JP2009018631A - ハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置において、内燃機関の始動時における振動の低減と始動性の向上を図る。
【解決手段】エンジン１０１と電気モータ１０２を動力源として走行可能なハイブリッド車両にて、エンジン１０１のクランクシャフト１１０と吸気カムシャフト２１との回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構２６を設け、エンジン１０１の停止時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第１駆動手段としてのオイルコントロールバルブ６０と、エンジン１０１の低温始動時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第２駆動手段としての位置決め機構８１，８２を設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関と電気モータを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変更することで、吸気弁の開閉時期（バルブタイミング）を可変制御するハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置に関するものである。

ところで、エンジン（内燃機関）と電気モータを動力源として走行可能なハイブリッド車両では、運転状態に応じてエンジン及び電気モータの駆動と停止を制御することにより、電気モータのトルクだけで車輪を駆動したり、エンジンと電気モータの両者のトルクにより車輪を駆動するようにしており、電気モータはバッテリに蓄積された電力により駆動することができ、このバッテリのエネルギが低下したときには、エンジンを駆動してバッテリの充電を行うようにしている。

即ち、ハイブリッド車両において、駆動力源としてエンジン及び電気モータが設けられると共に、エンジン及び電気モータの動力を合成して車輪に伝達するプラネタリギヤが設けられている。具体的には、エンジンの出力軸がプラネタリギヤのキャリヤに連結され、電気モータの出力軸がプラネタリギヤのリングギヤに連結されると共に、リングギヤに連結されたスプロケットから車輪に対して動力が伝達されるように構成されている。また、プラネタリギヤとエンジンとの間には発電機が設けられており、この発電機の回転軸がプラネタリギヤのサンギヤに連結されている。そのため、エンジンの動力がプラネタリギヤにより車輪及び発電機に分割されることとなり、発電機の回転速度を制御することにより、エンジンの回転速度を制御することができる。つまり、プラネタリギヤにより構成される動力分割機構は、エンジンの回転速度を変換する機能と、エンジンの動力を車輪及び発電機に分割する機能を有している。

また、一般的なエンジンにあっては、出力の向上やエミッションの改善等を図るため、エンジンにおける吸気弁や排気弁の開閉時期を適宜に変更する可変動弁制御装置が設けられたものがある。この可変動弁制御装置は、例えば、エンジンのカムシャフトにベーン部材が連結されると共に、クランクシャフトに連動回転するケースがこのカムシャフトに対して相対回転自在に設けられ、このケース内にベーン部材を収容することで、カムシャフトの回転方向においてベーン部材を挟むように進角室及び遅角室が設けられ、この進角室及び遅角室に対して選択的に作動油を供給可能な油圧制御装置が連結されて構成されている。

従って、油圧制御装置により進角室または遅角室に対して作動油を供給することで、各室に生じる圧力差によってベーン部材を移動し、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角側または遅角側に変更することができ、吸気弁や排気弁の開閉時期を変更することができる。

このような可変動弁制御装置を有するエンジンを搭載したハイブリッド車両にあっては、電気モータによる走行状態からエンジンを始動するとき、発電機をスタータモータとして機能させ、この発電機の駆動力をプラネタリギヤからエンジンに伝達してクランキングを行っている。この場合、発電機とエンジンとの間には、回転ショックを吸収するダンパ機構を介装されており、発電機とダンパ機構が共振して振動が発生してしまう。そのため、エンジンの始動時には、可変動弁制御装置により吸気弁の閉弁時期を最遅角位置に制御することで、エンジンにおける吸入空気量を減少し、圧縮に伴う起振力を低減することで、クランキングから着火に至るまでの振動を低減するようにしている。

なお、従来の可変動弁制御装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２００４−０１１５９１号公報

上述した可変動弁制御装置を有するエンジンを搭載したハイブリッド車両では、エンジンの始動時に、可変動弁制御装置により吸気弁の閉弁時期を最遅角位置に制御することで、振動を低減することができるものの、エンジンの低温始動時には、始動性を向上するために、可変動弁制御装置により吸気弁の閉弁時期を最遅角位置よりも所定量だけ進角した位置に制御する必要がある。即ち、エンジンの低温始動時は、燃焼室が低温状態であるため、この燃焼室内の圧力が上昇しにくいことから、空気量を増加してこの燃焼室の圧力上昇を早期に行うことで始動性を向上させたい。そのため、エンジンの低温始動時には、可変動弁制御装置により吸気弁の閉弁時期を最遅角位置よりも所定量だけ進角した位置に制御することで、振動の低減と始動性の向上の両立を図りたい。

