(57)【要約】【課題】バルブタイミング可変機構の異常判定を適切に実施する。【解決手段】エンジンＥＣＵは、バルブタイミング可変機構のＯＢＤ処理の実行条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ＯＢＤ処理を実行するステップ（Ｓ１０２）と、進角指令値を７°ＣＡ以上で下限ガードするステップ（Ｓ１０４）と、ＯＢＤ処理が終了すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、進角指令値の下限ガードを解除するステップ（Ｓ１０８）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図４
2009068374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動時に気筒内の圧縮圧力が低下するように指令値に基づいて吸気バルブの閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構が設けられる内燃機関の制御装置であって、前記バルブタイミング可変機構は、前記指令値に基づいて最遅角の閉弁時期を起点として進角側に閉弁時期を変更し、
前記吸気バルブの閉弁時期に対応する物理量を検出するための手段と、
前記検出された物理量と前記指令値とに基づいて前記バルブタイミング可変機構の異常判定処理を実行する予め定められた実行条件が成立するか否かを判定するための手段と、
前記実行条件が成立すると前記検出された物理量と前記指令値とに基づいて前記異常判定処理を実行するための手段と、
前記実行条件が成立すると前記指令値の遅角側への閉弁時期の変更を制限するための制限手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記異常判定処理が終了すると前記閉弁時期の変更の制限を解除するための手段をさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記実行条件は、
前記指令値が前記最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた第１の値以上進角側であるという条件と、
前記指令値に対応する閉弁時期と前記検出された物理量に対応する閉弁時期との差が予め定められた第２の値以上であるという条件である、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】
前記制限手段は、前記最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた値だけ進角側に進めた指令値を下限値として設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記バルブタイミング可変機構は、前記内燃機関の停止時において前記指令値に基づいて前記閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記バルブタイミング可変機構は、前記内燃機関の始動後に前記指令値に基づいて前記閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の始動時に気筒内の圧縮圧力が低下するように指令値に基づいて吸気バルブの閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構が設けられる内燃機関の制御方法であって、前記バルブタイミング可変機構は、前記指令値に基づいて最遅角の閉弁時期を起点として進角側に閉弁時期を変更し、
前記吸気バルブの閉弁時期に対応する物理量を検出するステップと、
前記検出された物理量と前記指令値とに基づいて前記バルブタイミング可変機構の異常判定処理を実行する予め定められた実行条件が成立するか否かを判定するステップと、
前記実行条件が成立すると、前記検出された物理量と前記指令値とに基づいて前記異常判定処理を実行するステップと、
前記実行条件が成立すると前記指令値の遅角側への閉弁時期の変更を制限する制限ステップとを含む、内燃機関の制御方法。
【請求項８】
前記制御方法は、前記異常判定処理が終了すると前記閉弁時期の変更の制限を解除するステップをさらに含む、請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
前記実行条件は、
前記指令値が前記最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた第１の値以上進角側の指令値であるという条件と、
前記指令値に対応する閉弁時期から前記検出された物理量に対応する閉弁時期の差分が予め定められた第２の値以上であるという条件である、請求項７または８に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
前記制限ステップは、前記最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた値だけ進角側に進めた指令値を下限値として設定するステップを含む、請求項７〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
前記バルブタイミング可変機構は、前記内燃機関の停止時において前記指令値に基づいて前記閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する、請求項７〜１０のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
