JP5783255B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、中間ロック機能を有する可変バルブタイミング機構を備えた車両用エンジンの制御装置に関するものである。
一般に、たとえば吸気タイミングの遅角により吸入空気量を制限し、圧縮比よりも膨張比を大きくしたアトキン化により、低負荷時のエンジンの効率および燃費を向上させることが知られている。しかし、このようなアトキン化エンジンの始動時には、爆発力が不足してエンジン始動が困難となるという課題があった。これに対して、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているように、中間ロック機能を有する可変バルブタイミング機構を備えた車両用エンジンの制御装置が提案されている。これらの車両用エンジンでは、エンジン停止時には油圧が抜けるためにカムが最遅角位置に戻されて始動が困難となることを防止するために、エンジンの停止途中において、中間ロック機構により、エンジンの停止前にカムの遅角位置を中間ロック位置で機械的にロックさせられる。これにより、エンジンの始動性とエンジンの効率および燃費が向上させられる。
特開２００７−０６４１２７号公報 特開２００６−２８３７０４号公報 特開２００２−２５６９１０号公報
ところで、上記の従来の中間ロック機構では、エンジンを停止させる毎に、その停止過程で中間ロックを行ってその最遅角位置手前のロック位置でカムの位相を機械的にロックし、最遅角位置手前でカムの位相が固定される。しかしながら、電動機を用いてエンジンを始動可能な車両、たとえばハイブリッド車両などでは、エンジン始動ショックを低減するために常温時のエンジンは最遅角位置にカムを遅角させたデコンプした状態でエンジンを始動したいという、ニーズがある。また、同時に、極低温時のエンジン始動時には、デコンプした状態では爆発力が不足して始動できない場合があるため、中間ロック機構により最遅角位置手前のロック位置でカムを機械的にロックしたいという、ニーズもある。
これに対し、特許文献１および２に示すように、エンジンの停止に際して、オイル温度などのエンジンの状態量が最遅角位置でのエンジン始動可能の条件を満たすときには、エンジンの停止前にカムの位相を中間ロック位置よりも遅角側に制御して最遅角位相でエンジンを再始動させるようにして再始動時の振動を低減する一方で、オイル温度が低温となるなどエンジンの状態量が最遅角位置でのエンジン始動可能の条件を満たさないときには、エンジンの停止前にカムの位相を中間ロック位置に固定し、エンジンの再始動性を高める制御が記載されている。
しかしながら、このような従来の制御では、オイル温度などのエンジンの状態によって吸気バルブタイミングが最遅角位置でのエンジンの再始動が可能か否かが判断されている。たとえばハイブリッド車両のようにエンジンを駆動可能な出力トルク容量を有する電動機によってエンジンをクランキングする場合、バッテリの蓄電状態やインバータの発熱状態などによって電動機本来の出力が制限される場合は、前記最遅角位置ではエンジンの再始動性が困難となる場合があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、中間ロック機能を有する可変バルブタイミング機構を備えた車両用エンジンにおいて、エンジンを始動させる電動機の出力に制限があってもエンジンの始動性が得られる車両用エンジンの制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンを回転駆動して前記エンジンを始動させる電動機と、前記エンジンの吸気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機構と、前記バルブタイミングの最遅角位置と最進角位置との間の中間ロック位置にてバルブタイミングを機械的にロックする中間ロック機構と、を備えた車両用エンジンの制御装置であって、（ｂ）前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測される場合は、前記エンジンの停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせることを特徴とする。
このように構成された本発明の車両用エンジンの制御装置によれば、前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測される場合は、前記エンジンの停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせる過程において前記吸気バルブのバルブタイミングがその遅角範囲の中間ロック位置で固定させられるので、エンジンの再始動時の爆発力およびそれによる再始動性が高められる。
ここで、好適には、前記エンジンを再始動する際に前記電動機の出力が制限されることが予測されない場合は、前記エンジン停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせないことを特徴とする。このようにすれば、エンジンの再始動時の電動機の出力制限がないので、最遅角状態からエンジンを始動でき、再始動時の振動を低減させることができる。
また、好適には、前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測されるのに加えて、前記電動機のトルク制限が予測される場合は、前記エンジン停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせないことを特徴とする。このようにすれば、前記エンジンの再始動時に電動機の出力が制限されることに加えてトルク制限が予測される場合は、前記エンジン停止時に前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせないので、そのエンジンの再始動性を確保できる出力トルク値よりも低い出力トルクを上記制限されている電動機の出力の範囲内で出力可能であることを利用して、相対的にエンジンの回転負荷の軽い再遅角位置のエンジンを駆動することにより、エンジンのクランキングを優先的に行ってその再始動性を確保することができる。
