(57)【要約】【課題】無端伝動部材の劣化度合いの算出精度を高め、無端伝動部材の劣化の進行を遅らせることができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、エンジンが始動したと判断した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、各歯ｉに積算すべきダメージＤｔ（ｉ）を設定する（ステップＳ１２）。次に、ＥＣＵは、ステップＳ１２において設定したダメージＤｔ（ｉ）を、それぞれの歯ｉについて前回までに積算されている積算ダメージＨｔ−1（ｉ）に加算することにより、積算ダメージＨｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ１３）。そして、ＥＣＵは、ステップＳ１３において算出したｎ個の歯ｉの積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくとも１つが所定値Ｃ１を超えていると判断すると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、運転者に警告を行う（ステップＳ１６）。【選択図】図７
2012021844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸に設置されたクランクスプロケットおよび前記内燃機関のバルブを駆動するカムシャフトに設置されたカムスプロケットに巻回され、前記内燃機関の駆動により前記出力軸の回転を前記カムシャフトに伝達する無端伝動部材の劣化度合いを検出する車両の制御装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転に基づいて前記無端伝動部材に形成されている複数の歯のそれぞれの位置を識別する位置識別手段と、
前記出力軸が前記複数の歯における歯１個分回転するごとに、前記複数の歯のそれぞれの位置に応じて前記複数の歯にそれぞれ加わるダメージの値を設定するダメージ設定手段と、
前記ダメージ設定手段により設定されたダメージの値を、前記複数の歯の歯ごとに積算するダメージ積算手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記複数の歯に対応させて前記ダメージ積算手段により積算されたダメージの値のいずれかが所定値を超えた場合には、運転者に対して警告する警告手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記ダメージ設定手段は、前記バルブが閉状態から開状態へ移行するときに、前記カムスプロケットに噛み合っている歯に加わるダメージの値を増加させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記ダメージ設定手段は、前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットに噛み合っている歯に対するダメージを前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットのいずれにも噛み合っていない歯に対するダメージより大きい値に設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記複数の歯のうち積算されたダメージが最大のものから順に予め定められた個数の歯を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記カムシャフトの回転に対する前記バルブの開閉タイミングを変更するタイミング変更手段と、
前記選択手段により選択された歯が前記バルブの閉状態から開状態への移行時に前記カムスプロケットに噛み合う場合には、前記タイミング変更手段を制御して、前記選択手段により選択された歯が前記バルブの閉状態から開状態への移行タイミングに前記カムスプロケットに噛み合わないよう前記バルブの開閉タイミングを変更する変更制御手段と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の停止中に前記内燃機関の出力軸を回転させる出力軸回転手段と、
前記内燃機関の停止中に、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットと噛み合っているか否かを判断する停止位置判断手段と、
前記内燃機関の停止中に、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットに噛み合っていると前記停止位置判断手段が判断した場合には、前記出力軸回転手段を制御して、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットと噛み合わない位置に無端伝動部材を回転させる停止位置制御手段と、を備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、内燃機関の出力軸に巻回された無端伝動部材の寿命を予測する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載されるエンジンは、出力軸としてのクランクシャフトを有しており、このクランクシャフトには、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングを適切に計るために無端伝動部材としてのタイミングベルトが巻回されている。
【０００３】
このタイミングベルトには、エンジンの始動時に大きな力や偏った力がかかるとともに、経年変化により劣化し、張力が低下してしまうということが知られている。このようにタイミングベルトが劣化してしまうと、吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングがずれてしまう可能性が生じる。さらに、タイミングベルトの劣化が進行した場合には、エンジンの性能に影響を及ぼす可能性が生じる。
【０００４】
このため、タイミングベルトの劣化度合いを算出し、劣化度合いが所定値を超えた場合には、運転者に対し警告を発する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載の制御装置は、エンジン回転数および温度センサから入力された信号に基づいて、タイミングベルトに加わる応力と、環境温度に応じて変わる耐力とを算出し、これらの積算値をとることにより、タイミングベルトの劣化度を算出するようになっている。
【０００６】
このような構成を有することにより、特許文献１に記載の制御装置は、タイミングベルトの使用状況に応じた劣化度合いを算出するので、劣化の進行が通常より早く進んだ場合においても、タイミングベルトが寿命となる前に運転者に対し寿命が近づいたことを警告するようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の制御装置にあっては、タイミングベルト全体の劣化度合いを算出するようになっているものの、タイミングベルトに形成されている複数の歯のうち個々の歯に対する劣化度合いを考慮するようなものではなかった。そのため、タイミングベルトに形成された複数の歯のうち特定の歯に繰り返し力がかかった場合には、歯欠けが発生する可能性が高まるにもかかわらず、歯欠けが発生する可能性の高さを予測できなかった。結果として、タイミングベルトの劣化度合いに対する算出精度が十分でなく、タイミングベルトの劣化の進行を正確に把握できない可能性があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、無端伝動部材の劣化度合いの算出精度を高め、無端伝動部材の劣化の進行を遅らせることができる車両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】
【００１０】
本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の出力軸に設置されたクランクスプロケットおよび前記内燃機関のバルブを駆動するカムシャフトに設置されたカムスプロケットに巻回され、前記内燃機関の駆動により前記出力軸の回転を前記カムシャフトに伝達する無端伝動部材の劣化度合いを検出する車両の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転に基づいて前記無端伝動部材に形成されている複数の歯のそれぞれの位置を識別する位置識別手段と、前記出力軸が前記複数の歯における歯１個分回転するごとに、前記複数の歯のそれぞれの位置に応じて前記複数の歯にそれぞれ加わるダメージの値を設定するダメージ設定手段と、前記ダメージ設定手段により設定されたダメージの値を、前記複数の歯の歯ごとに積算するダメージ積算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、無端伝動部材に形成されている複数の歯のそれぞれに積算されたダメージを算出することができるので、無端伝動部材に歯欠けが発生する可能性を推定でき、無端伝動部材の寿命に対する予測精度を向上することが可能となる。
【００１２】
