WO2013031023A1 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

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WO2013031023A1
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electric motor
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restarted
temperature
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宮崎　光史
幸彦 出塩
敏彦 神谷
真吾 江藤
博則 浅岡
康之 加藤
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for a vehicle engine provided with a variable valve timing mechanism having an intermediate lock function.
  • the intermediate lock is performed in the stop process, and the cam phase is mechanically locked at the lock position before the most retarded angle position.
  • the cam phase is fixed before the position.
  • the engine at normal temperature starts the engine in a decompressed state in which the cam is retarded to the most retarded position in order to reduce engine start shock. There is a need to do it.
  • the intermediate locking mechanism wants to mechanically lock the cam at the lock position before the most retarded position.
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and its object is to limit the output of an electric motor that starts the engine in a vehicle engine having a variable valve timing mechanism having an intermediate lock function.
  • An object of the present invention is to provide a vehicular engine control device that can obtain startability of the engine even if there is.
  • the gist of the present invention is as follows: (a) an electric motor that rotationally drives an engine to start the engine; a valve timing mechanism that varies a valve timing of an intake valve of the engine; A vehicle engine control device comprising: an intermediate lock mechanism that mechanically locks the valve timing at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position of the valve timing, (b) When the output limit of the electric motor is predicted when the engine is restarted, the valve timing when the engine is stopped is locked to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism.
  • the valve timing when the engine is stopped is set to the intermediate lock.
  • the valve timing of the intake valve is fixed at an intermediate position within the retardation range, so that the explosive force at the time of restarting the engine and the restartability thereby are improved.
  • the valve timing when the engine is stopped is not locked to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism. And In this way, since there is no output limit of the electric motor when the engine is restarted, the engine can be started from the re-retarded state, and vibration at the time of restart can be reduced.
  • the valve timing when the engine is stopped is set to the intermediate lock.
  • the mechanism is not locked at the intermediate lock position.
  • the valve timing is not locked to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism when the engine is stopped.
  • the temperature of the motor Preferably, the temperature of the motor, the temperature of the inverter that controls the drive current of the motor, the temperature rise of the battery that supplies the drive current to the motor, the temperature drop of the battery, and the remaining charge of the battery
  • a motor output limit is predicted when the engine is restarted. In this way, the output limit of the electric motor corresponding to the vehicle state is reliably predicted.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram for explaining a configuration of a vehicle drive device to which a vehicle engine control device of the present invention is preferably applied. It is a figure showing the power transmission path
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a main part of a variable valve timing mechanism provided in the engine of FIGS. 1 and 2 and including a rotation axis of a cam.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the variable valve timing mechanism of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the variable valve timing mechanism of FIG. It is a figure explaining the control system of the variable valve timing mechanism of FIG. 3 thru
  • FIG. 1 is a skeleton diagram for explaining a main configuration of a vehicle drive device 8 to which a vehicle engine control device having a variable valve timing mechanism of the present invention is preferably applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a power transmission path from the vehicle drive device 8 to the drive wheels 28.
  • the vehicle drive device 8 has a case 12 as a non-rotating member attached to a vehicle body by bolting or the like, and the engine 12 is connected to the engine 10 from the engine 10 side in the case 12.
  • the clutch K0, the torque converter 14, the hydraulic pump 16, and the automatic transmission 18 are provided in order, that is, in series on the first axis RC1, and around the second axis RC2 that is parallel to the first axis RC1.
  • An electric motor MG that is driven to rotate is provided.
  • the drive device 8 includes a counter driven gear 22, a final gear pair 24, and a final gear pair 24 that mesh with an output gear 88 that is an output rotating member of the automatic transmission 18 in the case 12.
  • the drive device 8 configured as described above is, for example, placed in front of the front wheel drive, that is, the front of the FF type vehicle 6 and is preferably used for driving the drive wheels 28.