また、好適には、前記電動機の温度、その電動機の駆動電流を制御するインバータの温度、その電動機へ駆動電流を供給するバッテリの温度上昇、そのバッテリの温度低下、および、そのバッテリの充電残量ＳＯＣの少なくとも１つに基づいて、前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測される。このようにすれば、車両状態に対応した電動機の出力制限が確実に予測される。
本発明の車両用エンジンの制御装置が好適に適用される車両用駆動装置の構成を説明するための骨子図である。 図１の車両用駆動装置を備える車両の、エンジンから駆動輪までの動力伝達経路を表した図である。 図１および図２のエンジンに備えられた可変バルブタイミング機構の要部を説明する、カムの回転軸心を含む断面で示す断面図である。 図３の可変バルブタイミング機構を説明する、カムの回転軸心に直交する断面で示す断面図であって、カムの開閉タイミングが最遅角位置に固定された状態を示している。 図４の可変バルブタイミング機構の作動を説明する断面図であって、カムの開閉タイミングが中間遅角位置に固定された状態を示している。 図３乃至図５の可変バルブタイミング機構の制御系統を説明する図である。 図６の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図６の電子制御装置による制御作動の要部を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の可変バルブタイミング機構を備える車両用エンジンの制御装置が好適に適用される車両用駆動装置８の要部構成を説明するための骨子図である。図２は、車両用駆動装置８から駆動輪２８までの動力伝達経路を説明する図である。
図１および図２に示すように、車両用駆動装置８は、車体にボルト止め等によって取り付けられる非回転部材としてのケース１２を有し、そのケース１２内において、エンジン１０側から、エンジン断続用クラッチＫ０、トルクコンバータ１４、油圧ポンプ１６、及び自動変速機１８を、第１軸心ＲＣ１上において順番にすなわち直列に備え、且つ、その第１軸心ＲＣ１と平行な第２軸心ＲＣ２まわりに回転駆動される電動機ＭＧを備えている。図２に示すように、駆動装置８は、ケース１２内において、自動変速機１８の出力回転部材である出力歯車８８と噛み合うカウンタドリブンギヤ２２、ファイナルギヤ対２４、及び、そのファイナルギヤ対２４を介してカウンタドリブンギヤ２２に連結された差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）２６を備えている。このように構成された駆動装置８は、例えば前輪駆動すなわちＦＦ型の車両６の前方に横置きされ、駆動輪２８を駆動するために好適に用いられるものである。駆動装置８において、エンジン１０の動力は、エンジン断続用クラッチＫ０が係合された場合に、エンジン１０とエンジン断続用クラッチＫ０とを連結するエンジン連結軸３２から、エンジン断続用クラッチＫ０、トルクコンバータ１４、自動変速機１８、カウンタドリブンギヤ２２、ファイナルギヤ対２４、差動歯車装置２６、および１対の駆動車軸３０等を順次介して１対の駆動輪２８へ伝達される。
エンジン１０は、駆動装置８に備えられており、クランク軸が第１軸心ＲＣ１まわりに回転駆動される内燃機関である。この内燃機関は、吸気弁（吸気バルブ）および／または排気弁（排気バルブ）の開閉タイミングすなわちバルブタイミングが変更可能なガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。
駆動装置８が有するエンジン連結軸３２は、ケース１２に対して第１軸心ＲＣ１まわりに回転可能で且つ第１軸心ＲＣ１方向に移動不能に設けられている。エンジン連結軸３２は、その一端でエンジン１０のクランク軸（エンジン出力軸）に対し相対回転不能に連結されており、他端には径方向外側に向けて突設したクラッチ連結部を備えている。そして、そのクラッチ連結部はバネ等を構成部品として備えてダンパとして機能する緩衝装置３６を含んでいるおり、その緩衝装置３６は、エンジントルクＴeの脈動を抑制しつつエンジントルクＴeをエンジン断続用クラッチＫ０に伝達する。
エンジン断続用クラッチＫ０は、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、油圧ポンプ１６が発生させる油圧を元圧とし駆動装置８が有する油圧制御回路によって係合解放制御される。エンジン断続用クラッチＫ０は、係合状態では、エンジン連結軸３２を介してポンプ翼車１４ａをエンジン１０と一体的に回転させる。すなわち、エンジン断続用クラッチＫ０の係合状態では、エンジン１０からの駆動力がポンプ翼車１４ａに入力される。一方で、エンジン断続用クラッチＫ０は解放状態では、ポンプ翼車１４ａとエンジン１０との間の動力伝達を遮断する。
トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車１４ａとタービン翼車１４ｂとステータ翼車１４ｃとトルクコンバータケース１４ｄとを備えている。そして、トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車１４ａに入力された駆動力を自動変速機１８へ流体を介して伝達する。このトルクコンバータ１４のポンプ翼車１４ａはトルクコンバータケース１４ｄの内側に固定されており、トルクコンバータケース１４ｄを介してエンジン断続用クラッチＫ０に連結されている。すなわち、ポンプ翼車１４ａ及びトルクコンバータケース１４ｄはエンジン断続用クラッチＫ０とエンジン連結軸３２とを順次介してエンジン１０に連結されて第１軸心ＲＣ１まわりに回転可能であり、ポンプ翼車１４ａ及びトルクコンバータケース１４ｄは、エンジン１０からの駆動力が入力されるトルクコンバータ１４の入力側回転部材（入力側回転要素）である。タービン翼車１４ｂはトルクコンバータ１４の出力側回転部材（出力側回転要素）であり、自動変速機１８の入力軸である変速機入力軸８６にスプライン嵌合等によって相対回転不能に連結されている。ステータ翼車１４ｃは、一方向クラッチ４０を介して非回転部材に連結されている。
また、トルクコンバータ１４は、ロックアップクラッチ４２をトルクコンバータケース１４ｄ内に収容して備えている。そのロックアップクラッチ４２は、ポンプ翼車１４ａとタービン翼車１４ｂとの間に設けられた直結クラッチであり、油圧制御等により係合状態、スリップ状態、或いは解放状態とされるようになっている。ロックアップクラッチ４２が係合状態とされることにより、厳密に言えば、完全係合状態とされることにより、上記ポンプ翼車１４ａ及びタービン翼車１４ｂが第１軸心ＲＣ１まわりに一体回転させられる。
電動機ＭＧは、第１軸心ＲＣ１と平行な第２軸心ＲＣ２を回転軸心としており、駆動力を出力するモータ機能と共に蓄電装置に充電する発電機能をも有する所謂モータジェネレータである。電動機出力ギヤ５６が、電動機ＭＧと直列に設けられている。
また、駆動装置８は、第１軸心ＲＣ１上において、電動機出力ギヤ５６とトルクコンバータケース１４ｄとの間を動力伝達可能に連結する電動機連結用回転要素６６を備えている。すなわち、電動機連結用回転要素６６は、トルクコンバータケース１４ｄ及びそれに固定されたポンプ翼車１４ａに対し第１軸心ＲＣ１まわりに相対回転不能に連結されている。このようにして、電動機ＭＧは、電動機出力ギヤ５６と電動機連結用回転要素６６とを介して作動的にポンプ翼車１４ａに連結されており、電動機ＭＧからの駆動力は、電動機出力ギヤ５６、電動機連結用回転要素６６、及びトルクコンバータケース１４ｄを順次介してポンプ翼車１４ａに伝達される。そして、電動機ＭＧの回転は減速されてポンプ翼車１４ａに伝達される。
自動変速機１８は、トルクコンバータ１４と駆動輪２８（図２参照）との間の動力伝達経路の一部を構成し、エンジン１０および電動機ＭＧからの駆動力が入力される変速機である。そして、自動変速機１８は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチＣ、ブレーキＢ）具体的には５つの油圧式摩擦係合装置を備え、その複数の油圧式摩擦係合装置の何れかの掴み替えにより複数の変速段（ギヤ段）が選択的に成立させられる変速機である。図１に示すように、その自動変速機１８は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置７６を主体として構成されている第１変速部７８と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置８０およびシングルピニオン型の第３遊星歯車装置８２を主体としてラビニヨ型に構成されている第２変速部８４とを同軸線上（第１軸心ＲＣ１上）に有し、変速機入力軸８６の回転を変速して出力歯車８８から出力する。
上記第１変速部７８を構成している第１遊星歯車装置７６は、第１サンギヤＳ１と、第１ピニオンギヤＰ１と、その第１ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１と、第１ピニオンギヤＰ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１とを備え、第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣＡ１、および第１リングギヤＲ１によって各々３つの回転要素が構成されている。第１遊星歯車装置７６では、第１サンギヤＳ１が変速機入力軸８６に連結されて回転駆動されるとともに、第１リングギヤＲ１が第３ブレーキＢ３を介して回転不能にケース１２に固定されることにより、中間出力部材としての第１キャリアＣＡ１が変速機入力軸８６に対して減速回転させられる。
前記第２変速部８４を構成している第２遊星歯車装置８０は、第２サンギヤＳ２と、互いに噛み合い１対を成す第２ピニオンギヤＰ２および第３ピニオンギヤＰ３と、そのピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２と、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２とを備えている。また、第２変速部８４を構成している第３遊星歯車装置８２は、第３サンギヤＳ３と、第３ピニオンギヤＰ３と、その第３ピニオンギヤＰ３を自転および公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３と、第３ピニオンギヤＰ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３とを備えている。そして、第２遊星歯車装置８０および第３遊星歯車装置８２では、一部が互いに連結されることによって４つの回転要素ＲＭ１〜ＲＭ４が構成されている。
