(57)【要約】【課題】  バルブタイミングの可変範囲を広くしつつ、始動の確実性を高めた内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関２は、クランクシャフト３６と、クランクシャフト３６の回転およびタイミング制御信号ＳＣに応じて燃焼室への気道を開閉するエアバルブ２８とを含む。制御装置８は、内燃機関２の運転中において、現時点の運転状況から要求される第１のバルブタイミング情報と、車両の運転環境から内燃機関の始動時に要求される第２のバルブタイミング情報とに基づきタイミング制御信号ＳＣを出力する。好ましくは、制御装置８は、運転環境が内燃機関２の始動に困難であると予測される環境である場合には、内燃機関２の運転中であっても第１のバルブタイミング情報に基づいて定まるクランクシャフト３６の回転に対するエアバルブ２８の開閉タイミングを第２のバルブタイミング情報に基づき制限する。【選択図】        図１
2007077964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、
クランクシャフトと、
前記クランクシャフトの回転およびタイミング制御信号に応じて燃焼室への気道を開閉するエアバルブとを含み、
前記制御装置は、前記内燃機関の運転中において、現時点の運転状況から要求される第１のバルブタイミング情報と、車両の運転環境から前記内燃機関の始動時に要求される第２のバルブタイミング情報とに基づき前記タイミング制御信号を出力する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記運転環境が前記内燃機関の始動に困難であると予測される環境である場合には、前記内燃機関の運転中であっても前記第１のバルブタイミング情報に基づいて定まる前記クランクシャフトの回転に対する前記エアバルブの開閉タイミングを前記第２のバルブタイミング情報に基づき制限する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、
前記クランクシャフトの回転に応じて回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトに固着され、前記エアバルブの開度をカムシャフトの回転軸からの外周の距離に応じて決定するカムと、
前記カムシャフトの前記クランクシャフトに対する回転位相を前記タイミング制御信号に基づいて変更することによって、前記エアバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更部とを含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記車両は、
気温検知部を含み、
前記制御装置は、前記気温検知部により検知された気温が基準温度よりも低い場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への前記回転位相の変更を禁止する、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記所定の始動可能位相は、
前記気温の複数点に対応して予め定められている複数の位相を含む、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記車両は、
車両位置情報を検知する車両位置検知部を含み、
前記制御装置は、前記車両位置検知部により検知された車両位置情報によって車両が特定地域にあることを検出した場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への前記回転位相の変更を禁止する、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記車両は、
車外からの情報を取得する通信部を含み、
前記制御装置は、前記通信部により受信された情報を分析し、前記内燃機関の始動に困難な状況が予測される場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への前記回転位相の変更を禁止する、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記バルブタイミング変更部は、
前記カムシャフトの前記クランクシャフトに対する回転位相の可変範囲を機械的に制限する制限部材を含み、
前記制御装置は、前記制限部材の位置を変化させることにより前記内燃機関が始動可能な範囲に前記回転位相の可変範囲を制限する、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記バルブタイミング変更部は、
前記制御装置の指令に応じて回転数が変化するモータと、
