(57)【要約】【課題】  バッテリの出力に応じて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉特性を制御する。【解決手段】    吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも１方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構を制御する内燃機関の制御装置において、開弁特性を、内燃機関の始動時のバッテリの状態に応じて、内燃機関が始動可能な開弁特性に決定する決定手段と、内燃機関の始動時に、決定手段の決定に基づいて、開弁特性を可変動弁機構により制御する制御手段とを備える。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも１方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記開弁特性を、内燃機関の始動時のバッテリの状態に応じて、前記内燃機関が始動可能な開弁特性に決定する決定手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記決定手段の決定に基づいて、前記開弁特性を前記可変動弁機構により制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の始動時のバッテリ出力から、発生させ得るエンジン回転数を予測するエンジン回転数予測手段と、
前記内燃機関の始動に必要な最低筒内圧を予測する最低筒内圧予測手段と、
前記エンジン回転数で、前記最低筒内圧を発生させるための要求開弁特性を予測する要求開弁特性予測手段と、
を備え、前記決定手段は、
前記要求開弁特性を、前記内燃機関の始動時の開弁特性として決定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
想定される前記内燃機関の使用条件のなかで最も低温の場合に要求される低温時開弁特性を算出する低温時開弁特性算出手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に、前記開弁特性を、前記低温時開弁特性に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記可変動弁機構は電動機により駆動して、前記開弁特性を変動させる電動可変動弁機構であって、
前記内燃機関の始動時に前記吸気バルブ又は排気バルブを作動できる限界量である作動限界量を、前記バッテリの状態に応じて予測する作動限界量予測手段と、
想定される前記内燃機関の使用条件のなかで最も低温の場合に要求される低温時開弁特性を算出する低温時開弁特性算出手段と、
前記内燃機関の始動時のバッテリ出力から、発生させ得るエンジン回転数を予測するエンジン回転数予測手段と、
前記内燃機関の始動に必要な最低筒内圧を予測する最低筒内圧予測手段と、
前記エンジン回転数で、前記最低筒内圧を発生させるための要求開弁特性を予測する要求開弁特性予測手段と、
前記低温時開弁特性から、前記要求開弁特性にまで吸気バルブ又は排気バルブを作動させた場合の作動量と、前記作動限界量とを比較する比較手段と、
を備え、前記決定手段は、前記比較手段による比較の結果、
前記作動限界量が大きい場合には、前記開弁特性を、前記要求開弁特性に決定し、
前記作動限界量が小さい場合には、前記開弁特性を、前記低温時開弁特性から、前記作動限界量分、前記吸気バルブ又は排気バルブを作動させた開弁特性に決定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記作動限界量は、前記内燃機関の始動時間が所定値内となる作動量であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。さらに、具体的には、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉動作タイミングを変動させることができる可変動弁機構を備える内燃機関の、制御装置として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００３−１８４５８５号公報には、自動停止機能を有する車両に搭載された可変動弁機構が開示されている。この可変動弁機構は、吸気バルブまたは排気バルブのバルブリフト量及びバルブタイミング等を変動させる機能を有している。上記の可変動弁機構によれば、例えば、バルブリフト量を制御することにより、吸入する空気の量を、アクセル開度や内燃機関の状態に応じた最適な量に制御することができる。
【０００３】
