(57)【要約】【課題】微開状態のバルブを完全になくすことが難しい場合においても、バルブとバルブシートとの間で水滴を氷結させない内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】制御装置は、内燃機関の停止時において、複数の気筒の各バルブと各バルブに対応して設けられた各バルブシートとの間に氷が生じる条件であるか否かを判定する氷結発生条件成立判定手段と、複数の気筒の各バルブのうち、バルブ開度が所定の開度以下であるバルブを推定する微開バルブ推定手段と、氷結発生条件成立判定手段により氷が生じる条件であると判定されたとき、微開バルブ推定手段により所定の開度以下と推定されたバルブが所定の開度以上となるように電動可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御手段とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、
複数の気筒と、
前記複数の気筒の各々に設けられる吸気バルブ及び排気バルブと、
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることにより前記吸気バルブ及び前記排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変更する電動可変バルブタイミング機構とを備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の停止時において、前記複数の気筒の各バルブと前記各バルブに対応して設けられる各バルブシートとの間に氷が生じる条件であるか否かを判定する氷結発生条件成立判定手段と、
前記複数の気筒の各バルブのうち、バルブ開度が所定の開度以下であるバルブを推定する微開バルブ推定手段と、
前記氷結発生条件成立判定手段により前記氷が生じる条件であると判定されたとき、前記微開バルブ推定手段により前記所定の開度以下と推定されたバルブが前記所定の開度以上となるように前記電動可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の駆動終了後に前記内燃機関の停止状態が継続する時間である停止時間、および前記内燃機関の駆動開始から駆動終了までの時間である駆動時間を計測するタイマを備え、
前記内燃機関は、前記内燃機関を冷却するための冷却水の温度を検知する温度センサをさらに備え、
前記氷が生じる条件は、
前記温度センサにより検知された前記冷却水の温度が０℃以下であり、かつ
前記タイマにより計測された前記停止時間が第１の所定時間よりも短く、かつ
前記タイマにより計測された前記駆動時間が第２の所定時間よりも短いことを含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１の所定時間は、前記複数の気筒の各バルブと前記各バルブシートとの間に氷が生じるまでに要する時間であり、
前記第２の所定時間は、前記内燃機関の駆動によって、前記複数の気筒の各バルブの温度が所定温度まで上昇するのに要する時間である、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記氷が生じる条件は、一定時間継続して満たされることで、成立したものとみなされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関は、
複数の気筒と、
前記複数の気筒の各々に設けられる吸気バルブ及び排気バルブと、
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることにより前記吸気バルブ及び前記排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変更する電動可変バルブタイミング機構とを備え、
前記制御方法は、
前記内燃機関の停止時において、前記複数の気筒の各バルブと前記各バルブに対応して設けられる各バルブシートとの間に氷が生じる条件であるか否かを判定するステップと、
前記複数の気筒の各バルブのうち、バルブ開度が所定の開度以下であるバルブを推定するステップと、
前記氷が生じる条件であると判定されたとき、前記所定の開度以下と推定されたバルブが前記所定の開度以上となるように前記電動可変バルブタイミング機構を制御するステップとを含む、内燃機関の制御方法。
【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および制御方法に関し、特に、電動可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ハイブリッド車両を開示する。このハイブリッド車両においては、エンジン停止時のクランクシャフトの停止角度位置がモータジェネレータにより調整される。このモータジェネレータは、エンジンを停止する際に、吸気バルブおよび排気バルブのバルブ開度が所定の開度より大きな開度となるようにクランクシャフトの停止角度位置を調整する。
【０００３】
これにより、このハイブリッド車両においては、エンジンの停止中にバルブとバルブシートとの隙間に水滴が入り込んで滞留してしまうということがなくなる。したがって、仮に外気温度が氷点下になったとしても、次回のエンジン始動時に、バルブとバルブシートとの間に氷が介在してしまうことがなく、バルブを全閉にすることができないという事態が生じない。その結果、このハイブリッド車両によれば、エンジンの圧縮工程における混合気の圧縮不良を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多気筒を有するエンジンにおいては、一般的に、一部の気筒のバルブが開く位相と、他の気筒のバルブが開く位相とがずれている。したがって、バルブ開度が所定開度以下のバルブ（微開状態のバルブ）を完全になくすことが難しいことがある。このような場合には、特定の時点において全てのバルブのバルブ開度が所定開度より大きくなるようにクランクシャフトの停止角度位置を調整することができない。そのため、上記特許文献１に開示されている手段によって、エンジンの停止中にバルブとバルブシートとの間に生じる水滴の氷結を回避することは困難である。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、微開状態のバルブを完全になくすことが難しい場合においても、バルブとバルブシートとの間で水滴を氷結させない内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従う内燃機関の制御装置において内燃機関は、複数の気筒と、複数の気筒の各々に設けられる吸気バルブおよび排気バルブと、電動可変バルブタイミング機構とを備える。