前記バルブタイミング可変機構は、前記内燃機関の始動後に前記指令値に基づいて前記閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する、請求項７〜１１のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の内燃機関の制御方法をコンピュータで実現されるプログラム。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれかに記載の内燃機関の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動時に気筒内の圧縮圧力が低下するように吸気バルブの閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構が設けられる内燃機関の制御に関し、特に、バルブタイミング可変機構の異常判定を適切に実施する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼サイクルには、圧縮工程よりも膨張行程を長くして、効率良くエネルギを取り出すアトキンソン （ミラー）サイクルがある。このようなアトキンソン・サイクルにおいては、下死点よりも大幅に遅いクランク角において吸気バルブが閉じられる。
【０００３】
また、内燃機関の始動時にスタータでクランキングを行なう際に、クランキング力を低減するため、気筒内の圧縮圧力を低下させる作用（デコンプ作用）を発現する機構を有する内燃機関が公知である。
【０００４】
このような内燃機関として、たとえば、特開２００２−６１５２２号公報（特許文献１）は、内燃機関が自動的に起動される際の振動をデコンプ作用により低減するとともに、低い回転数で初爆に至るようにする車両用内燃機関の制御装置を開示する。車両用内燃機関の制御装置は、吸気バルブのリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大、縮小制御可能なリフト・作動角可変機構と、吸気バルブのリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、内燃機関の回転数および負荷を検出する手段と、この機関回転数および負荷に応じて吸気バルブのリフト・作動角および中心角を制御する制御手段と、内燃機関を回転駆動するモータとを備え、車両停止時に内燃機関の発火運転を停止するとともに車両発進時にモータにより内燃機関を起動して発火運転を再開するように構成される。この車両用内燃機関の制御装置は、車両停止に伴う内燃機関の停止直前に、吸気バルブのリフト・作動角を所定値以下に制御するとともに、吸気バルブの中心角を進角側に制御することを特徴とする。
【０００５】
上述した公報に開示された車両用内燃機関の制御装置によると、ハイブリッド型自動車あるいはアイドルストップ手段を備えた自動車のように、自動的に停止，再起動がなされる車両用内燃機関において、起動時にいわゆるデコンプ作用が得られ、不快な振動発生を回避できるとともに、筒内ガス流動の活発化によって低い回転数で初爆に至り、良好な起動性能を確保できる。
【特許文献１】特開２００２−６１５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バルブタイミング可変機構により最遅角の閉弁時期を起点として進角側閉弁時期が変更される構成においては、最遅角付近においてバルブタイミング可変機構の異常を精度よく判定することができないという問題がある。
【０００７】
これは、バルブタイミング可変機構の異常を精度よく判定するには、バルブタイミング可変機構が確実に動作している範囲で実施する必要があるからである。最遅角付近においては、起点となる最遅角の閉弁時期からの変更量が小さく、異常が発生していても精度よく異常を判定することができない。
【０００８】
特にハイブリッド車両に搭載され、アトキンソン・サイクルで運転される内燃機関にお
いては、燃費率の高い最遅角付近で頻繁に運転されることになるため、バルブタイミング可変機構の異常を精度よく判定することができない。
【０００９】
また、上述した公報に開示された車両用内燃機関の制御装置においては、このような問題について何ら考慮されていない。
【００１０】
本発明は、上述した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、バルブタイミング可変機構の異常判定を適切に実施する内燃機関の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動時に気筒内の圧縮圧力が低下するように指令値に基づいて吸気バルブの閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構が設けられる内燃機関の制御装置である。バルブタイミング可変機構は、指令値に基づいて最遅角の閉弁時期を起点として進角側に閉弁時期を変更する。この制御装置は、吸気バルブの閉弁時期に対応する物理量を検出するための手段と、検出された物理量と指令値とに基づいてバルブタイミング可変機構の異常判定処理を実行する予め定められた実行条件が成立するか否かを判定するための手段と、実行条件が成立すると検出された物理量と指令値とに基づいて異常判定処理を実行するための手段と、実行条件が成立すると指令値の遅角側への閉弁時期の変更を制限するための制限手段とを含む。第７の発明に係る内燃機関の制御方法は、第１の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００１２】