また、上記可変動弁機構は、内燃機関の自動停止時に、自動停止直後の冷却水温等により、次回自動始動時に適すると推定されるバルブリフト量に応じて、吸気バルブまたは排気バルブを駆動して、停止する。また、内燃機関の自動始動時には、上記可変動弁機構は、内燃機関始動時の冷却水温等に基づいて算出された最適な量に、バルブリフト量を補正する。上記従来技術は、このような制御を行うことにより、内燃機関の自動始動性の向上と排気エミッションの向上とを図るものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４５８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１８７２号公報
【特許文献３】特開２００１−６５３７５号公報
【特許文献４】特開２００３−１３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような可変動弁機構の駆動源としては、電動機が用いられることがある。以下、このような可変動弁機構を、「電動ＶＶＴ」と称する。電動ＶＶＴの応答性は、温間での始動と比較して、冷間での内燃機関の始動の場合に低くなることがある。即ち、冷間時の始動においては、電動ＶＶＴの応答時間分、クランキングが遅くなる場合ある。このような電動ＶＶＴによる応答の遅れは、温間始動時と冷間始動時との間で、内燃機関の始動性に違和感を生じさせるため、好ましいものではない。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電動ＶＶＴを用いて、吸気バルブまたは排気バルブの開閉動作条件を制御する場合における、電動機の出力等に起因する始動性の相違を緩和するように、吸気バルブまたは排気バルブの開閉動作条件を制御する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、吸気バルブ及び排気バルブのうち、少なくとも１方のバルブの開弁特性を変動させる可変動弁機構を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記開弁特性を、内燃機関の始動時のバッテリの状態に応じて、前記内燃機関が始動可能な開弁特性に決定する決定手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記決定手段の決定に基づいて、前記開弁特性を前記可変動弁機構により制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の始動時のバッテリ出力から、発生させ得るエンジン回転数を予測するエンジン回転数予測手段と、
前記内燃機関の始動に必要な最低筒内圧を予測する最低筒内圧予測手段と、
前記エンジン回転数で、前記最低筒内圧を発生させるための要求開弁特性を予測する要求開弁特性予測手段と、
を備え、前記決定手段は、
前記開弁特性予測手段により予測された開弁特性を、前記内燃機関の始動時の開弁特性として決定することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
想定される前記内燃機関の使用条件のなかで最も低温の場合に要求される低温時開弁特性を算出する低温時開弁特性算出手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に、前記開弁特性を、前記低温時開弁特性に制御することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記可変動弁機構は電動機により駆動して、前記開弁特性を変動させる電動可変動弁機構であって、
前記内燃機関の始動時に前記吸気バルブ又は排気バルブを作動できる限界量である作動限界量を、前記バッテリの状態に応じて予測する作動限界量予測手段と、
想定される前記内燃機関の使用条件のなかで最も低温の場合に要求される低温時開弁特性を算出する低温時開弁特性算出手段と、
前記内燃機関の始動時のバッテリ出力から、発生させ得るエンジン回転数を予測するエンジン回転数予測手段と、
前記内燃機関の始動に必要な最低筒内圧を予測する最低筒内圧予測手段と、
前記エンジン回転数で、前記最低筒内圧を発生させるための要求開弁特性を予測する要求開弁特性予測手段と、
前記低温時開弁特性から、前記要求開弁特性にまで吸気バルブ又は排気バルブを作動させた場合の作動量と、前記作動限界量とを比較する比較手段と、
を備え、前記決定手段は、前記比較手段による比較の結果、
前記作動限界量が大きい場合には、前記開弁特性を、前記要求開弁特性に決定し、
