特開 2024-164559 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164559

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20241120BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20241120BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 G

F02D45/00 368S

F02D45/00 360A

F02D45/00 368F

F02D43/00 301K

F02D43/00 301Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080131

(22)【出願日】2023-05-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 謙介

【テーマコード（参考）】

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AB02

3G092BA01

3G092BA04

3G092DA08

3G092DC01

3G092EA01

3G092EA03

3G092EA04

3G092EA11

3G092FA15

3G092HA01

3G092HC01

3G092HE08

3G384AA01

3G384BA04

3G384BA09

3G384EB01

3G384EB03

3G384EB04

3G384EB08

3G384FA01

3G384FA29

3G384FA37

(57)【要約】

【課題】失火の発生を抑制する。
【解決手段】制御装置は、１つまたは複数のプロセッサと、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、を有し、前記プロセッサは、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを、最遅角側の最遅角位相から最進角側の最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、前記バルブタイミングを、前記最遅角位相と前記最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することと、前記第２モードの解除条件が満たされた場合に、前記第２モードを解除するよりも前に、スロットルバルブの開度を、前記第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる開度増加処理を行うことと、を含む処理を実行する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数のプロセッサと、
前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、
を有し、
前記プロセッサは、
エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを、最遅角側の最遅角位相から最進角側の最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、前記バルブタイミングを、前記最遅角位相と前記最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することと、
前記第２モードの解除条件が満たされた場合に、前記第２モードを解除するよりも前に、スロットルバルブの開度を、前記第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる開度増加処理を行うことと、
を含む処理を実行する、
制御装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記第２モードを解除した場合における前記バルブタイミングの前記目標位相に対するオーバーシュート量に関する情報に基づいて、前記開度増加処理における前記スロットルバルブの開度の増加量を変化させることを含む処理を実行する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記オーバーシュート量に関する情報に加えて、前記エンジンの温度に関する情報に基づいて、前記増加量を変化させることを含む処理を実行する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記オーバーシュート量に関する情報に加えて、前記エンジンの燃焼圧に関する情報に基づいて、前記増加量を変化させることを含む処理を実行する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記オーバーシュート量に関する情報に加えて、前記エンジンの空燃比に関する情報に基づいて、前記増加量を変化させることを含む処理を実行する、
請求項２に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両では、エンジンの吸気バルブ等のバルブのバルブタイミングを可変とするためのバルブタイミング可変機構が用いられる場合がある。例えば、特許文献１には、バルブタイミング可変機構を用いる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１９０２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バルブタイミング可変機構によれば、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間を部分的に重複させ、排気ポートを介して排気の一部を気筒内に戻す内部ＥＧＲを行うことができる。また、バルブタイミング可変機構によれば、バルブタイミングを最遅角側の最遅角位相から最進角側の最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、バルブタイミングを最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することができる。ここで、第２モードを解除して第１モードを開始する際に、バルブタイミングが急激に変化することに起因して、内部ＥＧＲにより気筒内に戻される排気の量が急激に増加し、気筒内に吸入される空気の量が減少し、失火が発生するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、失火の発生を抑制することが可能な制御装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一実施の形態に係る制御装置は、
１つまたは複数のプロセッサと、
前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、
を有し、
前記プロセッサは、
エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを、最遅角側の最遅角位相から最進角側の最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、前記バルブタイミングを、前記最遅角位相と前記最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することと、
前記第２モードの解除条件が満たされた場合に、前記第２モードを解除するよりも前に、スロットルバルブの開度を、前記第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる開度増加処理を行うことと、
を含む処理を実行する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、失火の発生を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る車両に搭載されるエンジンの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るバルブタイミング可変機構の概略構成を示す模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングの一例を示すグラフである。

【図5】図５は、オーバーシュートが発生する場合における吸気バルブのバルブタイミングの進角量の推移の一例を示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る制御装置が行う第２モードの解除に関する処理の流れの一例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】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0010】

<車両の構成>
図１～図４を参照して、本発明の実施形態に係る車両１の構成について説明する。

【0011】

図１は、車両１に搭載されるエンジン１００の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、車両１は、エンジン１００と、吸気流路２００と、排気流路３００と、バルブタイミング可変機構４００と、空気量センサ５０１と、温度センサ５０２と、燃焼圧センサ５０３と、空燃比センサ５０４と、制御装置６００とを備える。