また、上記第１回転要素ＲＭ１（第３サンギヤＳ３）は第１クラッチＣ１を介して選択的に変速機入力軸８６に連結される。第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２、Ｒ３）は第２クラッチＣ２を介して選択的に変速機入力軸８６に連結されると共に、第２ブレーキＢ２によって選択的にケース１２に連結されて回転停止させられる。第４回転要素ＲＭ４（第２サンギヤＳ２）は第１遊星歯車装置７６の第１キャリアＣＡ１に一体的に連結されており、第１ブレーキＢ１によって選択的にケース１２に連結されて回転停止させられる。第３回転要素ＲＭ３（キャリアＣＡ２、ＣＡ３）は出力歯車８８に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。なお、第２回転要素ＲＭ２とケース１２との間には、第２回転要素ＲＭ２の正回転（変速機入力軸８６と同じ回転方向）を許容しつつ逆回転を阻止する係合要素である一方向クラッチＦ１が第２ブレーキＢ２と並列に設けられている。
上記クラッチＣ１、Ｃ２およびブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３（以下、特に区別しない場合は単に「クラッチＣ」、「ブレーキＢ」という）は、湿式多板型のクラッチやブレーキなど油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合装置（油圧式摩擦係合要素）であり、油圧ポンプ１６が発生させる油圧を元圧とし駆動装置８が有する油圧制御回路によってそれぞれ係合解放制御される。そのクラッチＣおよびブレーキＢのそれぞれの係合解放制御により、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて、前進６段、後進１段の各ギヤ段（各変速段）が成立させられる。
エンジン１０には、図３、図４、図５に示す可変バルブタイミング機構９０が備えられている。図３において、可変バルブタイミング機構９０は、エンジン１０の図示しないクランク軸にタイミングチェーンを介して作動的に連結されてそれと同期回転する外部ロータ９２と、外部ロータ９２に対して相対回転可能に同軸に配置され、エンジン１０の吸気弁又は排気弁の開閉を制御するカムの回転軸を構成するカムシャフト９４の軸端に固定されてそれと一体回転する内部ロータ９６とを備えている。このカムシャフト９４は、エンジン１０のシリンダヘッドに回転可能に支持されている。外部ロータ９２は、タイミングスプロケット９８が外周部に形成された円筒状の本体１００と、その本体１００のカムシャフト９４側に固定されたリヤプレート１０２と、本体１００のリヤプレート１０２が固定された側とは反対側に固定されたフロントプレート１０４とを、備えている。内部ロータ９６は、外部ロータ９２に対してバルブ開閉タイミング可変範囲に対応する所定の相対回転角度範囲内で相対回転可能に外部ロータ９２内に嵌め入れられ、リヤプレート１０２およびフロントプレート１０４の間に位置している。フロントプレート１０４と内部ロータ９６との間に介在させられたトーションスプリング１０５は、内部ロータ９６および外部ロータ９２を相対的に進角方向Ｓ１へ常時付勢している。
エンジン１０のクランク軸が回転するに伴って外部ロータ９２およびそれに嵌め入れられた内部ロータ９６が図４に示す回転方向Ｓへ回転駆動され、同時に、内部ロータ９６に一体的に固定されたカムシャフト９４も同様に回転方向Ｓへ回転駆動されると、カムシャフト９４に固設された図示しないカムがエンジン１０の気筒を開閉するための図示しない吸気弁を所定のタイミングでリフトさせることにより開閉させる。図４に示すように、内部ロータ９６には、外側へ突き出す矩形板状のベーン１０６が複数箇所(本実施例では４箇所)が設けられており、外部ロータ９２の内周面には、それら複数枚のベーン１０６をそれぞれ周方向の摺動が可能に収容する油室１０８が複数箇所設けられている。ベーン１０６は、それを嵌め入れる油室１０８を分割し、ベーン１０６よりも回転方向Ｓ側に進角室１０８ａを、ベーン１０６よりも回転方向Ｓとは反対側に遅角室１０８ｂをそれぞれ油密に形成している。進角油路１１０ａを介して進角室１０８ａ内へ作動油が供給されてベーン１０６が遅角室１０８ｂ側へ移動させられるにともなって、排気弁或いは吸気弁の開閉タイミングが進角される。遅角油路１１０ｂを介して遅角室１０８ｂ内へ作動油が供給されてベーン１０６が進角室１０８ａ側へ移動させられるにともなって、排気弁或いは吸気弁の開閉タイミングが遅角される。
内部ロータ９６に形成された進角油路１１０ａを介して作動油が供給されることにより進角室１０８ａの容積が増加すると、内部ロータ９６の外部ロータ９２に対する相対回転位相が遅角方向Ｓ２へ変化させられる。反対に、内部ロータ９６に形成された遅角油路１１０ｂを介して作動油が供給されることにより遅角室１０８ｂの容積が増加すると、内部ロータ９６の外部ロータ９２に対する相対回転位相が遅角方向Ｓ１へ変化させられる。内部ロータ９６の外部ロータ９２に対する相対回転位相の変化範囲、すなわち吸気弁或いは排気弁を開閉するカムの開閉タイミングの進角或いは遅角の変化範囲は、ベーン１０６の油室１０８内における移動可能範囲に対応している。
図４に示すように、最遅角ロック機構１１２および中間ロック機構１１４は、外部ロータ９２に対する内部ロータ９６の相対回転位相の変位を最遅角位相および所定の中間遅角位相においてそれぞれ拘束するために、外部ロータ９２と内部ロータ９６とに設けられている。本実施例では、その中間遅角位相は、ベーン１０６の油室１０８内における移動可能範囲における進角室１０８ａ側端部および遅角室１０８ｂ側端部に対応する最遅角位相と最進角位相との間であって、電動機ＭＧの出力トルク制限下でも再始動性が得られるように予め決定された位相に設けられている。