  • the driving device 8 when the engine intermittent clutch K0 is engaged, the power of the engine 10 is transmitted from the engine connecting shaft 32 that connects the engine 10 and the engine intermittent clutch K0 to the engine intermittent clutch K0, the torque converter. 14, the automatic transmission 18, the counter driven gear 22, the final gear pair 24, the differential gear device 26, the pair of driving axles 30, and the like are sequentially transmitted to the pair of driving wheels 28.
  • the engine 10 is an internal combustion engine that is provided in the drive device 8 and whose crankshaft is driven to rotate about the first axis RC1.
  • the internal combustion engine is a gasoline engine, a diesel engine, or the like in which the opening / closing timing of the intake valve (intake valve) and / or the exhaust valve (exhaust valve), that is, the valve timing can be changed.
  • the engine connecting shaft 32 included in the drive device 8 is provided so as to be rotatable around the first axis RC1 with respect to the case 12 and immovable in the direction of the first axis RC1.
  • the engine connecting shaft 32 is connected to one end of the engine connecting shaft 32 so as not to rotate relative to the crank shaft (engine output shaft) of the engine 10, and the other end includes a clutch connecting portion projecting radially outward.
  • the clutch coupling portion includes a shock absorber 36 that functions as a damper and includes a spring or the like as a component.
  • the shock absorber 36 is used to interrupt engine torque Te while suppressing pulsation of engine torque Te. It is transmitted to the clutch K0.
  • the engine interrupting clutch K0 is a wet multi-plate hydraulic friction engagement device in which a plurality of friction plates stacked on each other are pressed by a hydraulic actuator, and a driving device using hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 16 as an original pressure.
  • the engagement release control is performed by a hydraulic control circuit 8.
  • the engine interrupting clutch K0 rotates the pump impeller 14a integrally with the engine 10 via the engine connecting shaft 32. That is, in the engaged state of the engine intermittent clutch K0, the driving force from the engine 10 is input to the pump impeller 14a.
  • the engine intermittent clutch K0 cuts off power transmission between the pump impeller 14a and the engine 10 in the released state.
  • the torque converter 14 includes a pump impeller 14a, a turbine impeller 14b, a stator impeller 14c, and a torque converter case 14d.
  • the torque converter 14 transmits the driving force input to the pump impeller 14a to the automatic transmission 18 via fluid.
  • the pump impeller 14a of the torque converter 14 is fixed to the inside of the torque converter case 14d and is connected to the engine intermittent clutch K0 via the torque converter case 14d. That is, the pump impeller 14a and the torque converter case 14d are connected to the engine 10 through the engine intermittent clutch K0 and the engine connecting shaft 32 in order and can rotate around the first axis RC1.
  • the torque converter case 14d is an input side rotating member (input side rotating element) of the torque converter 14 to which the driving force from the engine 10 is input.
  • the turbine impeller 14b is an output-side rotating member (output-side rotating element) of the torque converter 14, and is connected to a transmission input shaft 86, which is an input shaft of the automatic transmission 18, so as not to be relatively rotatable by spline fitting or the like. .
  • the stator impeller 14 c is connected to the non-rotating member via the one-way clutch 40.
  • the torque converter 14 includes a lock-up clutch 42 accommodated in the torque converter case 14d.
  • the lock-up clutch 42 is a direct coupling clutch provided between the pump impeller 14a and the turbine impeller 14b, and is brought into an engaged state, a slip state, or a released state by hydraulic control or the like. . Strictly speaking, when the lockup clutch 42 is engaged, when the lockup clutch 42 is fully engaged, the pump impeller 14a and the turbine impeller 14b rotate integrally around the first axis RC1. It is done.
  • the electric motor MG is a so-called motor generator that has a second axis RC2 parallel to the first axis RC1 as a rotation axis, and also has a power generation function that charges a power storage device together with a motor function that outputs a driving force.
  • An electric motor output gear 56 is provided in series with the electric motor MG.
  • the drive device 8 includes a motor-connected rotating element 66 that connects the motor output gear 56 and the torque converter case 14d so as to be able to transmit power on the first axis RC1.
  • the rotating element 66 for connecting the motor is connected to the torque converter case 14d and the pump impeller 14a fixed thereto so as not to be relatively rotatable around the first axis RC1.