前記モータ、前記クランクシャフトおよび前記カムシャフトに３つの回転軸が機械的に接続される進角機構とを含む、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記進角機構は、
前記モータ、前記クランクシャフトおよび前記カムシャフトに３つの回転軸が機械的に接続される遊星歯車機構を含み、
前記遊星歯車機構は、前記クランクシャフトおよび前記モータによって前記カムシャフトを駆動する場合に前記クランクシャフトから与えられるトルクよりも前記モータから与えられるトルクが小さくて済むように歯車比が決定される、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記エアバルブは、吸気バルブである、請求項１〜１０のいずれか１項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し、特に可変バルブタイミング機構を備える内燃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気バルブは、通常、クランクシャフト２回転あたり１回転するようにエンジン回転に同期したカムシャフトによって駆動される。吸気バルブは、ピストン上死点（ＴＤＣ）を起点に開かれ、吸気慣性を考慮して下死点（ＢＤＣ）をやや過ぎた点で閉じられる。
【０００３】
近年、エンジン回転数やアクセル開度に応じて、吸気バルブの開閉タイミングを連続的に可変することで全域高性能を狙う可変バルブタイミングシステム（以下ＶＶＴとも称する）を搭載する車両が増えてきている。
【０００４】
図９は、バルブタイミングについて説明するための図である。
図９を参照して、排気行程において排気バルブが開いて閉じ、吸気行程において吸気バルブが開いて閉じる。排気バルブのバルブリフトが波形ＥＸに示されており、これに対して吸気バルブのバルブリフトが波形ＩＮ１〜ＩＮ３に示されている。ＶＶＴによって、吸気バルブの開閉タイミングは、波形ＩＮ１〜ＩＮ３の間で変化する。
【０００５】
エンジンの中負荷域では吸気バルブの開閉タイミングは波形ＩＮ１側に進角される。これにより、排気バルブの開期間と吸気バルブの開期間にバルブオーバーラップが生じ、排気時に未燃焼ガスを吸気ポートに流入させる。これにより、燃焼温度が低下するためＮＯｘが低減し、また未燃焼ガスの再燃焼によりＨＣも低減される。さらに、未燃焼ガスが吸気ポートに流入することにより吸気管負圧が緩和されて吸入時の抵抗が減り、燃費の向上が図れる。
【０００６】
また、エンジンの高負荷・低中回転域においても吸気バルブの開閉タイミングは波形ＩＮ１側に進角される。これにより、吸気バルブの閉じタイミングが早くなり、ピストンの上昇によって吸気が燃焼室から吸気ポートに吹き返す量が抑えられ、体積効率が向上する。
【０００７】
アイドル運転時、エンジン始動時は、波形ＩＮ２に示す位置にバルブタイミングが変更される。これにより、排気ポート内の不活性ガスが吸気ポートに吹き返すのを避けることができ、不活性ガスの混入を抑えて燃焼を安定させることができる。
【０００８】
一方、高負荷・高回転域においても、波形ＩＮ２に示す位置にバルブタイミングが変更される。高負荷・高回転域では、ピストンスピードが速いため、閉じタイミングが早いと充分な吸気が得られない。したがって吸気バルブの閉じタイミングを遅くすることにより、吸気バルブの閉じタイミングが吸入空気の慣性に合わせたタイミングに設定され、体積効率が向上する。
【０００９】
さらに、軽負荷時では、最遅角であるθ＝０の波形ＩＮ３に示す位置にバルブタイミングが変更される。吸気バルブを閉じるタイミングを波形ＩＮ２よりもさらに遅くすると、一回吸った空気が吸気バルブから吐き出される現象が生じる。このような現象が生じるまで吸気バルブを閉じるタイミングを遅らせることを遅閉じ制御ということにする。
【００１０】
スロットル弁を絞って負圧を強めて必要な空気量を制限するよりも、スロットル弁は開いておいてこのような遅閉じ制御をおこなって燃焼室に取り込む空気量を制限するほうが、ポンピングロスが少ない。５００〜２０００ｒｐｍの回転時に遅閉じ制御を行なうと、アトキンソンサイクルが実現される。
【００１１】
アトキンソンサイクルは、高膨張比サイクルの代表的なシステムである。アトキンソンサイクルを応用したエンジンは燃焼室容積を小さくして膨張比を高め、爆発圧力が十分に低くなるのを待って排気することで、爆発エネルギーを余すことなく取り出すことができる。
【００１２】
圧縮行程容積と膨張行程容積がほぼ同一な通常のエンジンでは、圧縮比と膨張比は基本的に同一である。よって、膨張比を高めようとすると圧縮比も高くなり、ノッキングの発生が避けられず膨張比を高めるには限界がある。
【００１３】
