧ−ＥＣＵ５で所定時間毎に実行される。
ステップＳ３１では、エンジン冷却水温ＴＷに応じて図７（ｂ）に示すＴＮＧＥＶＴＣテーブルを検索して、エンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣを算出する。ＴＮＧＥＶＴＣテーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほどエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣが長くなるように設定されている。

ステップＳ３２では、エンジン１の今回の運転を開始した時点（直前の始動時点）からの経過時間である始動後経過時間ＴＡＣＲがエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣ以下であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわち始動後経過時間ＴＡＣＲが短いときは、ＩＳ遅延フラグＦＩＳＤＬＹを「１」に設定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２の答が否定（ＮＯ）、すなわち始動後経過時間ＴＡＣＲがエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣを超えているときは、ＩＳ遅延フラグＦＩＳＤＬＹを「０」に設定する（ステップＳ３４）。

図８は、図５の処理を説明するためのタイムチャートであり、相電流値ＩＶＴＣ、タイマＴＭＮＧの値、タイマＴＭＯＫの値、及びレートリミット制御実行フラグＦＲＬＣの推移を示す。

時刻ｔ１において相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴを超えると、タイマＴＭＮＧのカウントダウンが開始される。時刻ｔ２においてタイマＴＭＮＧの値が「０」となると、タイマＴＭＯＫがリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥに設定されるとともに、レートリミット制御実行フラグＦＲＬＣが「１」に設定される。

その後時刻ｔ３において相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴを下回ると、タイマＴＭＯＫのカウントダウンが開始されるとともにタイマＴＭＮＧがリミット制御開始時間ＴＲＬＣＳに設定される。時刻ｔ４においてタイマＴＭＯＫの値が「０」となると、レートリミット制御実行フラグＦＲＬＣが「０」に戻される。

図９は、レートリミット制御を実行する処理のフローチャートである。この処理はＥＮＧ−ＥＣＵ５において所定時間毎に実行される。
ステップＳ４１ではレートリミット制御実行フラグＦＲＬＣが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときはレートリミット値ＲＬＭＴを通常制御に適用する最大リミット値ＲＴＭＡＸに設定する（ステップＳ４３）。レートリミット値ＲＬＭＴは、モータ回転速度ＮＭの変更速度ＲＮＭの上限値である。ステップＳ４３実行後は、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４１の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち図５の処理でレートリミット制御実行フラグＦＲＬＣが「１」に設定されたときは、エンジン冷却水温ＴＷに応じて図１０に示すＲＬＭＴテーブルを検索し、レートリミット値ＲＬＭＴを算出する（ステップＳ４２）。ＲＬＭＴテーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほどレートリミット値ＲＬＭＴが減少するように設定されている。ＲＬＭＴテーブルの設定値は、最大リミットＲＴＭＡＸより小さい値に設定されている。

ステップＳ４４では、レートリミット値ＲＬＭＴに応じて変更速度ＲＮＭを規制する。すなわちモータ回転速度ＮＭを規制範囲で変更することにより、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの変更を行う。

図１１は、アイドリングストップの実行制御を行う処理のフローチャートであり、この処理はＥＮＧ−ＥＣＵ５において所定時間毎に実行される。
ステップＳ５１では、アイドリングストップ条件フラグＦＩＳＣＮＤが「１」であるか否かを判別する。アイドリングストップ条件フラグＦＩＳＣＮＤは、上述した所定アイドリングストップ条件が成立するとき「１」に設定される。ステップＳ５１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＩＳ遅延フラグＦＩＳＤＬＹが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５２）。

ステップＳ５１またはＳ５２の答が否定（ＮＯ）であるときは、アイドリングストップ実行フラグＦＩＳＴＰを「０」に設定し（ステップＳ５４）、アイドリングストップを実行しない。一方ステップＳ５２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、アイドリングストップ実行フラグＦＩＳＴＰを「１」に設定し（ステップＳ５３）、アイドリングストップを実行する。