第１の発明によると、実行条件が成立すると指令値の遅角側への閉弁時期の変更が制限されるため、吸気バルブの閉弁時期が最遅角の閉弁時期まで変更されることが抑制される。そのため、バルブタイミング可変機構が確実に作動している状態で指令値に対応する閉弁時期と実際の閉弁時期とが乖離しているか否かを判定することができる。これにより、バルブタイミング可変機構が異常であるか否かを精度よく判定することができる。また、実行条件が成立しない場合においては、遅角側への閉弁時期の変更が制限されないため、燃費率の高い運転領域において内燃機関を作動させることができる。したがって、バルブタイミング可変機構の異常判定を適切に実施できる内燃機関の制御装置および制御方法を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、異常判定処理が終了すると閉弁時期の変更の制限を解除するための手段をさらに含む。第８の発明に係る内燃機関の制御方法は、第２の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００１４】
第２の発明によると、異常判定処理が終了すると閉弁時期の変更の制限を解除する。これにより、たとえば、バルブタイミング可変機構が正常であると判定された場合において遅角側への閉弁時期の変更が制限されないため、燃費率の高い運転領域において内燃機関を作動させることができる。
【００１５】
第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、実行条件は、指令値が最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた第１の値以上進角側であるという条件と、指令値に対応する閉弁時期と検出された物理量に対応する閉弁時期との差が予め定められた第２の値以上であるという条件である。第９の発明に係る内燃機関の制御方法は、第３の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００１６】
第３の発明によると、指令値が最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた
第１の値以上進角側であるという条件により、バルブタイミング可変機構が確実に動作している範囲において異常判定処理を実施することができる。また、指令値に対応する閉弁時期と検出された閉弁時期との差が予め定められた第２の値以上であるという条件により、指令値に対応する閉弁時期と検出された閉弁時期とが乖離した状態であるか否かを判定することができる。そのため、これらの実行条件が成立したときに指令値を遅角側への変更を制限することにより、バルブタイミング可変機構が異常であるか否かを精度よく判定することができる。
【００１７】
第４の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、制限手段は、最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた値だけ進角側に進めた指令値を下限値として設定するための手段を含む。第１０の発明に係る内燃機関の制御方法は、第４の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００１８】
第４の発明によると、実行条件が成立すると最遅角の閉弁時期に対応する指令値から予め定められた値だけ進角側に進めた指令値を下限値として閉弁時期が制御されるため、吸気バルブの閉弁時期が最遅角の閉弁時期まで変更されることが抑制される。そのため、バルブタイミング可変機構が確実に作動している状態で指令値に対応する閉弁時期と実際の閉弁時期とが乖離しているか否かを判定することができる。これにより、バルブタイミング可変機構が異常であるか否かを精度よく判定することができる。
【００１９】
第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、バルブタイミング可変機構は、内燃機関の停止時において指令値に基づいて閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する。第１１の発明に係る内燃機関の制御方法は、第５の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００２０】
第５の発明によると、内燃機関の停止時に吸気バルブの閉弁時期がピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更されるため、内燃機関の始動時に遅角側に変更された閉弁時期で始動されることとなる。そのため、吸気行程において吸入された空気（または混合気）の一部は、ピストンが上昇を開始してから閉弁時期までの間に吸気通路に戻されるため、内燃機関の始動時に圧縮圧力が低下されることとなる。これにより始動時に発生する振動を低減できる。
【００２１】
第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、バルブタイミング可変機構は、内燃機関の始動後に指令値に基づいて閉弁時期をピストンの吸気下死点よりも遅角側に変更する。第１２の発明に係る内燃機関の制御方法は、第６の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の構成を有する。
【００２２】
第６の発明によると、内燃機関の始動後に吸気バルブの閉弁時期が遅角側に変更されると、燃費率の良い運転領域において内燃機関を作動させることができる。