また、上記（１）に記載の車両の制御装置において、（２）前記複数の歯に対応させて前記ダメージ積算手段により積算されたダメージの値のいずれかが所定値を超えた場合には、運転者に対して警告する警告手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、無端伝動部材に形成されている複数の歯のうちいずれかの歯に対し積算されたダメージが所定値を超え、歯欠けの発生が高くなった場合には、運転者に警告を発し、無端伝動部材の交換を運転者に促すことが可能となる。
【００１４】
また、上記（１）または（２）に記載の車両の制御装置において、（３）前記ダメージ設定手段は、前記バルブが閉状態から開状態へ移行するときに、前記カムスプロケットに噛み合っている歯に加わるダメージの値を増加させることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、バルブの開閉に応じてダメージの値を設定できるので、バルブの開閉に応じて無端伝動部材に形成された歯に加わるダメージの変化をダメージの積算値に適切に反映することが可能となる。
【００１６】
また、上記（１）から（３）に記載の車両の制御装置において、（４）前記ダメージ設定手段は、前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットに噛み合っている歯に対するダメージを前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットのいずれにも噛み合っていない歯に対するダメージより大きい値に設定することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、無端伝動部材に形成された各歯がクランクスプロケットあるいはカムスプロケットに噛み合っているか否かに応じてダメージの値を設定できるので、クランクスプロケットあるいはカムスプロケットと噛み合うことに起因して無端伝動部材に形成された歯に加わるダメージの大きさをダメージの積算値に適切に反映することが可能となる。
【００１８】
また、上記（１）から（４）に記載の車両の制御装置において、（５）前記複数の歯のうち積算されたダメージが最大のものから順に予め定められた個数の歯を選択する選択手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、無端伝動部材に形成された複数の歯のうちダメージ積算手段により積算されたダメージが大きい歯を選択することができる。これにより、例えば選択手段により選択された歯の位置に応じたバルブタイミングの変更など、無端伝動部材の長寿命化を図るための制御を実行することが可能となる。
【００２０】
また、上記（５）に記載の車両の制御装置において、（６）前記カムシャフトの回転に対する前記バルブの開閉タイミングを変更するタイミング変更手段と、前記選択手段により選択された歯が前記バルブの閉状態から開状態への移行時に前記カムスプロケットに噛み合う場合には、前記タイミング変更手段を制御して、前記選択手段により選択された歯が前記バルブの閉状態から開状態への移行タイミングに前記カムスプロケットに噛み合わないよう前記バルブの開閉タイミングを変更する変更制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成により、積算されたダメージが大きい歯に対しカムスプロケットから加わるダメージを低減させることができるので、歯欠けの発生する可能性を低減し無端伝動部材の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２２】
また、上記（５）または（６）に記載の車両の制御装置において、（７）前記内燃機関の停止中に前記内燃機関の出力軸を回転させる出力軸回転手段と、前記内燃機関の停止中に、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットと噛み合っているか否かを判断する停止位置判断手段と、前記内燃機関の停止中に、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットに噛み合っていると前記停止位置判断手段が判断した場合には、前記出力軸回転手段を制御して、前記選択手段により選択された歯が前記クランクスプロケットと噛み合わない位置に無端伝動部材を回転させる停止位置制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、内燃機関の始動時にクランクスプロケットに噛み合っている歯に加わるダメージは、静止摩擦および出力軸の加速度に起因して内燃機関の駆動中よりも大きくなるが、蓄積されたダメージが大きい歯が内燃機関の停止中にクランクスプロケットと噛み合わないようにすることができるので、内燃機関の始動時に、蓄積されたダメージが大きい歯の歯欠けが発生する可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無端伝動部材の劣化度合いの算出精度を高め、タイミングベルトの劣化の進行を遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの概略斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るタイミングベルトに加わるダメージの値を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るタイミングベルトの各歯の位置を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るタイミングベルトの各歯に蓄積されたダメージを説明するためのグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る歯寿命予測制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る歯寿命予測制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るベルト保護制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。  
【００２７】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態における制御装置を備えた車両の構成について、図１に示す車両の概略ブロック構成図、図２に示すエンジンの概略断面図、および、図３に示すエンジンの概略斜視図を参照して、説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態における車両１０は、動力源としてのエンジン１１と、エンジン１１において発生した動力を伝達するとともに車両１０の走行状態等に応じて変速比を変化させるトランスミッション１３と、トランスミッション１３から伝達された動力を駆動軸としてのドライブシャフト１７Ｌ、１７Ｒに分配するディファレンシャル機構１５と、ドライブシャフト１７Ｌ、１７Ｒから伝達された動力により回転させられ、車両１０を駆動させる駆動輪１８Ｌ、１８Ｒと、を備えている。
【００２９】
また、車両１０は、トランスミッション１３を油圧により制御する油圧制御装置２２と、エンジン１１や油圧制御装置２２などを制御する車両用電子制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、を備えている。さらに、車両１０は、クランク角センサ３１と、駆動軸回転数センサ３２と、アクセル開度センサ３３と、フットブレーキセンサ（以下、ＦＢセンサという）３４と、スロットル開度センサ３５と、吸入空気量センサ３６と、吸入空気温度センサ３７と、冷却水温センサ３８と、吸気カム角センサ３９と、排気カム角センサ４０と、その他図示しない各種センサとを備えている。ＥＣＵ２０は、これらのセンサにより検出されたエンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ等を表す各検出信号を入力するようになっている。
【００３０】
内燃機関としてのエンジン１１は、ピストン６０（図２参照）が２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルの直列４気筒ガソリンエンジンによって構成されている。なお、エンジン１１は、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン、水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンにより構成されていてもよい。なお、エンジン１１の詳細については、後述する。
【００３１】
トランスミッション１３は、エンジン１１からクランクシャフト４５を介してトルクを入力し、車両１０の走行状態に応じて変速比を変化させて、ディファレンシャル機構１５に出力するようになっている。また、トランスミッション１３は、無段階に変速比を切り替えることができる無段変速機（以下、ＣＶＴという）を備え、後述するように、ＥＣＵ２０に制御され、アクセル開度Ａｃｃ、車速Ｖ、エンジン回転数Ｎｅ等によって、変速比が切り替えられるようになっている。
【００３２】
なお、トランスミッション１３は、複数の遊星歯車装置を備え、これらの遊星歯車装置に設けられた複数の摩擦係合要素としてのクラッチおよびブレーキの係合状態および解放状態の組み合わせに応じた所定の変速段が切り替えられる有段式の変速機によって構成されていてもよい。
【００３３】