前記作動限界量が小さい場合には、前記開弁特性を、前記低温時開弁特性から、前記作動限界量分、前記吸気バルブ又は排気バルブを作動させた開弁特性に決定することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記作動限界量は、前記内燃機関の始動時間が所定値内となる作動量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動時のバッテリ状態に応じて、始動時の開弁特性を制御する。したがって、始動時のバッテリ状態に応じた最適な開弁特性を選択することができ、始動性の向上を図ることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、内燃機関の始動時に、バッテリ出力からエンジン回転数を予測し、始動可能な最低筒内圧を発生させる開弁特性を予測して、この開弁特性に制御することができる。したがって、バッテリ出力に応じた最適な開弁特性を選択することができ、振動の発生を抑えつつ、始動性の向上を図ることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止時、想定される内燃機関の使用条件のなかで最も低温の場合に、内燃機関の始動に必要となる最低筒内圧を発生させる低温時開弁特性に、開弁特性を制御する。したがって、次回の内燃機関の始動が冷間での始動となる場合に、開弁特性を変動させる必要がない。これにより、冷間時の始動性を向上させることができ、冷間時と温間時における始動性の差を緩和することができる。
【００１５】
第４及び第５の発明によれば、バッテリの状態から吸気バルブ又は排気バルブの作動可能な作動限界量を考慮して、始動時における開弁特性の作動量に制限をかけることができる。したがって、開弁特性を変動させることによる内燃機関の応答の遅れを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１７】
実施の形態１．
[実施の形態１の駆動機構について]
図１は、この発明の実施の形態１における駆動機構を説明するための模式図である。
図１に示すように、この実施の形態１の駆動機構は、内燃機関２を有する。内燃機関２は、クランクシャフト４を有している。クランクシャフト４は、ダンパ６を介して遊星歯車８の２つのピニオンギア１０に接続されている。ピニオンギア１０は、遊星歯車８のサンギア１２を挟んで、サンギア１２の外側に噛合わされ、さらに、遊星歯車８のリングギア１４の内側に噛合わされている。
【００１８】
サンギア１２は、ＭＧ（モータ・ジェネレータ）１６に接続されている。また、リングギア１４は、ＭＧ（モータ・ジェネレータ）１８に接続されている。ＭＧ１８及び遊星歯車８は、チェーン２０等を介して、車軸２２に接続されている、また、車軸２２は、車輪２４に接続されている。また、ＭＧ１６及びＭＧ１８は、インバータ２６を介して、ＨＶバッテリ２８に接続されている。
【００１９】
この駆動機構は、ＨＶバッテリ２８の電力をインバータ２６を介して供給することにより、ＭＧ１８を回転させることができる。このＭＧ１８の回転により発生したトルクは、チェーン２０及び車軸２２を介して車輪２４に伝えられ、車輪２４を駆動する。例えば、車両の発進時や低速走行時、即ち、燃料がカットされ、あるいは、内燃機関２が停止されている場合には、上記のようにＭＧ１８の駆動力により、車輪２４を駆動させる。
【００２０】
この駆動機構において、内燃機関２の発生する動力は、クランクシャフト４を介して、ピニオンギア１０を回転させる。ピニオンギア１０の回転に伴い、サンギア１２が回転し、ＭＧ１６が回転する。ＭＧ１６の回転による出力は、インバータ２６を介して、ＭＧ１８に伝達されて、ＭＧ１８を回転させる。ＭＧ１８の回転により発生したトルクは、車輪２４に伝えられ、車輪２４を駆動させる。また、ピニオンギア１０の回転は、リングギア１４にも伝達される。リングギア１４の回転によるトルクは、車輪２４に伝えられ、車輪２４を駆動する。例えば、車両の通常走行時には、内燃機関２主体の走行となり、内燃機関２により発生する動力は、上記のように２経路に分割されて、車輪２４に伝達される。
【００２１】
この駆動機構は、上記の如く内燃機関２にトルクを発生させながら、ＨＶバッテリ２８の電力によりＭＧ１８を回転させることができる。この場合は、内燃機関２の発生するトルクとＭＧ１８の回転により発生したトルクとが車輪２４に伝えられ、車輪２４の駆動力となる。例えば、全開加速時のような高負荷時には、上記のように、ＨＶバッテリ２８の電力により内燃機関２の出力が補助される。
【００２２】
また、ＭＧ１８は、ジェネレータとしても作用する。即ち、ＭＧ１８は、車輪２４の回転のよって駆動され、回生発電する。そして、回収したエネルギーは、インバータ２６を介してＨＶバッテリ２８に蓄えられる。例えば、減速時あるいは制動時には、このようにしてエネルギーを回収し、ＨＶバッテリ２８を充電することができる。
【００２３】
[燃料供給及び給排気システムについて]
図２は、この発明の実施の形態１の燃料供給及び吸排気のシステム構成を説明するための図である。
