WO2023242979A1 - エンジン制御装置及びエンジン制御方法 - Google Patents

Abstract

エンジン制御装置は、吸気弁又は排気弁の回転を検知するカム角センサから検知信号を受信する制御部を備えている。制御部は、エンジンの停止時又は再始動時に、バルブタイミング可変機構により吸気弁又は排気弁の位相を変化させ、カム角センサが検知した検知タイミングから所定の時間、バルブタイミング可変機構の位相の変更量を、検知タイミングよりも前の変更量よりも小さくする。

Description

エンジン制御装置及びエンジン制御方法

　本発明は、本発明は、ハイブリッド車両に搭載される、バルブタイミング可変機構を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置、及びエンジン制御方法に関する。

　近年、自動車用パワートレインとしてエンジン及びモータを駆動源とするハイブリッド機構の搭載が主流となっている。ハイブリッド車両では従来の内燃機関主体の車両と比較し、エンジンの停止及び再始動が頻繁に発生する。通常、エンジンが駆動している際、排気管には既燃ガス（排気ガス）が流出する。ガソリン車両において排気管には三元触媒が搭載されており、三元触媒は理論空燃比燃焼時の既燃ガスに対し最も浄化効率が高いという特徴を有している。

　また、ハイブリッド車両は、燃費低減のためモータのみで走行するＥＶモードを備え、ＥＶモード走行期間中はエンジンを停止させているが、ＥＶ走行によるバッテリの残量低下や、道路状況の変化による車両の高負荷・高速走行要求からエンジンを再始動させるシーンが存在する。そして、ＥＶモードに入る際の燃料カットからエンジンが停止するまでと、ＥＶモードが終了し、モータジェネレータによるクランキングから燃料を噴射し初爆させるまでの期間に燃料が噴射されずエンジンが回転するモータリング期間が存在する。

　しかし、エンジン停止時及び再始動時において、燃料カットされる期間では新気が排気管に流出することから、三元触媒内部の酸素貯蔵能は酸素過剰となり、窒素酸化物の浄化効率が悪化する。その結果、エンジン停止後のエンジン再始動時において浄化効率を適正に戻すため、エンリッチ噴射が要求される。つまりエンジン再始動時のエンリッチ噴射を防止するためには、エンジンの燃料カット中において新気流出を抑制する必要がある。

　また、従来、吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフトの位相を変化させるバルブタイミング可変機構が知られている。例えば、バルブタイミング可変機構は、エンジンの一気筒に２つの吸気弁が設けられ、外周に一方の吸気弁を駆動するインナーカムが一体的に設けられたインナーカムシャフトと、該インナーカムシャフトの外周に相対回転可能に配置され、外周に他方の吸気弁を駆動するアウターカムが一体的に設けられたアウターカムシャフトと、を有している。りインナーカムシャフトとアウターカムシャフトを相対回転することで、各気筒の吸気弁又は排気弁の作動角を変化させ、吸気弁又は排気弁の開閉のタイミングを制御している。

　燃料カット後から初爆するまでの期間に、吸気弁と排気弁の閉弁時期をこのバルブタイミング可変機構により変更し、排気管から吸気管に排気ガスを逆流させることで酸素貯蔵量の増加を抑制することが行われている。

　このような技術としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、燃料カット後に吸気弁の閉弁時期を遅角化、排気弁の閉弁時期を進角化し、排気弁閉弁時の燃焼室容積を、吸気弁閉弁時の燃焼室容積よりも大きくして排気管から吸気管に排気ガスを逆流させてモータリング期間の空気排出量を低減し、三元触媒の酸素超増量の増加を抑制する技術が記載されている。

特開２０２０－１６９６０６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された技術では、排気ガスを逆流させた場合、再始動時においてモータリング開始後の燃料の噴射を開始したサイクルに排気ガスが存在すると燃焼できず燃料が未燃状態で排出され、排気ガスおよび燃費の悪化が生じる。逆に燃料噴射開始を遅らせた場合、排気ガスパージ後に空気が排出されると酸素貯蔵量が増加となり排気ガス逆流が無駄となる。そのため、排気ガスが排出された直後に燃料噴射を開始するためには燃料カットから初爆までの期間の順流と逆流のガス量を推定する必要がある。

　この燃料カットから初爆までの期間の流量は順流をプラス、逆流をマイナスとすると、(吸気弁閉弁時の燃焼室容積量－排気弁閉弁時の燃焼室容積量)×吸気管圧力定数で決定される。閉弁タイミングは、バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）によって決まる。そのため、燃料カットから初爆までの各サイクルの吸排気弁の閉弁タイミングを検知し、閉弁タイミングから算出したサイクル毎の上記流量を積分することで流量が推定できる。この積分ガス量がゼロ付近に近づいたサイクルで燃料噴射を開始することで排気ガスを排出された直後に燃料を噴射することができる。

　この可変バルブタイミング可変機構の位相は、カム角センサの信号とクランク角センサの信号により検知することができる、しかしながら、エンジン停止および再始動は可変バルブタイミング可変機構の位相は、変更され続けている。その結果、カム角センサが出力されるタイミングで検知した可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）と、実際に閉弁したタイミングの可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）にずれが生じる、という問題を有していた。