電動可変バルブタイミング機構は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブ及び排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変更する。そして、制御装置は、氷結発生条件成立判定手段と、微開バルブ推定手段と、バルブタイミング制御手段とを含む。氷結発生条件成立手段は、内燃機関の停止時において、複数の気筒の各バルブと各バルブに対応して設けられる各バルブシートとの間に氷が生じる条件であるか否かを判定する。微開バルブ推定手段は、複数の気筒の各バルブのうち、バルブ開度が所定の開度以下であるバルブを推定する。バルブタイミング制御手段は、氷結発生条件成立判定手段により氷が生じる条件であると判定されたとき、微開バルブ推定手段により所定の開度以下と推定されたバルブが所定の開度以上となるように電動可変バルブタイミング機構を制御する。
【０００８】
これにより、内燃機関の停止中であっても、バルブとバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件が満たされる場合に、微開状態のバルブは、バルブ開度が所定の開度よりも大きくなるように電動可変バルブタイミング機構により駆動される。内燃機関の停止中に各バルブのバルブ開度が固定されると微開状態のバルブとバルブシートとの間において氷が生じてしまう可能性が高くなる。そこで、内燃機関の停止中に、微開状態のバルブのバルブ開度を所定の開度よりも大きくすることでこのような事態を回避することができる。
【０００９】
好ましくは、この内燃機関の制御装置は、内燃機関の駆動終了後に内燃機関の停止状態が継続する時間である停止時間、および内燃機関の駆動開始から駆動終了までの時間である駆動時間を計測するタイマを備える。そして、内燃機関は、内燃機関を冷却するための冷却水の温度を検知する温度センサをさらに備える。そして、氷が生じる条件は、温度センサにより検知された冷却水の温度が０℃以下であり、かつ、タイマにより計測された停止時間が第１の所定時間よりも短く、かつ、タイマにより計測された駆動時間が第２の所定時間よりも短いことを含む。ここで、第１の所定時間は、例えば、位相可変バルブとバルブシートとの間に生じた水滴が氷結するまでに要する時間である。また、第２の所定時間は、例えば、内燃機関の駆動によって、位相可変バルブの温度が所定温度まで上昇するのに要する時間である。
【００１０】
冷却水の温度が０℃以下であることが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結する可能性が高い場合にバルブ開度の調整が行われることとなる。その結果、微開状態のバルブ周辺に生じた水滴が氷結し得ない場合にまで微開状態のバルブが駆動されることがなくなり、燃費の悪化を抑制することができる。また、内燃機関の停止時間が第１の所定時間より短いことが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結してからもなお長時間に渡りバルブ開度の調整が行なわれることがなくなる。その結果、燃費の悪化を抑制することができる。また、内燃機関の駆動時間が第２の所定時間よりも短いことが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブの周辺の温度が所定温度より高くなり、微開状態のバルブの周辺に水滴が生じない可能性が高い場合にまで、バルブ開度の調整が行なわれることがなくなる。その結果、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、第１の所定時間は、複数の気筒の各バルブと各バルブに対応して設けられる各バルブシートとの間に氷が生じるまでに要する時間である。また、第２の所定時間は、内燃機関の駆動によって、複数の気筒の各バルブの温度が所定温度まで上昇するのに要する時間である。
【００１２】
これにより、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結するまでに、バルブ開度の調整が行なわれることとなる。その結果、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結した後にバルブ開度の調整が行なわれることがなくなり、燃費の悪化を抑制することができる。また、微開状態のバルブの周辺に水滴が生じる場合に、バルブ開度の調整が行なわれることとなる。その結果、微開状態のバルブの周辺に水滴が生じない場合にバルブ開度の調整が行なわれることがなくなり、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１３】
また好ましくは、氷が生じる条件は、一定時間継続して満たされることで、成立したものとみなされる。
【００１４】
これにより、所定の条件が満たされることによりバルブ開度の調整が常時開始されるわけではなくなる。その結果、必要以上に頻繁にバルブ開度の調整が行なわれることがなくなり、燃費の悪化を低減することができる。
【００１５】
この発明の別の局面に従う、内燃機関の制御方法において内燃機関は、複数の気筒と、複数の気筒の各々に設けられる吸気バルブおよび排気バルブと、電動可変バルブタイミング機構とを備える。電動バルブタイミング機構は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブ及び排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変更する。そして、制御方法は、内燃機関の停止時において、複数の気筒の各バルブと各バルブシートとの間に氷が生じる条件であるか否かを判定するステップと、複数の気筒の各バルブのうち、バルブ開度が所定の開度以下であるバルブを推定するステップと、氷が生じる条件であると判定されたとき、所定の開度以下と推定されたバルブが所定の開度以上となるように電動可変バルブタイミング機構を制御するステップとを含む。
【００１６】
