(57)【要約】【課題】内燃機関（エンジン１）の可変動弁機構（ＶＶＴ４０）を動作させる電動モータ４２やモータ駆動回路１００などの過熱を防止し、耐久信頼性を向上させる。【解決手段】内燃機関の制御手段（ＥＣＵ２００）には、機関停止からその後の始動までの間の停止期間において、電動モータ４２により可変動弁機構を駆動する停止期間動作モードが備わっている。ＩＧ−ＯＦＦなどの電源オフ要求があると判定したときでも（ステップＳ２でＹＥＳ）、電動モータ４２およびモータ駆動回路１００の所定部品（例えばコイルの巻線５２やスイッチング素子１０８）の温度（推定温度Ｔ）が許容温度Ｔａ以下になるまで（ステップＳ３でＹＥＳ）、電源オン状態を継続する（ステップＳ４）。【選択図】図７
2014043771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁および排気弁の少なくとも一方の動作時期が変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記可変動弁機構が電動モータによって駆動されるものであり、
前記内燃機関の停止からその後の始動までの間の停止期間において、前記電動モータにより前記可変動弁機構を駆動する、停止期間動作モードを有する制御手段を備え、
前記制御手段は、電源オフ要求があると判定したときでも、前記電動モータおよびその駆動回路の所定部品の温度が許容温度以下になるまでは、電源オン状態を継続する構成とした、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止期間動作モードで電動モータを制御するときに、前記所定部品の温度が第１の設定温度以上であれば、前記電動モータへの通電量を制限する、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止期間動作モードで電動モータを制御するときに、前記所定部品の温度が第１の設定温度よりも高い第２の設定温度以上であれば、前記電動モータへの通電を禁止する、内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記所定部品の温度が第２の設定温度以上であって、前記電動モータへの通電を禁止するときには、併せて前記可変動弁機構、電動モータおよびその駆動回路の故障診断も禁止する、内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止期間動作モードで電動モータを制御しているときには、前記電源オフ要求の有無を判定しない、内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記電源オフ要求があると判定してから前記所定部品の温度が設定温度以下になるまでの間、前記電動モータへの通電を禁止する、内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、少なくとも前記電動モータの通電状態およびその回転状態に基づいて前記所定部品の温度を推定する、内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記所定部品の温度が許容温度以下になって電源オフ状態にする際に、当該所定部品の温度と、この温度に影響を及ぼす所定の温度状態量とを記憶する、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御装置に関し、特に、電動式の可変動弁機構の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）において吸気弁や排気弁の動作時期を可変とする可変動弁機構（Variable Valve Timing：以下、ＶＶＴともいう）の普及が進んでいる。このようなＶＶＴとしては比較的安価な油圧動作式のものが主流であるが、電動式のものも増えつつある。電動式のＶＶＴは、油圧ポンプが停止しているエンジンの停止中であっても動作させることができる。
【０００３】
例えば特許文献１に記載されている可変バルブタイミング装置では、停止指示に応じてエンジンへの燃料の供給および点火を停止した後に、慣性によるクランクシャフトの回転が止まる（完全停止）までの間、電動式のＶＶＴを動作させて、その後のエンジン始動に適したバルブタイミング（動弁時期）に変更するようにしている。そして、完全停止までの間にバルブタイミングを変更し切れなかった場合は、始動時にもＶＶＴを動作させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５７３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のような電動式のＶＶＴにおいて例えばギヤの噛み合い部分などの機構部分に異物が混入すると、負荷の増大によって電動モータのコイルなどが過熱するおそれがある。さらに、電動モータが回転しなくなって（モータロック）通電だけがなされるロック通電状態では、電動モータを駆動制御するための駆動回路のＩＣなどの電子部品も過熱するおそれがある。
【０００６】
そして、前記従来例のように電動式のＶＶＴをエンジンの停止からその後の始動までの期間（エンジン停止期間）に動作させるようにした場合は、この動作時に前記電動モータや電子部品が過熱して耐久信頼性が損なわれるおそれがある。すなわち、エンジン停止の際に電動モータや電子部品の温度が比較的高い状態でメインリレーがオフされた後に、直ぐにＶＶＴが動作された場合、前記ロック通電などが発生すると短時間で過熱状態に陥ることになるからである。
【０００７】
かかる点に鑑みて本発明の目的は、前記のような電動式のＶＶＴ（可変動弁機構）を備えた内燃機関の停止時の制御手順に工夫を凝らし、電動モータやその駆動回路の電子部品などの過熱を防止して、その耐久信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成すべく本発明は、内燃機関を停止させる際に可変動弁機構の電動モータやその駆動回路の温度状態を監視して、それが許容温度以下に低下してから電源をオフするようにした。
【０００９】