　特に、エンジン停止から再始動時は、エンジン回転数が小さくなり１サイクル当たりの位相変更量が大きくなるため、このずれが顕著となり排気ガスが排出されるタイミングのずれが大きくなる懸念がある。

　本目的は、上記の問題点を考慮し、カム角センサにより検知したタイミングで算出された可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）と実際に閉弁されたタイミングでの可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）のずれを小さくできるエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することにある。

　上記課題を解決し、目的を達成するため、エンジン制御装置は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相を変更するバルブタイミング可変機構を備えたエンジンの出力と、電動機の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載されるエンジンを制御するエンジン制御装置である。
　エンジン制御装置は、吸気弁又は排気弁の回転を検知するカム角センサから検知信号を受信する制御部を備えている。制御部は、エンジンの停止時又は再始動時に、バルブタイミング可変機構により吸気弁又は排気弁の位相を変化させ、カム角センサが検知した検知タイミングから所定の時間、バルブタイミング可変機構の位相の変更量を、検知タイミングよりも前の変更量よりも小さくする。

　また、エンジン制御方法は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相を変更するバルブタイミング可変機構を備えたエンジンの出力と、電動機の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載されるエンジンを制御するエンジン制御方法である。そして、以下（１）から（３）に示す処理を含む。
（１）エンジンの停止時又は再始動時に、バルブタイミング可変機構により吸気弁又は排気弁の位相を変化させる処理。
（２）吸気弁又は排気弁の回転を検知するカム角センサから検知信号を受信する処理。
（３）カム角センサが検知した検知タイミングから所定の時間、バルブタイミング可変機構の位相の変更量を、検知タイミングよりも前の変更量よりも小さくする処理

　上記構成のエンジン制御装置及びエンジン制御方法によれば、ハイブリッド車両のエンジン停止処理からエンジン再始動までの間において、カム角センサにより検知したタイミングで算出された可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）と実際に閉弁されたタイミングでの可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）のずれを小さくできる。

実施の形態例にかかるエンジンの構成例を示す概要図である。 実施の形態例にかかるエンジンのクランク軸周りの構成を示す斜視図である。 実施の形態例にかかるエンジンの吸気カム角プレート、排気カム角プレート及びクランク角プレートの構成を示す図である。 実施の形態例にかかるエンジン制御装置の制御系を示すブロック図である。 動作例にかかる１燃焼サイクルでのカムプロファイルを示す図である。 燃料カット後のカムプロファイルを示す図である。 燃料カットフラグとエンジン回転数を示すグラフである。 吸排気弁の閉弁時期の容積差と１サイクルあたりの空気量の相関を示すグラフである。 従来のＶＴＣによる吸気弁のプロファイルの例を示す図である。 実施の形態例にかかるエンジン制御装置における燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気ＶＴＣ及び排気ＶＴＣのＶＴＣ角度（位相）を示すグラフである。 実施の形態例にかかるエンジン制御装置におけるガス流量と推定値を示すグラフである。 実施の形態例にかかるエンジン制御装置におけるエンジン停止処理動作を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかるエンジン制御装置におけるエンジン始動処理動作を示すフローチャートである。

　以下、エンジン制御装置及びエンジン制御方法の実施の形態例について、図１～図１３を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．実施の形態例
　まず、実施の形態例（以下、「本例」という）にかかるエンジン制御装置及びエンジン制御方法について、図１から図１０を参照して説明する。

　まず、電動式のバルブタイミング可変機構が搭載されるエンジンの構成について図１を参照して説明する。本実施形態では、エンジンとして内燃機関を用いた例としている。以下では、本発明をトラクションモータとエンジンの２つの動力を備えるハイブリッド方式の車両に適用した場合を想定して説明する。さらに、本実施例は走行用のトラクションモータを備え、エンジンはバッテリへ充電するための発電で使用するシリーズハイブリッド自動車である。バッテリ充電容量が低くなるとエンジンを動作させてバッテリへ充電し、バッテリ充電容量が高くなるとエンジンを停止させる。高車速または高負荷ではエンジンを動作させ、バッテリを介さず発電した電気により走行する。

［エンジン構成］
　図１は、電動式のバルブタイミング可変機構を備えたエンジン５０の構成例を示す。図１に示すエンジン５０は、直列４気筒の自然吸気エンジンとして構成される。エンジン５０では、シリンダヘッド１とシリンダブロック２、そしてシリンダブロック２に挿入されたピストン３により燃焼室が形成される。ピストン３はコンロッド４を介してクランク軸５と連結されている。クランク軸５の近傍に設けられたクランク角センサ６は、クランク軸５の回転数（エンジン回転数）を検知する。