これにより、内燃機関の停止中であっても、バルブとバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件が満たされる場合に、微開状態のバルブは、バルブ開度が所定の開度よりも大きくなるように電動可変バルブタイミング機構により駆動される。内燃機関の停止中に各バルブのバルブ開度が固定されると微開状態のバルブとバルブシートとの間において氷が生じてしまう可能性が高くなる。そこで、内燃機関の停止中に、微開状態のバルブのバルブ開度を所定の開度よりも大きくすることでこのような事態を回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、微開状態のバルブを完全になくすことが難しい場合においても、バルブとバルブシートとの間で水滴を氷結させない内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この実施の形態に従うハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】エンジンおよびその周辺装置の構成を示す図である。
【図３】電動ＶＶＴ機構により実現されるバルブ開度とクランク角との関係の変化を示す図である。
【図４】バルブ開度が微開状態となる場合について説明するための図である。
【図５】エンジン停止中の制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】電動ＶＶＴ機構により微開気筒のバルブ開度を大きくする具体例を説明するための図である。
【図７】氷生成条件の確認処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
＜１．ハイブリッド車両の構成＞
図１は、この実施の形態に従う内燃機関の制御装置を搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両１の全体構成図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、減速機５と、駆動輪６と、蓄電装置１０と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）２０と、制御装置２００とを備える。
【００２１】
ハイブリッド車両１は、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１００は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１００は、動力分割装置４を介して、駆動輪６および発電機として作動し得るモータジェネレータＭＧ１のうちの少なくとも一方に動力を供給する。
【００２２】
エンジン１００は多気筒エンジンである。一例として、エンジン１００は、内部に４つのシリンダ１０６を含む。エンジン１００は、モータジェネレータＭＧ１によりクランキングされて始動する。このエンジン１００は、電動アクチュエータ４０２，４０３を用いてそれぞれ吸気バルブおよび排気バルブの作動特性を変更する電動可変バルブタイミング機構（以下、電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構と称する）４００を有する。具体的には、電動ＶＶＴ機構４００は、クランクシャフト１１６の回転位置（クランク角）に対する吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを変更する。電動ＶＶＴ機構４００は、ハイブリッド車両１の走行状況やエンジン１００の始動性に応じて、制御装置２００により制御される。エンジン１００、電動ＶＶＴ機構４００については後ほど詳しく説明する。
【００２３】
動力分割装置４は、エンジン１００が発生する駆動力を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための動力と、減速機５を介して駆動輪６を駆動するための動力とに分割する。動力分割装置４は、たとえば、遊星歯車機構によって構成される。
【００２４】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動発電機で構成される。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置４を介して受けるエンジン１００の動力を用いて発電する。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、ＰＣＵ２０により電圧変換され、蓄電装置１０に一時的に蓄えられたり、モータジェネレータＭＧ２に直接供給されたりする。
【００２５】
モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０に蓄えられた電力、および、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機５を介して駆動輪６に伝達される。
【００２６】
ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータを含み、さらに、インバータと蓄電装置１０との間で電圧変換するためのコンバータを含んでもよい。
【００２７】
蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を蓄える。
【００２８】
制御装置２００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）や、記憶装置、入出力バッファ等（いずれも図示せず）を含むＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）を含んで構成される。制御装置２００は、各種センサからの信号（アクセル開度ＡＣＣあるいは車速ＶＳＳ等）の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１における各機器の制御を行なう。主要なものとして、制御装置２００は、ハイブリッド車両１の走行制御や、走行制御に応じたエンジン１００の制御（たとえば、電動ＶＶＴ機構４００等の制御）を実行する。
【００２９】
＜２．エンジンの構成＞
図２は、エンジン１００およびその周辺装置の構成を示す図である。図２を参照して、エンジン１００への吸入空気量は、スロットルモータ３１２により駆動されるスロットルバルブ１０４により調整される。インジェクタ１０８は、吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにおいて、燃料と空気とが混合される。混合気は、吸気バルブ１１８が開くことによって、シリンダ１０６内へ導入される。