ディファレンシャル機構１５は、カーブ等を走行する場合に、駆動輪１８Ｌと駆動輪１８Ｒとの回転数に差が発生することを許容するものである。ディファレンシャル機構１５は、トランスミッション１３から入力されたトルクを、ドライブシャフト１７Ｌ、１７Ｒに分配するようになっている。なお、ディファレンシャル機構１５は、ドライブシャフト１７Ｌ、１７Ｒを同一回転とし、駆動輪１８Ｌと駆動輪１８Ｒとの回転数の差を許容しないデフロック状態をとるようになっていてもよい。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０ａ、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）２０ｂ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）２０ｃ、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory：登録商標）２０ｄおよび入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２０ｅを備え、車両１０の制御を統括するようになっている。
【００３５】
さらに、ＥＣＵ２０は、油圧制御装置２２を制御してトランスミッション１３の各部の油圧を所望の値に調節することにより、トランスミッション１３の変速比を変化させるようになっている。
【００３６】
また、ＥＣＵ２０のＲＯＭ２０ｂには、スロットル開度制御マップ、変速マップ、車両１０の諸元値および後述する歯寿命予測制御やベルト保護制御を実行するためのプログラム等が記憶されている。
【００３７】
スロットル開度制御マップは、アクセル開度Ａｃｃとスロットル開度θｔｈとを対応付けたマップである。また、スロットル開度制御マップは、走行モードに応じた複数のマップにより構成され、ＥＣＵ２０が、走行状態、走行路等に応じてマップを切り替えるようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ２０は、マップの選択を、走行状態、走行路等に応じて、自動で切り替えるようにしてもよいし、ドライバーによる選択に応じて切り替えるようにしてもよい。
【００３８】
また、変速マップは、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと変速比とを対応付けたマップである。例えば、ＥＣＵ２０は、この変速マップに基づいて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖに応じた変速比が、所定の変速比幅以上変わった場合に変速比を切り替えるようにする。また、この変速比を切り替える変速比幅は、固定の変速幅ではなく、自由に変更するようにしてもよい。さらに、変速比を切り替える変速幅を設けずに、現在アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて、その都度変速比を設定するようにしてもよい。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて決定した変速比となるようＣＶＴを制御するとともに、上記変速比をＲＡＭ２０ｃに記憶しておく。
【００４０】
油圧制御装置２２は、複数のソレノイドバルブを備えている。ＥＣＵ２０は、これらのソレノイドバルブを制御し、油圧回路の切り替えおよび油圧制御を行うことにより、トランスミッション１３の各部を動作させるようになっている。
【００４１】
クランク角センサ３１は、クランクシャフト４５の回転位置を検出して、検出した回転位置を表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。より詳しくは、クランク角センサ３１は、クランクシャフト４５に設けられたクランクセンサプレート８９（図３参照）によりクランク回転信号を検出し、クランク位置およびクランク角速度の検出を行うようになっている。また、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から出力された検出信号からクランクシャフト４５の回転数を算出し、エンジン回転数Ｎｅとして取得するようになっている。
【００４２】
駆動軸回転数センサ３２は、ドライブシャフト１７Ｌ（または１７Ｒ）の回転数を検出して、検出した回転数を表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。また、ＥＣＵ２０は、駆動軸回転数センサ３２から出力された検出信号が表すドライブシャフト１７Ｌ（または１７Ｒ）の回転数を、駆動軸回転数Ｎｄとして取得するようになっている。さらに、ＥＣＵ２０は、駆動軸回転数センサ３２から取得した駆動軸回転数Ｎｄに基づいて、車速Ｖを算出するようになっている。
【００４３】
アクセル開度センサ３３は、アクセルペダルが踏み込まれた踏み込み量（以下、ストロークという）を検出して、検出したストロークを表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。また、ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ３３から出力された検出信号が表すアクセルペダルのストロークから、アクセル開度Ａｃｃを算出するようになっている。
【００４４】
ＦＢセンサ３４は、フットブレーキペダルが踏み込まれた踏み込み量（以下、ストロークという）を検出して、検出したストロークを表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。また、ＥＣＵ２０は、ＦＢセンサ３４から出力された検出信号が表すフットブレーキペダルのストロークから、フットブレーキ踏力Ｂｆを算出するようになっている。
【００４５】
スロットル開度センサ３５は、図示しないスロットルアクチュエータにより駆動されるエンジン１１のスロットルバルブ６８（図２参照）の開度を検出して、検出した開度を表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。また、ＥＣＵ２０は、スロットル開度センサ３５から出力された検出信号が表すスロットルバルブ６８の開度を、スロットル開度θｔｈとして取得するようになっている。
【００４６】
なお、ＥＣＵ２０は、アクセル開度Ａｃｃを取得すると、スロットル開度制御マップに基づいてスロットル開度θｔｈを算出するので、スロットル開度センサ３５から出力された検出信号を用いずに、上記スロットル開度制御マップにより求めたスロットル開度θｔｈを検出値として代用してもよい。
【００４７】
吸入空気量センサ３６は、エンジン１１の吸気バルブ５６（図２参照）から吸入される空気量を検出して、検出した空気量を表す検出信号を吸入空気量ＱａｒとしてＥＣＵ２０に出力するようになっている。
【００４８】
吸入空気温度センサ３７は、エンジン１１の吸気バルブ５６から吸入される空気の温度を検出して、検出した温度を表す検出信号を吸入空気温度ＴａｒとしてＥＣＵ２０に出力するようになっている。
【００４９】
冷却水温センサ３８は、エンジン１１のシリンダブロック５２（図２参照）を冷却する冷却水（以下、単にエンジン１１の冷却水という）の温度を検出し、検出した温度を表す検出信号をエンジン１１の冷却水温ＴｗとしてＥＣＵ２０に出力するようになっている。
【００５０】
吸気カム角センサ３９は、吸気カムシャフト７５（図３参照）の回転数を検出して、検出した回転数を表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。より詳しくは、吸気カム角センサ３９は、吸気カムシャフト７５に設けられた吸気カムセンサプレート９０（図３参照）の所定の位置、すなわち、所定の回転角を検出し、吸気カムシャフト７５の回転角の検出を行うようになっている。また、ＥＣＵ２０は、吸気カム角センサ３９から出力された検出信号により、吸気カムシャフト７５の回転角を検出するとともに、吸気カムシャフト７５の回転数を、吸気カムシャフト回転数Ｎｃｉとして取得するようになっている。
【００５１】
排気カム角センサ４０は、排気カムシャフト７６（図３参照）の回転数を検出して、検出した回転数を表す検出信号をＥＣＵ２０に出力するようになっている。より詳しくは、排気カム角センサ４０は、排気カムシャフト７６に設けられた排気カムセンサプレート９１（図３参照）の所定の位置、すなわち、所定の回転角を検出し、排気カムシャフト７６の回転角の検出を行うようになっている。また、ＥＣＵ２０は、排気カム角センサ４０から出力された検出信号により、排気カムシャフト７６の回転角を検出するとともに、排気カムシャフト７６の回転数を、排気カムシャフト回転数Ｎｃｅとして取得するようになっている。
【００５２】
次に、図２を参照して、エンジン１１の詳細について説明する。なお、図２においては、直列に配置された４つの気筒のうちの１つについて説明する。
【００５３】
エンジン１１は、エンジン本体部５０を備え、エンジン本体部５０は、シリンダブロック５２と、シリンダブロック５２の上部に固定されたシリンダヘッド５３と、オイルパン６３と、を有している。
【００５４】
シリンダブロック５２には、ピストン６０が往復動可能に設けられている。ピストン６０は、コネクティングロッド５８と連結されており、このコネクティングロッド５８は、クランクシャフト４５と連結されている。そして、ピストン６０の往復動は、コネクティングロッド５８を介して、クランクシャフト４５の回転運動に変換されるようになっている。