　１気筒の燃焼室に向けて吸気管７と排気管８がそれぞれ２つに分岐して接続されている。燃焼室と吸気管７及び排気管８とのそれぞれの接続部分の開口部を開閉するように、吸気弁９と排気弁１０がそれぞれ２つ設けられている。吸気弁９の上部に吸気カム１１が設けられ、排気弁１０の上部に排気カム１２が設けられる。吸気カム１１が回転することで吸気弁９が開閉され、排気カム１２が回転することで排気弁１０が開閉される。

　エンジン５０の側部には、吸気カム１１と連結した吸気カムプーリ２８、排気カム１２と連結した排気カムプーリ２９、クランク軸５と連結したクランクプーリ３０が設けられている（図２参照）。吸気カムプーリ２８及び排気カムプーリ２９、クランクプーリ３０は、タイミングベルト２４を介して接続されている。これによりエンジン５０の動作時にクランク軸５が回転することで吸気カム１１と排気カム１２が回転される。クランク軸５が２回転する間に吸気カム１１と排気カム１２は１回転するように、吸気カムプーリ２８及び排気カムプーリ２９が設定されている。

　吸気カム１１には、吸気カム１１（吸気弁９）の位相を変更可能な電動式の吸気バルブタイミング可変機構（ＶＴＣ）４１が設けられている。同様に。排気カム１２には、排気カム１２（排気弁１０）の位相を変更可能な電動式の排気バルブタイミング可変機構（ＶＴＣ）４２が設けられている。また、クランク軸５には、発電時はジェネレータとして働き、エンジン５０の始動時や停止時にはモータとして働くモータジェネレータが設けられている。吸気カム１１に設置した吸気カム角センサ３１により、吸気カム１１の角度の変化すなわち吸気カム１１の回転数を検出している（図２参照）。

　燃焼室の吸気側にインジェクタ１３が設けられ、燃焼室上部に点火プラグ１４と点火コイル１５が設けられている。燃料は燃料タンクに貯蔵され、フィードポンプによって燃料配管を通じて高圧燃料ポンプに送られる。

　吸気管７の上流には、他の部分よりも空気の流路の径が大きいコレクタ２２が設けられる。このコレクタ２２から各気筒に吸気管７が接続される。また、気筒に吸入される空気量を変更可能なスロットル２３がコレクタ２２の上流側に設けられている。

　排気管８の下流側には三元触媒１７が設けられている。三元触媒１７の上流には、空燃比センサ１８が設けられ、三元触媒１７の下流には、酸素センサ１９が設けられている。また、三元触媒１７には温度センサ２０が設けられ、温度センサ２０が三元触媒１７の温度を検出する。シリンダブロック２には、シリンダブロック２の周囲を流れる水の温度を測定する水温センサ２１が設けられる。

　各センサが出力する水温やエンジン回転数等の信号は、エンジンコントロールユニット（ECU：Engine Control Unit）１００（図４参照）に入力される。ＥＣＵ１００は、これらの信号から得られる情報を基に燃料噴射のオン／オフや電動のバルブタイミング可変機構４１、４２のＶＴＣ角度（位相）を制御する。以下、バルブタイミング可変機構４１、４２をＶＴＣ（Valve Timing Control）と記載することがある。

　図２は、クランク軸５周りの構成を示す斜視図である。
　図２に示すように、クランク軸５には、クランク軸５と同期して回転するクランク角プレート２５が設けられている。そして、クランク角プレート２５に近接して、クランク角センサ６が設けられている。また、クランク角プレート２５は、クランク軸５に連結されたクランクプーリ３０に設けられている。クランクプーリには、タイミングベルト２４が巻回されている。

　タイミングベルト２４は、吸気カム１１のカム軸と連結する吸気カムプーリ２８及び排気カム１２のカム軸と連結した排気カムプーリ２９に巻回されている。また、吸気カム１１のカム軸には、カム軸と同期して回転する吸気カム角プレート２６が設けられ、同様に、排気のカム軸には、カム軸と同期して回転する排気カム角プレート２７が設けられている。吸気カム角プレート２６の近傍には、吸気カム角センサ３１が設けられており、排気カム角プレート２７の近傍には、排気カム角センサ３２が設けられている。

　図３は、吸気カム角プレート２６、排気カム角プレート２７及びクランク角プレート２５の構成を示す図である。
　図３に示すように、吸気カム角プレート２６の周縁部には、凸部２６ａと、凹部２６ｂが設けられている。同様に、排気カム角プレート２７の周縁部には、凸部２７ａと、凹部２７ｂが設けられている。そして、吸気カム角センサ３１及び排気カム角センサ３２は、吸気カム１１及び排気カム１２の回転中に凹部２６ｂ、２７ｂから凸部２６ａ、２７ａへの変化を検知する。そして、後述するＥＣＵ１００のＣＰＵ１０２は、吸気カム角センサ３１及び排気カム角センサ３２の検知信号からカム角度を算出している。

　また、吸気カム角プレート２６及び排気カム角プレート２７は、９０ｄｅｇごとに凸部２６ａ、２７ａが設けられている。吸気カム角プレート２６の複数の凸部２６ａは、その幅の長さが異なっている。この凸部２６ａの幅の長さの違いにより、４気筒のサイクルの状態を判別している。なお、排気カム角プレート２７の複数の凸部２７ａの幅の長さを一定にしていが、排気カム角プレート２７も凸部２７ａの長さを変更することでカム角を検知してもよい。