【００２３】
第１３の発明に係るプログラムは、第７〜１２のいずれかの発明に係る内燃機関の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムであって、第１４の発明に係る記録媒体は、第７〜１２のいずれかの発明に係る内燃機関の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した媒体である。
【００２４】
第１３または第１４の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第７〜１２のいずれかの発明に係る内燃機関の制御方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同
一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２６】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。
【００２７】
ハイブリッド車両は、駆動源としての、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（以下、単にエンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。
【００２８】
エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ１２２Ａ、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検知するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ１２２Ｃが設けられている。電子スロットルバルブ１２２Ｃにはスロットルポジションセンサが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検知された吸入空気量や、スロットルポジションセンサにより検知された電子スロットルバルブ１２２Ｃの開度等が入力される。
【００２９】
エンジン１２０には、複数の気筒および各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１３０が設けられる。燃料噴射装置１３０は、エンジンＥＣＵ２８０からの燃料噴射制御信号に基づいて各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射する。
【００３０】
また、エンジン１２０の排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気における空燃比（Ａ／Ｆ）を検知する空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検知する触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄとが設けられている。エンジンＥＣＵ２８０には、空燃比センサ１２４Ａにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気の空燃比や、触媒温度センサ１２４Ｃにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度等が入力される。なお、空燃比センサ１２４Ａは、Ｏ２センサであってもよい。
【００３１】
また、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の冷却水の温度を検知する水温検知センサ３６０からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。
【００３２】
ハイブリッド車両には、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ−ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およ
びＭＧ−ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ−ＥＣＵ３２０等を含む。なお、走行用バッテリではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。
【００３３】
本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。
【００３４】
なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ−ＥＣＵ３００とＨＶ−ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。
【００３５】
運転席にはアクセルペダル（図示せず）が設けられており、アクセルポジションセンサ３３０は、アクセルペダルの踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサ３３０は、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、モータ１４０Ａ、ジェネレータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を経由してエンジン１２０の出力あるいは発電量を制御する。
【００３６】
動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。