【００５５】
また、エンジン本体部５０においては、シリンダブロック５２とシリンダヘッド５３とピストン６０とによって、燃焼室５１が形成されている。エンジン１１は、燃焼室５１において燃料と空気との混合気を所望のタイミングで燃焼させることによりピストン６０を往復動させ、コネクティングロッド５８を介してクランクシャフト４５を回転させることにより、トランスミッション１３にトルクを出力するようになっている。
【００５６】
シリンダヘッド５３は、エアクリーナ６７を通過して車外から流入した空気を燃焼室５１に導入するための吸気管６６と、燃焼室５１における混合気の燃焼によって発生した排気ガスを触媒コンバータ７２に通じさせて車外へ排出するための排気管７１と、が連結されている。
【００５７】
なお、エアクリーナ６７は、例えば、内部に収容した紙または合成繊維の不織布のフィルターにより、チリやホコリといった吸入空気中の異物を除去するようになっている。空気中の異物のうち、硬い異物が燃焼室５１に入り込むと、研磨剤として働きシリンダブロック５２の内壁面やピストン６０を磨耗させる原因ともなり得る。したがって、エアクリーナ６７は、これらの異物を除去して、吸入空気を清浄化するようになっている。
【００５８】
また、吸気管６６には、空気の流量を調整するためのスロットルバルブ６８が設けられている。スロットルバルブ６８は、薄い円板状の弁体の中央にシャフトを備えて構成されており、このシャフトが図示しないスロットルバルブアクチュエータによって回動させられることによって弁体が回動し、吸気管６６における空気の流量を変更するようなっている。
【００５９】
また、スロットルバルブ６８の開度は、スロットル開度センサ３５によって検出され、スロットルバルブ６８の開度を表す検出信号がスロットル開度センサ３５によってＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００６０】
ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ３３から入力されたアクセル開度信号Ａｃｃに基づいて、予め記憶されたスロットル開度制御マップにより求められたスロットル開度θｔｈとなるようにスロットルバルブアクチュエータを制御する。また、ＥＣＵ２０は、運転状態によっては、アクセル開度信号Ａｃｃにかかわらず、スロットル開度θｔｈを制御することができるようになっている。
【００６１】
また、触媒コンバータ７２は、排気ガスに含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害物質を効率的に除去することができる三元触媒を備えている。この三元触媒としては、通過する排気ガスのＮＯｘ含有率が高い場合においても、ＮＯｘを効率的に除去できるものが好ましい。
【００６２】
さらに、シリンダヘッド５３は、吸気管６６と燃焼室５１とを連通させる吸気ポート５４と、燃焼室５１と排気管７１とを連通させる排気ポート５５と、が形成され、吸気管６６から燃焼室５１への燃焼用空気の導入を制御するための吸気バルブ５６と、燃焼室５１から排気管７１への排気ガスの排出を制御するための排気バルブ５７と、燃料を燃焼室５１内へ噴射するためのインジェクタ５９と、燃焼室５１内の混合気に点火するための点火プラグ６１と、が取り付けられている。
【００６３】
吸気バルブ５６は、上端が吸気カムシャフト７５（図３参照）に設けられた吸気カム７７と当接しており、吸気カム７７の回転により、吸気ポート５４と燃焼室５１との間を開閉するようになっている。
【００６４】
排気バルブ５７は、上端が排気カムシャフト７６（図３参照）に設けられた排気カム７８と当接しており、排気カム７８の回転により、燃焼室５１と排気ポート５５との間を開閉するようになっている。
【００６５】
インジェクタ５９は、ＥＣＵ２０により制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。また、インジェクタ５９には、所定の圧力で燃料が供給されている。したがって、インジェクタ５９は、ＥＣＵ２０によってソレノイドコイルに所望のタイミングで通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室５１に燃料を噴射するようになっている。
【００６６】
点火プラグ６１は、プラチナやイリジウム合金製の電極を有する公知の点火プラグにより構成されている。点火プラグ６１は、ＥＣＵ２０によって所望のタイミングで上記電極に通電されて放電を発生させることにより、燃焼室５１内の混合気に点火するようになっている。
【００６７】
図３に示すように、エンジン１１は、シリンダヘッド５３（図２参照）の上部に、吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６が、回転可能に設けられている。
【００６８】
吸気カムシャフト７５には、吸気バルブ５６の上端に当接する吸気カム７７が設けられている。これにより、吸気カムシャフト７５が回転すると、吸気カム７７により吸気バルブ５６が開閉駆動されるようになっている。さらに、吸気カムシャフト７５には、吸気カムセンサプレート９０が設けられている。吸気カムセンサプレート９０は、吸気カムシャフト７５とともに回転し、吸気カム角センサ３９の被検出部を構成している。
【００６９】
排気カムシャフト７６には、排気バルブ５７の上端に当接する排気カム７８が設けられている。これにより、排気カムシャフト７６が回転すると、排気カム７８により排気バルブ５７が開閉駆動されるようになっている。さらに、排気カムシャフト７６には、排気カムセンサプレート９１が設けられている。排気カムセンサプレート９１は、排気カムシャフト７６とともに回転し、排気カム角センサ４０の被検出部を構成している。
【００７０】
吸気カムシャフト７５は、その一端部に、タイミングベルト８５が巻き掛けられる吸気カムスプロケット７９と、吸気カム７７に対する吸気カムスプロケット７９の回転位置を変化させる吸気側回転位相コントローラ８２と、を有している。また、排気カムシャフト７６は、その一端部に、タイミングベルト８５が巻き掛けられる排気カムスプロケット８０と、排気カム７８に対する排気カムスプロケット８０の回転位置を変化させる排気側回転位相コントローラ８３と、を有している。また、内燃機関の出力軸を構成するクランクシャフト４５は、タイミングベルト８５が巻き掛けられるクランクスプロケット８４を有している。
【００７１】
したがって、ＥＣＵ２０は、吸気側回転位相コントローラ８２を制御することにより、クランクシャフト４５の回転位置に対する吸気カムシャフト７５の回転位置を変化させるとともに、排気側回転位相コントローラ８３を制御することにより、クランクシャフト４５の回転位置に対する排気カムシャフト７６の回転位置を変化させる、可変バルブタイミング（ＶＶＴ）制御を実行するようになっている。つまり、ＥＣＵ２０は、本実施の形態に係るタイミング変更手段を構成する。
【００７２】
タイミングベルト８５は、吸気カムスプロケット７９、排気カムスプロケット８０およびクランクスプロケット８４に巻き掛けられている。これにより、タイミングベルト８５によって、クランクスプロケット８４の回転が、吸気カムスプロケット７９および排気カムスプロケット８０に伝達される。すなわち、駆動側回転軸としてのクランクシャフト４５の回転が、タイミングベルト８５を介して、従動側回転軸としての吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６に伝達されることで、これら吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６に駆動される吸気バルブ５６および排気バルブ５７が、クランクシャフト４５に同期して吸気ポート５４および排気ポート５５を開閉するようになっている。
【００７３】
また、タイミングベルト８５は、テンショナスリッパ８６およびバイブレーションダンパ８７によって経路が規制されるようになっている。テンショナスリッパ８６は、ベルトテンショナ９２に押圧されることにより、タイミングベルト８５を付勢し、タイミングベルト８５に張力を与えるようになっている。したがって、タイミングベルト８５は、テンショナスリッパ８６によって適度なテンションが与えられ、吸気カムスプロケット７９、排気カムスプロケット８０およびクランクスプロケット８４から外れることが防止されている。
【００７４】
ベルトテンショナ９２は、油圧とスプリングの力とによって、テンショナスリッパ８６を押圧する力が決定されるようになっている。したがって、ベルトテンショナ９２およびテンショナスリッパ８６は、油圧に応じてタイミングベルト８５を付勢することにより、タイミングベルト８５に張力を与えるようになっている。
【００７５】
また、上記のように、タイミングベルト８５は、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト４５の回転力を、吸気バルブ５６および排気バルブ５７を駆動する吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６に伝達するようになっている。
【００７６】
次に、本実施の形態に係る歯寿命予測制御について説明する。  