　また、クランク角プレート２５の周縁部には、複数の凸部２５ａが設けられている。そして、クランク角センサ６は、クランク角プレート２５の回転中に凸部２５ａを検知する。そして、後述するＥＣＵ１００のＣＰＵ１０２は、クランク角センサ６の検知信号からクランク角度を算出している。

　クランク角プレート２５の凸部２５ａは、クランク角プレート２５の周縁部に沿って１０ｄｅｇごとに設けられている。また、クランク角プレート２５の周縁部には、凸部２５ａが設けられていない歯抜け部２５ｃが２箇所ある。そして、クランク角センサ６がこの歯抜け部２５ｃを検知することで、ＣＰＵ１０２は、上死点と下死点を判断する。

［ＥＣＵを含む制御系］
　次に、ＥＣＵ１００を含む制御系について図４を参照して説明する。
　図４は、ＥＣＵ１００を含む制御系のブロック図を示す。

　図４に示すように、エンジン制御装置の一例を示すＥＣＵ１００は、制御部を示すＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４と、を有している。ＣＰＵ１０２は、吸気カム角センサ３１と、排気カム角センサ３２と、クランク角センサ６に接続されている。また、ＣＰＵ１０２は、吸気バルブタイミング可変機構４１を制御する吸気ＶＴＣコントローラ１０６と、排気バルブタイミング可変機構４２を制御する排気ＶＴＣコントローラ１０７に接続されている。

　ＣＰＵ１０２は、吸気カム角センサ３１及び排気カム角センサ３２が検知した信号から吸気カム１１及び排気カム１２のカム角度を算出する。ＣＰＵ１０２は、算出したカム角度から吸気ＶＴＣコントローラ１０６及び排気ＶＴＣコントローラ１０７への目標値を算出する。そして、ＣＰＵ１０２は、算出した目標値を吸気ＶＴＣコントローラ１０６及び排気ＶＴＣコントローラ１０７に出力する。吸気ＶＴＣコントローラ１０６及び排気ＶＴＣコントローラ１０７は、ＣＰＵ１０２から受信した目標値に基づいて、バルブタイミング可変機構４１、４２の駆動を制御し、ＶＴＣ角度（位相）を制御する。

　ＣＰＵ１０２は、クランク角センサ６がクランク角プレート２５の歯抜け部２５ｃを検知してからのカム角センサ３１、３２が検出した信号の立ち上がりタイミング（凸部２６ａ、２７ａを検出したタイミング）から、カム角センサ３１、３２の信号の立ち上がりタイミングとの期間でカム角度を算出する。そして、クランク角センサ６が歯抜け部２５ｃを検知するタイミングとカム角センサ３１、３２の検知タイミングが長くなるほどカム１１、１２は遅角側に変更されている状態となっている。また、カム角プレート２６、２７の凹凸位置はカム軸の最大リフト位置に設定されている。そのため、ＣＰＵ１０２は、各気筒の吸排気弁のリフト量が最大になったタイミングで、バルブタイミング可変機構４１、４２のＶＴＣ角度（位相）を検出し、算出ている。

　ＲＡＭ１０３は、現在のカム１１、１２の位置や計算途中の数値を一時的に記憶する。また、ＲＯＭ１０４は、回転数や空気流量から目標とするカム１１、１２のカム角度を記憶する。エンジンの運転状態、例えば回転数が変化した場合、ＣＰＵ１０２は、ＲＡＭ１０３に記憶されている現在のカム１１、１２のカム角度と、ＲＯＭ１０４に格納されている回転数に対するカム角度のＭＡＰから変更すべきカム角度を算出する。そして、ＣＰＵ１０２は、変更が必要なカム角度からＶＴＣ４１、４２の変更速度、電動式のＶＴＣの場合は、モータ回転数を算出する。ＣＰＵ１０２は、算出した結果を、各ＶＴＣコントローラ１０６、１０７に出力することで、カム角度を制御している。

２．動作例
　次に、図５から図１１を参照して上述した構成を有するエンジン制御装置の動作例について説明する。なお、以下に示す動作例は、車両が走行中にエンジンを動作させてバッテリに電気が充電され、バッテリ残量が目標値となったためにエンジンを停止させる動作例について説明する。
　図５は、動作例にかかる１燃焼サイクルでのカムプロファイルを示す、図６は、燃料カット後のカムプロファイルを示す。図７は、燃料カットフラグとエンジン回転数を示すグラフである。

　発電運転条件で動作中は、目標とする発電量に対しエンジンの燃焼効率が良い回転数と負荷、バルブタイミングで燃焼している。バッテリ残量が充分とＥＣＵ１００が判断すると、エンジンを停止させるためクランク軸５とモータジェネレータの連結を解除して無負荷状態とする。また、バルブタイミングを図５に示す無負荷ファイアリングに変更し、燃料噴射量を下げてエンジン回転数を、例えば、図７に示す１６００ｒ／ｍｉｎまで低下させる。