ＶＶＴによって吸気バルブを閉じる時期を遅くして圧縮行程がはじまる初期（ピストンが上昇はじめる時）には、シリンダ内に吸入した空気を一部吸気マニホールド側に戻し、圧縮の開始を実質的に遅らせることで、実圧縮比を高めることなく膨張比を高くすることができる。また、この方式によりスロットルバルブ開度を大きくすることが可能になるので吸気管負圧を小さくでき、吸気損失も低減することができる。
【００１４】
しかしながら、遅閉じ制御中にエンスト等によって予期せずエンジンが停止する可能性がある。遅閉じ制御状態は、エンジン停止中にも保持されているので、この場合遅閉じ制御状態で再始動が開始されることになる。極低温の始動時において６０〜１００ｒｐｍ程度に回転数が遅いときに遅閉じ制御をすると、空気が吐き出されてしまい必要な空気量が入らずコンプレッション不足が生じ、エンジンが始動できないという問題がある。
【００１５】
特開２００３−２１４１２３号公報（特許文献１）は、油圧式可変バルブタイミング変更装置において、エンジンがエンスト等によって始動可能位相角よりも遅角位相で停止した場合に、次回始動時に進角制御を行なう旨を開示する。
【特許文献１】特開２００３−２１４１２３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３４０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１７０５０７号公報
【特許文献４】特開２００４−１１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、始動時に進角制御を行なうのはオイルポンプの回転が低く油圧が低い状態では困難である。また、バネ等の手段を用いてベーンを引き戻して始動可能位相角にカム位相をセットするのでは、通常運転時の進角制御にロスが発生する。
【００１７】
従来の車両では、確実に再始動可能とするため、吸気バルブのタイミング可変範囲を図９の波形ＩＮ１〜ＩＮ２の間として波形ＩＮ２を進角量θ＝０に設定し、波形ＩＮ３のタイミングを実現できないようにしているものが多かった。しかし、そのようにすると効率が改善されたアトキンソンサイクルを実現することができない。
【００１８】
この発明の目的は、バルブタイミングの可変範囲を広くしつつ、始動の確実性を高めた内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は、要約すると、車両を駆動する内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、クランクシャフトと、クランクシャフトの回転およびタイミング制御信号に応じて燃焼室への気道を開閉するエアバルブとを含み、制御装置は、内燃機関の運転中において、現時点の運転状況から要求される第１のバルブタイミング情報と、車両の運転環境から内燃機関の始動時に要求される第２のバルブタイミング情報とに基づきタイミング制御信号を出力する。
【００２０】
好ましくは、制御装置は、運転環境が内燃機関の始動に困難であると予測される環境である場合には、内燃機関の運転中であっても第１のバルブタイミング情報に基づいて定まるクランクシャフトの回転に対するエアバルブの開閉タイミングを第２のバルブタイミング情報に基づき制限する。
【００２１】
好ましくは、内燃機関は、クランクシャフトの回転に応じて回転するカムシャフトと、カムシャフトに固着され、エアバルブの開度をカムシャフトの回転軸からの外周の距離に応じて決定するカムと、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相をタイミング制御信号に基づいて変更することによって、エアバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更部とを含む。
【００２２】
より好ましくは、車両は、気温検知部を含む。制御装置は、気温検知部により検知された気温が基準温度よりも低い場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。
【００２３】
さらに好ましくは、所定の始動可能位相は、気温の複数点に対応して予め定められている複数の位相を含む。
【００２４】
より好ましくは、車両は、車両位置情報を検知する車両位置検知部を含む。制御装置は、車両位置検知部により検知された車両位置情報によって車両が特定地域にあることを検出した場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。
【００２５】
より好ましくは、車両は、車外からの情報を取得する通信部を含む。制御装置は、通信部により受信された情報を分析し、内燃機関の始動に困難な状況が予測される場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。