  • the electric motor MG is operatively connected to the pump impeller 14a via the electric motor output gear 56 and the electric motor connecting rotary element 66, and the driving force from the electric motor MG is supplied to the electric motor output gear 56, It is transmitted to the pump impeller 14a through the rotating element 66 for connecting the motor and the torque converter case 14d in order.
  • the rotation of the electric motor MG is decelerated and transmitted to the pump impeller 14a.
  • the automatic transmission 18 constitutes a part of a power transmission path between the torque converter 14 and the drive wheels 28 (see FIG. 2), and is a transmission to which driving force from the engine 10 and the electric motor MG is input.
  • the automatic transmission 18 includes a plurality of hydraulic friction engagement devices (clutch C, brake B), specifically five hydraulic friction engagement devices, and any one of the plurality of hydraulic friction engagement devices. This is a transmission in which a plurality of shift stages (gear stages) are selectively established by re-holding.
  • the automatic transmission 18 includes a first transmission unit 78 mainly composed of a single pinion type first planetary gear unit 76, a double pinion type second planetary gear unit 80, and a single planetary gear unit 80.
  • a pinion type third planetary gear device 82 as a main component and a second transmission portion 84 configured as a Ravigneaux type are provided on the same axis (on the first axis RC1), and the rotation of the transmission input shaft 86 is changed. And output from the output gear 88.
  • the first planetary gear device 76 constituting the first transmission unit 78 includes a first sun gear S1, a first pinion gear P1, and a first carrier CA1 that supports the first pinion gear P1 so that it can rotate and revolve.
  • the first ring gear R1 meshes with the first sun gear S1 via the first pinion gear P1, and the first sun gear S1, the first carrier CA1, and the first ring gear R1 each constitute three rotational elements.
  • the first sun gear S1 is connected to the transmission input shaft 86 and is driven to rotate, and the first ring gear R1 is fixed to the case 12 through the third brake B3 so as not to rotate.
  • the first carrier CA1 as the intermediate output member is rotated at a reduced speed with respect to the transmission input shaft 86.
  • the second planetary gear unit 80 constituting the second transmission unit 84 rotates the second sun gear S2, the second pinion gear P2 and the third pinion gear P3 that mesh with each other, and the pinion gears P2 and P3.
  • a second carrier CA2 that is supported so as to be capable of revolving, and a second ring gear R2 that meshes with the second sun gear S2 via pinion gears P2 and P3 are provided.
  • the third planetary gear unit 82 constituting the second transmission unit 84 includes a third sun gear S3, a third pinion gear P3, and a third carrier CA3 that supports the third pinion gear P3 so that it can rotate and revolve. And a third ring gear R3 that meshes with the third sun gear S3 via the third pinion gear P3.
  • four rotating elements RM1 to RM4 are configured by being partially connected to each other.
  • the first rotating element RM1 (third sun gear S3) is selectively connected to the transmission input shaft 86 via the first clutch C1.
  • the second rotating element RM2 (ring gears R2, R3) is selectively connected to the transmission input shaft 86 via the second clutch C2, and is selectively connected to the case 12 by the second brake B2 to stop the rotation. It is done.
  • the fourth rotation element RM4 (second sun gear S2) is integrally connected to the first carrier CA1 of the first planetary gear device 76, and is selectively connected to the case 12 by the first brake B1 and stopped. .
  • the third rotation element RM3 (carriers CA2, CA3) is integrally connected to the output gear 88 to output rotation.
  • An engagement element between the second rotation element RM2 and the case 12 is an engagement element that prevents the reverse rotation while allowing the second rotation element RM2 to rotate forward (the same rotation direction as the transmission input shaft 86).
  • a direction clutch F1 is provided in parallel with the second brake B2.
  • the clutches C1 and C2 and the brakes B1, B2 and B3 are controlled by a hydraulic actuator such as a wet multi-plate clutch or a brake.
  • the hydraulic friction engagement device (hydraulic friction engagement element) is controlled to be engaged and disengaged by a hydraulic control circuit included in the drive device 8 using the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 16 as a base pressure.