　ＣＰＵ１０２がエンジン回転数の低下を確認するとエンジン停止モードがＯＮとなり、燃料カットフラグがＯＮとなる。燃料カットフラグがＯＮとなると燃料噴射がカットされる。そして、ＣＰＵ１０２は、バルブタイミングを図５に示すバルブタイミングから図６に示すバルブタイミングへの変更を開始する。図５及び図６に示す例におけるＶＴＣ角度（位相）の変更角は、吸気側では、閉弁時期が１００ｄｅｇ遅角に設定される。また、排気側では、閉弁時期が６０ｄｅｇ進角に設定される。

　なお、本例のＶＴＣ４１、４２における吸気弁９及び排気弁１０の位相を変更する最大速度（「位相変更速度」と呼ぶ）は、例えば、２５０ｄｅｇ．ＣＡ／ｓに設定されている。

　燃料カットフラグがＯＮの状態では燃料噴射が禁止され、エンジンは惰性で回転する。そのため、回転数は、図７に示すように、０．５秒かけて１６００ｒ／ｍｉｎから０ｒ／ｍｉｎまで低下する。

　この燃料が噴射されずエンジンが回転する期間は、図５に示すバルブタイミングのままでは圧縮行程で閉弁したタイミングで燃焼室に残留した空気が排気管８に排出されるため空気が三元触媒１７に排出されてしまう。しかしながら、図６に示すバルブタイミングに切り替えることで、閉弁タイミングの燃焼室容積はシリンダヘッドのすきま容積のみとなり、空気が排気管８に排出することを抑制できる。

　但し、バルブタイミングを図５から図６へ切り替える過渡期間で空気が排出されてしまう。そのため、排気弁１０の閉弁タイミングを進角させ、排気弁１０が閉弁時の燃焼室容積を吸気弁閉弁時の燃焼室容積よりも大きくすることで逆流を生成することができる。その結果、図６に示すバルブタイミングに切り替えた後に過渡で排出された空気を逆流することができる。

　また、車両走行によってバッテリの電力が消費され、残量下限を下回るとエンジン５０が再始動する。この逆流を生成させた際に燃料カット前のファイアリング中に排気管８に排出された排気ガスを吸気管７に逆流させた場合、再始動時に排気ガスが存在する状態で燃料を噴射すると燃焼できず未燃状態の燃料が排気管８に排出される。その結果、燃費および排気悪化の原因となる。そのため燃料カット後の空気と排気ガスの流量を推定し、吸気管７に逆流した排気ガスが排出されたタイミングで燃料カットフラグを解除する必要がある。

　図８は、吸排気弁の閉弁時期の容積差と１サイクルあたりの空気量の相関を示すグラフである。図８における縦軸は、１サイクル１気筒当たりの体積流量（空気量）を示し、横軸は吸気弁９の閉弁時期（ＩＶＣ）と排気弁１０の閉弁時期（ＥＶＣ）の容積差を示している。

　図８に示すように、燃料カット後の燃焼が無いサイクルにおいては、吸気弁９が閉弁したタイミング（ＩＶＣ）での燃焼室容積から排気弁１０が閉弁したタイミング（ＥＶＣ）での燃焼室容積を引いた容積と、燃焼室から排出されるガス体積に相関があることが分かる。そのため、ＥＶＣでの燃焼室容積が、ＩＶＣでの燃焼室容積よりも大きい場合、逆流が発生する。そのため、ＣＰＵ１０２は、吸気弁９と排気弁１０の閉弁タイミング（ＩＶＣ、ＥＶＣ）をカム角センサ３１、３２の信号からＶＴＣ角度を算出し、閉弁タイミングでの容積を知ることができる。

　図９は、従来のＶＴＣによる吸気弁のプロファイルの例を示す図である。横軸には、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順にエンジン筒内の行程が変化する様子が示され、縦軸には吸気弁９の逐次のリフト量［ｍｍ］が示される。

　図９に示すように、吸気弁９は、吸気ＶＴＣ４１により１サイクルでプロファイルＱ１からプロファイルＱ３に変更される。また、吸気弁９のＩＶＣ及び吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度は、プロファイルＱ１からプロファイルＱ３への過渡期間のプロファイルＱ２におけるリフト量が最大位置において吸気カム角センサ３１で検知される。そして、ＣＰＵ１０２は、プロファイルＱ２の時点で検知された時期に基づいて、閉弁タイミング（ＩＶＣ）を算出する。また、上述したように、ＣＰＵ１０２は、各気筒の吸気弁９、排気弁１０のリフト量が最大になったタイミングで、バルブタイミング可変機構４１、４２のＶＴＣ角度（位相）を検出し、算出ている。