特許文献１に記載された従来の車両用内燃機関のバルブタイミング制御装置では、カムシャフトの回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した機関始動用の位相となるように付勢する押出機構と、この機関始動用の位相に固定するロック機構を設けている。従って、エンジンの停止時には、進角室及び遅角室への油圧供給に拘らず押出機構により機関始動用の位相と付勢され、ロック機構によりこの機関始動用の位相に固定されることとなり、エンジン低温始動時には、始動性を向上することができる。

しかし、この従来の車両用内燃機関のバルブタイミング制御装置は、エンジンの停止時に、押出機構により機関始動用の位相に付勢し、ロック機構によりこの機関始動用の位相に固定するため、エンジンの通常始動時には、カムシャフトの回転位相が最遅角位相になく、振動を十分に低減することが困難となってしまう。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、内燃機関の始動時における振動の低減と始動性の向上を図ったハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置は、内燃機関と電気モータを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関のクランクシャフトと吸気カムシャフトとの回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構と、前記内燃機関の停止時に前記吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相となるよう前記吸気可変動弁機構を駆動する第１駆動手段と、前記内燃機関の低温始動時に前記吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう前記吸気可変動弁機構を駆動する第２駆動手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、前記吸気可変動弁機構は、前記クランクシャフトに連動するリング部材と、前記吸気カムシャフトまたは前記リング部材のいずれか一方に設けられたベーン部材と、前記リング部材と前記ベーン部材との間に設けられた進角室及び遅角室と、作動流体を前記進角室または前記遅角室に選択的に供給する作動流体供給手段とを有し、前記第１駆動手段は、前記作動流体供給手段により構成され、前記第２駆動手段は、前記ベーン部材に設けられた位置決め機構により構成されることを特徴としている。

本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、前記位置決め機構は、伸縮自在に設けられたてケースと、該ケース内に充填されて予め設定された所定の温度以下で固化する液体とを有し、該液体が固化して体積膨張することで前記リング部材と前記ベーン部材の回転位相を変更して前記吸気カムシャフトの回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相とすることを特徴としている。

本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、前記位置決め機構は、予め設定された所定の温度以上で熱膨張する熱膨張体と、該熱膨張体を加熱する加熱手段を有し、該加熱手段により前記熱膨張体が加熱されて熱膨張することで前記リング部材と前記ベーン部材の回転位相を変更して前記吸気カムシャフトの回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相とすることを特徴としている。

本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、前記内燃機関の始動状態を検出する始動状態検出手段と、該始動状態検出手段が前記内燃機関の低温始動を検出したときに前記第２駆動手段を作動する制御手段を有することを特徴としている。

本発明のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置によれば、内燃機関のクランクシャフトと吸気カムシャフトとの回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構と、内燃機関の停止時に吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構を駆動する第１駆動手段と、内燃機関の低温始動時に吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構を駆動する第２駆動手段を設けたので、内燃機関の停止時には、第１駆動手段により吸気可変動弁機構を駆動し、吸気カムシャフトの回転位相を最遅角位相とするため、内燃機関の通常始動時には、吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相に維持されたままとなり、内燃機関の振動を低減することができる一方、内燃機関の低温始動時には、第２駆動手段により吸気可変動弁機構を駆動することで、吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更されるため、内燃機関の始動性を向上することができる。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係るハイブリッド車両における内燃機関を表すエンジンの概略構成図、図２は、実施例１のエンジンに設けられた可変動弁制御装置の概略断面図、図３は、実施例１の可変動弁制御装置における可変動弁機構を表す概略図、図４は、実施例１のエンジンが適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。

実施例１のハイブリッド車両において、図４に示すように、車両には、動力源として、エンジン１０１と電気モータ（モータジェネレータ）１０２が搭載されており、また、この車両には、エンジン１０１の出力を受けて発電を行う発電機（モータジェネレータ）１０３も搭載されている。これらのエンジン１０１と電気モータ１０２と発電機１０３は、動力分割機構１０４によって接続されている。この動力分割機構１０４は、エンジン１０１の出力を発電機１０３と駆動輪１０５とに振り分けると共に、電気モータ１０２からの出力を駆動輪１０５に伝達したり、減速機１０６及び駆動軸１０７を介して駆動輪１０５に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。