  • Each of the clutch C and brake B disengagement controls establishes six forward gears and one reverse gear (various gears) according to the driver's accelerator operation, vehicle speed V, and the like.
  • the engine 10 is provided with a variable valve timing mechanism 90 shown in FIGS.
  • the variable valve timing mechanism 90 is operatively connected to a crankshaft (not shown) of the engine 10 via a timing chain, and coaxially rotatable relative to the external rotor 92.
  • an internal rotor 96 that is fixed to a shaft end of a cam shaft 94 that constitutes a rotating shaft of a cam that controls opening and closing of an intake valve or an exhaust valve of the engine 10 and rotates integrally therewith.
  • the camshaft 94 is rotatably supported by the cylinder head of the engine 10.
  • the external rotor 92 includes a cylindrical main body 100 having a timing sprocket 98 formed on the outer periphery, a rear plate 102 fixed to the camshaft 94 side of the main body 100, and a side on which the rear plate 102 of the main body 100 is fixed. And a front plate 104 fixed to the opposite side.
  • the internal rotor 96 is fitted into the external rotor 92 so as to be rotatable relative to the external rotor 92 within a predetermined relative rotation angle range corresponding to the valve opening / closing timing variable range, and is interposed between the rear plate 102 and the front plate 104. positioned.
  • a torsion spring 105 interposed between the front plate 104 and the internal rotor 96 constantly urges the internal rotor 96 and the external rotor 92 relatively in the advance direction S1.
  • the internal rotor 96 is provided with a plurality of (four in the present embodiment) rectangular plate-like vanes 106 protruding outward, and the inner peripheral surface of the external rotor 92
  • a plurality of oil chambers 108 are provided in which a plurality of vanes 106 are accommodated so as to be slidable in the circumferential direction.
  • the vane 106 divides the oil chamber 108 into which the vane 106 is fitted, and the advance chamber 108a is located on the rotational direction S side of the vane 106, and the retard chamber 108b is located on the opposite side of the vane 106 from the rotational direction S. Is formed.
  • the change range of the relative rotational phase of the internal rotor 96 with respect to the external rotor 92 that is, the advance or retard change range of the cam opening / closing timing for opening or closing the intake valve or the exhaust valve is the movable range of the vane 106 in the oil chamber 108. It corresponds to.
  • the most retarded angle lock mechanism 112 and the intermediate lock mechanism 114 restrain the displacement of the relative rotational phase of the inner rotor 96 relative to the outer rotor 92 at the most retarded angle phase and a predetermined intermediate retarded phase, respectively.
  • the external rotor 92 and the internal rotor 96 are provided.
  • the intermediate retardation phase corresponds to the most retarded angle phase and the most advanced angle corresponding to the end of the advance chamber 108a and the end of the retard chamber 108b in the movable range of the vane 106 in the oil chamber 108.
  • the phase is set at a predetermined phase so that restartability can be obtained even when the output torque of the electric motor MG is limited.
  • the most retarded angle locking mechanism 112 includes a guide groove 116 provided to open to the inner peripheral side in the external rotor 92, and a rectangular plate-like lock member 118 that is fitted into the guide groove 116 and guided in the radial direction. And a spring 120 that urges the lock member 118 toward the inner peripheral side, and a fitting hole 122 that is provided in the inner rotor 96 and that fits the inner peripheral end of the lock member 118 at the most retarded position. ing.
  • the fitting hole 122 communicates with a lock oil passage 126 that communicates with the advance chamber 108a and the advance oil passage 110a.
  • the intermediate lock mechanism 114 is guided in the radial direction by being fitted into the guide groove 130 provided to open to the inner peripheral side in the outer rotor 92 and the guide groove 130.
  • FIG. 6 shows a hydraulic control circuit 140 and an electronic control unit 142 that control the variable valve timing mechanism 90.
  • the electronic control device 142 is a so-called computer including a CPU, a RAM, a ROM, and an interface, and also functions as a control device for the engine 10.