【００２６】
より好ましくは、バルブタイミング変更部は、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の可変範囲を機械的に制限する制限部材を含む。制御装置は、制限部材の位置を変化させることにより内燃機関が始動可能な範囲に回転位相の可変範囲を制限する。
【００２７】
より好ましくは、バルブタイミング変更部は、制御装置の指令に応じて回転数が変化するモータと、モータ、クランクシャフトおよびカムシャフトに３つの回転軸が機械的に接続される進角機構とを含む。
【００２８】
さらに好ましくは、進角機構は、モータ、クランクシャフトおよびカムシャフトに３つの回転軸が機械的に接続される遊星歯車機構を含む。遊星歯車機構は、クランクシャフトおよびモータによってカムシャフトを駆動する場合にクランクシャフトから与えられるトルクよりもモータから与えられるトルクが小さくて済むように歯車比が決定される。
【００２９】
好ましくは、エアバルブは、吸気バルブである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、エアバルブの遅閉じ制御を可能としつつ、かつ良好な燃焼状態を確保した始動性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の内燃機関に関連する構成を示した図である。
【００３３】
図１を参照して、車両１００は、内燃機関２と、バッテリ４と、オルタネータ６と、制御装置８と、外気温センサ１０と、アクセルセンサ１１と、カーナビゲーションシステム１２と、通信装置１３とを含む。
【００３４】
内燃機関２は、シリンダブロック内に設けられたシリンダ３０と、シリンダ３０内を往復運動するピストン３２と、ピストン３２とクランクシャフト３６とを接続するコネクティングロッド３４とを含む。
【００３５】
内燃機関２は、さらに、クランクシャフト３６と、インテークカムシャフト２０と、インテークカムシャフト２０に取付けられたカム２６と、インテークカムシャフト２０の回転に応じてカム２６に押し下げられて開閉するエアバルブである吸気バルブ２８と、インテークカムシャフト２０のクランクシャフト３６に対する回転位相を変更し、吸気バルブ２８の開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更部とを含む。
【００３６】
インテークカムシャフト２０は、クランクシャフト３６の回転に応じて回転する。カム２６は、インテークカムシャフト２０に固着され、吸気バルブ２８の開度をインテークカムシャフト２０の回転軸からの外周の距離に応じて決定する。バルブタイミング変更部は、インテークカムシャフト２０のクランクシャフト３６に対する回転位相をタイミング制御信号ＳＣに基づいて変更することによって、吸気バルブ２８の開閉タイミングを変更する。
【００３７】
バルブタイミング変更部は、ＶＶＴモータ１４と進角機構１６とを含む。クランクシャフトに取付けられたスプロケットホイール３８の力はチェーン４０によってスプロケットホイール１８に伝達されて進角機構１６が回転される。ＶＶＴモータ１４は、バッテリ４からの電力によって回転する。進角機構１６は、ＶＶＴモータの回転軸１５から与えられるトルクおよびスプロケットホイール１８から与えられるトルクに応じてインテークカムシャフト２０を回転させる。
【００３８】
内燃機関２は、さらに、インテークカムシャフト２０に設けられた突起の回転を検出することによりインテークカムシャフト２０の回転角を検知するカム角センサ２２と、クランクシャフト３６の回転角を検知するクランク角センサ２４とを含む。なお図示しないが内燃機関２は、ダブルオーバーヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）エンジンであり、図示しないエキゾーストカムシャフトおよび排気弁も含んでいる。
【００３９】
制御装置８は、内燃機関２の運転中において、現時点の運転状況から要求される第１のバルブタイミング情報と、車両の運転環境から内燃機関２の始動時に要求される第２のバルブタイミング情報とに基づきタイミング制御信号ＳＣを出力する。
【００４０】
好ましくは、制御装置８は、運転環境が内燃機関２の始動に困難であると予測される環境である場合には、内燃機関２の運転中であっても第１のバルブタイミング情報に基づいて定まるクランクシャフト３６の回転に対する吸気バルブ２８の開閉タイミングを第２のバルブタイミング情報に基づき制限する。
【００４１】
制御装置８は、カム角センサ２２から位相情報θＣＡを受け、クランク角センサ２４から位相情報θＣＲおよびエンジン回転数Ｎｅを受けて、制御信号ＳＣによって基本的にはＶＶＴモータ１４の回転軸１５がスプロケットホイール１８と同じ位相で回転するように回転数を制御する。