【００３７】
図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。
【００３８】
一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
【００３９】
さらに、図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検知して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッ
ションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。
【００４０】
図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載した車両のエンジン１２０について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば図２に示すエンジンＥＣＵ２８０のＲＯＭ（Read Only Memory）２８２に記録されたプログラムを実行することにより実現される。なお、エンジンＥＣＵ２８０により実行されるプログラムをＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。また、エンジンＥＣＵ２８０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００４１】
本実施の形態に係るエンジン１２０は、アルコール燃料により駆動する。エンジン１２０には、エアクリーナ１２２Ａから空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１２２Ｃにより調整される。スロットルバルブ１２２Ｃはモータにより駆動される電機制御式スロットルバルブである。
【００４２】
空気は、シリンダ１０６０（燃焼室）においてアルコール燃料と混合される。アルコール燃料は、インジェクタ１３０から噴射される。なお、シリンダ１０６０にアルコール燃料を直接噴射するようにしてもよい。
【００４３】
シリンダ１０６０内の混合気は、点火プラグ１１００により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気は、三元触媒１２４Ｂにより浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４０が押し下げられ、クランクシャフト１１６０が回転する。
【００４４】
シリンダ１０６０の頭頂部には、吸気バルブ１１８０および排気バルブ１２００が設けられる。シリンダ１０６０に導入される空気の量および導入時期は吸気バルブ１１８０により制御される。シリンダ１０６０から排出される排気の量および排出時期は排気バルブ１２００により制御される。吸気バルブ１１８０はカム１２２０により駆動される。排気バルブ１２００はカム１２４０により駆動される。
【００４５】
吸気バルブ１１８０は、バルブタイミング可変機構１２６０により、開閉時期が制御される。本実施の形態においては、バルブタイミング可変機構１２６０によりカム１２２０が設けられるカムシャフトを遅角側または進角側に回転することにより、カムシャフトとクランクシャフト１１６０との位相差が変更されて、吸気バルブ１１８０の開閉時期が変更される。なお、バルブタイミング可変機構１２６０は、たとえば、油圧あるいは電動モータにより作動するものであるが、周知の一般的な技術を用いればよく、ここではその詳細な説明を行なわない。
【００４６】
本実施の形態において、バルブタイミング可変機構１２６０は、カムシャフトの位相角、すなわち、吸気バルブ１１８０の閉弁時期が最遅角であるときにエンジン１２０を始動する。たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の停止時に吸気バルブ１１８０の閉弁時期がピストン１１４０の吸気下死点よりも遅角側の最遅角になるようにバルブタイミング可変機構１２６０を制御する。
【００４７】
このようにすると、エンジン１２０の始動時に、吸気行程において吸入された空気（または混合気）の一部は、ピストン１１４０が上昇を開始してから閉弁時期までの間に吸気通路１２２に戻されるため、エンジン１２０の始動時に圧縮圧力が低下されることとなる。すなわち、デコンプ作用が得られる。これにより始動時に発生する振動を低減できる。
【００４８】
また、本実施の形態において、バルブタイミング可変機構１２６０は、エンジン１２０の始動後において吸気バルブ１１８０の閉弁時期をピストン１１４０の吸気下死点よりも遅角側に変更する。このようにすると、エンジン１２０は、アトキンソン・サイクルで作動することができる。そのため、エンジン１２０を燃費率の良い運転領域において作動させることができる。
【００４９】
カム角センサ３８２は、カム１２２０が設けられたカムシャフトに固定されたタイミングロータ（図示せず）の回転方向に沿って予め定められた間隔で形成された凸形状の歯部に対向するように設けられる。タイミングロータの回転に応じて、カム角センサ３８２は、カム１２２０の回転位置を表す信号を出力する。具体的には、カム角センサ３８２は、タイミングロータに設けられた歯部とカム角センサ３８２とのエアギャップの変化に応じた信号をエンジンＥＣＵ２８０に出力する。
【００５０】