すなわち、本発明は、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の動作時期が変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置が対象であって、その可変動弁機構を電動モータによって駆動されるものとし、この電動モータの動作を制御する制御手段には、内燃機関の停止からその後の始動までの間の停止期間において、前記電動モータにより前記可変動弁機構を駆動する、停止期間動作モードを備えるものとする。そして、前記制御手段は、電源オフ要求があると判定したときでも、前記電動モータおよびその駆動回路の所定部品の温度が許容温度以下になるまでは、電源オン状態を継続する構成とする。
【００１０】
前記の発明特定事項により、例えばイグニッションオフ操作がなされて内燃機関が停止する際に、制御手段は電源オフ要求があると判定しても、可変動弁機構の電動モータおよびその駆動回路の所定部品の温度が許容温度以下になるまでは、電源オン状態を継続する。そして、所定部品の温度が十分に低下したことを確認した上で、電源オフ状態とする。
【００１１】
こうすれば、仮にその後、直ぐに可変動弁機構を動作させることになり、そのときにロック通電が起きたとしても、許容温度以下に低下している所定部品が直ぐに過熱状態に陥ることはない。よって、可変動弁装置の電動モータや駆動回路の所定部品の過熱を防止して、その耐久信頼性を向上できる。
【００１２】
好ましくは前記制御手段は、前記停止期間動作モードで電動モータを制御するときに、前記所定部品の温度が第１の設定温度以上であれば、前記電動モータへの通電量を制限するようにしてもよい。こうすれば通電による発熱量が少なくなるので、電動モータや駆動回路の所定部品の温度上昇を抑制し、その過熱を防止することができる。
【００１３】
特に前記所定部品の温度が、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度以上であれば、前記電動モータへの通電を禁止することによって前記所定部品の過熱をより確実に防止することができる。また、このときには、併せて前記可変動弁機構、電動モータおよびその駆動回路の故障診断を禁止するようにすれば、その誤診断を防止することができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、前記停止期間動作モードで電動モータを制御しているときには、前記電源オフ要求の有無を判定しないようにしてもよい。こうすれば、上述した従来例（特開２００８−０５７３５１号公報）と同様に内燃機関の運転を停止させるときに、可変動弁機構を動作させている間は電源オフ要求の有無が判定されず、自ずと電源オン状態に保たれる。
【００１５】
或いは、前記制御手段は、例えばイグニッションオフ操作がなされて、電源オフ要求があると判定してから前記所定部品の温度が設定温度以下になるまでの間、前記電動モータへの通電を禁止するようにしてもよい。こうすれば、電動モータやその駆動回路の部品の温度を速やかに低下させて、電源をオフすることができる。
【００１６】
ここで、前記所定部品の温度については温度センサによって検出することも可能であるが、電動モータや電子部品の過熱が主にロック通電によって発生することを考慮すれば、少なくとも電動モータの通電状態およびその回転状態に基づいて、温度を推定するようにしてもよい。すなわち、内燃機関の運転中に可変動弁機構が動作し、電動モータが正常に動作しているときには、そのコイルや制御回路の電子部品（所定部品）の温度は設計上の一定温度に概ね維持されるから、その後、ロック通電が起きればその時間と通電量とに応じて温度が上昇するものとして、前記所定部品の温度を推定することができる。また、その推定の際に内燃機関の冷却水や潤滑油の温度について加味するようにしてもよい。
【００１７】
一方、内燃機関の始動前であれば外気温や機関の温度状態以外にも、その前に内燃機関を停止させたときの温度状態も前記所定部品の温度に影響を与えることがある。この点を考慮すれば前記制御手段は、電源オフ状態にする際に前記所定部品の温度と、この温度に影響を及ぼす所定の温度状態量（即ち、前記の冷却水温や潤滑油温、吸気温など）とを記憶しておくことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関を停止させる際に可変動弁機構の電動モータや駆動回路などの温度状態を監視し、それが許容温度以下に低下したことを確認した上で電源をオフするようにしたので、その後の機関始動までの間に停止期間動作モードで可変動弁機構を動作させるときに、仮にロック通電状態になったとしても、電動モータや駆動回路が直ぐに過熱することはなく、それらの耐久信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用する内燃機関（エンジン）の一例を示す概略構成図である。
【図２】電動式のＶＶＴの構造を示す断面図である。
【図３】電動モータの構造を示す、図２のIII-III線における断面図である。
【図４】位相変化機構の構造を示す、図２のIV-IV線における断面図である。
【図５】ＶＶＴの電動モータの駆動回路の構成を示す回路図である。
【図６】エンジンの制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】ＶＶＴの停止期間動作モードの制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】ＩＧ−ＯＦＦ後の電動モータの動作状態、温度状態および電源オン・オフ状態の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】機関始動前についてロック通電が発生した場合の図８相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
−内燃機関の全体構成−
まず、図１を参照して、本発明を適用する内燃機関（以下、エンジンともいう）について説明する。この例のエンジン１は、車両に搭載される４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１ａ内に形成された４つの気筒（図１には１気筒のみを示す）それぞれに、上下に往復動するようにピストン１ｃが収容されている。それら４つの気筒を取り囲むようにシリンダブロック１ａにはウォータジャケットが形成され、エンジン冷却水の温度を検出するように水温センサ３２が配置されている。
【００２２】