実施の形態１のシステムは、内燃機関２を備える。内燃機関２は、シリンダ３２内部に、ピストン３４を備える。ピストン３４は、コンロッド３６を介して、クランクシャフト４に接続されている。クランクシャフト４の近傍には、その回転数を検出する回転数センサ４０が配置されている。
【００２４】
ピストン３４の上部には、燃焼室４２が設けられている。燃焼室４２には、吸気ポート４４及び排気ポート４６が連通している。また、燃焼室４２には、先端部が露出するように、点火プラグ４８が挿入されている。吸気ポート４４には、インジェクタ５０が組みつけられている。また、インジェクタ５０の上流には、電子制御式のスロットルバルブ５２及びエアフロメータ５４が配置されている。一方、排気ポート４６には、排気空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ５６が配置されている。
【００２５】
内燃機関２は、吸気ポート４４を開閉する吸気バルブ５８と、排気ポート４６を開閉する排気バルブ６０とを備える。また、内燃機関２は、吸気バルブ５８を駆動する吸気カム６２と、排気バルブ６０を駆動する排気カム６４とを備える。吸気カム６２及び排気カム６４は、カムプーリやタイミングベルト等を介して、クランクシャフト４に接続されている。
【００２６】
また、吸気カム６２の近傍には、カムの回転位置を検出するカムポジションセンサ６６が配置されている。吸気カム６２は、カムシャフト等を介して電動ＶＶＴ６８に連結されている。電動ＶＶＴ６８は、吸気バルブ５８の作用角及びリフト量を変化させ得るものとする。なお、電動ＶＶＴ６８の構造は特に新規なものではないため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００２７】
また、内燃機関２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０を備える。ＥＣＵ７０は、回転数センサ４０、エアフロメータ５４、空燃比センサ５６、及びカムポジションセンサ６６等の各種センサから、内燃機関２の制御に必要な情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて、点火プラグ４８、インジェクタ５０、スロットルバルブ５２、及び、電動ＶＶＴ６８を駆動する。
【００２８】
ＥＣＵ７０は、外気温、バッテリ温度、バッテリ充電状態等から、始動に必要な筒内圧及びバッテリが出力可能なエネルギーを算出する機能を有する。また、バッテリ出力からクランキング時に発生させ得るエンジン回転数を算出する機能を有する。
【００２９】
また、ＥＣＵ７０には、外気温等の条件に対し、筒内圧と、エンジン回転数と、バルブタイミングとの関係が記録されている。
図３は、各バルブタイミングにおける、エンジン回転数と、筒内圧との関係を説明するためのグラフである。図３において、縦軸は、筒内圧(kPa)を表し、横軸は、エンジン回転数(rpm)を表す。また、黒丸、白丸、四角、三角で、プロットされた曲線は、それぞれ、吸気バルブの閉弁タイミングを、下死点後(ＡＢＤＣ;After Bottom Dead Center)、７８度、９０度、１１４度、１２５度とした場合の特性を表す。
【００３０】
図３に示すように、例えば、始動時に０．８kPaの筒内圧を得る必要があり、始動時に出力可能なエンジン回転数が５００rpmであるとすれば、吸気バルブ５８の閉弁タイミングは１２５度程度となる。また、例えば、出力可能なクランキング回転数が３００rpmであるとすれば、１１４度で、上記筒内圧を得ることができる。このように、ＥＣＵ７０は、記録されたデータにより、始動に必要な筒内圧と出力可能なクランキング回転数の算出結果から、バルブタイミングを算出することができる。
【００３１】
[基本的なバルブタイミングについて]
次に、電動ＶＶＴ６８による、吸気バルブ５８の基本的なバルブタイミングの制御について説明する。
通常走行時、吸気バルブ５８は、吸気上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、吸気下死点（ＢＤＣ）付近で閉弁する。その結果、吸気工程では、ピストン３４の下降に伴って、筒内に空気が吸入される。また、これに続く圧縮工程では、ピストン３４の上昇に伴って、効率的に筒内圧の上昇が図られる。
【００３２】
内燃機関２の始動時に、上記バルブタイミングが用いられると、圧縮工程において、ピストン３４の駆動に大きなトルクが必要となる。図１に示すシステムにおいて、内燃機関２を始動するためには、ＭＧ１６とＭＧ１８とがトルクを発生する必要がある。このシステムでは、ＭＧ１６とＭＧ１８とは機械的に車軸２２に接続されていることから、それらの発生するトルクは、そのまま車軸２２に伝えられる。このため、ＭＧ１６とＭＧ１８とが大きなトルクを発生すると、車両に大きな振動が発生する場合がある。振動を防止するためには、内燃機関２の始動時に、圧縮時の筒内圧上昇を抑えることが有効である。つまり、内燃機関２の始動時には、吸気バルブ５８の開弁期間を遅角して吸引する空気の量を少なくすることが有効である。このような制御によれば、内燃機関２の始動に要するトルクが小さくて済み、車両の振動を低減することができる。この明細書において、このような制御を「デコンプ制御」と称することとする。