【００３０】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火されて燃焼する。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。燃焼後の混合気すなわち排気ガスは、排気通路に排出される。排気通路には、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。排気浄化装置は、触媒１１２Ｓと、触媒１１２Ｓよりも下流側に配置される触媒１１２Ｕとを含んで構成される。排気ガスは、触媒１１２Ｓおよび触媒１１２Ｕにより浄化された後、車外に排出される。
【００３１】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および導入時期は、吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および排出時期は、排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動され、排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００３２】
シリンダ１０６の吸気口および排気口にはバルブシートが配置される。吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が閉弁した状態において、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０は、バルブシートと接触することとなる。バルブシートとは、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の弁座である。シリンダ１０６の吸気口および排気口にバルブシートが配置されることで、各バルブが全閉している場合におけるシリンダ１０６内の気密性が保たれる。
【００３３】
吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開閉タイミングは、電動ＶＶＴ機構４００によって変化される。電動ＶＶＴ機構４００は、カムシャフトと、カムスプロケット（いずれも図示せず）と、電動アクチュエータ４０２，４０３（図１）とを含む。カムシャフトは、回転軸の方向がクランクシャフトの回転軸と平行になるようにエンジン１００のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に設けられる。カムシャフトは、カムによって各気筒に設けられる排気バルブを開閉する排気側カムシャフトと、カムによって各気筒に設けられる吸気バルブを開閉する吸気側カムシャフトとを含む。排気側カムシャフトには、複数のカム１２４が所定の間隔で固定される。吸気側カムシャフトには、複数のカム１２２が所定の間隔で固定される。
【００３４】
吸気側および排気側のカムシャフトの各々の一方端には、カムスプロケットが設けられる。双方のカムスプロケットには同じタイミングチェーンが巻き掛けられる。タイミングチェーンは、クランクシャフト１１６に設けられるタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられる。そのため、クランクシャフトとカムシャフトとはタイミングチェーンによって同期して回転する。
【００３５】
吸気側カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータ４０２が設けられる。電動アクチュエータ４０２は、吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。また、排気側カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータ４０３が設けられる。電動アクチュエータ４０３は、排気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。電動アクチュエータ４０２，４０３は、制御装置２００から送信される制御信号ＶＶＴに基づいて制御される。電動アクチュエータ４０２によって吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相が変化させられると、吸気バルブ１１８においては、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび閉弁タイミングが変化する。つまり、クランクシャフト１１６の回転位置に対する吸気バルブ１１８のバルブ位置が変化する。また、排気バルブ１２０においても同様に、電動アクチュエータ４０３によって排気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相が変化させられると、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび閉弁タイミングが変化する。電動ＶＶＴ機構４００は、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開弁タイミングおよび閉弁タイミングをエンジン１００の停止中においても変化させることができる。電動ＶＶＴ機構４００による吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開弁タイミングおよび閉弁タイミングの変化の態様については後述する。
【００３６】
制御装置２００には、アクセル開度ＡＣＣや車速ＶＳＳを示す信号のほか、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２、スロットル開度センサ３０６および温度センサ１３０の各センサから信号が入力される。カム角センサ３００は、カムの位置ＣＭＡを表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（以下、エンジン回転数ともいう）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度ＣＲＡを表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度θｔｈを表す信号を出力する。温度センサ１３０は、エンジン１００の冷却水の温度を示す信号を出力する。
【００３７】
制御装置２００は、これらの各センサからの信号に基づいてエンジン１００を制御する。具体的には、制御装置２００は、車両の走行状況や排気浄化装置の暖機状況に応じてエンジン１００が所望の運転ポイントで運転されるように、スロットル開度θｔｈ、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の作動状態（開閉タイミング）を制御する。なお、運転ポイントとは、エンジン１００の出力、トルクおよび回転数が決定されるエンジン１００の動作点である。