【0012】

エンジン１００は、ガソリンエンジンであり、火花点火式の内燃機関である。エンジン１００は、複数の気筒１０１を有する。ただし、図１では、理解を容易にするために、複数の気筒１０１のうちの１つの気筒１０１のみが示されている。気筒１０１の内部には、ピストン１０２が摺動可能に設けられており、ピストン１０２によって燃焼室１０３が形成されている。気筒１０１には、燃料噴射弁１０４および点火プラグ１０５が、燃焼室１０３に向けて設けられている。燃料噴射弁１０４により噴射される燃料によって、空気および燃料を含む混合気が燃焼室１０３内に形成され、点火プラグ１０５の点火によって、当該混合気が燃焼する。それにより、ピストン１０２が直線往復運動を行い、ピストン１０２と接続されているクランクシャフトへ動力が伝達される。

【0013】

エンジン１００では、燃焼室１０３に吸引される空気が流通する吸気ポート１０６が気筒１０１に対して形成されている。吸気ポート１０６には、吸気流路２００が接続されている。ゆえに、燃焼室１０３は、吸気ポート１０６を介して吸気流路２００と連通している。吸気流路２００は、車両１の外部から外気が取り込まれる吸気口と連通している。

【0014】

吸気流路２００には、各気筒１０１に向けて分岐するインテークマニホールドが設けられる。吸気流路２００のうちのインテークマニホールドより上流側に、スロットルバルブ２０１が設けられる。スロットルバルブ２０１は、吸気流路２００を通って、エンジン１００に送られ、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量を調整する。エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量は、スロットルバルブ２０１の開度に応じて変化する。具体的には、スロットルバルブ２０１の開度が大きいほど、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量が多くなる。

【0015】

気筒１０１には、吸気ポート１０６を開閉するための機構として、吸気バルブ１０７と、バルブスプリング１０８と、カムシャフト１０９とが設けられている。

【0016】

吸気バルブ１０７は、吸気ポート１０６を開閉するバルブである。吸気バルブ１０７の燃焼室１０３側の端部１０７ａは、拡径しており、燃焼室１０３内に位置している。吸気バルブ１０７の燃焼室１０３側と逆側の端部１０７ｂには、吸気バルブ１０７の軸より大径のバルブスプリングリテーナが固定されており、端部１０７ｂは、燃焼室１０３外に位置している。

【0017】

バルブスプリング１０８は、吸気バルブ１０７を閉じる方向に付勢する。バルブスプリング１０８は、吸気バルブ１０７に巻き回されている圧縮バネである。バルブスプリング１０８は、気筒１０１の吸気バルブ１０７における燃焼室１０３側と、端部１０７ｂのバルブスプリングリテーナ間で挟持されており、当該端部１０７ｂを気筒１０１の外側に向けて付勢する。吸気バルブ１０７がバルブスプリング１０８の付勢力により気筒１０１の外側に向けて押し上げられることによって、図１に示されるように、吸気ポート１０６における燃焼室１０３側の開口１０６ａが吸気バルブ１０７の燃焼室１０３側の端部１０７ａにより塞がれる。これにより、吸気ポート１０６と燃焼室１０３との間での流体の流通が遮断される状態となる。この状態が、吸気バルブ１０７が閉弁した状態である。

【0018】

カムシャフト１０９には、吸気バルブ１０７をバルブスプリング１０８の付勢力に抗して押圧するカム１０９ａが固定されている。カムシャフト１０９が回転し、吸気バルブ１０７がカム１０９ａにより気筒１０１の内側に向けて押し下げられることによって、吸気ポート１０６における燃焼室１０３側の開口１０６ａと、吸気バルブ１０７の燃焼室１０３側の端部１０７ａとの間に隙間ができる。これにより、吸気ポート１０６と燃焼室１０３との間で流体が流通可能な状態となる。この状態が、吸気バルブ１０７が開弁した状態である。

【0019】

上記のように、吸気バルブ１０７が開弁される場合、車両１の外部から取り込まれた外気が、図１中で矢印Ａ１により示されるように、吸気流路２００および吸気ポート１０６を介して、気筒１０１内の燃焼室１０３に供給される。

【0020】

また、エンジン１００では、燃焼室１０３から排出される排気が流通する排気ポート１１０が気筒１０１に対して形成されている。排気ポート１１０には、排気流路３００が接続されている。ゆえに、燃焼室１０３は、排気ポート１１０を介して排気流路３００と連通している。排気流路３００は、車両１の外部へ排気が排出される排気口と連通している。