最遅角ロック機構１１２は、外部ロータ９２において内周側に開くように設けられた案内溝１１６と、この案内溝１１６内に嵌め入れられて径方向に案内される矩形板状のロック部材１１８と、このロック部材１１８を内周側へ向かって付勢するスプリング１２０と、内部ロータ９６に設けられ、最遅角位置において上記ロック部材１１８の内周端を嵌め入れる嵌合穴１２２とを備えている。この嵌合穴１２２は、進角室１０８ａおよび進角油路１１０ａに連通するロック油路１２６に連通している。規制油路１３８に作動油圧が供給されて中間ロック機構１１４による中間遅角位置のロックが解除された状態で、遅角油路１１０ｂ を通して遅角室１０８ｂへ作動油が供給されてロック部材１１８が嵌合穴１２２に到達すると、スプリング１２０の付勢力によりロック部材１１８が嵌合穴１２２内に嵌め入れられて、図４に示すように最遅角位置のロックが成立させられる。ロック油路１２６に油圧が供給されると、ロック部材１１８がスプリング１２０の付勢力に抗して嵌合穴１２２から押し出され、最遅角位置のロックが解除されるようになっている。
中間ロック機構１１４は、最遅角ロック機構１１２と同様に、外部ロータ９２において内周側に開くように設けられた案内溝１３０と、この案内溝１３０内に嵌め入れられて径方向に案内される矩形板状のロック部材１３２と、このロック部材１３２を内周側へ向かって付勢するスプリング１３４と、内部ロータ９６に設けられ、予め定められた中間遅角位置において上記ロック部材１３２の内周端を嵌め入れる嵌合穴１３６とを備えている。この嵌合穴１３６は、規制油路１３８に連通している。遅角油路１１０ｂを通して遅角室１０８ｂへ作動油が供給されてロック部材１３２が嵌合穴１３６に到達すると、スプリング１３４の付勢力によりロック部材１３２が嵌合穴１３６内に嵌め入れられて、図５に示すように中間遅角位置のロックが成立させられる。規制油路１３８に作動油圧が供給されると、ロック部材１３２がスプリング１３４の付勢力に抗して嵌合穴１３６から押し出され、中間遅角位置のロックが解除されるようになっている。
図６は、可変バルブタイミング機構９０を制御する油圧制御回路１４０および電子制御装置１４２を示している。この電子制御装置１４２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェースを含む所謂コンピュータであってエンジン１０の制御装置としても機能している。油圧制御回路１４０は、エンジン１０により回転駆動される油圧ポンプ１４４と、この第１油圧ポンプ１４４の下流側に設けられ、エンジン１０とは異なる動力源である電動機により回転駆動される電動ポンプ１４６と、油圧ポンプ１４４と電動ポンプ１４６との間に設けられて作動油を貯留可能なアキュムレータ１４８と、油室１０８および最遅角ロック機構１１２への作動油の供給を制御する第１制御弁１５０と、中間ロック機構１１４への作動油の供給を制御する第２制御弁１５２と、電動ポンプ１４６と並列に設けられ、チェック弁１５４を有するバイパス油路１５６とを、備えている。
電子制御装置１４２は、イグニションスイッチ或いはシステムレディスイッチ等からの運転許可指令を受けると、エンジンおよび電動モータを運転可能な状態とし、アクセル操作に応答して要求出力が最適燃費で得られるようにエンジン或いは電動モータを制御する。また、運転停止指令を受けると、エンジン或いは電動モータを運転不能状態とする。また、電子制御装置１４２は、エンジン１０の運転状態に関する状態量、たとえば潤滑油の温度Ｔoil、冷却水Ｔwの温度を検知するとともに、エンジン１０の停止要求下のエンジン１０の回転が停止指令が出力されてからエンジン１０の回転が停止するまでの停止過程において、次回の再始動のために、可変バルブタイミング機構９０を制御してエンジン１０の少なくとも吸気弁の閉弁タイミングを、エンジン始動性が確保されていると推定されるか否か、および電動機ＭＧの出力制限状態およびトルク制限状態に応じて、中間遅角ロック位置或いは最遅角ロック位置に制御する。
図７は、電子制御装置１４２の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図７において、エンジン停止要求判定部１６６は、たとえばハイブリッド制御部或いは駆動制御部などの他の制御部から電動機走行或いはアイドルストップを開始させるなどのためのエンジン停止要求が出されたか否かを判定する。エンジン始動性確保判定部１６８は、エンジン停止要求が出されたと判定された場合には、エンジン１０の再始動時にエンジン１０が円滑に再始動が行われるという再始動性が確保されていると推定されるか否かを、エンジン１０の油温Ｔoilおよび／または冷却水温度Ｔwに基づいて判定する。エンジン始動性確保判定部１６８は、たとえば、エンジン１０の油温Ｔoilおよび／または冷却水温度Ｔwがたとえば−２０℃以下に予め設定された極低温判定値を上回っている場合は、エンジン１０の再始動性が確保されていると判定する。
ＭＧ出力制限判定部１７０は、エンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力(ｋＷ)が制限されることがエンジン１０の再始動時に予測されるか否かを、電動機ＭＧの温度Ｔm、電動機ＭＧへの駆動電流を制御するインバータＴiの温度、バッテリの温度Ｔbの上昇或いは低下、および、バッテリの充電残量ＳＯＣの少なくとも１つに基づいて判定する。すなわち、電動機ＭＧの温度Ｔmがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、インバータの温度Ｔiがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、バッテリの温度Ｔbがそのバッテリの性能を損なわないように設定された使用温度域よりも高いか低い場合、バッテリの充電残量ＳＯＣがそのバッテリの耐久性能を損なわないように予め設定されたＳＯＣ使用域を超えるか或いは下回る場合の少なくとも１つにより決まる出力制限値が、エンジン１０の再始動時に所定のクランキング回転数を得るために予め設定されたクランキング出力よりも低い場合には、ＭＧ出力制限判定部１７０は、エンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されること、すなわちエンジン１０の再始動のためのクランキング回転数が所定の回転よりも上げられないような電動機ＭＧの出力が不十分であることが予測されると判定する。