【００４２】
そしてアクセルセンサ１１の出力およびエンジン回転数に基づいて定まる要求ＶＶＴ進角量を参照して、この進角量がカム角センサ２２の出力およびクランク角センサ２４の出力の位相差に反映されるまでＶＶＴモータ１４の回転数をわずかに速めたり遅くしたりする。
【００４３】
制御装置８は、車両１００の運転環境を外気温センサ１０が検知する外気温Ｔ、カーナビゲーションシステム１２から与えられる車両位置Ｐおよび通信装置１３によって取得された車外からの情報等に基づいて車両１００の運転環境を把握し、内燃機関２が停止した後の始動に困難が予測される運転環境であるときは、内燃機関２の運転中であってもこのような運転環境において内燃機関２が始動可能な範囲に進角機構１６の進角量の可変範囲を制限してバルブタイミング変更部の制御を行なう。
【００４４】
好ましくは、制御装置８は、外気温センサ１０により検知された気温が基準温度よりも低い場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。なお、外気温センサ１０により検知された外気温を用いる代わりに図示しない吸気温センサの出力により検知した吸気温を用いても良い。また、所定の始動可能位相は、気温の複数点に対応して予め定められている複数の位相を含む。すなわち後に図６に示すように気温が変化すると始動可能位相角も変化するように予め始動可能位相角が定められている。
【００４５】
好ましくは、制御装置８は、カーナビゲーションシステム１２により検知された車両位置情報によって車両が特定地域にあることを検出した場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。
【００４６】
好ましくは、制御装置８は、通信装置１３により受信された情報を分析し、内燃機関２の始動に困難な状況が予測される場合には、所定の始動可能位相よりも遅角側への回転位相の変更を禁止する。
【００４７】
図２は、図１の進角機構１６の簡単な一例を示す図である。
図３は、図２の進角機構１６をインテークカムシャフト２０側から見た図である。
【００４８】
図２、図３を参照して、進角機構１６は、他の複雑な構成のものも存在するが、比較的簡単な例では遊星歯車機構を用いることができる。進角機構１６は、ＶＶＴモータ１４の回転軸１５に取付けられたサンギヤ５８と、サンギヤ５８に噛み合うピニオンギヤ５６，６６と、ピニオンギヤ５６，６６の中心を支持するプラネタリキャリヤ６０と、ピニオンギヤ５６，６６の外周側に配置されこれらに噛み合うリングギヤ５２とを含む。
【００４９】
リングギヤ５２は、ピニオンギヤ５６，６６およびサンギヤ５８を収容するケースの内周側に設けられており、このケースの外周には図１においてチェーン４０に噛み合うスプロケットホイール１８が設けられている。プラネタリキャリヤ６０はインテークカムシャフト２０に接続されており、インテークカムシャフト２０はプラネタリキャリヤ６０の回転によって回転される。プラネタリキャリヤ６０の回転はケースに設けられた溝６２，６４によって制限されており、スプロケットホイール１８に対するプラネタリキャリヤ６０の進角量θはこの溝によって可変範囲が定まっている。
【００５０】
すなわち、進角機構１６は、遊星歯車機構を含み、ＶＶＴモータ１４、クランクシャフト３６およびインテークカムシャフト２０に３つの回転軸が機械的に接続される。
【００５１】
そしてこの遊星歯車機構は、クランクシャフト３６およびＶＶＴモータ１４によってインテークカムシャフト２０を駆動する場合にクランクシャフト３６から与えられるトルクよりもＶＶＴモータ１４から与えられるトルクが小さくて済むように歯車比が決定される。
【００５２】
図４は、図１の制御装置８において実行される運転時における進角量の制御プログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【００５３】
図１、図４を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において制御装置８はクランク角センサ２４からエンジン回転数Ｎｅを取得し、アクセルセンサ１１からアクセル開度を取得する。そしてステップＳ２において要求ＶＶＴ進角量を算出する。この要求ＶＶＴ進角量は第１のバルブタイミング情報に対応し、予め定められたマップに基づいて参照される。
【００５４】
図５は、図４のステップＳ２において用いられるマップの例を示した図である。
図５を参照して、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲内でエンジン負荷ＫＬが低い部分では、エンジンのポンピングロスを防ぎ効率を向上させるアトキンソンサイクルを実現するためにＶＶＴの進角量はθ＝０°に設定されている。そしてエンジンが運転可能な条件すなわち停止しない条件から最大アクセル踏込み量（ＷＯＴ）の範囲内まで出力および燃費が最適化された進角量がマップ上に記憶されている。このマップは制御装置８が内蔵するメモリ９に予め記憶されている。