ＥＣＵ２０は、歯寿命予測制御の初期状態において、タイミングベルト８５に形成されたｎ個の歯にそれぞれ固有番号ｉ（ｉ＝１，．．．，ｎ）を付与する。具体的には、ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５が新たに設置されると、エンジン１１が始動する前に、クランク角センサ３１から入力された信号に基づいて、クランクシャフト４５の初期回転位置を取得する。そして、このクランクシャフト４５の初期回転位置において、所定の位置にあるタイミングベルト８５の歯を固有番号ｉ＝１に割り当てるとともに、この歯を始点として残りのｎ−１個の歯に固有番号ｉ＝２からｉ＝ｎまでを順番に割り当てていく。
【００７７】
なお、所定の位置とは、例えば、タイミングベルト８５が新たに設置された際に吸気カムスプロケット７９に噛み合っており、かつ、エンジン１１が始動すると吸気カムスプロケット７９との噛み合いが最初に終了する歯の位置に定められている。
【００７８】
ここで、クランクスプロケット８４には、Ｎ個の歯が形成されているとする。エンジン１１が始動すると、クランクシャフト４５がｔ／Ｎ回転したときの固有番号ｉの歯の位置は、ｉ＋ｔ（ｍｏｄ  ｎ）と表される。したがって、ＥＣＵ２０は、エンジン１１が始動すると、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、クランクシャフト４５の歯が１個分、つまり１／Ｎ回転するごとにｎ個の歯の位置をそれぞれ算出することにより、ｎ個の歯の位置をそれぞれ識別するようになっている。したがって、ＥＣＵ２０は、内燃機関の出力軸の回転に基づいて無端伝動部材に形成されている複数の歯のそれぞれの位置を識別する位置識別手段を構成する。
【００７９】
また、ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５のそれぞれの歯の位置において、各歯ｉに付与されるダメージＤ（ｉ）をクランクシャフト４５が１／Ｎ回転するごとに設定するようになっている。つまり、ＥＣＵ２０は、出力軸が複数の歯における歯１個分回転するごとに、複数の歯のそれぞれの位置に応じて複数の歯にそれぞれ加わるダメージの値を設定するダメージ設定手段を構成する。
【００８０】
ダメージＤ（ｉ）は、主にタイミングベルト８５の歯ｉがクランクスプロケット８４、吸気カムスプロケット７９あるいは排気カムスプロケット８０と噛み合っている場合に発生する。また、クランクスプロケット８４、吸気カムスプロケット７９および排気カムスプロケット８０においてそれぞれ発生するダメージＤ（ｉ）は、図４に示すように、エンジン１１の燃焼工程に応じて変化する。なお、図４において、燃焼工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、圧縮工程、爆発工程、排気工程および吸気工程をそれぞれ表している。
【００８１】
吸気カムスプロケット７９において発生するダメージＤｔ＿ＩＮは、吸気カム７７が吸気バルブ５６を押下する吸気工程Ｄにおいてピーク値をとる。また、排気カムスプロケット８０において発生するダメージＤｔ＿ＥＸは、排気カム７８が排気バルブ５７を押下する排気工程Ｃにおいてピーク値をとる。また、クランクスプロケット８４において発生するダメージＤｔ＿Ｃは、爆発工程Ｂにおいてピーク値をとる。
【００８２】
ＥＣＵ２０は、クランクシャフト４５の回転位置に基づいて、エンジン１１の燃焼工程を判断し、この燃焼工程に応じて各ダメージＤｔ＿ＩＮ、Ｄｔ＿ＥＸおよびＤｔ＿Ｃの値を設定するようになっている。なお、クランクシャフト４５の回転位置に応じたこれらのダメージＤｔ＿ＩＮ、Ｄｔ＿ＥＸおよびＤｔ＿Ｃの値は、予め実験的な測定により求められており、ＲＯＭ２０ｂに記憶されている。
【００８３】
一方、タイミングベルト８５の歯ｉがクランクスプロケット８４、吸気カムスプロケット７９および排気カムスプロケット８０のいずれとも噛み合っていない場合には、歯ｉにダメージが積算されない。
【００８４】
したがって、図５に示すように、吸気カムスプロケット７９と噛み合う歯の位置をＧ＿ＩＮ、排気カムスプロケット８０と噛み合う歯の位置をＧ＿ＥＸ、クランクスプロケット８４と噛み合う歯の位置をＧ＿Ｃ、吸気カムスプロケット７９と排気カムスプロケット８０との間の歯の位置をＢ＿ＩＥ、吸気カムスプロケット７９とクランクスプロケット８４との間の歯の位置をＢ＿ＣＩ、クランクスプロケット８４と吸気カムスプロケット７９との間の歯の位置をＢ＿ＥＣとすると、ＥＣＵ２０により設定されるダメージＤ（ｉ）は、以下のように表される。
【数１】
2012021844.tif 000003
【００８５】
ここで、燃焼工程の１サイクルは、クランクシャフト４５の２回転に対応する。したがって、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の始動時において、吸気カム角センサ３９および排気カム角センサ４０のうち少なくともいずれか一方から信号を入力することにより、クランクシャフト４５の現在の回転が、燃焼工程の１サイクルの前半に対応しているのか後半に対応しているのかを判断するようになっている。
【００８６】
そして、ＥＣＵ２０は、クランクシャフト４５が１／Ｎ回転するごとに、設定したダメージＤｔ（ｉ）を各歯ｉに積算するようになっている。初期状態からｔ／Ｎ回転後に歯ｉに積算された積算ダメージＨｔ（ｉ）は、以下のように表される。
【数２】
2012021844.tif 000004
したがって、ＥＣＵ２０は、ダメージ設定手段により設定されたダメージの値を、複数の歯の歯ごとに積算するダメージ積算手段を構成する。
【００８７】
ＥＣＵ２０は、このように各歯ｉに積算された積算ダメージＨｔ（ｉ）を、図６に示すダメージマップとしてＥＥＰＲＯＭ２０ｄに記憶しており、いずれかの歯ｉに蓄積された積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ１を超えた場合には、歯欠けの可能性が高まり、タイミングベルト８５の寿命が近づいていると判断し、警告装置４３を介して運転者に警告するようになっている。
【００８８】
警告装置４３は、運転席近傍のインストルメントパネルに警告灯を有しており、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ１を超えた場合に、この警告灯が点灯するよう警告装置４３を制御するようになっている。したがって、ＥＣＵ２０および警告装置４３は、本発明に関わる警告手段を構成する。
【００８９】
なお、所定値Ｃ１としては、運転者が警告灯を認識してからタイミングベルト８５を交換するまでに十分な時間が確保できるように設定されることが望ましい。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の駆動中においては積算ダメージＨｔ（ｉ）をＲＡＭ２０ｃに記憶し、エンジン１１が停止した際にＲＡＭ２０ｃに記憶された積算ダメージＨｔ（ｉ）の値をＥＥＰＲＯＭ２０ｄに転送するようにしてもよい。
【００９０】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る歯寿命予測制御処理を説明するためのフローチャートである。
【００９１】
以下の処理は、ＥＣＵ２０を構成するＣＰＵ２０ａによってクランクシャフト４５が１／Ｎ回転するごとに実行されるとともに、ＣＰＵ２０ａによって処理可能なプログラムを実現する。また、以下の説明においては、タイミングベルト８５のｎ個の歯に対し固有番号ｉがすでに付与されたものとして説明する。
【００９２】
まず、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、エンジン１１が始動したか否かを判断する（ステップＳ１１）。ＥＣＵ２０は、エンジン１１が始動したと判断した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行する。一方、エンジン１１が始動していないと判断した場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【００９３】
次に、ＥＣＵ２０は、各歯ｉに積算すべきダメージＤｔ（ｉ）を設定する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ２０は、上述したように、クランク角センサ３１から入力した信号に基づいて、クランクシャフト４５の回転位置を算出する。そして、エンジン１１の燃焼工程に応じて変化するＤｔ＿ＩＮ、Ｄｔ＿ＥＸおよびＤｔ＿Ｃの値を、クランクシャフト４５の回転位置に基づいてＲＯＭ２０ｂから取得する。
【００９４】
そして、ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５のそれぞれの歯ｉに積算すべきダメージＤｔ（ｉ）を、上記式（１）に基づいて設定する。
【００９５】
次に、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１２において設定したダメージＤｔ（ｉ）を、それぞれの歯ｉについて前回までに積算されている積算ダメージＨｔ−1（ｉ）に加算することにより、積算ダメージＨｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ１３）。
【００９６】