【００３３】
[実施の形態１における始動時の制御]
この発明の実施の形態１における内燃機関２の始動時の制御について説明する。
図４は、内燃機関２始動時に、実施の形態１のシステムが実行するルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【００３４】
内燃機関２の停止時には、上記デコンプ制御を行うため、吸気バルブ５８のバルブタイミングは所定の量、遅角制御されている。実施の形態１においては、内燃機関２の始動時、ＨＶバッテリ２８が出力可能なエネルギー及び始動に必要な筒内圧を算出する（ステップＳ１０２）。この算出においては、ＥＣＵ７０は、例えば、ナビ情報からの外気温、バッテリ温度、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）等、バッテリの出力に影響を与える種々の情報等を参照する。
【００３５】
次に、始動に必要なバルブタイミングの最遅角量を算出する（ステップＳ１０４）。ここで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０８において推定されたＨＶバッテリ２８の出力から、エンジン回転数を算出する。ＥＣＵ７０は、図３に示すように、エンジン回転数と筒内圧とバルブタイミングとの関係を定めたマップを記憶している。ここでは、このマップを参照して、内燃機関２の始動に必要な筒内圧を得られるバルブタイミングの範囲で、最遅角値を算出する。
【００３６】
次に、算出された最遅角値に基づいて、吸気バルブ５８の進角制御を行う（ステップＳ１０６）。ＥＣＵ７０は、電動ＶＶＴ６８に進角制御を行う信号を発信する。これにより、吸気バルブ５８のバルブタイミングは、始動に必要な筒内圧を得られるバルブタイミングの範囲で、最遅角に設定される。これにより、デコンプ制御による振動防止を制御しつつ、効率の良い始動を行うことができる状態となる。
【００３７】
次に、ステップＳ１０８において、バルブタイミングが目標値に達しているか否かを判断する。バルブタイミングが目標値に達している場合には、クランキングを開始する（ステップＳ１１０）。一方、バルブタイミングが目標値に達していないと判断された場合には、引き続き、目標値になるように、吸気バルブ５８の進角制御を行う（ステップＳ１０６）。
【００３８】
以上のように、実施の形態１によれば、実際の始動時の外気温及びバッテリの状態に基づいて、バルブタイミングの最適な最遅角値を算出して、そのバルブタイミングで内燃機関２を始動させることができる。したがって、デコンプ制御による振動を抑えつつ、極冷間時における電動ＶＶＴ６８の応答の遅れを最小限に抑えて、効率よく始動することができる。
【００３９】
なお、実施の形態１においては、上記システムを、ＨＢ車のエンジンに適用する場合について説明した。しかし、この発明における制御は、ＨＢ車のエンジンにのみ適用されるものではなく、他のエンジンに適用することもできる。但し、ＨＢ車のエンジンにおいては、上述したように、ＭＧ１６、ＭＧ１８を用いて動力の伝達を制御する。したがって、内燃機関２のＯＮ/ＯＦＦが通常の車両に対して多く発生する。したがって、このような制御は、ＨＢ車において、より効果的なものである。
【００４０】
また、実施の形態１においては、内燃機関２の停止時にはデコンプ制御のバルブタイミングに制御し、始動時にバッテリの条件等から、始動可能な最遅角を算出して、進角制御を行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。
【００４１】
例えば、停止時に、デコンプ制御のバルブタイミングに制御することなく、成り行きのままのタイミングで停止するものであってもよい。この場合、始動時には、上記の方法でＨＶバッテリ２８の出力から、内燃機関２の始動に必要な筒内圧を得られるバルブタイミングを算出する。ここでバルブタイミングは、この範囲内の適切な値を選択する。例えば、デコンプ制御による振動防止を図る場合には、この始動可能な筒内圧を得られるバルブタイミングの範囲内で、最遅角をバルブタイミングを選択する。
【００４２】
また、この発明において、電動ＶＶＴ６８で変動させる対象は、バルブタイミングに限るものではなく、例えば、作用角、バルブリフト量を変動させる制御を行うものであってもよい。
【００４３】