【0021】

気筒１０１には、排気ポート１１０を開閉するための機構として、排気バルブ１１１と、バルブスプリング１１２と、カムシャフト１１３とが設けられている。

【0022】

排気バルブ１１１は、排気ポート１１０を開閉するバルブである。排気バルブ１１１の燃焼室１０３側の端部１１１ａは、拡径しており、燃焼室１０３内に位置している。排気バルブ１１１の燃焼室１０３側と逆側の端部１１１ｂには、排気バルブ１１１の軸より大径のバルブスプリングリテーナが固定されており、端部１１１ｂは、燃焼室１０３外に位置している。

【0023】

バルブスプリング１１２は、排気バルブ１１１を閉じる方向に付勢する。バルブスプリング１１２は、排気バルブ１１１に巻き回されている圧縮バネである。バルブスプリング１１２は、気筒１０１の排気バルブ１１１における燃焼室１０３側と、端部１１１ｂのバルブスプリングリテーナ間で挟持されており、当該端部１１１ｂを気筒１０１の外側に向けて付勢する。排気バルブ１１１がバルブスプリング１１２の付勢力により気筒１０１の外側に向けて押し上げられることによって、図１に示されるように、排気ポート１１０における燃焼室１０３側の開口１１０ａが排気バルブ１１１の燃焼室１０３側の端部１１１ａにより塞がれる。これにより、排気ポート１１０と燃焼室１０３との間での流体の流通が遮断される状態となる。この状態が、排気バルブ１１１が閉弁した状態である。

【0024】

カムシャフト１１３には、排気バルブ１１１をバルブスプリング１１２の付勢力に抗して押圧するカム１１３ａが固定されている。カムシャフト１１３が回転し、排気バルブ１１１がカム１１３ａにより気筒１０１の内側に向けて押し下げられることによって、排気ポート１１０における燃焼室１０３側の開口１１０ａと、排気バルブ１１１の燃焼室１０３側の端部１１１ａとの間に隙間ができる。これにより、排気ポート１１０と燃焼室１０３との間で流体が流通可能な状態となる。この状態が、排気バルブ１１１が開弁した状態である。

【0025】

上記のように、排気バルブ１１１が開弁される場合、燃焼室１０３で生じた排気が、図１中で矢印Ａ２により示されるように、排気ポート１１０および排気流路３００を介して、排出される。

【0026】

バルブタイミング可変機構４００は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを可変とするための機構である。バルブタイミングは、バルブの開閉タイミングを意味する。ただし、後述するように、バルブタイミング可変機構４００は、排気バルブ１１１のバルブタイミングを可変とするものであってもよく、吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１の両方のバルブタイミングを可変とするものであってもよい。つまり、バルブタイミング可変機構４００は、吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１の少なくとも一方のバルブタイミングを可変とするものであればよい。

【0027】

図２は、バルブタイミング可変機構４００の概略構成を示す模式図である。図２に示されるように、バルブタイミング可変機構４００は、ロータ４０１と、ハウジング４０２とを備える。ロータ４０１は、吸気バルブ１０７のカムシャフト１０９にボルト締結等によって固定されている。ロータ４０１は、カムシャフト１０９と一体に回転可能となっている。ハウジング４０２は、略円筒形状を有する。ハウジング４０２は、ロータ４０１を囲むように、カムシャフト１０９と同軸上に設けられる。クランクシャフトから伝達される動力は、ハウジング４０２に伝達される。

【0028】

ハウジング４０２の内周面には、径方向内側に突出する複数の突部４０２ａが周方向に間隔を空けて設けられている。図２の例では、３つの突部４０２ａが周方向に等間隔に設けられている。ロータ４０１の外周面には、径方向外側に突出する複数のベーン４０１ａが周方向に間隔を空けて設けられている。各ベーン４０１ａは、周方向に隣り合う２つの突部４０２ａの間に位置する。図２の例では、３つのベーン４０１ａが周方向に等間隔に設けられている。ただし、突部４０２ａおよびベーン４０１ａの形状、数および配置は、図２の例に限定されない。

【0029】

ハウジング４０２内における周方向に隣り合う２つの突部４０２ａの間に形成される空間が、ベーン４０１ａによって進角側油圧室４０３と遅角側油圧室４０４とに区画されている。図２の例では、進角側油圧室４０３に作動油を供給して遅角側油圧室４０４から作動油を排出すると、ロータ４０１がハウジング４０２に対して相対的に時計回りに回動する。それにより、カムシャフト１０９の位相がクランクシャフトの位相に対して相対的に進角側に変化し、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが進角側に変化する。一方、遅角側油圧室４０４に作動油を供給して進角側油圧室４０３から作動油を排出すると、ロータ４０１がハウジング４０２に対して相対的に反時計回りに回動する。それにより、カムシャフト１０９の位相がクランクシャフトの位相に対して相対的に遅角側に変化し、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが遅角側に変化する。