ＭＧ出力トルク制限判定部１７２は、上記ＭＧ出力制限判定部１７０によってエンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測されると判定された状態において、エンジン１０の再始動時に必要な予め設定されたクランキングトルク（ｍ−ｋｇ）よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力トルクが制限されることが予測されるか否かを、電動機ＭＧの温度Ｔm、電動機ＭＧへの駆動電流を制御するインバータＴiの温度、バッテリの温度Ｔbの上昇或いは低下、および、バッテリの充電残量ＳＯＣの少なくとも１つに基づいて判定する。すなわち、電動機ＭＧの温度Ｔmがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、インバータの温度Ｔiがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、バッテリの温度Ｔbがそのバッテリの性能を損なわないように設定された使用温度域よりも高いか低い場合、バッテリの充電残量ＳＯＣがそのバッテリの耐久性能を損なわないように予め設定されたＳＯＣ使用域を超えるか或いは下回る場合の少なくとも１つにより決まる電流制限値が、エンジン１０の再始動時に所定のクランキング回転数を得るために予め設定されたクランキング電流よりも低い場合は、ＭＧ出力トルク制限判定部１７２は、エンジン１０の再始動時に必要な予め設定されたクランキングトルクよりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力トルクが制限されることが予測されると判定する。
中間ロック制御部１７４は、ＭＧ出力制限判定部１７０によってエンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測されると判定された場合は、エンジン１０の停止時の閉弁タイミングを中間ロック機構１１４によって中間ロック位置にロックさせる。すなわち、中間ロック機構１１４を用いて、エンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを前記遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させる。電動機ＭＧの出力が制限される状況下において、吸気弁の閉弁タイミングが最遅角位置とする場合よりも圧縮比を高めてエンジン始動時の爆発力を高め、エンジン１０の始動性能を確保するためである。
中間ロックキャンセル部１７６は、ＭＧ出力制限判定部１７０によってエンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測されると判定された場合であっても、ＭＧ出力トルク制限判定部１７２によってエンジン１０の再始動時に必要な予め設定されたクランキングトルク（ｍ−ｋｇ）よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力トルクが制限されることが予測される場合は、エンジン１０停止時の閉弁タイミングを中間ロック機構１１４によって中間ロック位置にロックさせない。すなわち、中間ロック制御部１７４によりエンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させることを禁止し、最遅角位置に固定させる。電動機ＭＧの出力およびトルクが制限される状況下において、エンジン１０の再始動性を確保できる出力トルク値よりも低い出力トルク値を上記制限されている電動機の出力の範囲内で出力可能であることを利用して、相対的にエンジン１０の回転負荷の軽い最遅角位置のエンジンを駆動することにより、エンジン１０のクランキングを優先的に行ってその再始動性が確保される。
図８は、電子制御装置１４２の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、エンジン停止時可変バルブタイミング制御ルーチンを示している。この制御ルーチンはたとえば数ミリ秒乃至十数ミリ秒程度の所定の制御周期で繰り返し実行される。
図８において、エンジン停止要求判定部１６６に対応するステップＳ（以下、ステップを省略する)では、たとえばハイブリッド制御部或いは駆動制御部などの他の制御部から電動機走行を開始させるなどのためのエンジン停止要求が出されたか否かが判定される。この判定が否定された場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、エンジン１０の油温Ｔoilおよび／または冷却水温度Ｔwが極低温を示すか否かに基づいて、カム位置が最遅角であってもエンジン１０が再始動されるか否かが判定される。
上記Ｓ２の判断が肯定される場合は、ＭＧ出力制限判定部１７０に対応するＳ３において、電動機ＭＧの温度Ｔmがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、インバータの温度Ｔiがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、バッテリの温度Ｔbがそのバッテリの性能を損なわないように設定された使用温度域よりも高いか低い場合、バッテリの充電残量ＳＯＣがそのバッテリの耐久性能を損なわないように予め設定されたＳＯＣ使用域を超えるか或いは下回る場合の少なくとも１つにより決まる出力制限値が、予め設定されたクランキング出力よりも低いか否かに基づいて、エンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力(ｋＷ)が制限されることが予測されるか否かが判定される。