【００５５】
再び図４を参照して、ステップＳ２における進角量の算出が終了すると、続いてステップＳ３において外気温センサ１０から外気温Ｔの取得がなされる。そしてステップＳ４において外気温Ｔが規定値より小さいか否かが判断される。
【００５６】
ステップＳ４において外気温＜規定値でない場合には、ステップＳ２で参照された進角量をそのまま適用することとなり、ステップＳ６に処理が進む。
【００５７】
外気温が低い場合には燃料の霧化が促進されにくい。このような場合にエンジントラブルなどによりアイドリング状態でない状態でエンジンが急に停止した場合には、この停止した状態でのＶＶＴ進角量が始動開始用位相よりも遅角側であった場合には燃焼が不安定となって始動が困難となる。このためステップＳ４において外気温が規定値よりも低い場合にはステップＳ５に進み要求ＶＶＴ進角量に制限を加える。
【００５８】
ステップＳ５の処理が終了するとステップＳ６に処理が進む。ステップＳ６ではメインルーチンに制御が移される。
【００５９】
図６はステップＳ５において用いられる進角量の制限値を定めたマップである。
外気温に応じて始動可能角が変化するので、図６に示すように進角量の制限値も外気温に応じて好ましくは複数定められ、始動可能な範囲内で図５のマップが適用されることになる。図６に基づいて定められる進角量の制限値が第２のバルブタイミング情報に対応する。
【００６０】
図１の内燃機関２が停止した後に、再始動させるときには、制御装置８は、スタータモータ７によってクランクシャフト３６を回転させると共にＶＶＴモータ１４も回転させる。
【００６１】
再始動直後は、ＶＶＴモータ１４の回転は、スプロケットホイール１８の回転と等しい回転にされ停止時の進角量が保持されている。したがって、外気温が低い場合に運転中においてＶＶＴ進角量の遅角側への制限を行なっているときは、この条件が保持されているので図９の波形ＩＮ３の位置で始動が行なわれることは無い。始動は、始動可能な範囲である図９の波形ＩＮ１〜ＩＮ２の間の進角量で行なわれ、吸気充填効率低下により始動が不可能になることを避けることができる。
【００６２】
なおステップＳ５における進角量の制限は、図６では、ソフトウェアにおいて最遅角位置にガードをかける場合を示したが、たとえば機械的に制限をしてしまってもよい。
【００６３】
図７は機械的に進角量を制限する場合の例を示した図である。
図１、図７を参照して、進角機構１６は、インテークカムシャフト２０のクランクシャフト３６に対する回転位相の可変範囲を機械的に制限する制限部材である可動子７０を含む。制御装置８は、制限部材の位置を変化させることにより内燃機関２が始動可能な範囲に回転位相の可変範囲を制限する。
【００６４】
図７に示すように図３で説明した進角機構１６のプラネタリキャリヤの可動量を制限する溝に弾性ばね７４において通常は溝と交差しない状態に設けられた可動子７０を設けておく。スリップリング等で与えられる電流によって制御装置８からの指示に応じて可動子７０を吸着し、プラネタリキャリヤ６０の最遅角量をθ１より小さくならないように制限するような機構を用いることができる。
【００６５】
本実施の形態では、最遅角位置よりも所定位相分進角した位相が、始動開始用位相として用いられる。始動開始用位相は、アイドル用位相と同一位相であり、通常の車両停止制御では、アイドル状態を経て車両が停止するため次回始動時には支障なく始動させることができる。
【００６６】
しかし、エンジントラブル等により始動用位相よりも遅角側で停止した場合には、始動用位相に戻す必要がある。しかし、始動時に早急に始動用に戻すためには与えられるＶＶＴモータへの電力が足りず、始動用位相よりも遅角側で始動が開始される場合がある。この場合、次回始動時には、充填効率が低下するため、始動性が悪化し、場合によっては始動が不可能となるおそれがある。
【００６７】
本実施の形態によれば、始動可能な位相よりも遅角側で停止することがないので、良好な燃焼状態を確保した始動性能を得ることができる。
【００６８】
また、外気温が低い場合には、燃料の霧化が促進されにくい。このような場合に、始動開始用位相よりも遅角側で始動した場合には、さらに燃焼が不安定となる。このため、外気温が所定温度よりも低い場合には、始動可能位置よりも遅角側での停止を禁止することで、良好な燃焼状態を確保した始動性能を得ることができる。
【００６９】
また、機械的な制限機構を備えることにより、制御の確実性の向上を図ることができる。
【００７０】
［実施の形態２］