次に、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１３において算出したｎ個の歯ｉの積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくとも１つが所定値Ｃ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ２０は、いずれの歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）も所定値Ｃ１を超えていないと判断した場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１５に移行し、ｔに１を加算する。
【００９７】
一方、ＥＣＵ２０は、いずれかの歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ１を超えていると判断した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、警告装置４３を介して運転者に警告を行う。
【００９８】
以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置は、タイミングベルト８５に形成されている複数の歯ｉのそれぞれに積算されたダメージを算出することができるので、タイミングベルト８５に歯欠けが発生する可能性を推定でき、タイミングベルト８５の寿命に対する予測精度を向上することが可能となる。
【００９９】
また、タイミングベルト８５に形成されている複数の歯ｉのうちいずれかの歯に対し積算されたダメージが所定値Ｃ１を超え、歯欠けの発生が高くなった場合には、運転者に警告を発し、タイミングベルト８５の交換を運転者に促すことが可能となる。
【０１００】
また、吸気バルブ５６および排気バルブ５７の開閉に応じてダメージの値を設定できるので、吸気バルブ５６および排気バルブ５７の開閉に応じてタイミングベルト８５に形成された歯に加わるダメージの変化をダメージの積算値に適切に反映することが可能となる。
【０１０１】
また、タイミングベルト８５に形成された各歯がクランクスプロケット８４、吸気カムスプロケット７９あるいは排気カムスプロケット８０に噛み合っているか否かに応じてダメージの値を設定できるので、クランクスプロケット８４、吸気カムスプロケット７９あるいは排気カムスプロケット８０と噛み合うことに起因してタイミングベルト８５に形成された歯に加わるダメージの大きさをダメージの積算値に適切に反映することが可能となる。
【０１０２】
なお、以上の説明においては、本発明に係る制御装置が、エンジン１１の出力により走行する車両１０に適用される場合について説明したが、これに限定されず、本発明に係る制御装置が、エンジンおよびモータジェネレータのうち少なくともいずれか一方の出力により走行する車両に適用されるようにしてもよい。
【０１０３】
また、以上の説明においては、警告装置４３がインストルメントパネルに警告灯を有し、この警告灯が点灯されることにより運転者に警告する場合について説明したが、これに限定されず、警告装置４３がスピーカを有し、音声信号により運転者に警告するようにしてもよい。また、警告装置４３がナビゲーション装置と接続されるようにし、警告装置４３による警告がナビゲーション装置のディスプレイに表示されるようにしてもよい。
【０１０４】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ１を超えていると判断した場合に警告装置４３を介して運転者に対し警告を行う場合について説明したが、これに限定されず、以下に第２の実施の形態として説明するように、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ２を超えていると判断した場合に可変バルブタイミング（ＶＶＴ）制御を実行するようにしてもよい。
【０１０５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る車両の制御装置について、図１ないし図６および図８を参照して説明する。
【０１０６】
なお、第２の実施の形態に係る車両の制御装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図６に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１０７】
ＥＣＵ２０は、上述のように、タイミングベルト８５のｎ個の歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）をそれぞれ算出すると、これらの積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくともいずれか１つが所定値Ｃ２を超えているか否かを判断するようになっている。そして、ＥＣＵ２０は、少なくともいずれか１つの積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ２を超えていると判断した場合には、ＶＶＴ制御の実行を開始し、歯欠けの発生する可能性を低減しタイミングベルト８５の長寿命化を図るようになっている。
【０１０８】
ＶＶＴ制御において、ＥＣＵ２０は、吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御して、吸気カムシャフト７５の回転位置がクランクシャフト４５の回転位置に対して変化するよう吸気カムスプロケット７９を回転させるとともに、排気カムシャフト７６の回転位置がクランクシャフト４５の回転位置に対して変化するよう排気カムスプロケット８０を回転させる。これにより、図４に示すＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値が時間に対して前後にシフトする。つまり、Ｄｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸがピーク値になった際に、吸気カムスプロケット７９および排気カムスプロケット８０に噛み合うタイミングベルト８５の歯ｉが変化するようになっている。
【０１０９】
ＶＶＴ制御において、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が最も大きい歯ｉ１を参照する。そして、歯ｉ１が図５に示すＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６の回転位置の変化量を算出する。
【０１１０】
次に、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が２番目に大きい歯ｉ２を参照する。そして、歯ｉ１および歯ｉ２が図５に示すＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６の回転位置の変化量を算出する。
【０１１１】
同様にして、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が次に大きい歯ｉｘを参照し、歯ｉ１から歯ｉｘまでのいずれもがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない回転位置の変化量を算出する。
【０１１２】
そして、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が次に大きい歯ｉ（ｘ＋１）を参照し、歯ｉ１から歯ｉ（ｘ＋１）までのすべての歯ｉがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないようにすることができない場合には、歯ｉ１から歯ｉｘまでのみが、Ｄｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないようにすることが可能であると判断する。そしてＥＣＵ２０は、歯ｉ１から歯ｉｘまでのいずれもがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない回転位置になるよう、吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御するようになっている。
【０１１３】
つまり、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が最も大きい歯から順にｘ個の歯を選択するようになっているので、本実施の形態に係る選択手段を構成する。また、ＥＣＵ２０は、歯ｉ１から歯ｉｘまでのいずれもがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない回転位置になるよう、吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御するので、本実施の形態に係る変更制御手段を構成する。
【０１１４】
なお、ＶＶＴ制御による吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６の回転位置の変化量の最大値は、エンジン１１のトルクに与える影響を考慮し予め定められている。また、所定値Ｃ２としては、第１の実施の形態における所定値Ｃ１よりも小さい値を設定すると、積算ダメージＨｔ（ｉ）が高い歯の劣化を抑制できるので好適である。
【０１１５】