【0030】

バルブタイミング可変機構４００には、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に固定するためのロック機構４０５が設けられている。最遅角位相は、吸気バルブ１０７が取り得るバルブタイミングの範囲内で最遅角側の位相である。最進角位相は、吸気バルブ１０７が取り得るバルブタイミングの範囲内で最進角側の位相である。

【0031】

ロック機構４０５は、ロックピン４０５ａと、ピン油圧室４０５ｂとを含む。ロックピン４０５ａの状態は、ロックピン４０５ａがロータ４０１およびハウジング４０２の両方に挿通されたロック状態と、ロックピン４０５ａがロータ４０１およびハウジング４０２の少なくとも一方には挿通されていない解除状態とに切り替え可能となっている。

【0032】

ロック状態では、ロータ４０１がハウジング４０２に対して相対的に回動することができなくなる。ロック状態では、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが中間位相に固定される。一方、解除状態では、ロータ４０１がハウジング４０２に対して相対的に回動することができる。解除状態では、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが最遅角位相から最進角位相までの範囲内で調整可能となる。

【0033】

ロックピン４０５ａは、ピン油圧室４０５ｂの油圧に応じて動作する。例えば、ピン油圧室４０５ｂの油圧が閾値よりも低い場合、ロックピン４０５ａの状態がロック状態となり、ピン油圧室４０５ｂの油圧が閾値よりも高い場合、ロックピン４０５ａの状態が解除状態となる。

【0034】

以下、図１に戻り、車両１の構成の説明を続ける。

【0035】

空気量センサ５０１は、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量を検出する。例えば、空気量センサ５０１は、吸気流路２００を流れる空気の流量を、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量として検出する。

【0036】

温度センサ５０２は、エンジン１００の温度を検出する。例えば、温度センサ５０２は、エンジン１００の冷却水の水温、または、エンジン１００の作動油の油温を、エンジン１００の温度として検出する。

【0037】

燃焼圧センサ５０３は、エンジン１００の燃焼圧を検出する。例えば、燃焼圧センサ５０３は、燃焼室１０３における燃焼圧センサ５０３の設置位置の圧力を、エンジン１００の燃焼圧として検出する。

【0038】

空燃比センサ５０４は、エンジン１００の空燃比を検出する。例えば、空燃比センサ５０４は、排気流路３００を流れる排気中の酸素濃度に基づいて、エンジン１００の空燃比を検出する。

【0039】

制御装置６００は、１つまたは複数のプロセッサ６００ａと、プロセッサ６００ａに接続される１つまたは複数のメモリ６００ｂと、を有する。プロセッサ６００ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。メモリ６００ｂは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラムおよび演算パラメータ等を記憶する記憶素子である。ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される処理に用いられる変数およびパラメータ等のデータを一時記憶する記憶素子である。

【0040】

制御装置６００は、スロットルバルブ２０１、バルブタイミング可変機構４００、空気量センサ５０１、温度センサ５０２、燃焼圧センサ５０３および空燃比センサ５０４等の各装置と通信を行う。制御装置６００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

【0041】

図３は、制御装置６００の機能構成の一例を示すブロック図である。例えば、図３に示されるように、制御装置６００は、取得部６０１と、制御部６０２とを有する。

【0042】

なお、取得部６０１および制御部６０２により行われる以下で説明する処理を含む各種処理は、プロセッサ６００ａによって実行され得る。詳細には、メモリ６００ｂに記憶されているプログラムをプロセッサ６００ａが実行することにより、各種処理が実行される。

【0043】

なお、本実施形態に係る制御装置６００の機能は複数の装置に分割されてもよく、複数の機能が１つの装置によって実現されてもよい。制御装置６００の機能が複数の装置に分割される場合、当該複数の装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

【0044】

取得部６０１は、制御部６０２が行う処理において用いられる各種情報を取得し、制御部６０２へ出力する。例えば、取得部６０１は、空気量センサ５０１、温度センサ５０２、燃焼圧センサ５０３および空燃比センサ５０４から情報を取得する。

【0045】

制御部６０２は、各装置に対して制御指令を出力することによって、各装置の動作を制御する。

【0046】

例えば、制御部６０２は、スロットルバルブ２０１の動作を制御する。具体的には、制御部６０２は、スロットルバルブ２０１の開度を制御することによって、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量を制御することができる。