前記４つの気筒におけるピストン１ｃの往復運動はそれぞれ、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５の回転運動に変換される。クランクシャフト１５は、トルクコンバータ（またはクラッチ）等を介して変速機（図示せず）に連結されており、エンジン１の出力を変速機を介して車両の駆動輪に伝達することができる。この変速機は、一例としてクラッチおよびブレーキ等の摩擦係合要素と遊星歯車機構とを用いた多段式の自動変速機であってもよいし、ベルト式無段変速機などであってもよい。
【００２３】
また、クランクシャフト１５には、エンジン１の始動時に起動されるスタータモータ１０が連結可能になっており、このスタータモータ１０によってクランクシャフト１５を強制的に回転させる（クランキング）ことができる。クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられており、その外周面には複数の歯（突起）１７ａが等角度毎に設けられるとともに、その歯１７ａの２枚分が欠落した欠歯部１７ｂも設けられている。
【００２４】
前記シグナルロータ１７の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ３１が配置されている。クランクポジションセンサ３１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の歯１７ａに対応するパルス状の信号を発生する。このクランクポジションセンサ３１の出力信号からエンジン回転数を算出することができる。
【００２５】
さらに、クランクシャフト１５を覆うようにシリンダブロック１ａの下部には、潤滑油（エンジンオイル）を貯留するオイルパン１８が設けられている。オイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時にオイルポンプ（図示せず）によって汲み上げられ、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などエンジン各部の潤滑・冷却等に供される。この潤滑油の温度を検出するようにオイルパン１８には油温センサ３０が配設されている。
【００２６】
一方、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが締結されており、このシリンダヘッド１ｂによって上端を閉じられた各気筒毎に、ピストン１ｃの往復運動によって容積の変化する燃焼室１ｄが形成されている。この燃焼室１ｄに臨んでシリンダヘッド１ｂには各気筒毎に点火プラグ３が配置されており、これによる点火のタイミングはイグナイタ４によって調整される。イグナイタ４はＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００によって制御される。
【００２７】
前記燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とがそれぞれ連通し、新気の吸入および燃焼ガスの排気を行うようになっている。吸気通路１１の下流側（吸気流れの下流側）は吸気ポート１１ａおよびインテークマニホールド１１ｂによって構成され、その上流側にはサージタンク１１ｃが配設されている。また、吸気通路１１には、吸気を濾過するエアクリーナ７、熱線式のエアフロメータ３３、吸気温センサ３４（一例としてエアフロメータ３３に内蔵）、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５などが配置されている。
【００２８】
本実施形態ではスロットルバルブ５は、サージタンク１１ｃの上流側に設けられており、スロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ３５によって検出され、エンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量となるようにＥＣＵ２００によってフィードバック制御される。
【００２９】
また、各気筒毎に吸気ポート１１ａにはインジェクタ２が配置されており、これらのインジェクタ２は共通のデリバリパイプ２１を介して燃料供給系２０に接続されている。一例として燃料供給系２０は、デリバリパイプ２１に接続された燃料供給管２２、燃料ポンプ２３および燃料タンク２４などを備えている。インジェクタ２はＥＣＵ２００によって制御され、各気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射が行われる。
【００３０】
そして、インジェクタ２から吸気ポート１１ａ内に噴射された燃料は吸入空気と混合され、吸気バルブ１３の開弁に伴い各気筒の吸気行程で燃焼室１ｄに導入される。この混合気は、気筒の圧縮行程の終盤に点火プラグ３によって点火されて燃焼・爆発し、高温高圧の燃焼ガスがピストン１ｃを押し下げた後に、排気バルブ１４の開弁に伴い排気通路１２に排出される。
【００３１】
この排気通路１２の上流側（排気流れの上流側）は排気ポート１２ａおよびエキゾーストマニホールド１２ｂによって構成され、その下流側には三元触媒８が配置されている。三元触媒８は、排気通路１２に排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化およびＮＯｘの還元を行い、それらを無害なＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2とすることで排気ガスを浄化する。
【００３２】
三元触媒８の上流側の排気通路１２には、例えば空燃比に対してリニアな特性を示すフロント空燃比センサ３７が配置されており、下流側の排気通路１２には、例えばラムダセンサからなるリアＯ2センサ３８が配置されている。これらフロント空燃比センサ３７およびリアＯ2センサ３８の出力信号はＥＣＵ２００にフィードバックされて、空燃比の制御に供される。
【００３３】
前記のような燃焼室１ｄの吸気および排気は、吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉動作によって行われる。すなわち、吸気ポート１１ａと燃焼室１ｄとの間には吸気バルブ１３が設けられ、排気ポート１２ａと燃焼室１ｄとの間には排気バルブ１４が設けられている。そして、タイミングチェーン等を介してクランクシャフト１５により回転される吸気および排気の各カムシャフト２５，２６によって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４がそれぞれ所定のタイミングで開閉される。