　しかしながら、吸気弁９は吸気ＶＴＣ４１により継続して遅角側に変更され続けている。そのため、実際の閉弁タイミング（ＩＶＣ）は、プロファイルＱ３におけるリフト量が最小となる時期となる。そのため、吸気弁９のリフト量が最大位置でＶＴＣ角度を算出した際に算出した閉弁タイミングと、実際に閉弁したタイミングにずれが生じる。その結果、吸気弁９の閉弁時期（ＩＶＣ）と排気弁１０の閉弁時期（ＥＶＣ）の容積差、すなわち順流量と逆流量の真値と推定値との誤差が拡大していた。

　図１０は、燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気ＶＴＣ４１及び排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度（位相）を示すグラフである。縦軸はＶＴＣ角度を示し、横軸は時間を示している。また、グラフにおける点線で示す縦線は、カム角センサ３１、３２の検知タイミングを示している。

　図１０に示すように、燃料カットフラグがＯＮの状態となると、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度及び排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度は、図６の目標値へ向けて変更される。また、本例のＣＰＵ１０２は、カム角センサ３１、３２を検知したタイミングでＶＴＣ角度（位相）を算出する。そして、算出したＶＴＣ角度（位相）から閉弁タイミングでの容積を算出する。このとき、ＣＰＵ１０２は、カム角センサ３１、３２を検知したタイミングでのＶＴＣ角度（位相）を所定の時間、保持するように各ＶＴＣコントローラ１０６、１０７に制御信号を出力する。そのため、ＶＴＣ角度（位相）の変更速度は、ほぼ０又は小さくなる。すなわち、ＣＰＵ１０２は、ＶＴＣ角度（位相）の変更量を、カム角センサ３１、３２が検知した検知タイミングより前の変更量よりも小さくしている。

　このＶＴＣ角度を保持する時間は、カムプロファイルからリフトトップから閉弁時期に基づいて設定される。すなわち、各ＶＴＣ４１、４２は、カム角センサ３１、３２が検知してから実際に吸気弁９、排気弁１０が閉弁するまでの時間、ＶＴＣ角度（位相）を保持、すなわちＶＴＣ角度（位相）を変更させない。これにより、カム角センサにより検知したタイミングで算出された可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）と実際に閉弁されたタイミングの可変バルブタイミング可変機構の位相（ＶＴＣ角度）のずれを小さくできる。

　また、ＣＰＵ１０２は、所定時間が経過すると、ＶＴＣ角度（位相）を目標値に向けて変更するように各ＶＴＣコントローラ１０６、１０７に制御信号を出力する。

　図１１は、ガス流量と推定値を示すグラフである。縦軸はガス流量積分値を示し、横軸は時間を示している。図１１に示すように、カム角センサで検知したタイミングでＶＴＣ角度を算出し、この算出したＶＴＣ角度で算出された１サイクル当たりの流量（実線）と、点線で示す実際の流量の誤差を小さくすることができる。

３．エンジン停止処理動作
　次に、上述した構成を有するエンジン制御装置におけるエンジン停止処理動作について図１２を参照して説明する。
　図１２は、エンジン停止処理動作を示すフローチャートである。

　図１２に示すように、また、ＥＣＵ１００は、エンジン５０を動作し、バッテリを充電させる発電運転を行う（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ１００は、バッテリの残量が所定値以下に達したか否かを判断する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２においてバッテリの残量が所定値を超えた場合、ＥＣＵ１００は、エンジン５０の燃料噴射量を下げて、無負荷運転を行う（ステップＳ１３）。

　次に、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数が所定値以下に達したか否かを判断する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、エンジン回転数が所定値以下に達したと判断すると、ＥＣＵ１００は、燃料噴射をカット（停止）する（ステップＳ１５）。

　次に、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を目標値に到達するように遅角に変更制御する（ステップＳ１６）。また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６が検知したクランク角度信号を受信し（ステップＳ１７）、吸気カム角センサ３１が検知した吸気カム角信号を受信する（ステップＳ１８）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１７及びステップＳ１８で、吸気弁９の閉弁タイミングを検知する。

　次に、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を演算（算出）する（ステップＳ１９）。そして、ＥＣＵ１００は、演算したＶＴＣ角度が目標値に到達したか否かを判断する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において、ＶＴＣ角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、吸気弁９が閉弁するまでのクランク角度（目標値）を算出する（ステップＳ２１）。次に、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を、ステップＳ１９で演算したＶＴＣ角度のまま保持するように吸気ＶＴＣコントローラ１０６に制御信号を出力する。そして、吸気ＶＴＣコントローラ１０６は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ２２）。

　次に、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６に基づいて、クランク角度がステップＳ２１で算出した目標値に到達したか判断する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の処理において、クランク角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６の処理に戻る。すなわち、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度が遅角側の目標値となるように制御する。また、ステップＳ２３の処理において、クランク角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２の処理に戻る。すなわち、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度は、ステップＳ１９で演算されたＶＴＣ角度の状態で保持される。

　また、ステップＳ２０において、ＶＴＣ角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ＶＴＣ角度を目標値の状態で保持するように吸気ＶＴＣコントローラ１０６に制御信号を出力する。そして、吸気ＶＴＣコントローラ１０６は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ２４）。そして、ＥＣＵ１００は、エンジンが停止しているか否かを判断する（ステップＳ２５）。