クランク角センサ３８０は、クランクシャフト１１６０に固定されたタイミングロータ１１１０と対向するように設けられる。タイミングロータ１１１０は、回転方向に沿って複数の凸形状の歯部が形成される。複数の歯部は、予め定められた間隔毎の角度に設けられる。クランク角センサ３８０は、たとえば、コイル等から構成され、タイミングロータ１１１０が回転すると、クランク角センサ３８０は、複数の歯部とのエアギャップに応じた信号をエンジンＥＣＵ２８０出力する。
【００５１】
また、タイミングロータ１１１０は、予め定められた位置に欠歯を有する。エンジンＥＣＵ２８０は、クランク角センサ３８０により検知される欠歯の位置を基準位置として、クランクシャフト１１６０の回転角度および回転数（エンジン回転数）を検出する。
【００５２】
さらに、エンジンＥＣＵ２８０は、カム角センサ３８２から受信するカム角とクランク角センサ３８０から受信するエンジン回転数とに基づいて実際の閉弁時期（以下、実進角値）を算出する。たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、タイミングロータ１１１０に形成された欠歯の位置を基準位置として、カム１２２０の回転とクランクシャフト１１６０の回転との位相に基づいて実進角値を検出する。
【００５３】
ノックセンサ３６２は、エンジン１２０の振動の強度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ１２２Ｄは、スロットル開度を表す信号を出力する。エアフローメータ１２２Ｂは、エンジン１２０に吸入される空気量を表わす信号を出力する。空燃比センサ１２４Ｂは、排気の空燃比を表わす信号を出力する。
【００５４】
以上のように説明したとおりエンジンＥＣＵ２８０には、カム角センサ３８２、クランク角センサ３８０、水温センサ３６０、ノックセンサ３６２、スロットル開度センサ１２２Ｄ、エアフローメータ１２２Ｂ、空燃比センサ１２４Ａなどから信号が入力される。
【００５５】
エンジンＥＣＵ２８０は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ２８２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１２０を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８０の動作状態（開閉タイミング等）を制御する。
【００５６】
本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２８０は、アクセル開度等から計算されるエンジン１２０への要求パワーに応じて燃費が最適となる吸気バルブ１１８０の開閉時期（以下、進角指令値ともいう。）を決定する。エンジンＥＣＵ２８０は、決定された進角指令値に対応する進角制御信号をバルブタイミング可変機構１２６０に対して送信する。なお、本実施の形態において、吸気バルブ１１８０の閉弁時期が最遅角であるときの進角指令
値がゼロであるとして説明するが、特にこれに限定されるものではない。
【００５７】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、決定された進角指令値と、検出された実進角値とに基づいてバルブタイミング可変機構１２６０が異常であるか否か判定する処理（以下、異常判定処理あるいはＯＢＤ（On Board Diagnosis）処理ともいう）を実行する予め定められた実行条件が成立するか否かを判定して、実行条件が成立するとＯＢＤ処理を実行する。
【００５８】
本発明は、エンジンＥＣＵ２８０が、実行条件が成立すると進角指令値の遅角側への変更を制限する点に特徴を有する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、実行条件が成立すると最遅角の閉弁時期に対応する進角指令値から予め定められた値だけ進角側に進めた進角指令値を下限値として設定する。さらに、エンジンＥＣＵ２８０は、ＯＢＤ処理が終了すると閉弁時期の変更の制限を解除する。
【００５９】
本実施の形態において、「予め定められた実行条件」は、進角指令値が最遅角の閉弁時期に対応する進角指令値から予め定められた値Ａ以上進角側であるという条件と、進角指令値と実進角値との差分が予め定められた値Ｂ以上であるという条件である。なお、本実施の形態において、進角指令値は、正の値が進角側の値であるとする。
【００６０】
また、本実施の形態において、予め定められた値Ａも予め定められた値Ｂも５°ＣＡであるとして説明するが、バルブタイミング可変機構１２６０が確実に作動していると状態であると判断できる値であれば、特にこれに限定されるものではなく、予め定められた値Ａおよび予め定められた値Ｂは異なる値であってもよい。また、本実施の形態において、「下限値」は、７°ＣＡであるとして説明するが、予め定められた値Ａまたは予め定められた値Ｂに対して誤差を含めた値であればよく、特にこれに限定されるものではない。
【００６１】
図３に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の機能ブロック図を示す。
【００６２】
エンジンＥＣＵ２８０は、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆと記載する）３５０と、演算処理部４００と、記憶部５００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆと記載する）６００とを含む。
【００６３】
入力Ｉ／Ｆ３５０は、カム角センサ３８２からのカム角信号と、クランク角センサ３８０からのエンジン回転数信号とを受信して、演算処理部４００に送信する。
【００６４】