  • the hydraulic control circuit 140 includes a hydraulic pump 144 that is rotationally driven by the engine 10, and an electric pump 146 that is provided on the downstream side of the first hydraulic pump 144 and is rotationally driven by an electric motor that is a power source different from the engine 10.
  • An accumulator 148 that is provided between the hydraulic pump 144 and the electric pump 146 and can store hydraulic oil, and a first control valve 150 that controls the supply of hydraulic oil to the oil chamber 108 and the most retarded angle locking mechanism 112.
  • the second control valve 152 that controls the supply of hydraulic oil to the intermediate lock mechanism 114 and a bypass oil passage 156 that is provided in parallel with the electric pump 146 and has a check valve 154 are provided.
  • the electronic control unit 142 When the electronic control unit 142 receives an operation permission command from an ignition switch or a system ready switch, the electronic control unit 142 sets the engine and the electric motor in a state where they can be operated, and in response to the accelerator operation, the engine outputs so that the required output can be obtained with the optimum fuel consumption. Alternatively, the electric motor is controlled. In addition, when the operation stop command is received, the engine or the electric motor is disabled. Further, the electronic control unit 142 detects a state quantity related to the operating state of the engine 10, for example, the temperature of the lubricating oil Toil and the temperature of the cooling water Tw, and outputs a stop command for the rotation of the engine 10 under the stop request of the engine 10.
  • a state quantity related to the operating state of the engine 10 for example, the temperature of the lubricating oil Toil and the temperature of the cooling water Tw
  • variable valve timing mechanism 90 is controlled for the next restart to ensure at least the intake valve closing timing of the engine 10 to ensure engine startability.
  • the intermediate retard lock position or the most retarded angle lock position is controlled in accordance with whether or not it is estimated that the motor has been operated and the output limit state and torque limit state of the electric motor MG.
  • FIG. 7 is a functional block diagram for explaining a main part of the control function of the electronic control unit 142.
  • the engine stop request determination unit 146 determines whether or not an engine stop request for starting an electric motor drive or idle stop is issued from another control unit such as a hybrid control unit or a drive control unit. To do.
  • the engine startability ensuring determination unit 148 estimates that restartability is ensured such that the engine 10 is smoothly restarted when the engine 10 is restarted. It is determined based on the oil temperature Toil of the engine 10 and / or the cooling water temperature Tw.
  • the engine startability ensuring determination unit 148 It is determined that startability is secured.
  • the MG output restriction determination unit 150 predicts that the output (kW) of the electric motor MG is restricted when the engine 10 is restarted, rather than a preset output necessary for restarting the engine 10. Is determined based on at least one of the temperature Tm of the electric motor MG, the temperature of the inverter Ti that controls the drive current to the electric motor MG, the rise or fall of the battery temperature Tb, and the remaining charge SOC of the battery. judge. That is, when the temperature Tm of the electric motor MG is higher than a preset temperature to protect it from heating, the temperature of the battery when the inverter temperature Ti is higher than a preset temperature to protect from heating.
  • the MG output limit determination unit 150 indicates that the output of the electric motor MG is more limited when the engine 10 is restarted than the preset output required for restarting the engine 10. Rukoto, that determines that cranking rotational speed for restarting the engine 10 is output of the electric motor MG as not be increased than the predetermined rotation is predicted to be insufficient.
  • the MG output torque limit determination unit 152 is predicted to limit the output of the electric motor MG when the engine 10 is restarted, rather than the preset output necessary for restarting the engine 10 by the MG output limit determination unit 150. In this state, the output torque of the electric motor MG is predicted to be limited when the engine 10 is restarted, rather than the preset cranking torque (m-kg) required when the engine 10 is restarted. Is determined based on at least one of the temperature Tm of the motor MG, the temperature of the inverter Ti that controls the drive current to the motor MG, the rise or fall of the battery temperature Tb, and the remaining charge SOC of the battery. To do.
  • the temperature of the battery when the inverter temperature Ti is higher than a preset temperature to protect from heating when the temperature Tm of the electric motor MG is higher than a preset temperature to protect it from heating, the temperature of the battery when the inverter temperature Ti is higher than a preset temperature to protect from heating.