【0047】

また、例えば、制御部６０２は、バルブタイミング可変機構４００の動作を制御する。具体的には、制御部６０２は、不図示の電磁弁の動作を制御することによって、バルブタイミング可変機構４００における各油圧室の油圧を制御する。それにより、制御部６０２は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを制御することができる。

【0048】

図４は、吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１のバルブタイミングの一例を示すグラフである。図４では、横軸をクランク角とし、縦軸を各バルブの開度とし、吸気バルブ１０７の開度の推移を示すライン７０１、および、排気バルブ１１１の開度の推移を示すライン７０２が示されている。図４に示されるように、排気バルブ１１１は、吸気バルブ１０７よりも先に開弁し、吸気バルブ１０７よりも先に閉弁する。

【0049】

ロックピン４０５ａの状態が解除状態になっている場合、上述したように、吸気バルブ１０７のバルブタイミングは、最遅角位相から最進角位相までの範囲内で調整可能となっている。図４の例では、ライン７０１ａは、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが最遅角位相となっている場合における吸気バルブ１０７の開度の推移に相当する。ライン７０１ｂは、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが最進角位相となっている場合における吸気バルブ１０７の開度の推移に相当する。

【0050】

ここで、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを進角側に調整すると、吸気バルブ１０７の開度の推移を示すラインはライン７０１ｂに近づく。それにより、吸気バルブ１０７の開弁期間と排気バルブ１１１の開弁期間とが重複する期間が長くなり、内部ＥＧＲにより排気ポート１１０を介して気筒１０１内に戻される排気の量が多くなる。それにより、車両１の外部に排出される排気中のＮＯｘの量を低減しやすくなる。

【0051】

一方、ロックピン４０５ａの状態がロック状態になっている場合、上述したように、吸気バルブ１０７のバルブタイミングは、中間位相に固定される。図４の例では、ライン７０１ｃは、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが中間位相となっている場合における吸気バルブ１０７の開度の推移に相当する。

【0052】

制御部６０２は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを最遅角位相から最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することができる。

【0053】

第１モードにおいて、制御部６０２は、ピン油圧室４０５ｂの油圧を制御することによって、ロックピン４０５ａの状態を解除状態にし、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを最遅角位相から最進角位相までの範囲内で調整可能にする。また、第１モードにおいて、制御部６０２は、各種情報に基づいて、目標位相を決定する。そして、制御部６０２は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相と目標位相との差に応じた調整量で、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを目標位相に近づくように調整する。

【0054】

制御部６０２は、例えば、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量、および、エンジン１００の回転数等に基づいて、目標位相を決定する。制御部６０２は、例えば、エンジン１００の出力、エンジン１００の燃焼圧、および、車両１の外部に排出される排気中のＮＯｘの量等の各種値が最適化されるように、目標位相を決定する。

【0055】

ここで、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを目標位相に制御することが困難となる状況が存在する。例えば、エンジン１００の始動時には、バルブタイミング可変機構４００における各油圧室に付与できる油圧が制限され、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを目標位相に制御することが困難となる。また、例えば、外気温が過度に低い場合、作動油の粘度が過度に高くなり、バルブタイミング可変機構４００における各油圧室に付与できる油圧が制限され、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを目標位相に制御することが困難となる。

【0056】

そこで、制御部６０２は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを目標位相に制御することが困難となる上記の状況下において、第２モードを実行する。第２モードにおいて、制御部６０２は、ピン油圧室４０５ｂの油圧を制御することによって、ロックピン４０５ａの状態をロック状態にし、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを中間位相に固定する。それにより、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが意図しない位相になることに起因してエンジン１００の出力、エンジン１００の燃焼圧、および、車両１の外部に排出される排気中のＮＯｘの量等の各種値が悪化することを抑制できる。

【0057】

<制御装置の動作>
図５および図６を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置６００の動作について説明する。

【0058】

図５は、オーバーシュートが発生する場合における吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量の推移の一例を示す図である。オーバーシュートは、後述するように、第１モードにおいて吸気バルブ１０７のバルブタイミングが目標位相を超える現象である。図５では、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが最遅角位相になっている場合に対する現在の吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量の推移が示されている。

【0059】

図５の例では、時点Ｔ１より前において、第２モードが実行され、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが中間位相に固定されている。中間位相と対応する進角量は、進角量Ｂ１である。ゆえに、時点Ｔ１より前において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は、進角量Ｂ１となっている。