【００３４】
より具体的には、吸気および排気の各カムシャフト２５，２６はそれぞれ、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転し、ピストン１ｃが２往復する間に１回転する。言い換えると、クランクシャフト１５が２回転（７２０°回転）して、ピストン１ｃが吸気、圧縮、膨張および排気の各行程を行う間に、各カムカムシャフト２５，２６が１回転し、それぞれの気筒の吸気行程で吸気バルブ１３を開き、排気行程で排気バルブ１４を開くようになっている。
【００３５】
こうして回転する吸気カムシャフト２５の近傍には、特定の気筒（例えば第１気筒）のピストン１ｃが圧縮上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生するように、カムポジションセンサ３９が設けられている。カムポジションセンサ３９は、前記のクランクポジションセンサ３１と同様に電磁ピックアップからなり、吸気カムシャフト２５のロータ外周の１個の歯（図示せず）が通過する際にパルス状の信号を出力する。
【００３６】
また、本実施形態では吸気カムシャフト２５に、以下に説明する電動式の可変動弁機構（以下、ＶＶＴ４０と略称する）が取り付けられている。これにより、クランクシャフト１５の回転を基準とする吸気カムシャフト２５の回転位相を連続的に変化させて、吸気バルブ１３の開閉するタイミングを進角側、遅角側に連続的に変更することができる。例えば部分負荷の運転領域ではＶＶＴ４０により吸気バルブ１３の閉時期を遅角させることで、ポンピングロスを減らすことができる。
【００３７】
−ＶＶＴの構造−
図２〜４に示すように本実施形態では、吸気カムシャフト２５の端部にＶＶＴ４０（図１には示さず）が配設されている。なお、図２はＶＶＴ４０の内部の構造を示す断面図であり、図３および図４はそれぞれ、図２のIII-III線およびIV-IV線における断面図である。排気カムシャフト２６にも同様の可変動弁機構が配設されていてもよい。
【００３８】
図の例ではＶＶＴ４０は、ＥＣＵ２００により制御される電動モータ４２（以下、単にモータという）の回転トルクを利用してエンジン１の吸気バルブ１３の動作時期、即ち吸気バルブタイミングを調整するようになっている。即ち、本実施形態の可変バルブタイミング機構４０は、いわゆる電動式のバルブタイミング調整装置（ＭＤ−ＶＶＴ：Motor Drive - Variable Valve Timing）として構成されている。
【００３９】
図２および図３に示すようにモータ４２は、モータ軸４４、軸受４６、回転数センサ４７、ステータ５０等から構成される三相モータである。モータ軸４４は二つの軸受４６，４６により支持されて軸線Ｏ周りに回転可能となっている。このモータ軸４４には、径方向外側に突出する円形板状のロータ部４５が固定され、このロータ部４５の外周壁に複数の磁石４５ａが埋設されている。
【００４０】
また、前記ロータ部４５の近傍には、例えばホール素子からなり、各磁石４５ａの形成する磁界の強さを感知することにより、ロータ部４５の回転数、即ちモータ軸４４の回転数（以下、モータ回転数という）を検出する回転数センサ４７が配設されている。
【００４１】
一方、ステータ５０はモータ軸４４の外周側に配設され、モータ軸４４の軸線Ｏ周りに等間隔に並ぶ複数のコイルを備えている。コイルはコア５１に巻線５２を巻回してなり、図５を参照して後述するように、巻線５２は三本を一組としてスター結線されて、非結線側の端子がモータ駆動回路１００に接続されている。このモータ駆動回路１００から巻線５２に電流が流れると、モータ軸４４の外周側に回転磁界が形成されて、回転トルクが発生する。
【００４２】
モータ駆動回路１００の制御によってステータ５０の複数のコイルが、図３の時計回り方向又は反時計回り方向の回転磁界をモータ軸４４の外周側に形成する。時計回り方向の回転磁界が形成されると、ロータ部４５の各磁石４５ａが順に吸引力と反発力とを受け、この時計回り方向の回転トルクがモータ軸４４に付与される。反対に図３の反時計回り方向の回転磁界が形成されると、この反時計回り方向の回転トルクがモータ軸４４に付与される。
【００４３】
また、前記図２の他、図４にも示すようにＶＶＴ４０は、位相変化機構６０を備えている。この位相変化機構６０は、スプロケット６２、リングギア６３、偏心軸６４、遊星歯車６５、出力軸６６等を備えている。前記スプロケット６２は出力軸６６の外周側に同軸上に配設されており、出力軸６６に対してモータ軸４４と同じ軸線Ｏ周りに相対回転可能である。
【００４４】
そして、クランクシャフト１５の回転がチェーンなどによってスプロケット６２に伝えられると、このスプロケット６２がクランクシャフト１５に対する回転位相を保ちつつ、軸線Ｏを中心として図４の時計回り方向に回転する。リングギア６３は内歯車で構成されてスプロケット６２の内周壁に同軸上に固定されており、スプロケット６２と一体に回転する。
【００４５】
偏心軸６４は、モータ軸４４に連結固定されることにより軸線Ｏに対し偏心して配設されており、モータ軸４４と一体に回転する。遊星歯車６５は外歯車であり、リングギア６３と噛み合うようにしてその内周側に遊星運動可能に配設されている。偏心軸６４の外周壁に同軸上に支持されている遊星歯車６５は、偏心軸６４に対して偏心軸線Ｐ周りに相対回転可能になっている。
【００４６】
また、出力軸６６は吸気カムシャフト２５に同軸にボルト固定されており、モータ軸４４と同じ軸線Ｏを中心として吸気カムシャフト２５と一体に回転する。出力軸６６には、軸線Ｏを中心とする円環板状の係合部６７が形成されていて、この係合部６７には軸線Ｏ周りに等間隔に複数の係合孔６８が設けられている。これらの係合孔６８と向き合うように遊星歯車６５には、偏心軸線Ｐの周りに等間隔をあけて複数の係合突起６９が設けられており、それぞれが軸６６側に突出して対応する係合孔６８に突入している。
【００４７】