このように、従来はエンジン１１の出力を最適化するために用いられていたＶＶＴ制御を、タイミングベルト８５の歯ｉに積算されるダメージＤｔ（ｉ）を変化させるよう用いることにより、タイミングベルト８５の長寿命化を図ることが可能となる。
【０１１６】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る歯寿命予測制御処理を説明するためのフローチャートである。
【０１１７】
なお、以下の処理は、ＥＣＵ２０を構成するＣＰＵ２０ａによってクランクシャフト４５が１／Ｎ回転するごとに実行されるとともに、ＣＰＵ２０ａによって処理可能なプログラムを実現する。また、以下の説明においては、タイミングベルト８５のｎ個の歯に対し固有番号ｉがすでに付与されたものとして説明する。
【０１１８】
まず、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、エンジン１１が始動したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ＥＣＵ２０は、エンジン１１が始動したと判断した場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２に移行する。一方、エンジン１１が始動していないと判断した場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【０１１９】
次に、ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５のｎ個の歯ｉにそれぞれ積算すべきダメージＤｔ（ｉ）を、上述したステップＳ１２と同様の方法で設定する（ステップＳ２２）。
【０１２０】
次に、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２２において算出したダメージＤｔ（ｉ）を、ｎ個の歯ｉに対し、前回までに積算されている積算ダメージＨｔ−1（ｉ）に加算することにより、積算ダメージＨｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ２３）。
【０１２１】
次に、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２３において算出したｎ個の歯ｉの少なくともいずれか１つに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ２を超えているか否かを判断する（ステップＳ２４）。
【０１２２】
ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５のｎ個の歯ｉに対するいずれの積算ダメージＨｔ（ｉ）も所定値Ｃ２を超えていないと判断した場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２５に移行し、ｔを１つ加算する。
【０１２３】
一方、ＥＣＵ２０は、ｎ個の歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくともいずれか１つが所定値Ｃ２を超えていると判断した場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２６に移行する。
【０１２４】
次に、ＥＣＵ２０は、ＶＶＴ制御を実行する（ステップＳ２６）。ＶＶＴ制御において、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が最も大きい歯ｉ１を参照する。そして、歯ｉ１が図４に示すＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６の回転位置の変化量を算出する。
【０１２５】
次に、積算ダメージＨｔ（ｉ）が２番目に大きい歯ｉ２を参照する。そして、歯ｉ１および歯ｉ２が図４に示すＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない吸気カムシャフト７５および排気カムシャフト７６の回転位置の変化量を算出する。
【０１２６】
同様にして、積算ダメージＨｔ（ｉ）が次に大きい歯ｉｘを参照し、歯ｉ１から歯ｉｘまでのいずれもがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない回転位置の変化量を算出する。
【０１２７】
そして、積算ダメージＨｔ（ｉ）が次に大きい歯ｉ（ｘ＋１）を参照し、歯ｉ１から歯ｉ（ｘ＋１）までのすべての歯ｉがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないようにすることができなくなったならば、歯ｉ１から歯ｉｘまでのいずれもがＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならない回転位置になるよう、吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御するようになっている。
【０１２８】
次に、ＥＣＵ２０は、ｎ個の歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくともいずれか１つが所定値Ｃ３を超えているか否かを判断する（ステップＳ２７）。なお、この所定値Ｃ３は、例えば第１の実施の形態における所定値Ｃ１と同じ値に設定されている。
【０１２９】
ＥＣＵ２０は、いずれかの積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ３を超えていると判断した場合には（ステップＳ２７でＹＥＳ）、警告装置４３を介して運転者に警告を行う。一方、ＥＣＵ２０は、いずれの積算ダメージＨｔ（ｉ）も所定値Ｃ３を超えていないと判断した場合には（ステップＳ２７でＮＯ）、ステップＳ２５に移行し、ｔに１を加算する。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置は、積算されたダメージが大きい歯に対し吸気カムスプロケット７９あるいは排気カムスプロケット８０から加わるダメージを低減させることができるので、歯欠けの発生する可能性を低減しタイミングベルト８５の長寿命化を図ることが可能となる。
【０１３１】
なお、以上の説明においては、積算ダメージＨｔ（ｉ）が最も大きいものから順に可能な限り多くの歯ｉがダメージＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないようＥＣＵ２０が吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御する場合について説明した。しかしながら、ＥＣＵ２０は、この他の手順に従ったＶＶＴ制御を実行するようにしてもよい。
【０１３２】
例えば、ＥＣＵ２０は、タイミングベルト８５に形成されたｎ個の歯ｉのうち、積算ダメージＨｔ（ｉ）が予め定められた上位ｓ個に対応する歯ｉがダメージＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないよう吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御するようにする。
【０１３３】
あるいは、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が所定値Ｃ１を超えた歯ｉのみがダメージＤｔ＿ＩＮおよびＤｔ＿ＥＸのピーク値と重ならないよう吸気側回転位相コントローラ８２および排気側回転位相コントローラ８３を制御するようにしてもよい。
【０１３４】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ２０は、エンジン１１が駆動状態にある場合において、運転者に対する警告の判断あるいはＶＶＴ制御の実行判断を行う場合について説明したが、これに限定されず、以下に第３の実施の形態として説明するように、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の停止中にタイミングベルト８５の歯欠けが発生することを抑制するための制御を実行するようにしてもよい。
【０１３５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る車両の制御装置について、図１ないし図６および図９を参照して説明する。
【０１３６】
なお、第３の実施の形態に係る車両の制御装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図６に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１３７】
クランクスプロケット８４によりタイミングベルト８５に加わるダメージＤｔ＿Ｃは、図４に示すように、エンジン１１の駆動中においては爆発工程Ｂにおいてピーク値をとる。これに加え、ダメージＤｔ＿Ｃは、停止中のエンジン１１が始動を開始する際に、静止摩擦および加速度に起因して最大値をとる。また、この最大値は、爆発工程Ｂにおけるピーク値よりも大きい値をとる。そのため、タイミングベルト８５のｎ個の歯ｉのうち、積算ダメージＨｔ（ｉ）が高い歯ｉがエンジン１１の停止中にクランクスプロケット８４と噛み合っている場合には、積算ダメージＨｔ（ｉ）が低い歯ｉが噛み合っている場合と比較して、エンジン１１が始動した際に歯欠けの発生する可能性が高くなる。
【０１３８】