図１２は、レートリミット制御を説明するための制御動作例を示すタイムチャートである。この図には、アクセルペダルの踏み込みと戻しを頻繁に繰り返す運転操作が行われた例が示されている。なお、この図の時間軸のスケールが大きいので、アクセルペダル操作量ＡＰ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮは、いずれもパルス状に変化するように示されているが、実際には比較的大きな変化率で増加／減少を繰り返している。

図１２に示すようなアクセルペダル操作が行われると、吸気弁作動位相ＣＡＩＮがアクセルペダル操作量ＡＰの変化に対応して、短い周期で変動するため、電動アクチュエータ４４の単位時間当たりの負荷が増加し、相電流値ＩＶＴＣが徐々に増加し、相電流値ＩＶＴＣの増加に伴って、ＥＤＵ４４ｂ内のトランジスタの温度ＴＭＯＳも同様に上昇する。時刻ｔＳにおいて相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴを超えて、レートリミット制御が開始される。レートリミット制御によって、電動機４４ａの回転速度（モータ回転速度）ＮＭの変更速度ＲＮＭがレートリミット値ＲＬＭＴ以下に制限されるため、アクセルペダル操作量ＡＰの変更頻度が高くなっても、吸気弁作動位相ＣＡＩＮはアクセルペダル操作量ＡＰの変化に追従せずに変化するため、変動周期が長くなり、相電流値ＩＶＴＣ及びトランジスタ温度ＴＭＯＳが徐々に低下する（図の破線は、レートリミット制御を実行しなかった場合の推移を示す）。

以上のように本実施形態では、エンジン温度を示す温度パラメータであるエンジン冷却水温ＴＷに応じてエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣが設定され、エンジン１の直前の始動時点からの始動後経過時間ＴＡＣＲがエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣ以下であるときは、所定アイドリングストップ条件が成立しても、エンジン１のアイドリングストップを行わないように制御される。アイドリングストップを実行すると、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは再始動に備えて最遅角位相に変更されるため、アイドリングストップの実行頻度が高くなると、電動アクチュエータ４４の負荷が増加し、温度上昇を招く。したがって、エンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣより短い時間間隔でアイドリングストップを行わないようにすることによって、アイドリングストップを適切の実行しながら、電動機４４ａ及びＥＤＵ４４ｂの温度上昇を抑制することができる。

また相電流値ＩＶＴＣが算出され、エンジン冷却水温ＴＷに応じて、上限電流値ＩＬＭＴが算出され、算出された相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴ以上である状態がリミット制御開始時間ＴＲＬＣＳ以上継続したときは、モータ回転速度ＮＭの変更速度ＲＮＭがレートリミット値ＲＬＭＴ以下に制限される。したがって、所定アイドリングストップ条件が成立しない運転状態が継続し、かつ相電流値ＩＶＴＣが大きくなったような場合において、電動機４４ａ及びＥＤＵ４４ｂの温度上昇を確実に抑制することができる。

またレートリミット制御実行中において相電流値ＩＶＴＣが上限電流値ＩＬＭＴより小さい状態がレートリミット制御終了時間ＴＲＬＣＥ以上継続したときは、レートリミット制御が終了するので、必要以上にモータ回転速度ＮＭの変更速度ＲＮＭが制限されることがなく、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを作動位相指令値ＣＡＩＮＣＭＤに遅滞なく制御することができる。

また、第２弁作動特性可変機構４２は連れ回り式可変機構であり、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを遅角方向へ変更する際には電動機４４ａにおいて逆起電力が発生するため、特に最遅角位相への移行を行うことが発熱の点で最も厳しい運転状態となる。したがって、アイドリングストップをエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣ以下の時間間隔では行わない制御を行うことにより、顕著な温度上昇抑制効果が得られる。