このような構造のＶＶＴ４０は、モータ軸４４がスプロケット６２に対して相対回転しないときには、クランクシャフト１５の回転に伴い遊星歯車６５が、リングギア６３との噛合位置を保ちつつスプロケット６２と一体に図４の時計回り方向に回転する。このとき、係合突起６９が係合孔６８の内周壁を回転方向に押圧するため、出力軸６６はスプロケット６２に対して相対回転することなく図４の時計回り方向に回転する。これにより、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフト２５の回転位相が保たれる。
【００４８】
一方、モータ軸４４がスプロケット６２に対して図４の反時計回り方向に相対回転すると、遊星歯車６５がその遊星運動により、偏心軸６４に対して図４の時計回り方向へ相対回転しつつリングギア６３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起６９が係合孔６８を回転方向に押圧する力が増大するため、出力軸６６はスプロケット６２に対して進角する。これにより、吸気カムシャフト２５の回転位相が進角側に変化する。
【００４９】
反対にモータ軸４４がスプロケット６２に対して図４の時計回り方向に相対回転すると、遊星歯車６５がその遊星運動により、偏心軸６４に対して図４の反時計回り方向へ相対回転しつつリングギア６３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起６９が係合孔６８を反回転方向に押圧するようになるため、出力軸６６はスプロケット６２に対して遅角する。これにより、吸気カムシャフト２５の回転位相が遅角側に変化する。
【００５０】
−モータ駆動回路−
図５には、ＶＶＴ４０のモータ４２の駆動制御を行うモータ駆動回路１００の構成を示す。このモータ駆動回路１００は、ＥＣＵ２００からの制御信号を受けて動作する。なお、図５ではモータ駆動回路１００をモータ４２の外部に位置するように示しているが、本実施形態ではモータ駆動回路１００はモータ４２のケース内に設置されて、エンジン１のシリンダヘッド１ｂの温度、即ちエンジン水温や潤滑油温の影響を受けるようになっている。
【００５１】
図示のモータ駆動回路１００は一例として、通電制御部１０２および検出部１０４を有している。通電制御部１０２は、三列のアーム１０５にそれぞれモータ４２の非結線側の端子が接続されたブリッジ回路１０６を有している。このブリッジ回路１０６では、各アーム１０５の一端がバッテリ１２０からの電力供給線１３２に接続され、各アーム１０５の他端は接地されている。また、各アーム１０５においてモータ４２の端子との接続点１０７を挟んだ両側には、ＭＯＳ型トランジスタ等からなるスイッチング素子１０８が一つずつ、合計６個配設されている。
【００５２】
そして、ＥＣＵ２００からの制御信号を受けて通電制御部１０２のスイッチング素子１０８が高速でオン・オフ切換え動作することで、バッテリ１２０からモータ４２への通電状態が制御されて、モータ４２の回転トルクや回転数が制御される。すなわち、後述するようにエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ２００にて生成されたＶＶＴ４０の制御信号が通電制御部１０２に入力され、この制御信号に応じて通電制御部１０２がモータ４２を例えばデューティ制御するようになっている。
【００５３】
図５に示すブリッジ回路１０６の各アーム１０５において、電力供給線１３２が接続される接続点１１１とそれに直近のスイッチング素子１０８との間には負荷抵抗素子１１２が配設されており、この各負荷抵抗素子１１２の両端に接続された検出部１０４が、モータ４２への通電量を表す各負荷抵抗素子１１２の電流値を検出する。検出部１０４はＥＣＵ２００に接続されており、前記の電流値、即ちモータ４２への通電量を表す信号を送信する。
【００５４】
なお、図５において符号１３０，１４０はメインリレーであって、それぞれモータ駆動回路１００およびＥＣＵ２００の主制御部へのバッテリ１２０からの電力供給を導通または遮断（オン・オフ）するように配設されている。これらのメインリレー１３０，１４０はいずれもＥＣＵ２００の電源制御部からの制御信号を受けて、連動してオンまたはオフのいずれかの状態に切換えられる。
【００５５】
−ＥＣＵ−
図６にはＥＣＵ２００の構成を示す。なお、図６に示すのは主にエンジン１の運転制御を行う主制御部であって、電源制御部については示していない。図示のようにＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３およびバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。
【００５６】
ＲＯＭ２０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００５７】
以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３およびバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６と接続されている。
【００５８】
入力インターフェース２０５には、油温センサ３０、クランクポジションセンサ３１、水温センサ３２、エアフロメータ３３、吸気温センサ３４、スロットル開度センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３６、フロント空燃比センサ３７、リアＯ2センサ３８、および、カムポジションセンサ３９などの各種センサ類が接続されている。
【００５９】
また、入力インターフェース２０５には、ＶＶＴ４０の回転数センサ４７（ＶＶＴ回転数センサ）と、車両のメイン電源をオンオフするためのイグニッションスイッチ４８と、車両の乗員によってエンジン１の始動に係る操作が行われるスタータスイッチ４９と、ＶＶＴ４０のモータ駆動回路１００の検出部１０４と、が接続されている。
【００６０】
一方、出力インターフェース２０６には、一例として各気筒毎のインジェクタ２、同じく各気筒毎の点火プラグ３のイグナイタ４、スロットルバルブ５のスロットルモータ６、スタータモータ１０、および、吸気カムシャフト２５のＶＶＴ４０（そのモータ駆動回路１００）などが接続されている。
【００６１】
そして、ＥＣＵ２００は、前記した各種センサおよびスイッチからの信号に基づいて、インジェクタ２の駆動制御（燃料の噴射量および噴射時期の制御）、点火プラグ３による点火時期の制御、スロットルモータ６の駆動制御（スロットル開度の制御）、ＶＶＴ４０の動作制御（吸気バルブ１３の位相制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