【0060】

そして、時点Ｔ１において、第２モードが解除されて第１モードが開始する。図５の例では、第１モードにおける目標位相は、中間位相に対して進角側の位相となっている。目標位相と対応する進角量は、進角量Ｂ１よりも大きい進角量Ｂ２である。ゆえに、時点Ｔ１以降において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は、進角量Ｂ１から進角量Ｂ２に向けて上昇する。

【0061】

ここで、図５の例では、進角量Ｂ１と進角量Ｂ２との差が大きく、時点Ｔ１以降において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量が急激に上昇する。その結果、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は、時点Ｔ２において進角量Ｂ２を超え、その後、さらに上昇する。このように、図５の例では、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが目標位相を超えるオーバーシュートが発生する。

【0062】

そして、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの目標位相に対するオーバーシュート量ΔＢだけ進角量Ｂ２から上昇した後に、低下する。その後、時点Ｔ３において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は進角量Ｂ２まで戻る。時点Ｔ３以降において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの進角量は進角量Ｂ２に維持される。

【0063】

図５の例のように、第２モードを解除して第１モードを開始する際に、吸気バルブ１０７のバルブタイミングのオーバーシュートが発生し、吸気バルブ１０７のバルブタイミングが急激に変化する場合がある。その場合、内部ＥＧＲにより気筒１０１内に戻される排気の量が急激に増加し、気筒１０１内に吸入される空気の量が減少し、失火が発生するおそれがある。本実施形態では、第２モードの解除に関する処理に工夫を施すことによって、失火の発生を抑制することが実現される。以下、本実施形態における第２モードの解除に関する処理について説明する。

【0064】

図６は、制御装置６００が行う第２モードの解除に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６に示される処理フローは、第２モードの実行中に実行される。

【0065】

図６に示される処理フローが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、制御部６０２は、第２モードの解除条件が満たされたか否かを判定する。

【0066】

後述するように、第２モードの解除条件が満たされる場合に限り、第２モードが解除される。つまり、第２モードの解除条件は、第２モードの解除を許可する条件である。

【0067】

上述したように、制御部６０２は、例えば、エンジン１００の始動時に、第２モードを実行する。この場合、第２モードの解除条件として、例えば、エンジン１００の暖機が完了した、との条件が用いられる。例えば、制御部６０２は、エンジン１００の温度が閾値を超えた場合に、エンジン１００の暖機が完了したと判断できる。

【0068】

また、上述したように、制御部６０２は、例えば、外気温が過度に低い場合に、第２モードを実行する。この場合、第２モードの解除条件として、例えば、外気温が過度に低い状況が解消された、との条件が用いられる。例えば、制御部６０２は、外気温が閾値を超えた場合に、外気温が過度に低い状況が解消されたと判断できる。

【0069】

第２モードの解除条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ１０１でＮＯの場合）、ステップＳ１０１が繰り返される。一方、第２モードの解除条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ１０１でＹＥＳの場合）、ステップＳ１０２に進む。

【0070】

ステップＳ１０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０２において、制御部６０２は、開度増加処理を行う。

【0071】

開度増加処理は、スロットルバルブ２０１の開度を、第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる処理である。制御部６０２は、開度増加処理において、スロットルバルブ２０１の開度を増加させることによって、エンジン１００の気筒１０１内に吸入される空気の流量を増加させることができる。このように、第２モードを解除するよりも前に、開度増加処理を行うことによって、気筒１０１内に吸入される空気の流量を事前に増加させることができる。ゆえに、第２モードの解除後に、吸気バルブ１０７のバルブタイミングのオーバーシュートに伴い内部ＥＧＲにより気筒１０１内に戻される排気の量が急激に増加した場合であっても、気筒１０１内で燃焼に必要な空気を確保できる。よって、失火の発生を抑制することができる。

【0072】

なお、制御部６０２は、開度増加処理において、スロットルバルブ２０１の開度を急激には増加させず、時間経過に伴って徐々に増加させることが好ましい。それにより、気筒１０１内に吸入される空気の量の急激な変化に起因するトルクショックの発生を抑制することができる。

【0073】

また、制御部６０２は、第２モードを解除した場合における吸気バルブ１０７のバルブタイミングの目標位相に対するオーバーシュート量ΔＢに関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることが好ましい。オーバーシュート量ΔＢに関する情報は、オーバーシュート量ΔＢ自体を示す情報であってもよく、オーバーシュート量ΔＢに変換可能な情報であってもよく、オーバーシュート量ΔＢを推定するための情報であってもよい。