演算処理部４００は、実行条件判定部４０２と、ＯＢＤ処理部４０４と、終了判定部４０６と、下限ガード設定部４０８と、下限ガード解除部４１０とを含む。
【００６５】
実行条件判定部４０２は、実行条件が成立するか否かを判定する。具体的には、実行条件判定部４０２は、進角指令値が予め定められた値Ａ以上であるという条件と、進角指令値−実進角値が予め定められた値Ｂ以上であるという条件とがいずれも成立するか否かを判定する。なお、進角指令値および実進角値の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、実行条件判定部４０２は、実行条件が成立するとＯＢＤ実行判定フラグをオンする。
【００６６】
ＯＢＤ処理部４０４は、実行条件が成立するとＯＢＤ処理を実行する。ＯＢＤ処理部４０４は、進角指令値と実進角値とが大きくずれた状態であるか否かを判定する。たとえば、ＯＢＤ処理部４０４は、進角指令値−実進角値が予め定められた値（たとえば、５°ＣＡ）以上であるという状態が予め定められた時間が経過するまで継続した場合にバルブタイミング可変機構１２６０が異常状態であることを判定するようにしてもよい。
【００６７】
なお、ＯＢＤ処理部４０４は、たとえば、ＯＢＤ実行判定フラグがオンであるとＯＢＤ処理を実行するようにしてもよい。また、ＯＢＤ処理部４０４は、たとえば、バルブタイミング可変機構１２６０が異常であることを判定すると異常判定フラグをオンするようにしてもよい。
【００６８】
終了判定部４０６は、ＯＢＤ処理を終了するか否かを判定する。具体的には、終了判定部４０６は、ＯＢＤ処理によりバルブタイミング可変機構１２６０が正常あるいは異常であると判定されると、ＯＢＤ処理を終了することを判定する。あるいは、終了判定部４０６は、実行条件が成立しなくなるとＯＢＤ処理を終了することを判定する。また、終了判定部４０６は、たとえば、ＯＢＤ実行判定フラグのオンとともに判定を開始して、ＯＢＤ処理が終了すると判定すると、ＯＢＤ実行判定フラグをオフするようにしてもよい。
【００６９】
下限ガード設定部４０８は、実行条件が成立すると進角指令値の下限値を設定する。したがって、アクセル開度等に基づく要求パワーに応じて算出される進角指令値は、少なくとも７°ＣＡ以上となる。なお、下限ガード設定部４０８は、たとえば、ＯＢＤ実行判定フラグがオンであると進角指令値の下限値を設定するようにしてもよい。
【００７０】
下限ガード解除部４１０は、ＯＢＤ処理が終了すると進角指令値の下限値の設定を解除する。なお、下限ガード解除部４１０は、たとえば、ＯＢＤ実行判定フラグがオフであると下限値の設定を解除するようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施の形態において、実行条件判定部４０２と、ＯＢＤ処理部４０４と、終了判定部４０６と、下限ガード設定部４０８と、下限ガード解除部４１０とは、いずれも演算処理部４００であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部５００に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００７２】
記憶部５００には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部４００からデータが読み出されたり、格納されたりする。
【００７３】
以下、図４を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００７４】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＯＢＤ処理の実行条件が成立するか否かを判定する。実行条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００７５】
Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＯＢＤ処理を実行する。Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、進角指令値を７°ＣＡ以上になるように下限ガードする。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、７°ＣＡを下限値として設定する。
【００７６】
Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＯＢＤ処理の終了判定を実施する。ＯＢＤ処理が終了すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、進角指令値の下限ガードを解除する。
【００７７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置
であるエンジンＥＣＵ２８０の動作について図５を用いて説明する。
【００７８】
たとえば、エンジン１２０の始動直後などの実進角値も進角指令値もゼロである場合を想定する。
【００７９】
運転者のアクセルペダルの踏み込み量に対応してエンジン１２０に対する要求パワーに変動が生じると、図５の実線に示すように進角指令値は、Ａ（２）、Ａ（１）と増加していく。一方、バルブタイミング可変機構１２６０に異常が生じて作動できない場合には、実進角値は、ゼロの状態が継続される。
【００８０】