【００６２】
例えばＶＶＴ４０の動作制御としてＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３１およびカムポジションセンサ３９からの信号に基づいて、バルブタイミングを保持するのか変化させるのかを決定する。この決定は、スロットル開度、潤滑油温、クランク回転数の各検出値又はカム回転数等のエンジン運転状態から設定した目標の回転位相と、クランク回転数の検出値およびカム回転数から割り出した実際の回転位相とを比較することにより行う。
【００６３】
すなわち、バルブタイミングを保持するときにＥＣＵ２００は、ＶＶＴ４０のモータ４２の回転数の目標変化量（目標の回転位相に実際の回転位相を一致させるのに必要な位相変化速度に対応）を実質的に０とする。一方、バルブタイミングを変化させるときには、吸気カムシャフト２５の目標の回転位相と実際の回転位相とを比較して位相差を算出し、その算出した位相差からモータ回転数の目標変化量を設定する。
【００６４】
一例としてＥＣＵ２００には、エンジン１の運転状態に応じて目標の回転位相と実際の回転位相との位相差と、モータ回転数の目標変化量との相関関係（テーブル）が予め実験などにより適合されて記憶されており、その相関関係に従って目標変化量を求めることができる。そうして設定された目標変化量に対応する制御信号がＥＣＵ２００からモータ駆動回路１００に送信される。
【００６５】
この制御信号を受信したモータ駆動回路１００によって前記のようにモータ４２への電力供給が制御され、その回転トルクや回転速度が制御されることにより、当該モータ４２の回転数が変更されて、その実際の回転位相が目標の回転位相に近づくようになる。これにより、吸気バルブ１３の動作時期（吸気バルブタイミング）がエンジン１の運転状態に応じて好適に制御される。
【００６６】
そのようなエンジン１の運転中のＶＶＴ制御に加えて、本実施形態のＥＣＵ２００は、下記のようにエンジン１の停止からその後の始動までの間（エンジン停止期間）においてもＶＶＴ４０の動作を制御する、停止期間動作モードを備えている。こうしてＥＣＵ２００により実行される以下のＶＶＴ制御に係るプログラムによって、本発明の内燃機関の制御装置が実現される。
【００６７】
−停止期間動作モード−
停止期間動作モードでは、例えばイグニッションスイッチ４８のオフ操作に応じてエンジン１への燃料供給および点火を停止した後に、慣性によってクランクシャフト１５が２〜３回転する間、ＶＶＴ４０を動作させてエンジン始動に適した吸気バルブタイミングに変更することがある。また、イグニッションスイッチ４８のオン操作に応じて、ＶＶＴ４０を動作させることもある。
【００６８】
このようにイグニッションスイッチ４８のオン操作に応じて、ＶＶＴ４０を動作させるようにした場合、その動作開始時点で既にモータ４２やモータ駆動回路１００の温度が高いことがあり、このときにロック通電などが起きるとモータ４２のコイルや駆動回路１００のスイッチング素子１０８が過熱して、耐久信頼性の損なわれるおそれがあった。
【００６９】
すなわち、エンジン１の運転中は、その運転状態に適した吸気バルブタイミングとなるようにモータ４２によってＶＶＴ４０が動作されるので、モータ４２は概ね常時、通電状態になっており、そのコイルや駆動回路１００のスイッチング素子１０８は、設計上の一定温度（例えば１００〜１２０℃くらい）に保たれる。
【００７０】
この状態で、前記のようにイグニッションスイッチ４８のオフ操作に応じてエンジン１の運転を停止させるとともに、直ちにメインリレー１３０，１４０をオフすると、モータ４２への通電が停止されて、そのコイルや駆動回路１００のスイッチング素子１０８の温度が前記の一定温度から徐々に低下してゆく。但し、一旦、オフ操作されたイグニッションスイッチ４８が直ぐにオン操作されることもある。
【００７１】
こうして直ぐにイグニッションスイッチ４８がオン操作されたときに、ＶＶＴ４０も動作させることがあり、このときに位相変化機構６０への異物の混入などによってモータ４２に大きな負荷がかかり、コイル（巻線５２）の発熱が大きくなると、短時間で過熱状態に陥る可能性がある。また、モータ４２が回転しなくなって（モータロック）、一相通電となる２個のスイッチング素子１０８の温度が急速に上昇し、過熱状態に陥る可能性もある。
【００７２】
このようなモータ４２やスイッチング素子１０８の過熱を防止するために、本実施形態では、エンジン１を停止させる際にモータ４２やモータ駆動回路１００の温度状態を推定し、この推定温度が許容温度以下に低下するまではメインリレー１３０，１４０をオン状態に保持するようにした。また、停止期間動作モードでＶＶＴ４０を動作させるときには、推定温度の上昇に応じてモータ４２への通電を制限し、必要に応じて禁止するようにした。
【００７３】
以下、図７のフローチャートを参照して停止期間動作モードでのＶＶＴ制御の手順を具体的に説明する。このフローはイグニッションスイッチ４８がオン状態であるときに、一定の時間間隔でＥＣＵ２００により繰り返し実行される。
【００７４】
まず、スタート後のステップＳ１においてＥＣＵ２００は、ＶＶＴ作動要求があるか否か判定する。これは、ＶＶＴ４０のモータ回転数の目標変化量によって判定し、目標変化量が零でなければ肯定判定（ＹＥＳ）して後述のステップＳ６に進む一方、目標変化量が零であれば否定判定（ＮＯ）してステップＳ２に進み、今度はイグニッションスイッチ４８がオフ操作されたか否か（ＩＧ−ＯＦＦ要求あり？）判定する。
【００７５】
言い換えると、ＩＧ−ＯＦＦ要求の有無の判定は、ＶＶＴ作動要求のあるときには行われないので、ＶＶＴ４０の動作中にはイグニッションスイッチ４８がオフ操作されたとしても、そのことは判定されず、メインリレー１３０，１４０はオン状態に保たれる。
【００７６】
そして、ＩＧ−ＯＦＦ要求について否定判定（ＮＯ）されればリターンする一方、ＩＧ−ＯＦＦ要求ありと肯定判定されれば（ＹＥＳ）ステップＳ３に進み、電動モータ４２のコイル（巻線５２）やモータ駆動回路１００のスイッチング素子１０８など、所定部品の推定温度Ｔが許容温度Ｔａよりも高いか否か判定する。この許容温度Ｔａは、モータ４２の通常の動作中における設計上の一定温度に比べて十分に低下した温度（例えば３０〜４０℃くらい）に設定されている。
【００７７】