そこで、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の駆動中に上述した歯寿命予測制御を実行し、ｎ個の歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）を算出するとともに、エンジン１１が停止した際に、積算ダメージＨｔ（ｉ）の高い歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合っている場合には、クランクシャフト４５をエンジン１１の外部から強制的に回転させ、積算ダメージＨｔ（ｉ）の低い歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合うように制御するベルト保護制御を実行するようになっている。
【０１３９】
この場合、まず、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の停止時に、例えば、タイミングベルト８５のｎ個の歯ｉのうち、積算ダメージＨｔ（ｉ）が高い順に予め定められた上位Ｋ番目までの歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合っているか否かを判断する。つまり、ＥＣＵ２０は、本発明に係る停止位置判断手段を構成する。
【０１４０】
そして、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が高い順に予め定められた上位Ｋ番目までの歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合っていると判断した場合には、スタータモータを駆動することによりクランクシャフト４５を強制的に回転させ、上位Ｋ番目までの歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合わない位置にタイミングベルト８５を移動させる。つまり、ＥＣＵ２０は、本発明に係る停止位置制御手段を構成する。
【０１４１】
なお、ＥＣＵ２０がハイブリッド車両に搭載されている場合には、ＥＣＵ２０は、スタータモータの代わりに、クランクシャフト４５と接続されたモータジェネレータのロータを回転させることによってクランクシャフト４５を強制回転させるようになっている。つまり、スタータモータあるいはモータジェネレータは、本発明に係る出力軸回転手段を構成する。
【０１４２】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るベルト保護制御処理を説明するためのフローチャートである。
【０１４３】
なお、以下の処理は、ＥＣＵ２０を構成するＣＰＵ２０ａによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵ２０ａによって処理可能なプログラムを実現する。
【０１４４】
まず、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、エンジン１１が始動したか否かを判断する（ステップＳ３１）。ＥＣＵ２０は、エンジン１１が始動したと判断した場合には（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ステップＳ３２に移行する。一方、エンジン１１が始動していないと判断した場合には（ステップＳ３１でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【０１４５】
次に、ＥＣＵ２０は、上述した第１の実施の形態におけるステップＳ１２と同様の方法で、ｎ個の歯ｉにそれぞれ積算すべきダメージＤｔ（ｉ）を設定する（ステップＳ３２）。
【０１４６】
次に、ＥＣＵ２０は、上述した第１の実施の形態におけるステップＳ１３と同様の方法で、ステップＳ３２において算出したダメージＤｔ（ｉ）を、前回までに積算されている積算ダメージＨｔ−1（ｉ）に加算することにより、積算ダメージＨｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ３３）。
【０１４７】
次に、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、エンジン１１が停止したか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【０１４８】
ＥＣＵ２０は、エンジン１１が停止したと判断した場合には（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５に移行する。一方、エンジン１１が停止していないと判断した場合には（ステップＳ３４でＮＯ）、ステップＳ３２に移行する。
【０１４９】
次に、ＥＣＵ２０は、ｎ個の歯ｉのうち、積算ダメージＨｔ（ｉ）が予め定められた上位Ｋ番目までに含まれる歯ｉが、クランクスプロケット８４と噛み合っているか否かを判断する（ステップＳ３５）。
【０１５０】
ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が予め定められた上位Ｋ番目までに含まれる全ての歯ｉが、クランクスプロケット８４と噛み合っていると判断すると（ステップＳ３５でＹＥＳ）、ステップＳ３６に移行し、スタータモータに通電しクランクシャフト４５を回転させ、積算ダメージＨｔ（ｉ）が上位Ｋ番目までに含まれる全ての歯ｉが、クランクスプロケット８４と噛み合わない位置までタイミングベルト８５を回転させる。
【０１５１】
一方、ＥＣＵ２０は、積算ダメージＨｔ（ｉ）が予め定められた上位Ｋ番目までに含まれる歯ｉが、クランクスプロケット８４と噛み合っていないと判断すると（ステップＳ３５でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【０１５２】
以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジン１１の始動時にクランクスプロケット８４に噛み合っている歯に加わるダメージは、静止摩擦および出力軸の加速度に起因してエンジン１１の駆動中よりも大きくなるが、蓄積されたダメージが大きい歯がエンジン１１の停止中にクランクスプロケット８４と噛み合わないようにすることができるので、エンジン１１の始動時に、蓄積されたダメージが大きい歯の歯欠けが発生する可能性を低減することができる。
【０１５３】
なお、以上の説明においては、エンジン１１が停止した場合においては常に、ｎ個の歯ｉのうち、積算ダメージＨｔ（ｉ）が高い順に予め定められた上位Ｋ番目までに含まれる歯ｉがクランクスプロケット８４と噛み合わないよう、クランクシャフト４５を強制的に回転させる場合について説明した。しかしながら、ＥＣＵ２０は、上述した第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態のように、ｎ個の歯ｉに対する積算ダメージＨｔ（ｉ）のうち少なくともいずれか１つが所定値を超えたことを条件にスタータモータを駆動するようにしてもよい。
【０１５４】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１から入力される信号に基づいて、エンジン１１の始動および停止を判断する場合について説明したが、これに限定されず、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチがＯＮ状態であるかＯＦＦ状態であるかに基づいて、エンジン１１の始動および停止を判断するようにしてもよい。
【０１５５】
また、ＥＣＵ２０は、それぞれの歯ｉに積算された積算ダメージＨｔ（ｉ）の大きさに応じて、第１の実施の形態に示したように運転者に対し警告を行ったり、第２の実施の形態に示したようにＶＶＴ制御を実行するようにしてもよい。
【０１５６】
以上のように、本発明に係る車両の制御装置は、タイミングベルトの劣化度合いの算出精度を高め、タイミングベルトの劣化の進行を遅らせることができるという効果を奏するものであり、内燃機関の出力軸に巻回されたベルトの寿命を予測する車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１５７】
１０  車両
１１  エンジン
１３  トランスミッション
２０  ＥＣＵ
２２  油圧制御装置
３１  クランク角センサ
３２  駆動軸回転数センサ
３３  アクセル開度センサ
３５  スロットル開度センサ
３９  吸気カム角センサ
４０  排気カム角センサ
４３  警告装置
４５  クランクシャフト
５０  エンジン本体部
５１  燃焼室
５４  吸気ポート
５５  排気ポート
５６  吸気バルブ
５７  排気バルブ
６０  ピストン
６８  スロットルバルブ
７５  吸気カムシャフト
７６  排気カムシャフト
７７  吸気カム
７８  排気カム
７９  吸気カムスプロケット
８０  排気カムスプロケット
８２  吸気側回転位相コントローラ
８３  排気側回転位相コントローラ
８４  クランクスプロケット
８５  タイミングベルト
９０  吸気カムセンサプレート
９１  排気カムセンサプレート
【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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