　また、排気弁１０側においても同様の処理が行われる。すなわち、ステップＳ１５の処理が行われると、ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を目標値に到達するように進角に変更制御する（ステップＳ２６）。また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６が検知したクランク角度信号を受信し（ステップＳ２７）、排気カム角センサ３２が検知した排気カム角信号を受信する（ステップ２８）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７及びステップＳ２８で、排気弁１０の閉弁タイミングを検知する。

　次に、ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を演算（算出）する（ステップＳ２９）。そして、ＥＣＵ１００は、演算したＶＴＣ角度が目標値に到達したか否かを判断する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０において、ＶＴＣ角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、排気弁１０が閉弁するまでのクランク角度（目標値）を算出する（ステップＳ３１）。次に、ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を、ステップＳ２９で演算したＶＴＣ角度のまま保持するように排気ＶＴＣコントローラ１０７に制御信号を出力する。そして、排気ＶＴＣコントローラ１０７は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ３２）。

　次に、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６に基づいて、クランク角度がステップＳ３１で算出した目標値に到達したか判断する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理において、クランク角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３６の処理に戻る。すなわち、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度が進角側の目標値となるように制御する。また、ステップＳ３３の処理において、クランク角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２の処理に戻る。すなわち、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度は、ステップＳ２９で演算されたＶＴＣ角度の状態で保持される。

　また、ステップＳ３０において、ＶＴＣ角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ＶＴＣ角度を目標値の状態で保持するように排気ＶＴＣコントローラ１０７に制御信号を出力する。そして、排気ＶＴＣコントローラ１０７は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ３４）。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン５０が停止しているか否かを判断する（ステップＳ３５）。

　また、ステップＳ２５、Ｓ３５の処理において、エンジン５０が停止していると判断する（ステップＳ２５、Ｓ３５のＹＥＳ判定）と、ＥＣＵ１００によるエンジン停止処理動作が終了する。

　また、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９及びステップＳ２９で演算したＶＴＣ角度に基づいて、吸気弁９及び排気弁１０の閉弁タイミング（ＥＶＣ、ＩＶＣ）を算出し、燃焼室の閉弁タイミングでの容積を算出する。

４．エンジン始動処理動作
　次に、上述した構成を有するエンジン制御装置におけるエンジン始動処理動作について図１３を参照して説明する。
　図１３は、エンジン始動処理動作を示すフローチャートである。

　図１３に示すように、まず、ＥＣＵ１００は、バッテリの電力を用いてモータを駆動し、モータリングを開始する（ステップＳ５１）。ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６が検知したクランク角度信号を受信し（ステップＳ５２）、吸気カム角センサ３１が検知した吸気カム角信号を受信する（ステップＳ５３）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５２及びステップＳ５３で、吸気弁９の閉弁タイミングを検知する。次に、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を演算（算出）する（ステップＳ５４）。

　ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を目標値に到達するように進角に変更制御する（ステップＳ５５）。そして、ＥＣＵ１００は、演算したＶＴＣ角度が目標値に到達したか否かを判断する（ステップＳ５６）。ステップＳ５６において、ＶＴＣ角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、吸気弁９が閉弁するまでのクランク角度（目標値）を算出する（ステップＳ５７）。次に、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を、ステップＳ５４で演算したＶＴＣ角度のまま保持するように吸気ＶＴＣコントローラ１０６に制御信号を出力する。そして、吸気ＶＴＣコントローラ１０６は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ５８）。

　次に、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６に基づいて、クランク角度がステップＳ５７で算出した目標値に到達したか判断する（ステップＳ５９）。ステップＳ５９の処理において、クランク角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５５の処理に戻る。すなわち、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度が進角側の目標値となるように制御する。また、ステップＳ５９の処理において、クランク角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５８の処理に戻る。すなわち、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度は、ステップＳ５４で演算されたＶＴＣ角度の状態で保持される。

　また、ステップＳ５６において、ＶＴＣ角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ＶＴＣ角度を目標値の状態で保持するように吸気ＶＴＣコントローラ１０６に制御信号を出力する。そして、吸気ＶＴＣコントローラ１０６は、吸気ＶＴＣ４１のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ６０）。

　また、排気弁１０側においても同様の処理が行われる。ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６が検知したクランク角度信号を受信し（ステップＳ６２）、排気カム角センサ３２が検知した排気カム角信号を受信する（ステップＳ６３）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６２及びステップＳ６３で、排気弁１０の閉弁タイミングを検知する。次に、ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を演算（算出）する（ステップＳ６４）。

　ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を目標値に到達するように遅角に変更制御する（ステップＳ６５）。そして、ＥＣＵ１００は、演算したＶＴＣ角度が目標値に到達したか否かを判断する（ステップＳ６６）。ステップＳ５６において、ＶＴＣ角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、排気弁１０が閉弁するまでのクランク角度（目標値）を算出する（ステップＳ６７）。次に、ＥＣＵ１００は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を、ステップＳ６４で演算したＶＴＣ角度のまま保持するように排気ＶＴＣコントローラ１０７に制御信号を出力する。そして、排気ＶＴＣコントローラ１０７は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ６８）。