【００３８】
また、制御装置２００は、内部にタイマ２０２を備える。タイマ２０２は、エンジン１００の駆動開始から駆動終了までの時間である駆動時間を計測する。また、タイマ２０２は、エンジン１００の駆動終了後に停止状態が継続する時間である停止時間を計測する。制御装置２００は、タイマ２０２の計測結果および温度センサ１３０の出力に基づいて、エンジン１００の吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０とバルブシートとの間において水滴の氷結を生じさせないように、電動ＶＶＴ機構４００の制御を行う。この制御は、エンジン１００の停止中に実行される。詳細については後述する。
【００３９】
図３は、電動ＶＶＴ機構４００により実現されるバルブ開度とクランク角との関係の変化を示す図である。図３の縦軸はバルブ開度を示し、横軸はクランク角を示す。図３においては、エンジン１００が有する複数（４つ）の気筒のうちの１つの気筒における吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のバルブ開度の遷移が示されている。
【００４０】
図３を参照して、排気バルブのバルブ開度が波形ＥＸ１，ＥＸ２に示されており、吸気バルブのバルブ開度が波形ＩＮ１，ＩＮ２に示されている。排気行程においてまず排気バルブ１２０が開き、バルブ開度がピークとなった後に排気バルブ１２０が閉じる。その後に、吸気行程において吸気バルブ１１８が開き、バルブ開度がピークとなった後に吸気バルブ１１８が閉じる。
【００４１】
なお、バルブ開度とは、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０と、バルブシートとの間隔をいう。また、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のバルブ開度がピークに達したときのバルブ開度をリフト量といい、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が開いてから閉じるまでのクランク角の範囲を作用角という。
【００４２】
電動ＶＶＴ機構４００は、カムシャフトのカム角を変更しカム１２２，１２４を回転させることで、リフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する。例えば、電動ＶＶＴ機構４００は、排気バルブ１２０に関しては、波形の形状を維持した状態で、波形ＥＸ１（実線）と波形ＥＸ２（破線）との間で波形の位置を変更することができる。また、電動ＶＶＴ機構４００は、吸気バルブ１１８に関しても同様に、波形の形状を維持した状態で、波形ＩＮ１（実線）と波形ＩＮ２（破線）との間で波形の位置を変更することができる。
【００４３】
なお、図３においては、エンジン１００が有する複数の気筒のうちの１つの気筒における各バルブのバルブ開度の遷移が示されているが、実際には各気筒において、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が開閉動作を行っている。また、一部の気筒の開閉動作の位相と他の気筒の開閉動作の位相とはずれている。なお、各気筒の開閉動作の位相が全て相互にずれている構成であってもよい。また、制御装置２００は、エンジン１００の各気筒における各バルブについて、クランク角、カム角およびバルブ開度の関係であるバルブ開度情報を不図示の内部メモリに記憶している。したがって、制御装置２００は、クランク角センサ３０２およびカム角センサ３００からクランク角とカム角の情報を取得し、バルブ開度情報を参照することで各バルブのバルブ開度を算出することができる。
【００４４】
以下の説明において、クランク角ＣＡ（０）からクランク角ＣＡ（１）の方向、およびクランク角ＣＡ（２）からクランク角ＣＡ（３）の方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを遅角するという。また、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）の方向、およびクランク角ＣＡ（３）からクランク角ＣＡ（２）の方向に開弁タイミングを変更することを開弁タイミングを進角するという。また、この実施の形態において、排気バルブ１２０においては、クランク角ＣＡ（０）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（１）が最遅角の開弁タイミングであるものとする。また、吸気バルブ１１８においては、クランク角ＣＡ（２）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（３）が最遅角の開弁タイミングであるものとする。
【００４５】
一般的に、各バルブとバルブシートとの間隔が１ｍｍ程度となった状態でエンジンが停止した場合、各バルブとバルブシートとの間に入り込んだ水滴が、その表面張力により各バルブの外縁に沿って周方向に拡がってしまう。そして、この水滴が氷結すると、次回のエンジン始動初期時において、バルブとバルブシードとの間に氷が存在することにより、バルブを全閉状態にすることができなくなってしまう。その結果、エンジン始動初期時において、エンジンの圧縮工程においてバルブが全閉されず混合気の圧縮不良を招くなどして、エンジンの作動に悪影響を及ぼす可能性がある。この実施の形態に従う制御装置２００は、このようなデメリットを解消することを目的としている。そのため、制御装置２００は、バルブ開度が微小な状態（微開状態）であるバルブがあるか否かを検知する。
【００４６】
図４は、吸気バルブ１１８のバルブ開度が微開状態となる場合について説明するための図である。図４の縦軸はバルブ開度を示し、横軸はクランク角を示す。なお、図４においては、説明を簡単にするために吸気バルブ１１８のバルブ開度の変化のみを示し、排気バルブ１２０については省略している。
【００４７】
図４を参照して、クランク角がクランク角ＣＡ（４）となったときに吸気バルブ１１８が開き始め、クランク角がクランク角ＣＡ（５）となったときにバルブ開度が開度Ｖ１となる。その後、バルブ開度はピークとなり、クランク角がクランク角ＣＡ（６）となったときにバルブ開度は再び開度Ｖ１となる。その後、バルブ開度はさらに小さくなり、クランク角がクランク角ＣＡ（７）となったときに吸気バルブ１１８は全閉状態となる。ここで、バルブ開度が０（ゼロ）より大きく開度Ｖ１以下である状態をバルブが微開状態であるとする。ここで、開度Ｖ１は、吸気バルブ１１８とバルブシートとの間に入り込んだ水滴が吸気バルブ１１８の外縁に沿って周方向に拡がることがない程度の間隔として事前に実験を通して定められている。