また、実施の形態１においては、停止時に吸気バルブ５８を制御する場合について説明した。しかし、この発明においては、排気バルブ６０を上記同様の手法により制御するものであってもよい。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態２における駆動機構及びシステムは、実施の形態１で説明したものと同様である。しかし、実施の形態２のシステムは、内燃機関の停止時、始動時に行うバルブタイミングの制御のルーチンが、実施の形態１のものとは異なっている。
【００４５】
上述したように、デコンプ制御は、内燃機関２の始動時における車両内の振動の低減に有効である。しかしながら、特に極冷間での始動の場合、始動可能な筒内圧は、温間での始動よりも大きくなる。このため、極冷間時にデコンプ制御を行った場合、始動に必要な筒内圧が得られないことが考えられる。一方、温間時の始動における電動ＶＶＴ６８の応答の遅れに比べて、極冷間の始動では、電動ＶＶＴ６８の応答の遅れが顕著に大きい。したがって、実施の形態２においては、内燃機関２の停止時に、吸気バルブ５８のバルブタイミングを始動に適した状態にしておく制御を行う。
【００４６】
このため、実施の形態２においては、内燃機関２の停止時に、吸気バルブ５８のバルブタイミングを進角した状態とする。この進角量は、極冷間でも始動可能な筒内圧を得られる範囲内での最遅角量とする。そして、内燃機関２の始動が、極冷間となる場合は、電動ＶＶＴ６８を動かすことなく進角制御したまま内燃機関２の始動を開始する。一方、温間での始動となる場合は、進角させた位相を、デコンプ制御時の遅角量に戻して始動する。これように制御することにより、始動時間を短縮化することができる。
【００４７】
[実施の形態２の停止時、始動時の制御]
図５は、内燃機関２停止時に、実施の形態２のシステムが実行するルーチンについて説明するためのフローチャートである。また、図６は、内燃機関２始動時に、実施の形態２のシステムが実行するルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【００４８】
図５を参照して、ステップＳ２０２において、内燃機関２の動作中、あるいは車両の走行中に内燃機関２の停止が検出される。車両の停止が検出された場合、電動ＶＶＴ６８により、吸気バルブ５８の進角制御が行われる（ステップＳ２０４）。具体的にステップＳ２０４において、内燃機関２の停止検出後、ＥＣＵ７０は、電動ＶＶＴ６８に進角制御を行う信号を発信する。これにより、吸気バルブ５８のバルブタイミングは、次回の内燃機関２の始動が所定の温度以下の極冷間である場合にも、始動可能な筒内圧を得られる範囲内での最遅角値にまで進角され、この状態で、内燃機関２が停止する。内燃機関２の停止が検出されない場合には、引き続き、通常のバルブタイミングでの制御が行われる（ステップＳ２０６）。
【００４９】
図６を参照して、内燃機関２の始動が開始されると、まず、ステップＳ２０８において、外気温が、極冷間であるか否か判断される。極冷間であると判断された場合、ステップＳ２１０において、前回内燃機関２の停止時の進角制御されたままのバルブタイミングで始動される。吸気バルブ５８は、極冷間時の始動において、必要な筒内圧を得られる範囲での最遅角にまで進角されている。したがって、極冷間での始動に必要な筒内圧を得ることができる。また、この場合、電動ＶＶＴ６８を駆動する必要がない。したがって、極冷間時における電動ＶＶＴ６８の応答の遅れを回避し、効率よく始動することができる。
【００５０】
一方、ステップＳ２０８において、極冷間でないと判断された場合、まず、進角させた吸気バルブ５８のバルブタイミングを、遅角するように制御する（ステップＳ２１２）。具体的にステップＳ２１２において、ＥＣＵ７０は、吸気バルブ５８のバルブタイミングを、デコンプ制御のタイミングに遅角するように、電動ＶＶＴ６８に信号を発信する。その後、クランキングが開始される（ステップＳ２１４）。これにより、実施の形態２のシステムは、デコンプ制御を実行し、車両の振動を抑えつつ内燃機関２を始動することができる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態２によれば、予め、内燃機関停止時に、極冷間において始動可能な筒内圧を得られる範囲内での最遅角にまで、吸気バルブ５８の開弁タイミングを進角させて停止する。したがって、極冷間での始動時には、バルブタイミングの制御を行う必要が無い。これにより、極冷間時の電動ＶＶＴ６８の応答の遅れによる、始動の遅れを抑えることができる。したがって、極冷間時における始動性の向上を図ることができ、極冷間と温間等での内燃機関２の始動性の差を抑えることができる。また、冷間あるいは温間での始動となる場合、吸気バルブ５８の位相を遅角させて始動する。温間等での始動においては、電動ＶＶＴ６８の応答の遅れが小さい。したがって、このように遅角制御しても、始動の遅れは比較的小さく抑えることができる。また、遅角制御して内燃機関２の始動を開始することにより、始動時における車両の振動を抑えることができる。