  • Tb is higher or lower than the operating temperature range set so as not to impair the performance of the battery, the remaining charge SOC of the battery exceeds the preset SOC usage range so as not to impair the endurance performance of the battery.
  • the MG output torque limit determination unit 152 is more electrically driven when the engine 10 is restarted than the cranking torque set in advance when the engine 10 is restarted. It determines that it is expected that the output torque of MG is limited.
  • the intermediate lock control unit 154 determines that the output of the electric motor MG is predicted to be limited when the engine 10 is restarted, rather than the preset output necessary for restarting the engine 10 by the MG output restriction determination unit 150. If it is, the valve closing timing when the engine 10 is stopped is locked to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism 114. That is, the intermediate lock mechanism 114 is used to fix the closing timing of the intake valve that is opened and closed by the cam in the process of stopping the engine 10 at a predetermined intermediate retard position within the retard range.
  • the compression ratio is increased to increase the explosive force at the time of starting the engine, and the starting performance of the engine 10 is ensured, compared with the case where the closing timing of the intake valve is set to the most retarded position. Because.
  • the intermediate lock cancellation unit 156 determines that the output of the electric motor MG is predicted to be limited when the engine 10 is restarted, rather than the preset output required for restarting the engine 10 by the MG output restriction determination unit 150. Even when the engine 10 is restarted, the output torque of the electric motor MG is greater than the preset cranking torque (m-kg) required by the MG output torque limit determination unit 152 when the engine 10 is restarted. If it is predicted to be limited, the valve closing timing when the engine 10 is stopped is not locked to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism 114.
  • the intermediate lock control unit 154 prohibits the closing timing of the intake valve that is opened and closed by the cam in the stopping process of the engine 10 from being fixed at a predetermined intermediate delay position within the delay range, and the most retarded angle. Fix in position. Under a situation where the output and torque of the electric motor MG are limited, the compression ratio is increased to increase the explosive power at the time of starting the engine, compared with the case where the closing timing of the intake valve is set to the most retarded position. This is to ensure
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a main part of the control operation of the electronic control unit 142, and shows a variable valve timing control routine when the engine is stopped.
  • This control routine is repeatedly executed at a predetermined control cycle of, for example, several milliseconds to tens of milliseconds.
  • step S ⁇ b> 1 corresponding to the engine stop request determination unit 146 (hereinafter, steps are omitted), an engine for starting electric motor travel from another control unit such as a hybrid control unit or a drive control unit, for example. It is determined whether or not a stop request has been issued. If this determination is negative, this routine is terminated, but if the determination is positive, the cam position is determined based on whether the oil temperature Toil and / or the coolant temperature Tw of the engine 10 indicates a very low temperature. It is determined whether or not the engine 10 is restarted even at the re-retarding angle.
  • the intermediate lock canceling unit In S6 corresponding to 156 the closing timing of the intake valve that is opened and closed by the cam in the process of stopping the engine 10 is prohibited from being fixed at a predetermined intermediate retard position within the retard range, and the explosive force is reduced. Then, in order to reduce the vibration when the engine 10 is restarted, it is fixed at the most retarded position.
  • the temperature Ti of the inverter is higher than a preset temperature to protect from heating, the temperature Ti of the inverter is preset to protect it from heating If the battery temperature Tb is higher or lower than the operating temperature range set so as not to impair the performance of the battery, the remaining charge SOC of the battery is previously set so as not to impair the durability of the battery. A determination is made based on whether or not a current limit value determined by at least one of the cases where the set SOC usage range is exceeded or falls is lower than a preset cranking current.
  • the intermediate lock mechanism 114 is used to retard the closing timing of the intake valve that is opened and closed by the cam in the process of stopping the engine 10. It is fixed at a predetermined intermediate delay position within the range, and the compression ratio is increased to increase the explosive power at the time of starting the engine, compared with the case where the closing timing of the intake valve is the most retarded position. Is secured.
  • the valve closing timing of the intake valve is set within a retarded range by S5 (intermediate lock control unit 154) while the engine 10 is stopped. It is prohibited to fix at the predetermined intermediate retard position, the intake valve closing timing is fixed at the most retarded position, and the intake valve closing timing is compressed more than the intermediate retard position.