【0074】

例えば、制御部６０２は、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相と、第１モードの目標位相とに基づいて、オーバーシュート量ΔＢを推定する。制御部６０２は、例えば、第１モードの目標位相が吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相に対して進角側の位相である場合において、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相と、第１モードの目標位相との差が大きいほど、大きな値をオーバーシュート量ΔＢとして推定できる。

【0075】

そして、制御部６０２は、例えば、オーバーシュート量ΔＢが大きいほど、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を大きくする。ここで、オーバーシュート量ΔＢが大きいほど、エンジン１００における失火の発生可能性が高くなると想定される。ゆえに、上記のように、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることによって、失火の発生をより効果的に抑制することができる。

【0076】

なお、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢの推定を行わずに、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相と、第１モードの目標位相との差に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させてもよい。この場合、吸気バルブ１０７のバルブタイミングの現在の位相と、第１モードの目標位相との差を示す情報が、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に相当する。

【0077】

ここで、失火の発生をさらに効果的に抑制する観点では、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、他の情報をさらに用いて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることが好ましい。

【0078】

例えば、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の温度に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させてもよい。エンジン１００の温度に関する情報は、上記の温度自体を示す情報であってもよく、上記の温度に変換可能な情報であってもよく、上記の温度を推定するための情報であってもよい。

【0079】

制御部６０２は、例えば、エンジン１００の温度が低いほど、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を大きくする。ここで、オーバーシュート量ΔＢが同一であっても、エンジン１００の温度が低いほど、失火の発生可能性が高くなると想定される。ゆえに、上記のように、エンジン１００の温度を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることによって、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0080】

また、例えば、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の燃焼圧に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させてもよい。エンジン１００の燃焼圧に関する情報は、上記の燃焼圧自体を示す情報であってもよく、上記の燃焼圧に変換可能な情報であってもよく、上記の燃焼圧を推定するための情報であってもよい。

【0081】

制御部６０２は、例えば、エンジン１００の燃焼圧が低いほど、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を大きくする。ここで、オーバーシュート量ΔＢが同一であっても、エンジン１００の燃焼圧が低いほど、失火の発生可能性が高くなると想定される。ゆえに、上記のように、エンジン１００の燃焼圧を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることによって、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0082】

また、例えば、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の空燃比に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させてもよい。エンジン１００の空燃比に関する情報は、上記の空燃比自体を示す情報であってもよく、上記の空燃比に変換可能な情報であってもよく、上記の空燃比を推定するための情報であってもよい。

【0083】

制御部６０２は、例えば、エンジン１００の空燃比が下限値より低い、または、上限値より高い場合、エンジン１００の空燃比が下限値以上かつ上限値以下の範囲内である場合と比べて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を大きくする。ここで、オーバーシュート量ΔＢが同一であっても、エンジン１００の空燃比が過度に低い場合、または、過度に高い場合には、失火の発生可能性が高くなると想定される。ゆえに、上記のように、エンジン１００の空燃比を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることによって、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0084】

上記では、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量の調整において、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に対して加味され得る情報として、エンジン１００の温度に関する情報、エンジン１００の燃焼圧に関する情報、および、エンジン１００の空燃比に関する情報を挙げた。ただし、制御部６０２は、上記で挙げた情報以外の情報を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量の調整を行ってもよい。また、制御部６０２は、複数種類の情報を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量の調整を行ってもよい。例えば、制御部６０２は、上記で挙げた情報のうちの任意に選択した複数種類の情報を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量の調整を行ってもよい。

【0085】

ステップＳ１０２の次に、ステップＳ１０３において、制御部６０２は、第２モードを解除して第１モードを開始し、図６に示される処理フローは終了する。

【0086】

以上説明したように、本実施形態では、制御部６０２は、第２モードの解除条件が満たされた場合に、第２モードを解除するよりも前に、スロットルバルブ２０１の開度を、第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる開度増加処理を行う。それにより、第２モードを解除するよりも前に、気筒１０１内に吸入される空気の流量を事前に増加させることができる。ゆえに、第２モードの解除後に、吸気バルブ１０７のバルブタイミングのオーバーシュートに伴い内部ＥＧＲにより気筒１０１内に戻される排気の量が急激に増加した場合であっても、気筒１０１内で燃焼に必要な空気を確保できる。よって、失火の発生を抑制することができる。