【００４８】
つまり、図４に示した吸気バルブ１１８の例では、クランク角がクランク角ＣＡ（４）とクランク角ＣＡ（５）との間となっているとき、またはクランク角がクランク角ＣＡ（６）とクランク角ＣＡ（７）との間となっているときに吸気バルブ１１８が微開状態であるといえる。
【００４９】
ここで、吸気バルブ１１８とバルブシートとの間に氷が生成されないようにするために、吸気バルブ１１８とバルブシートとの間隔が一定以上となるようにエンジンを停止する際にクランクシャフトの停止角度位置を調整する方法が考えられる。しかしながら、多気筒を有するこのエンジン１００においては、一部の気筒のバルブが開く位相と、他の気筒のバルブが開く位相とがずれており、微開状態のバルブを完全になくすことができない。
【００５０】
そこで、この実施の形態に従う制御装置２００は、エンジン１００の停止中に電動ＶＶＴ機構４００を制御するように構成される。そして、制御装置２００は、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件がエンジン１００の停止中に成立した場合に、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０のバルブ開度が所定の開度Ｖ１以下であるときは、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０のバルブ開度を所定の開度Ｖ１より大きくするように電動ＶＶＴ機構４００を制御する。
【００５１】
これにより、エンジン１００の停止中であっても、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件が満たされる場合に、微開状態のバルブは、バルブ開度が所定の開度よりも大きくなるように電動可変ＶＶＴ機構４００により駆動される。エンジン１００の停止中に各バルブのバルブ開度が固定されると微開状態のバルブとバルブシートとの間において氷が生じてしまう可能性が高くなる。そこで、エンジン１００の停止中に、微開状態のバルブのバルブ開度を所定の開度よりも大きくすることでこのような事態を回避することができる。次に、エンジン１００の停止中における具体的な動作について説明する。
【００５２】
＜３．エンジン停止中の制御装置の処理＞
図５は、エンジン１００の停止中の制御装置２００の処理を示すフローチャートである。図５を参照して、制御装置２００は、エンジン１００の停止が継続されているか否かを判断する（ステップＳ１００）。エンジン１００が停止中でないと判断されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、制御装置２００は、ステップＳ２００の処理へ移行する。一方、エンジン１００が停止中であると判断されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、制御装置２００は、氷生成条件（所定の条件）の確認処理を実行する（ステップＳ１１０）。氷生成条件とは、この条件を満たせば吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に生じた水滴が氷結する可能性が高いという条件のことである。氷生成条件の確認処理については後程詳しく説明する。
【００５３】
氷生成条件の確認処理が実行されると、制御装置２００は、氷生成条件が満たされたか否かを判断する（ステップＳ１２０）。氷生成条件が満たされないと判断されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御装置２００は、ステップＳ２００の処理へ移行する。一方、氷生成条件が満たされると判断されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御装置２００は、氷生成カウンタを加算する（ステップＳ１３０）。氷生成カウンタとは、氷生成条件が満たされた場合に加算されるカウンタである。氷生成カウンタが加算されると、制御装置２００は、氷生成カウンタの値が所定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１４０）。すなわち、ステップＳ１３０，Ｓ１４０では、氷生成条件が満たされた状態が所定時間継続しているかを判断しているといえる。これらの処理を経ることで、氷生成条件が満たされた場合に直ちに、電動ＶＶＴ機構４００の制御が開始されるようなことがなくなる。
【００５４】
氷生成カウンタの値が所定値以下であると判断されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、制御装置２００は、ステップＳ２００の処理へ移行する。一方、氷生成カウンタの値が所定値より大きいと判断されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、制御装置２００は、氷生成条件が成立したと判断し、エンジン１００の各気筒における吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の位相情報を取得する（ステップＳ１５０）。具体的には、制御装置２００は、気筒ごとに、クランク角センサ３０２からクランク角の情報を取得し、カム角センサ３００からカム角の情報を取得する。位相情報が取得されると、制御装置２００は、不図示の内部メモリに記憶しているバルブ開度情報、取得したクランク角の情報、および取得したカム角の情報に基づいて、各気筒の各バルブのバルブ開度を算出する（ステップＳ１６０）。
【００５５】
各気筒の各バルブのバルブ開度が算出されると、制御装置２００は、バルブ開度が開度Ｖ１以下であるバルブを特定する（ステップＳ１７０）。バルブ開度が開度Ｖ１以下であるバルブが特定されると、制御装置２００は、特定されたバルブのバルブ開度が開度Ｖ１より大きくなるようなカムシャフトの位相変化量を算出する（ステップＳ１８０）。具体的には、制御装置２００は、特定されたバルブのバルブ開度を開度Ｖ１より大きくするために最少の位相変化量を算出する。最少の位相変化量とは、特定されたバルブのバルブ開度を開度Ｖ１より大きくするための最少のカムシャフトの回転量のことであり、制御装置２００は、不図示の内部メモリに記憶しているバルブ開度情報、クランク角の情報、およびカム角の情報に基づいて、最少の位相変化量を算出することができる。カムシャフトの位相変化量が算出されると、制御装置２００は、算出された位相変化を生じるように電動ＶＶＴ機構４００（電動アクチュエータ４０２または４０３）を制御し、バルブ開度が開度Ｖ１以下であるバルブを作動させる（ステップＳ１９０）。