  • the ratio is increased to increase the explosive power when starting the engine, and the starting performance of the engine 10 is further ensured.
  • the electronic control unit 142 of the present embodiment when the output limit of the motor MG is predicted when the engine 10 is restarted, for example, while the motor is running or the vehicle is temporarily stopped, the engine 10 is stopped. Since the closing timing of the intake valve is fixed at an intermediate position within the retardation range in the process of locking the closing timing at the time to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism 114, the engine 10 is restarted when the engine travel starts or restarts. The explosive power at the time of start-up and the restartability thereby are enhanced.
  • the electronic control unit 142 of the present embodiment when the engine 10 is restarted, the output limit of the electric motor MG is predicted, and in addition, when the torque limit of the electric motor MG is predicted, the intermediate lock mechanism The engine 10 is stopped without operating 114, and the closing timing of the intake valve is set to the most retarded position.
  • the electronic control unit 142 of this embodiment when the output limit of the electric motor MG is predicted when the engine 10 is restarted, the temperature Tm of the electric motor MG and the temperature of the inverter that controls the driving current of the electric motor MG. Based on at least one of Ti, increase in battery temperature Tb, decrease in battery temperature, and remaining battery charge SOC, the output of electric motor MG is limited when engine 10 is restarted. It is predicted that the output will be insufficient. That is, when the temperature Tm of the electric motor MG is higher than a preset temperature to protect it from heating, the temperature of the battery when the inverter temperature Ti is higher than a preset temperature to protect from heating.
  • the valve closing timing when the engine 10 is stopped is set to the intermediate lock position by the intermediate lock mechanism 114. Do not lock. For this reason, since there is no output restriction of the electric motor MG when the engine 10 is restarted, the engine 10 can be started from the re-retarded state, and vibration at the time of restart is reduced.
  • the locking mechanism 114 is used to fix the closing timing of the intake valve that is opened and closed by the cam in the stopping process of the engine 10 at a predetermined intermediate retardation position within the retardation range.
  • the output of the electric motor MG at the restart is insufficient in preparation for the engine restart Is predicted to be opened and closed by the cam during the engine stop process using the intermediate lock mechanism.
  • the closing timing of the intake valve may be one that is fixed at a predetermined intermediate retarded position in the retarding range above.
  • Engine 90 Variable valve timing mechanism 114: Intermediate lock mechanism 142: Electronic control device (control device for vehicle engine) 148: Engine startability ensuring determination unit 150: MG output limit determination unit 152: MG torque limit determination unit 154: Intermediate lock control unit 156: Intermediate lock cancel cell unit MG: Electric motor

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Abstract

　電子制御装置（１４２）は、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の出力制限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開閉される吸気弁の閉弁タイミングをその前記遅角範囲の中間位置で固定する。このため、エンジン（１０）を始動させる電動機ＭＧの出力に制限があっても，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。

Description

車両用エンジンの制御装置
　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制限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制限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制限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、再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制限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制限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制限が予測される。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１４６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１４８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１４８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１５０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１５０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１５２は、上記ＭＧ出力制限判定部１５０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１５２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１５４は、ＭＧ出力制限判定部１５０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１５６は、ＭＧ出力制限判定部１５０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１５２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１５４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、吸気弁の閉弁タイミングが最遅角位置とされた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。
　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１４６に対応するステップＳ１( 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、カム位置が再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１５０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１５６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ない場合は、ＭＧ出力トルク制限判定部１５２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１５４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１５６に対応するＳ６において、Ｓ５（中間ロック制御部１５４）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、吸気弁の閉弁タイミングが中間遅角位置とされた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の始動性能が一層確保される。
　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、再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１５６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)
１４８：エンジン始動性確保判定部
１５０：ＭＧ出力制限判定部
１５２：ＭＧトルク制限判定部
１５４：中間ロック制御部
１５６：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再進角位置との間の中間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制限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制限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制限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制限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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