このＳ３の判定が否定される場合すなわちエンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測されない場合は、中間ロックキャンセル部１７６に対応するＳ６において、エンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させることを禁止し、爆発力を低くしてエンジン１０の再始動時の振動を低減するために最遅角位置に固定させる。
しかし、Ｓ２の判定が否定されてエンジン１０の再始動時にエンジン１０が円滑に再始動が行われるという再始動性が確保されていると推定されない場合、または、Ｓ３の判定が肯定されてエンジン１０の再始動に必要な予め設定された出力よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測される場合は、ＭＧ出力トルク制限判定部１７２に対応するＳ４において、エンジン１０の再始動時に必要な予め設定されたクランキングトルク（ｍ−ｋｇ）よりもエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力トルクが制限されることが予測されたか否かが、電動機ＭＧの温度Ｔmがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、インバータの温度Ｔiがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、バッテリの温度Ｔbがそのバッテリの性能を損なわないように設定された使用温度域よりも高いか低い場合、バッテリの充電残量ＳＯＣがそのバッテリの耐久性能を損なわないように予め設定されたＳＯＣ使用域を超えるか或いは下回る場合の少なくとも１つにより決まる電流制限値が、予め設定されたクランキング電流よりも低いか否かに基づいて判定される。
上記Ｓ４の判定が否定される場合は、中間ロック制御部１７４に対応するＳ５において、中間ロック機構１１４を用いて、エンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングが遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定され、吸気弁の閉弁タイミングが最遅角位置とする場合よりも圧縮比を高めてエンジン始動時の爆発力を高め、エンジン１０の始動性能が確保される。
しかし、Ｓ４の判定が肯定される場合は、中間ロックキャンセル部１７６に対応するＳ６において、Ｓ５（中間ロック制御部１７４）によりエンジン１０の停止過程において吸気弁の閉弁タイミングを遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させることが禁止されて、吸気弁の閉弁タイミングが最遅角位置に固定され、エンジン１０の再始動性を確保できる出力トルク値よりも低い出力トルク値を上記制限されている電動機の出力の範囲内で出力可能であることを利用して、相対的にエンジン１０の回転負荷の軽い最遅角位置のエンジンを駆動することにより、エンジン１０のクランキングを優先的に行ってその再始動性が確保される。
上述のように、本実施例の電子制御装置１４２によれば、たとえば電動機走行中や車両の一時停止中においてエンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力が制限されることが予測される場合は、エンジン１０の停止時の閉弁タイミングを中間ロック機構１１４によって中間ロック位置にロックさせる過程において吸気弁の閉弁タイミングが前記遅角範囲の中間ロック位置で固定させられるので、エンジン走行開始や再発進におけるエンジン１０の再始動時の爆発力およびそれによる再始動性が高められる。
また、本実施例の電子制御装置１４２によれば、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限が予測されるのに加えて、その電動機ＭＧのトルク制限が予測される場合は、中間ロック機構１１４を作動させずにエンジン１０が停止させられ、その吸気弁の閉弁タイミングが最遅角位置とされる。このため、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限に加えてトルク制限が予測される場合は、エンジン１０の停止時の閉弁タイミングを中間ロック機構１１４によって中間ロック位置にロックさせないのでそのエンジン１０の再始動性を確保できる出力トルク値よりも低い出力トルクを上記制限されている電動機ＭＧの出力の範囲内で出力可能であることを利用して、相対的にエンジン１０の回転負荷の軽い最遅角位置でのエンジン１０を駆動させることにより、エンジン１０のクランキングを優先的に行ってその再始動性を確保することができる。