【００５６】
図６は、吸気バルブ１１８が微開状態となっている例において、電動ＶＶＴ機構４００により吸気バルブ１１８のバルブ開度を大きくする具体例を説明するための図である。図６の縦軸はバルブ開度を示し、横軸はクランク角を示す。実線は、電動ＶＶＴ機構４００が駆動する前のカム角の状態における、クランク角と吸気バルブ１１８のバルブ開度との関係を示している。一方、破線は、電動ＶＶＴ機構４００が駆動した後のカム角の状態における、クランク角と吸気バルブ１１８のバルブ開度との関係を示している。
【００５７】
電動ＶＶＴ機構４００が駆動する前のカム角の状態において、クランク角がクランク角ＣＡ（８）であるとする。この場合には、吸気バルブ１１８のバルブ開度は開度Ｖ１以下である。そこで、制御装置２００は、吸気バルブのバルブ開度が開度Ｖ１より大きくなるように電動ＶＶＴ機構４００を制御する。具体的には、制御装置２００は、吸気バルブ１１８のバルブタイミングを進角させるように電動ＶＶＴ機構４００を制御する。そうすると、吸気バルブ１１８のバルブ開度を示す波形が実線の波形から破線の波形へと移動し、吸気バルブ１１８のバルブ開度は開度Ｖ１よりも大きくなる。
【００５８】
このように、この実施の形態に従うエンジン１００の制御装置２００は、エンジン１００の停止中に電動ＶＶＴ機構４００を制御するように構成される。そして、制御装置２００は、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件（氷生成条件）がエンジン１００の停止中に成立した場合に、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０のバルブ開度が所定の開度Ｖ１以下であるときは、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０のバルブ開度を所定の開度Ｖ１より大きくするように電動ＶＶＴ機構４００を制御する。
【００５９】
これにより、エンジン１００の停止中であっても、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に氷が生じるか否かを判定するための所定の条件が満たされる場合に、微開状態のバルブは、バルブ開度が所定の開度よりも大きくなるように電動可変ＶＶＴ機構４００により駆動される。エンジン１００の停止中に各バルブのバルブ開度が固定されると微開状態のバルブとバルブシートとの間において氷が生じてしまう可能性が高くなる。そこで、エンジン１００の停止中に、微開状態のバルブのバルブ開度を所定の開度よりも大きくすることでこのような事態を回避することができる。
【００６０】
＜４．氷生成条件の確認処理＞
図７は、図５のステップＳ１１０において実行される氷生成条件の確認処理を示すフローチャートである。図７を参照して、制御装置２００は、エンジン１００の駆動終了からの停止時間が第１の所定時間よりも短いか否かを判断する（ステップＳ１１１）。ここで、第１の所定時間は、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０とバルブシートとの間に生じた水滴が氷結するのに要する時間（例えば、３０分）が設定される。エンジン１００の停止時間が第１の所定時間以上であると判断されると（ステップＳ１１１においてＮＯ）、図５および図７に示される処理は終了する。つまり、図５および図７に示される処理は、各バルブとバルブシートの間に生じる水滴が氷結する前の段階で行われることとなる。
【００６１】
一方、エンジン１００の停止時間が第１の所定時間より短いと判断されると（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、制御装置２００は、温度センサ１３０の出力に基づいて、エンジン１００の冷却水の温度が０℃以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。冷却水の温度が０℃以下である場合には、仮に各バルブとバルブシートとの間に水滴が発生した場合に、この水滴が氷結する可能性が高いと考えられるため、このような判断を行うステップＳ１１２が設けられている。
【００６２】
冷却水の温度が０℃以下であると判断されると（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、制御装置２００は、前回エンジン１００が駆動していた際に駆動していた時間が第２の所定時間よりも短いか否かを判断する（ステップＳ１１３）。ここで、第２の所定時間は、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の周辺が十分に暖機されるのに要する時間（例えば、５分）が設定される。ここで、十分に暖機されるとは、各バルブと前記バルブシートとの間に結露が生じない程にバルブが暖機されていることをいう。各バルブの周辺が十分に暖機されていない場合には、混合気や排気ガスに含まれている水蒸気が凝縮水として各バルブとバルブシートとの間で結露してしまい、その水滴が氷結してしまう恐れがある。したがって、このような判断を行うステップＳ１１３が設けられている。
【００６３】
前回エンジン１００が駆動していた際に駆動していた時間が第２の所定時間よりも短いと判断されると（ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、制御装置２００は、氷生成条件が満たされているものとする（ステップＳ１１４）。氷生成条件が満たされているとされると、図５のステップＳ１２０の処理が実行される（ステップＳ１１５）。
【００６４】
一方、ステップＳ１１２において、冷却水の温度が０℃より高いと判断されると、またはステップＳ１１３において、前回エンジン１００が駆動していた時間が第２の所定時間以上であると判断されると、制御装置２００は、氷生成カウンタをリセットする（ステップＳ１１６）。このような場合には、各バルブとバルブシートとの間に氷が生成される可能性が低いからである。そして、制御装置２００は、氷生成条件が不成立であると判断し（ステップＳ１１７）、図５のステップＳ１２０の処理が実行される（ステップＳ１１５）。
【００６５】