実施の形態２においては、車両が搭載するカーナビゲーションシステム１２と連動させてＶＶＴの進角量に制限をかける。
【００７１】
図８は、実施の形態２において制御装置８で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【００７２】
図８においてステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、図４におけるステップＳ１，Ｓ２の処理とそれぞれ同様であるので説明は繰返さない。
【００７３】
図８のステップＳ１２の処理が終了すると続いてステップＳ１３においてカーナビゲーションシステム１２において車両位置情報が検知される。
【００７４】
さらにステップＳ１４において制御装置８は、この車両位置情報に基づいて、寒冷地や空気の希薄な標高の高い地域などの車両の始動が困難と予測される制限地域内に入ったか否かを判断する。ステップＳ１４において車両位置が制限地域内でない場合には、ステップＳ１２で参照された進角量をそのまま適用することとなり、ステップＳ１６に処理が進む。一方、ステップＳ１４において車両位置が制限地域内である場合にはステップＳ１５において要求ＶＶＴの進角量を遅閉じ制御を行なわないように実施の形態１の場合と同様に制限する。
【００７５】
ステップＳ１５の処理が終了するとステップＳ１６に処理が進む。ステップＳ１６ではメインルーチンに制御が移される。
【００７６】
なお、ステップＳ１３で検知された車両位置情報に加えて、通信装置１３を経由して得られた情報、たとえば天気予報に含まれる最低気温情報やカレンダーによる季節の判定情報を加味してステップＳ１４の分岐の有無を判定するようにしてもよい。
【００７７】
寒冷地等の場合では、始動開始用位相位置よりも遅角側で始動した場合には、充填効率の悪化、霧化の悪化により、良好な始動性を確保することができない。よって、実施の形態２においては、安定な始動性能を確実に確保するために、ナビゲーションシステム等で寒冷地に車両があることがわかった場合には、始動開始用位置よりも遅角側での制御を禁止することにより、たとえその状態で停止したとしても良好な燃焼状態を確保した始動性能を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、ＶＶＴを電動で行なう場合の例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、遅閉じ制御を行なうものであれば油圧によるＶＶＴにも適用可能である。また、本実施の形態では、エアバルブとして吸気バルブのタイミングを変更する場合の例を示したが、排気バルブのタイミング変更にも適用が可能である。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１００の内燃機関に関連する構成を示した図である。
【図２】図１の進角機構１６の簡単な一例を示す図である。
【図３】図２の進角機構１６をインテークカムシャフト２０側から見た図である。
【図４】図１の制御装置８において実行される運転時における進角量の制御プログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ２において用いられるマップの例を示した図である。
【図６】ステップＳ５において用いられる進角量の制限値を定めたマップである。
【図７】機械的に進角量を制限する場合の例を示した図である。
【図８】実施の形態２において制御装置８で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【図９】バルブタイミングについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００８１】
２  内燃機関、４  バッテリ、６  オルタネータ、７  スタータモータ、８  制御装置、９  メモリ、１０  外気温センサ、１１  アクセルセンサ、１２  カーナビゲーションシステム、１３  通信装置、１４  ＶＶＴモータ、１５  回転軸、１６  進角機構、１８  スプロケットホイール、３８  スプロケットホイール、２０  インテークカムシャフト、２２  カム角センサ、２４  クランク角センサ、２６  カム、２８  吸気バルブ、３０  シリンダ、３２  ピストン、３４  コネクティングロッド、３６  クランクシャフト、４０  チェーン、５２  リングギヤ、５６，６６  ピニオンギヤ、５８  サンギヤ、６０  プラネタリキャリヤ、６２，６４  溝、７０  可動子、１００  車両。
【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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