本実施形態では、冷却水温センサ１０が機関温度パラメータ検出手段に相当し、ＥＤＵ４４ｂが吸気弁作動位相制御手段の一部を構成し、ＥＮＧ−ＥＣＵ５が吸気弁作動位相制御手段の一部、自動停止制御手段、機関停止禁止時間設定手段、電流値推定手段、上限電流値算出手段、上限速度算出手段、及び速度制限手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン冷却水温ＴＷに応じてエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣを設定するようにしたが（図７（ｂ））、エンジン冷却水温ＴＷ及び相電流値ＩＶＴＣに応じてエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣを設定するようにしてもよい。その場合には、相電流値ＩＶＴＣが増加するほど、エンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣが長くなるように設定することが望ましい。エンジン冷却水温ＴＷ及び相電流値ＩＶＴＣに応じてエンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣを設定することにより、エンジン停止禁止時間ＴＮＧＥＶＴＣをより適切に設定し、アイドリングストップの実行頻度を、温度上昇抑制が必要な範囲内で適度に制限することができる。

また機関温度を示す温度パラメータとしては、上述したエンジン冷却水温ＴＷに限るものではなく、エンジン１の潤滑油温度ＴＯＩＬあるいはエンジン１のシリンダブロックそのものの温度ＴＣＢＬＫなどを用いてもよい。

また上述した実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮを変更する第２弁作動特性可変装置４２だけでなく、吸気弁のリフト量及び開角を２段階に変更する第１弁作動特性可変機構を備えるエンジン１の制御装置を示したが、本発明は、第１弁作動特性可変機構を備えていない内燃機関の制御装置にも適用可能である。

また上述した実行形態では、アトキンソンサイクル運転を行うエンジン１の制御装置を示したが、本発明は通常の吸気弁作動特性で運転する内燃機関の制御装置にも適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

１ 内燃機関
５ エンジン制御用電子制御ユニット（吸気弁作動位相制御手段、自動停止制御手段、機関停止禁止時間設定手段、電流値推定手段、上限電流値算出手段、上限速度算出手段、速度制限手段）
１０ 冷却水温センサ（機関温度パラメータ検出手段）
４４ａ 電動機
４４ｂ 駆動回路（吸気弁作動位相制御手段）

Claims (3)

1. 吸気弁の作動位相を変更する弁作動特性可変機構と、該弁作動特性可変機構を駆動する電動機と、前記電動機の駆動電流値を変更することにより、前記吸気弁作動位相を制御する吸気弁作動位相制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   所定の機関停止条件が成立したときに前記機関を自動停止させる自動停止制御手段と、
   前記機関の温度を示す温度パラメータを検出する機関温度パラメータ検出手段と、
   前記温度パラメータの検出値に応じて機関停止禁止時間を設定する機関停止禁止時間設定手段と、
   前記電動機の駆動電流値を推定する電流値推定手段と、
   前記温度パラメータの検出値に応じて、上限電流値を算出する上限電流値算出手段と、
   前記温度パラメータの検出値に応じて、上限速度を算出する上限速度算出手段と、
   前記駆動電流値が前記上限電流値以上である状態が第１所定時間継続したときに、前記電動機の回転速度指令値の変更速度を前記上限速度以下に制限する速度制限処理を実行する速度制限手段とを備え、
   前記機関停止禁止時間設定手段は、前記電流値推定手段により推定される駆動電流値をさらに用いて前記機関停止禁止時間の設定を行い、
   前記自動停止制御手段は、前記機関の始動時点からの経過時間が前記機関停止禁止時間以下であるときは、前記所定機関停止条件が成立しても、前記自動停止を行わないことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記速度制限手段は、前記速度制限処理の実行中において前記駆動電流値が前記上限電流値より小さい状態が第２所定時間継続したときに、前記速度制限処理を終了することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記弁作動特性可変機構は、前記吸気弁作動位相を保持するときは前記電動機の回転速度を前記吸気弁を駆動するカム軸の回転速度と同一とし、前記吸気弁作動位相を進角させるときは前記電動機の回転速度を前記カム軸回転速度より速くし、前記吸気弁作動位相を遅角させるときは前記電動機の回転速度を前記カム軸回転速度より遅くすることにより、前記吸気弁作動位相を変更する連れ回り式可変機構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制御装置。

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