時間Ｔ（０）にて、進角指令値が５°ＣＡ以上のＡ（３）になったときに実進角値がゼロであるため、進角指令値−実進角値も５°ＣＡ以上となり実行条件が成立する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。そのため、図５に示すように、ＯＢＤ実行判定フラグがオンされて、ＯＢＤ処理が実行される（Ｓ１０２）。このとき、進角指令値の下限値として７°ＣＡが設定される（Ｓ１０４）。
【００８１】
時間Ｔ（０）以降において、車両の運転状態に応じて決定される進角指令値が７°ＣＡよりも大きいＡ（０）である場合には、Ａ（０）を進角指令値としてバルブタイミング可変機構１２６０に対して制御信号が出力される。
【００８２】
時間Ｔ（１）にて、下限値が設定されない場合は、図５の破線に示すように、車両の運転状態に応じて進角指令値として７°ＣＡよりも小さいＡ（３）が決定されるが、下限値が設定されると、図５の実線に示すように７°ＣＡが進角指令値として決定される。
【００８３】
時間Ｔ（１）以降の、時間Ｔ（２）および時間Ｔ（３）においても、下限値が設定されない場合は、図５の破線に示すように、車両の運転状態に応じて進角指令値として７°ＣＡよりも小さいＡ（１）、Ａ（２）がそれぞれ決定されるが、下限値が設定されるため、図５の実線に示すように、下限値である７°ＣＡを進角指令値として決定される。
【００８４】
図５の破線に示すように、下限値が設定されない場合には、時間Ｔ（２）以降、ＯＢＤ実行判定フラグがオフされるため、実進角値に異常があるにも関わらずＯＢＤ処理が実行されない。
【００８５】
一方、下限値が設定される場合には、図５の実線に示すように、時間Ｔ（２）以降も、ＯＢＤ実行判定フラグがオンの状態が継続される。そのため、ＯＢＤ処理において、進角指令値と実進角値とが大きくずれた状態が予め定められた時間が経過するまで継続すると、バルブタイミング可変機構１２６０が異常であることが判定される。
【００８６】
ＯＢＤ処理が終了すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、進角指令値の下限ガードが解除される（Ｓ１０８）。
【００８７】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によると、実行条件が成立すると進角指令値の下限値が設定されるため、吸気バルブの閉弁時期が最遅角の閉弁時期まで変更されることが抑制される。そのため、バルブタイミング可変機構が確実に作動している状態で進角指令値と実進角値とが乖離しているか否かを判定することができる。これにより、バルブタイミング可変機構が異常であるか否かを精度よく判定することができる。また、実行条件が成立しない場合においては、遅角側への閉弁時期の変更が制限されないため、燃費率の高い運転領域において内燃機関を作動させることができる。したがって、バルブタイミング可変機構の異常判定を適切に実施できる内燃機関の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記
録した記録媒体を提供することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、始動時にデコンプ作用が得られるエンジンであって、始動後にアトキンソン・サイクルで運転する領域を有するエンジンに本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、このようなエンジンに限定して適用されるものではなく、周知のエンジンに適用すればよい。
【００８９】
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】
【００９０】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の制御装置が搭載されたハイブリッド車両の制御ブロック図である。
【図２】車両に搭載されたエンジンの概略構成図である。
【図３】本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１２０  エンジン、１２２  吸気通路、１２２Ａ  エアクリーナ、１２２Ｂ  エアフローメータ、１２２Ｃ  電子スロットルバルブ、１２４  排気通路、１２４Ａ  空燃比センサ、１２４Ｂ  三元触媒コンバータ、１２４Ｃ  触媒温度センサ、１２４Ｄ  消音器、１３０  燃料噴射装置、１４０  モータジェネレータ、１４０Ａ  モータ、１４０Ｂ  ジェネレータ、１６０  駆動輪、１８０  減速機、２００  動力分割機構、２２０  走行用バッテリ、２４０  インバータ、２４２  コンバータ、２６０  バッテリＥＣＵ、２８０  エンジンＥＣＵ、２８２  ＲＯＭ、３００  ＭＧ−ＥＣＵ、３２０  ＨＶ−ＥＣＵ、３３０  アクセルポジションセンサ、３５０  入力Ｉ／Ｆ、３６０  水温センサ、３６２  ノックセンサ、３８０  クランク角センサ、３８２  カム角センサ、４００  演算処理部、４０２  実行条件判定部、４０４  ＯＢＤ処理部、４０６  終了判定部、４０８  下限ガード設定部、４１０  下限ガード解除部、５００  記憶部、６００  出力Ｉ／Ｆ、１０６０  シリンダ、１１００  点火プラグ、１１１０  タイミングロータ、１１４０  ピストン、１１６０  クランクシャフト、１１８０  吸気バルブ、１２００  排気バルブ、１２２０，１２４０  カム、１２６０  バルブタイミング可変機構。
【図１】
2009068374.tif 000003
【図２】
2009068374.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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