このように、この実施の形態に従うエンジン１００の制御装置２００は、エンジン１００の駆動終了後にエンジン１００の停止状態が継続する時間である停止時間、およびエンジン１００の駆動開始から駆動終了までの時間である駆動時間を計測するタイマ２０２を備える。そして、エンジン１００は、エンジン１００を冷却するための冷却水の温度を検知する温度センサ１３０をさらに備える。そして、所定の条件は、温度センサ１３０により検知された冷却水の温度が０℃以下であり、タイマ２０２により計測された停止時間が第１の所定時間よりも短く、タイマ２０２により計測された駆動時間が第２の所定時間よりも短いことを含む。ここで、第１の所定時間は、例えば、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０とバルブシートとの間に生じた水滴が氷結するまでに要する時間である。また、第２の所定時間は、例えば、エンジン１００の駆動によって、吸気バルブ１１８または排気バルブ１２０の温度が所定温度まで上昇するのに要する時間である。
【００６６】
冷却水の温度が０℃以下であることが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結する可能性が高い場合にバルブ開度の調整が行われることとなる。その結果、微開状態のバルブ周辺に生じた水滴が氷とならない場合にまで微開状態のバルブが駆動されることがなくなり、燃費の悪化を抑制することができる。また、エンジン１００の停止時間が第１の所定時間より短いことが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブ周辺に生じる水滴が氷結してからもなお長時間に渡りバルブ開度の調整が行なわれることがなくなる。その結果、燃費の悪化を抑制することができる。また、エンジン１００の駆動時間が第２の所定時間よりも短いことが所定の条件に含まれることで、微開状態のバルブの周辺の温度が所定温度より高くなり、微開状態のバルブの周辺に水滴が生じない可能性が高い場合にまで、バルブ開度の調整が行なわれることがなくなる。その結果、燃費の悪化を抑制することができる。
【００６７】
また、この実施の形態において、所定の条件（氷生成条件）は、一定時間継続して満たされることで、成立したものとみなされる。
【００６８】
これにより、所定の条件が満たされることによりバルブ開度の調整が常時開始されるわけではなくなる。その結果、必要以上に頻繁にバルブ開度の調整が行なわれることがなくなり、燃費の悪化を低減することができる。
【００６９】
（他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態として実施の形態１を説明した。しかしながら、この発明は、他にも種々の実施の形態に適用することができる。次に、種々の他の実施の形態のうちの一部を説明する。
【００７０】
実施の形態１においては、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の両方が、電動ＶＶＴ機構４００により電動で駆動されることとした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の一方のみを電動ＶＶＴ機構４００で駆動することとしてもよい。この場合には、例えば、エンジン１００を停止する際に、電動ＶＶＴ機構４００で駆動することができない方のバルブのバルブ開度が所定の開度Ｖ１よりも大きくなるようにクランクシャフトの停止角度位置を決定するような構成としてもよい。これにより、一方のバルブしか電動ＶＶＴ機構４００により駆動できない場合であっても、各バルブのバルブ開度を所定の開度より大きく保つことができる。
【００７１】
また、実施の形態１においては、エンジン１００の一部の気筒１０２と他の気筒１０２とで各バルブの開閉動作の位相がずれているとした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、複数の気筒の全てが相互に位相をずらして各バルブの開閉動作をしていてもよい。
【００７２】
また、実施の形態１においては、氷生成条件として、複数の条件を全て満たした場合のみ、氷生成条件が成立することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、温度センサ１３０の出力が０℃以下を示すのみをもって氷生成条件が成立すると判断してもよい。温度が０℃以下である場合には、水滴が氷結してしまう可能性があり、温度が０℃以下である場合に氷生成条件が成立するとすることで、各バルブとバルブシートとの間に生じた水滴が氷結する可能性をより低減することができる。
【００７３】
また、実施の形態１においては、エンジン１００は、内部に４つのシリンダ１０６を有することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限定されない。例えば、エンジン１００は、２つのシリンダ１０６を有してもよいし、６つのシリンダを有してもよい。要するに、エンジン１００は、複数のシリンダを有した多気筒エンジンであればよい。
【００７４】
また、実施の形態１においては、エンジン１００の制御装置２００をハイブリッド車両１に搭載した例を説明した。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を搭載しないガソリン自動車にも搭載することができる。要するに、ここに開示される技術は、電動ＶＶＴ機構を有する車両であれば、どのような車両であっても適用することができる。
【００７５】
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、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。
【符号の説明】
【００７６】
１  ハイブリッド車両、４  動力分割装置、５  減速機、６  駆動輪、１０  蓄電装置、２０  ＰＣＵ、１００  エンジン、１０２  気筒、１０４  スロットルバルブ、１０６  シリンダ、１０８  インジェクタ、１１０  点火プラグ、１１２Ｓ，１１２Ｕ  触媒、１１４  ピストン、１１６  クランクシャフト、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、１３０  温度センサ、２００  制御装置、２０２  タイマ、３００  カム角センサ、３０２  クランク角センサ、３０６  スロットル開度センサ、３１２  スロットルモータ、４００  電動ＶＶＴ機構、４０２，４０３  電動アクチュエータ。
【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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