また、前記所定部品（巻線５２やスイッチング素子１０８など）の温度の推定については、モータ４２の通常の動作中は前記設計上の一定温度になると考えられるので、モータロックの際の一相通電による温度上昇を考慮して、例えば通電状態であるにも関わらず、モータ４２が回転していないときに、その通電量および通電時間に比例して温度が上昇する、として推定することができる。
【００７８】
すなわち、前記のようにＩＧ−ＯＦＦの肯定判定に応じてモータ４２への通電を停止する場合、所定部品の推定温度Ｔは、時間の経過とともに前記設計上の一定温度から徐々に低下してゆく。なお、ＶＶＴ４０がシリンダヘッド１ｄに配設され、そのモータ４２のケース内にモータ駆動回路１００が設置されていることから、推定温度Ｔにはエンジン水温や潤滑油温の影響も考慮することが好ましい。
【００７９】
そうして推定した所定部品の温度（推定温度Ｔ）が許容温度Ｔａよりも高くて肯定判定（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ４においてメインリレーＯＮ要求を出し、メインリレー１３０，１４０をオン状態に保持してリターンする。つまり、ＩＧ−ＯＦＦの要求を受けてエンジン１の運転を停止させるときに、ＶＶＴ４０やモータ駆動回路１００の所定部品の推定温度Ｔが十分に低下するまで、ＥＣＵ２００への電力供給を継続する。
【００８０】
その後、前記のように時間の経過とともに推定温度Ｔが低下して許容温度Ｔａ以下になれば、前記ステップＳ３において否定判定（ＮＯ）されてステップＳ５に進み、この時点での推定温度Ｔと、それ以外にも前記所定部品の温度に影響を及ぼし得るエンジン水温、潤滑油温、外気温など（温度状態量）とをＥＣＵ２００のバックアップＲＡＭ２０４に記憶して、リターンする。
【００８１】
なお、メインリレー１３０，１４０のオン・オフは、バッテリ１２０から常時、電力供給を受けているＥＣＵ２００の電源制御部によって行われ、この電源制御部には、例えばスロットル制御ルーチンなど、ＶＶＴ制御以外のルーチンからのメインリレーＯＮ要求も入力されることがある。よって、前記ステップＳ５のようにＶＶＴ制御ルーチンのメインリレーＯＮ要求が出されない場合、それ以外の制御ルーチンからもメインリレーＯＮ要求が出されなければ、メインリレー１３０，１４０はオフされる。
【００８２】
一方、前記したステップＳ１においてＶＶＴ作動要求があると肯定判定して（ＹＥＳ）進んだステップＳ６では、前記所定部品の推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂ以下であるか否か判定する。すなわち、例えば前記のようにエンジン１の運転を停止させた後に、イグニッションスイッチ４８がオン操作されたとき、ＶＶＴ４０のモータ回転数の目標変化量が零でなければ停止期間動作モードでＶＶＴ４０を動作させことになるが、このときにもモータ４２やモータ駆動回路１００の温度状態を推定する。
【００８３】
このときには、前記ステップＳ５でバックアップＲＡＭ２０４に記憶したエンジン停止時の推定温度Ｔとエンジン水温、潤滑油温、外気温などのデータと、現時点で油温センサ３０、水温センサ３２、吸気温センサ３４などにより検出された温度のデータとに基づいて、前記所定部品（巻線５２やスイッチング素子１０８など）の温度の初期値を設定し、その後のモータ４２の通電および動作状態に基づいて推定温度Ｔを求めることができる。
【００８４】
そして、推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂ以下で肯定判定（ＹＥＳ）すれば、モータ４２に対する通常の通電制御を行って（ステップＳ７）、目標変化量が零に近づくようにＶＶＴ４０を進角または遅角動作させる。つまり、前記所定部品の温度が第１設定温度Ｔｂ未満であれば通常通り停止期間動作モードでＶＶＴ４０を動作させることができる。
【００８５】
これに対し推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂよりも高くなっていて、否定判定（ＮＯ）すればステップＳ８に進んで、前記推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂよりも高い第２の設定温度Ｔｃ以下か否か判定する。これが肯定判定（ＹＥＳ）であれば、モータ４２に対する通電量を制限してその発熱を抑えながら（ステップＳ９）、ＶＶＴ４０を進角または遅角動作させる。
【００８６】
一方、推定温度Ｔが第２の設定温度Ｔｃよりも高くなっていれば（ステップＳ８で肯定判定（ＹＥＳ））、過熱するおそれがあるので、モータ４２に対する通電を禁止して（ステップＳ１０）、それ以上の温度上昇を阻止する。また、こうしてモータ４２への通電を禁止したことによって誤診断が起きないように、ＶＶＴ４０、モータ４２およびモータ制御回路１００の故障診断を禁止して（ステップＳ１１）、リターンする。
【００８７】
―本実施形態の作用効果―
以上のようなＶＶＴ４０の制御によって、エンジン１の運転を停止させるとき、およびその後に始動するときにそれぞれＶＶＴ４０のモータ４２がどのように動作され、そのコイル（巻線５２）やモータ制御回路１００のスイッチング素子１０８など、所定部品の温度がどのように変化するか、図８および図９を参照して説明する。
【００８８】
まず、図８に示すエンジン１の停止時には、イグニッションスイッチ４８（ＩＧ）がオフ操作されて（時刻ｔ１）、ＥＣＵ２００がエンジン１への燃料供給および点火を停止した後も、ＶＶＴ４０のモータ回転数の目標変化量が零になっていないので、ＶＶＴ４０の動作が継続する（停止期間動作モード）。このためＩＧ−ＯＦＦ要求の判定が行われず、モータ４２への通電が継続されて、その回転に伴いＶＶＴ４０の回転数センサ４７からのパルス信号（モータパルス）が入力する。また、推定温度Ｔは概ね設計上の一定温度に維持される。
【００８９】
こうしてＶＶＴ４０が動作して吸気バルブタイミングが変更され、モータ４２の目標変化量が零になると、モータ４２への通電が停止され（時刻ｔ２）、モータ４２の回転も停止する。そして、この通電の停止から徐々に推定温度Ｔが低下してゆくが、推定温度Ｔが許容温度Ｔａよりも高い間はメインリレー１３０，１４０はオン状態に保持される。
【００９０】