　次に、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ６に基づいて、クランク角度がステップＳ６７で算出した目標値に到達したか判断する（ステップＳ６９）。ステップＳ６９の処理において、クランク角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６５の処理に戻る。すなわち、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度が遅角側の目標値となるように制御する。また、ステップＳ６９の処理において、クランク角度が目標値に未達であると判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６８の処理に戻る。すなわち、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度は、ステップＳ６４で演算されたＶＴＣ角度の状態で保持される。

　また、ステップＳ６６において、ＶＴＣ角度が目標値に到達したと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ＶＴＣ角度を目標値の状態で保持するように排気ＶＴＣコントローラ１０７に制御信号を出力する。そして、排気ＶＴＣコントローラ１０７は、排気ＶＴＣ４２のＶＴＣ角度を保持制御する（ステップＳ７０）。

　ステップＳ６０及びステップＳ７０の処理が終了すると、ＥＣＵ１００は、モータリング運転を実施する（ステップＳ７１）。次に、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数が所定値以上に達したか否かを判断する（ステップＳ７２）。ステップＳ７２において、エンジン回転数が所定値以上に達したと判断すると、燃料噴射を開始し（ステップＳ７３）、無負荷運転を行うる（ステップＳ７４）。これにより、ＥＣＵ１００によるエンジン始動処理が終了する。

　また、上述した実施の形態例では、吸気ＶＴＣ４１及び排気ＶＴＣ４２により吸気弁９と排気弁１０の両方の位相を変更する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸気ＶＴＣ４１及び排気ＶＴＣ４２のうち少なくとも一方のみを設け、吸気弁９と排気弁１０の少なくとも一方のみの位相を変更させてもよい。

　なお、上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

　また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの広義のプロセッサデバイスを用いてもよい。

　また、図１２及び図１３示した時系列的な処理を記述するフローチャートにおいて、処理結果に影響を及ぼさない範囲で、複数の処理を並列的に実行したり、処理順序を変更したりしてもよい。

　また、上述した各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。

　　１…シリンダヘッド、　２…シリンダブロック、　３…ピストン、　４…コンロッド、　５…クランク軸、　６…クランク角センサ、　７…吸気管、　８…排気管、　９…吸気弁、　１０…排気弁、　１１…吸気カム、　１２…排気カム、　１７…三元触媒、　２５…クランク角プレート、　２５ａ…凸部、　２５ｃ…歯抜け部、　２６…吸気カム角プレート、　２６ａ…凸部、　２６ｂ…凹部、　２７…排気カム角プレート、　２７ａ…凸部、　２７ｂ…凹部、　２８…吸気カムプーリ、　２９…排気カムプーリ、　３０…クランクプーリ、　３１…吸気カム角センサ、　３２…排気カム角センサ、　４１…吸気バルブタイミング可変機構（吸気ＶＴＣ）、　４２…排気バルブタイミング可変機構（排気）、　５０…エンジン、　１００…エンジンコントロールユニット（エンジン制御装置）、　１０２…ＣＰＵ（制御部）、　１０３…ＲＡＭ、　１０４…ＲＯＭ、　１０６…吸気ＶＴＣコントローラ、　１０７…排気ＶＴＣコントローラ

Claims (5)

1. 　吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相を変更するバルブタイミング可変機構を備えたエンジンの出力と、電動機の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載される前記エンジンを制御するエンジン制御装置であって、
   　前記吸気弁又は前記排気弁の回転を検知するカム角センサから検知信号を受信する制御部と、を備え、
   　前記制御部は、
   　前記エンジンの停止時又は再始動時に、前記バルブタイミング可変機構により前記吸気弁又は前記排気弁の位相を変化させ、前記カム角センサが検知した検知タイミングから所定の時間、前記バルブタイミング可変機構の位相の変更量を、前記検知タイミングよりも前の変更量よりも小さくする
   　エンジン制御装置。
2. 　前記制御部は、前記バルブタイミング可変機構の位相を保持する前記所定の時間は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度に基づいて算出される
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 　前記制御部は、前記所定の時間を経過すると、前記バルブタイミング可変機構の位相の変更量を大きくさせる
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
4. 　前記制御部は、前記所定の時間、前記バルブタイミング可変機構の位相を、前記検知タイミングでの位相で保持させる
   　請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 　吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相を変更するバルブタイミング可変機構を備えたエンジンの出力と、電動機の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載される前記エンジンを制御するエンジン制御方法であって、
   　前記エンジンの停止時又は再始動時に、前記バルブタイミング可変機構により前記吸気弁又は前記排気弁の位相を変化させる処理と、
   　前記吸気弁又は前記排気弁の回転を検知するカム角センサから検知信号を受信する処理と、
   　前記カム角センサが検知した検知タイミングから所定の時間、前記バルブタイミング可変機構の位相の変更量を、前記検知タイミングよりも前の変更量よりも小さくする処理を
   　含むエンジン制御方法。

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