【0087】

なお、上記では、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量が変化する例を説明した。ただし、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報を用いずに、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を決定してもよい。例えば、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量は、第２モードの解除後に気筒１０１内で燃焼に必要な空気を確保できる程度に大きい固定値であってもよい。また、例えば、制御部６０２は、オーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて用いられる情報として上記で挙げた情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を決定してもよい。

【0088】

また、上記では、バルブタイミング可変機構４００が、吸気バルブ１０７のバルブタイミングを可変とするための機構である例を説明した。ただし、バルブタイミング可変機構４００は、排気バルブ１１１のバルブタイミングを可変とするものであってもよい。その場合、制御部６０２は、排気バルブ１１１のバルブタイミングを、上記の例における吸気バルブ１０７のバルブタイミングと同様に制御する。また、バルブタイミング可変機構４００は、吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１の両方のバルブタイミングを可変とするものであってもよい。その場合、制御部６０２は、吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１の両方のバルブタイミングを、上記の例における吸気バルブ１０７のバルブタイミングと同様に制御する。

【0089】

<制御装置の効果>
本発明の実施形態に係る制御装置６００の効果について説明する。

【0090】

本実施形態に係る制御装置６００は、１つまたは複数のプロセッサ６００ａと、プロセッサ６００ａに接続される１つまたは複数のメモリ６００ｂとを有する。そして、プロセッサ６００ａは、エンジン１００の吸気バルブ１０７および排気バルブ１１１の少なくとも一方のバルブタイミングを、最遅角側の最遅角位相から最進角側の最進角位相までの範囲内の目標位相に近づくようにフィードバック制御する第１モードと、上記のバルブタイミングを、最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に固定する第２モードとを切り替えて実行することと、第２モードの解除条件が満たされた場合に、第２モードを解除するよりも前に、スロットルバルブ２０１の開度を、第２モードの解除条件が満たされていない場合と比べて増加させる開度増加処理を行うことと、を含む処理を実行する。それにより、第２モードを解除するよりも前に、気筒１０１内に吸入される空気の流量を事前に増加させることができる。ゆえに、第２モードの解除後に、上記のバルブタイミングのオーバーシュートに伴い内部ＥＧＲにより気筒１０１内に戻される排気の量が急激に増加した場合であっても、気筒１０１内で燃焼に必要な空気を確保できる。よって、失火の発生を抑制することができる。

【0091】

また、本実施形態に係る制御装置６００では、プロセッサ６００ａは、第２モードを解除した場合における上記のバルブタイミングの目標位相に対するオーバーシュート量ΔＢに関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることを含む処理を実行することが好ましい。それにより、第２モードを解除した場合におけるオーバーシュート量ΔＢを考慮して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を失火の発生可能性に応じて調整することができる。ゆえに、失火の発生をより効果的に抑制することができる。

【0092】

また、本実施形態に係る制御装置６００では、プロセッサ６００ａは、上記のオーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の温度に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることを含む処理を実行することが好ましい。それにより、エンジン１００の温度を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を失火の発生可能性に応じてより適切に調整することができる。ゆえに、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0093】

また、本実施形態に係る制御装置６００では、プロセッサ６００ａは、上記のオーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の燃焼圧に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることを含む処理を実行することが好ましい。それにより、エンジン１００の燃焼圧を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を失火の発生可能性に応じてより適切に調整することができる。ゆえに、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0094】

また、本実施形態に係る制御装置６００では、プロセッサ６００ａは、上記のオーバーシュート量ΔＢに関する情報に加えて、エンジン１００の空燃比に関する情報に基づいて、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を変化させることを含む処理を実行することが好ましい。それにより、エンジン１００の空燃比を加味して、開度増加処理におけるスロットルバルブ２０１の開度の増加量を失火の発生可能性に応じてより適切に調整することができる。ゆえに、失火の発生をさらに効果的に抑制することができる。

【0095】

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

【0096】

例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

【符号の説明】

【0097】

１ 車両
１００ エンジン
１０１ 気筒
１０２ ピストン
１０３ 燃焼室
１０４ 燃料噴射弁
１０５ 点火プラグ
１０６ 吸気ポート
１０７ 吸気バルブ
１０８ バルブスプリング
１０９ カムシャフト
１１０ 排気ポート
１１１ 排気バルブ
１１２ バルブスプリング
１１３ カムシャフト
２００ 吸気流路
２０１ スロットルバルブ
３００ 排気流路
４００ バルブタイミング可変機構
６００ 制御装置
６００ａ プロセッサ
６００ｂ メモリ
６０１ 取得部
６０２ 制御部
ΔＢ オーバーシュート量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】