【００５２】
[実施の形態２の他の例]
図７に、実施の形態２のシステムが実行する他のルーチンを示す。このルーチンは、上述した図５に示すルーチンと置き換えて実行するべきルーチンである。
図７に示すルーチンは、進角制御が必要か否かを判断するステップＳ２２０を有する点で、図５で説明したルーチンと異なっている。
【００５３】
具体的に、図７で示す例では、内燃機関２停止が検出後（ステップＳ２０２）、まず、ステップＳ２２０において、吸気バルブ５８の進角が必要か否かを判断する。ここで、ＥＣＵ７０は、例えば、ナビ情報による土地、日付の情報、外気温情報等を参照して、吸気バルブ５８の進角が必要か否かを判断する。ステップＳ２２０において、必要であると判断された場合には、吸気バルブ５８のバルブタイミングの進角制御を行う（ステップＳ２０４）。ステップＳ２２０において、不要であると判断された場合には、通常通りの停止時の制御、即ち、デコンプ制御のバルブタイミングに制御する（ステップＳ２０６）。このように、必要な場合にのみ進角制御を行うことにより、次回始動時には、より効率よく始動することができる。
【００５４】
なお、実施の形態２のシステムにおいて始動時には、図６に示すルーチンを実行する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、始動時には、図４に示すルーチンを行うものであってもよい。
【００５５】
また、実施の形態２のシステムも、実施の形態１と同様に、ＨＢ車のエンジン以外のエンジンに適用することもできる。また、吸気バルブ５８のバルブタイミングを制御するものに限らず、排気バルブ６０を上記同様の手法により制御するものであってもよい。
【００５６】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３のシステムが、始動時に実行するルーチンについて説明するためのフローチャートである。
実施の形態３における駆動機構及びシステムは、実施の形態１、２で説明したものと同様である。しかし、実施の形態３のシステムは、図８に示すルーチンを実行することで実現される。
【００５７】
図８に示すルーチンは、図５に示すルーチンの後に実行されるものである。このルーチンは、ステップＳ１０４とＳ１０６との間に、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６が挿入されている点と、ステップＳ１０６の制御が、ステップＳ３０８に置き換えられている点を除いて図４に示すルーチンと同じものである。
【００５８】
即ち、実施の形態３のシステムは、実施の形態２の場合と同様に、図５に示すルーチンを実行することで、内燃機関の停止時に、吸気バルブ５８のバルブタイミングを進角した状態で停止する（図５、ステップＳ２０４参照）。この処理に続いて、実施の形態３では、図８に示すルーチンが起動される。ここでは、実施の形態１において説明したのと同様に、算出されたクランキング回転数及び筒内圧から、始動可能な範囲内での、バルブタイミングの最遅角値を算出する（ステップＳ１０２、Ｓ１０４）。
【００５９】
次に、バッテリ出力との関係から、吸気バルブ５８の遅角制御可能な作動限界量を算出する（ステップＳ３０２）。内燃機関停止時には、極冷間で始動可能な最進角にまで制御されている。この状態からの遅角制御の作動量は、ＨＶバッテリ２８を考慮して、内燃機関２の始動時間が所定時間内となるように制限される。ここでは、この制限値を作動限界量として算出する。
【００６０】
次に、停止時におけるデコンプ制御のバルブタイミングからステップＳ１０４において算出された最遅角にまで作動させた場合の作動量が、ステップＳ３０２において算出された作動限界量より大きいか否かを判断する（ステップＳ３０４）。ステップＳ１０４の最遅角にする作動量が、作動限界量よりも大きい場合には、バルブタイミングは、停止時の状態から作動限界量分、遅角させた場合の遅角値に設定される（ステップＳ３０６）。一方、ステップＳ１０４の最遅角にまで遅角させた場合の作動量が、作動限界量よりも小さい場合には、バルブタイミングは、ステップＳ１０４において算出された最遅角に設定されたままとなる。これにより、バルブタイミングは、作動限界量の範囲内での最遅角となる。従って、遅角量が過大となることによる始動の遅れを抑えることができる。
【００６１】
次に、設定されたバルブタイミングに、遅角制御する（ステップＳ３０８）。その後、ステップＳ１１４において、遅角量が目標値に達しているか否かを判断する。遅角量が目標値に達している場合には、内燃機関のクランキングを開始する（ステップＳ１１０）。一方、進角量が目標値に達していないと判断された場合には、バルブタイミングが目標値になるように、ステップＳ３０８の処理が、再び実行される。