また、本実施例の電子制御装置１４２によれば、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限が予測される場合は、電動機ＭＧの温度Ｔｍ、その電動機ＭＧの駆動電流を制御するインバータの温度Ｔｉ、バッテリの温度Ｔｂの上昇、バッテリの温度低下、およびバッテリの充電残量ＳＯＣの少なくとも１つに基づいて、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限が行われてエンジン１０の再始動のための出力が不足することが予測される。すなわち、電動機ＭＧの温度Ｔｍがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、インバータの温度Ｔｉがその加熱から保護するために予め設定された温度よりも高い場合、バッテリの温度Ｔｂがそのバッテリの性能を損なわないように設定された使用温度域よりも高いか低い場合、バッテリの充電残量ＳＯＣがそのバッテリの耐久性能を損なわないように予め設定されたＳＯＣ使用域を超えるか或いは下回る場合の少なくとも１つにより、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限が行われてエンジン１０の再始動のための出力が不足することが予測される。このため、前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力制限が、車両状態に対応して確実に予測される。
また、本実施例の電子制御装置１４２によれば、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限が予測されない場合は、エンジン１０の停止時の閉弁タイミングを中間ロック機構１１４によって中間ロック位置にロックさせない。このため、エンジン１０の再始動時に電動機ＭＧの出力制限がないので、最遅角状態からエンジン１０を始動することができ、再始動時の振動が低減される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
例えば、前述の実施例では、１モータハイブリッド車両においてエンジン走行からモータ走行へのエンジン停止要求に際して、エンジン１０の再始動に備え、再始動時の電動機ＭＧの出力不足が予測される場合は、中間ロック機構１１４を用いてエンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを前記遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させる例であったが、停止時においてエンジンを停止させるアイドルストップ機能を有する車両において、たとえばＤレンジ、車速零、およびブレーキ操作に応答してエンジンを停止させたときに、エンジンの再始動に備え、再始動時の電動機ＭＧの出力不足が予測される場合は、中間ロック機構を用いてエンジン１０の停止過程においてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを前記遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させるものであってもよい。
また、前述の実施例において、エンジン１０の停止に際して、そのエンジン１０の再始動時の電動機ＭＧの出力不足およびトルク不足が予測される場合は、中間ロック機構１１４を用いてカムにより開閉される吸気弁の閉弁タイミングを前記遅角範囲内の予め定められた中間遅角位置で固定させることを禁止して、最遅角位置とする中間ロックキャンセル部１７６が設けられていたが、必ずしも必要ではない。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその他の態様においても適用され得る。
１０：エンジン
９０：可変バルブタイミング機構
１１４：中間ロック機構
１４２：電子制御装置(車両用エンジンの制御装置)
１６８：エンジン始動性確保判定部
１７０：ＭＧ出力制限判定部
１７２：ＭＧトルク制限判定部
１７４：中間ロック制御部
１７６：中間ロックキャンンセル部
ＭＧ：電動機

Claims (4)

  1. エンジンを回転駆動して前記エンジンを始動させる電動機と、前記エンジンの吸気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構と、前記バルブタイミングの最遅角位置と最進角位置との間の中間ロック位置にてバルブタイミングを機械的にロックする中間ロック機構と、を備えた車両用エンジンの制御装置であって、
    前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測される場合は、前記エンジンの停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせることを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
  2. 前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測されない場合は、前記エンジン停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせないことを特徴とする請求項１の車両用エンジンの制御装置。
  3. 前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測されるのに加えて、前記電動機のトルク制限が予測される場合は、前記エンジン停止時の前記バルブタイミングを前記中間ロック機構によって前記中間ロック位置にロックさせないことを特徴とする請求項１または２の車両用エンジンの制御装置。
  4. 前記電動機の温度、前記電動機の駆動電流を制御するインバータの温度、前記電動機の駆動電流を供給するバッテリの温度上昇または温度低下、および、前記バッテリの充電残量の少なくとも１つに基づいて、前記エンジンの再始動時に前記電動機の出力が制限されることが予測されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の車両用エンジンの制御装置。
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