時刻ｔ３において推定温度Ｔが許容温度Ｔａ以下になると、メインリレー１３０，１４０が連動してオフされ、モータ制御回路１００やＥＣＵ２００（主制御部）への電力供給が停止される。つまり、ＶＶＴ４０のモータ４２やモータ制御回路１００の温度が十分に低下した後に、ＥＣＵ２００の電源がオフされる。また、こうして電源をオフする前に推定温度Ｔなどの温度データがＥＣＵ２００に記憶されている。
【００９１】
一方、エンジン始動時には図９に示すように、イグニッションスイッチ４８がオン操作されて、ＥＣＵ２００の電源制御部によりメインリレー１３０，１４０が連動してオンされると（時刻ｔ４）、ＥＣＵ２００（主制御部）およびＶＶＴ４０のモータ制御回路１００への電力供給が開始される。このとき、ＶＶＴ４０のモータ４２の目標変化量が零でなければ、停止期間動作モードでのＶＶＴ制御が開始され、モータ４２への通電が始まるとともに、このモータ４２の回転に伴いＶＶＴ４０の回転数センサ４７からパルス信号（モータパルス）が入力する。また、モータ４２への通電開始に伴い推定温度Ｔが上昇し始める。
【００９２】
こうしてＶＶＴ４０の動作制御を開始したとき、例えば位相変化機構６０に異物が混入していて、モータ４２に過大な負荷がかかると、コイル（巻線５２）の発熱が増大することになる。そして、モータ４２の回転が停止してしまうと（時刻ｔ５）、モータ制御回路１００において一相通電となる２個のスイッチング素子１０８の温度が急速に上昇する。
【００９３】
こうしてモータ４２の回転が停止すると、モータパルスが途絶えることによって推定温度Ｔも急上昇し、それが第１の設定温度Ｔｂを越えると（時刻ｔ６）、まず、モータ４２への通電量が制限されることにより、そのコイル（巻線５２）やモータ制御回路１００のスイッチング素子１０８の発熱が抑制されて、その温度上昇が鈍化する。よって、それら所定部品の過熱の防止が図られる。
【００９４】
図の例では、前記のような通電量の制限によってもコイル（巻線５２）やスイッチング素子１０８の温度上昇が止まらない状況を示しており、この場合は推定温度Ｔもさらに上昇して第２の設定温度Ｔｃを越えることになる（時刻ｔ７）。この推定温度Ｔの上昇に応じてモータ４２への通電が禁止され、その後はコイル（巻線５２）やスイッチング素子１０８の温度が下降に向かうようになる。つまり、それら所定部品の過熱をより確実に防止することができる。
【００９５】
したがって、本実施形態のエンジン制御装置によると、電動式のＶＶＴ４０のモータ４２やモータ駆動回路１００のスイッチング素子１０８等、過熱の懸念される所定部品の温度を推定し、エンジン１の運転を停止させる際に推定温度Ｔが許容温度Ｔａ以下に低下したことを確認してから電源をオフするようにしたので、その後のエンジン始動までの間にＶＶＴ４０を動作させる停止期間動作モードにおいて仮にロック通電などが発生したとしても、モータ４２やモータ駆動回路１００が直ぐに過熱状態に陥ることがなく、それらの耐久信頼性を向上できる。
【００９６】
また、前記停止期間動作モードにおいてＶＶＴ４０のモータ４２を制御するときには、前記所定部品の推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂ以上になれば、モータ４２への通電量を制限することにより、該モータ４２やモータ制御回路１００の温度上昇を抑制して、その過熱を防止できる。
【００９７】
さらに、前記推定温度Ｔが第１の設定温度Ｔｂよりも高い第２の設定温度Ｔｃ以上になれば、モータ４２への通電を禁止することによって、該モータ４２やモータ制御回路１００の過熱をより確実に防止することができる。この際、併せてＶＶＴ４０やモータ４２およびモータ駆動回路１００の故障診断を禁止することによって、誤診断の発生を防止することができる。
【００９８】
−他の実施形態−
前記の実施形態では図７のフローチャートに示すように、ＶＶＴ作動要求のないときにＩＧ−ＯＦＦ要求の有無を判定するようにしており、ＶＶＴ４０の動作中はイグニッションスイッチ４８がオフ操作されても、直ちにＩＧ−ＯＦＦ要求ありと判定されることはないが、これに限らず、ＶＶＴ４０の動作中でもＩＧ−ＯＦＦ要求の有無を判定するようにしてもよい。
【００９９】
また、ＥＣＵ２００への電源オフ要求の有無をイグニッションスイッチ４８からの信号だけでなく、それ以外の他のスイッチやセンサからの信号に基づいて判定するようにしてもよい。
【０１００】
また、ＩＧ−ＯＦＦ要求ありと判定すれば直ちにＶＶＴ４０のモータ４２への通電を停止するようにしてもよい。こうすれば、そのモータ４２のコイル（巻線５２）やモータ駆動回路１００のスイッチング素子１０８など所定部品の温度を速やかに低下させ、メインリレー１３０，１４０をオフすることができる。
【０１０１】
さらに、モータ４２やモータ制御回路１００の所定部品の温度の推定について、前記実施形態では主にモータロックに起因する温度上昇に着目して、モータ４２への通電量とその回転状態により温度を推定するようにしているが、それらの温度を温度センサなどによって検出するようにしてもよい。
【０１０２】
また、前記した実施形態では、本発明をポート噴射式のエンジン１のＶＶＴ４０に適用した例について説明したが、本発明はこれに限ることなく、筒内直噴式のエンジンにも適用可能であるし、ポート噴射および筒内噴射の両方の燃料噴射弁を備えたエンジンにも適用可能である。また、本発明は、エンジン１がいわゆるハイブリッド車両に搭載されている場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、内燃機関（エンジン）の可変動弁機構を動作させる電動モータやその駆動回路の過熱を防止して、耐久信頼性を向上できるものであり、比較的運転、停止の頻度が高い乗用車等に搭載する場合に特に有効なものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１        エンジン（内燃機関）
１３      吸気バルブ（吸気弁）
１４      排気バルブ（排気弁）
４０      ＶＶＴ（可変動弁機構）
４２      電動モータ
５２      コイルの巻線（所定部品）
１００    モータ駆動回路（電動モータの駆動回路）
１０８    スイッチング素子（所定部品）
２００    ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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