【００６２】
以上説明したように、実施の形態３においては、予め停止時にバルブタイミングを進角させた後に停止する。その後、始動時においては、遅角量に限界量を設けて、限界量の範囲内で必要な遅角量を算出して近く制御する。これにより、極冷間における電動ＶＶＴの応答の遅れを抑えつつ、効率よく始動することができ、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００６３】
なお、実施の形態３においては、実施の形態２の図５に示すように、停止時に必ず進角制御する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、図５に示すルーチンに代えて、図７に示すルーチンを行い、必要な場合にのみ進角制御を行うものとしたものであってもよい。
【００６４】
また、実施の形態３のシステムも、実施の形態１と同様に、ＨＢ車のエンジン以外のエンジンに適用することもできる。また、吸気バルブ５８のバルブタイミングを制御するものに限らず、排気バルブ６０を上記同様の手法により制御するものであってもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態１〜３において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００６６】
なお、例えば、実施の形態１においては、図４に示すルーチンの、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４を実行することにより、「決定手段」が実行され、ステップＳ１０６を実行することにより、「制御手段」が実行される。また、例えば、図４に示すルーチンのステップＳ１０２を実行することにより、「エンジン回転数予測手段」及び「最低筒内圧予測手段」が実行され、ステップＳ１０４を実行することにより、「要求開弁特性予測手段」が実行される。
【００６７】
また、例えば、実施の形態２、３においては、図５に示すルーチンのステップ２０４を実行することにより、「低温時開弁特性算出手段」及び「制御手段」が実行される。
【００６８】
また、例えば、実施の形態３においては、図８に示すルーチンのステップＳ３０２を実行することにより、「作動限界量予測手段」が実行され、ステップＳ３０４を実行することにより「比較手段」が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１の駆動機構について説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１のシステムについて説明するための図である。
【図３】内燃機関のクランキング回転数と筒内圧とバルブタイミングの関係を説明するためのグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１のシステムにより実行する内燃機関始動時のルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２のシステムにより実行する内燃機関停止時のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２のシステムにより実行する内燃機関始動時のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２のシステムにより実行する内燃機関停止時の他のルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３のシステムにより実行する内燃機関始動時のルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
２  内燃機関
４  クランクシャフト
６  ダンパ
８  遊星歯車
１０  ピニオンギア
１２  サンギア
１４  リングギア
１６  モータ・ジェネレータ（ＭＧ）
１８  モータ・ジェネレータ（ＭＧ）
２０  チェーン
２２  車軸
２４  車輪
２６  インバータ
２８  ＨＶバッテリ
３２  気筒
３４  ピストン
３６  コンロッド
４０  回転数センサ
４２  燃焼室
４４  吸気ポート
４６  排気ポート
４８  点火プラグ
５０  インジェクタ
５２  スロットルバルブ
５４  エアフロメータ
５６  空燃比センサ
５８  吸気バルブ
６０  排気バルブ
６２  吸気カム
６４  排気カム
６６  カムポジションセンサ
６８  電動ＶＶＴ
７０  ＥＣＵ
【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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