電気モータ１０２は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ１０８は、バッテリ１０９に蓄えられた電力を直流から交流に変換して電気モータ１０２に供給すると共に、発電機１０３によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１０９に蓄えるためのものである。発電機１０３も、基本的には上述した電気モータ１０２とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、電気モータ１０２が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１０３は主としてエンジン１０１の出力を受けて発電するものである。

また、電気モータ１０２は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１０５の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪１０５にはブレーキ（回生ブレーキ）が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、発電機１０３は主としてエンジン１０１の出力を受けて発電をするが、インバータ１０８を介してバッテリ１０９の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。

エンジン１０１のクランクシャフト１１０には、クランク角度を検出するクランクポジションセンサ１１１が設けられている。このクランクポジションセンサ１１１は、エンジンＥＣＵ１１２に接続され、このエンジンＥＣＵ１１２は、検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、電気モータ１０２及び発電機１０３の各駆動軸１１３，１１４には、それぞれの回転位置及び回転数を検出する回転数センサ１１５，１１６が設けられている。この各回転数センサ１１５，１１６は、それぞれモータＥＣＵ１１７に接続され、検出した各駆動軸１１３，１１４の回転位置及び回転数をモータＥＣＵ１１７に出力している。

上述した動力分割機構１０４は、プラネタリギヤユニットにより構成されている。即ち、この動力分割機構（プラネタリギヤユニット）１０４は、サンギヤ２０１と、このサンギヤ２０１の周囲に配置された複数のプラネタリギヤ２０２と、この各プラネタリギヤ２０２を保持するギヤキャリア２０３と、プラネタリギヤ２０２のさらに外周に配置されたリングギヤ２０４とから構成されている。そして、エンジン１０１のクランクシャフト１１０が中心軸２０５を介してギヤキャリア２０３に結合されており、エンジン１０１の出力はプラネタリギヤユニット１０４のギヤキャリア２０３に入力される。なお、エンジン１０１のクランクシャフト１１０とプラネタリギヤユニット１０４の中心軸２０５との間には、フライホイール２０６とダンバ機構２０７が設けられている。

また、電気モータ１０２は内部にステータ２０８とロータ２０９を有しており、このロータ２０９が駆動軸１１３を介してリングギヤ２０４に結合され、ロータ２０９及びリングギヤ２０４は図示しないギヤユニットを介して減速機１０６に結合されている。この減速機１０６は、電気モータ１０２からプラネタリギヤユニット１０４のリングギヤに入力された出力を駆動軸１０７に伝達するものであり、電気モータ１０２は駆動軸１０７と接続された状態となっている。

更に、発電機１０３は、上述した電気モータ１０２と同様に、内部にステータ２１０とロータ２１１を有しており、このロータ２１１が駆動軸１１４及び図示しないギヤユニットを介してサンギヤ２０１に結合されている。つまり、エンジン１０１の出力は、プラネタリギヤユニット１０４で分割され、サンギヤ２０１を介して発電機１０３のロータ２１１に入力される。また、エンジン１０１の出力は、プラネタリギヤユニット１０４で分割され、リングギヤ２０４などを介して駆動軸１０７にも伝達可能となっている。

そして、発電機１０３の発電量を制御してサンギヤ２０１の回転を制御することにより、プラネタリギヤユニット１０４全体を無段変速機として用いることができる。即ち、エンジン１０１または電気モータ１０２の出力は、プラネタリギヤユニット１０４によって変速された後に駆動軸１０７に出力される。また、発電機１０３の発電量（電気モータとして機能する場合は電力消費量）を制御してエンジン１０１の回転数を制御することもできる。なお、電気モータ１０２、発電機１０３の回転数を制御する場合は、回転数センサ１１５，１１６の出力を参照してモータＥＣＵ１１７がインバータ１０８を制御することにより行われることとなり、これによりエンジン１０１の回転数も制御可能である。

上述した各種制御は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ハイブリッド車両として特徴的なエンジン１０１による駆動と電気モータ１０２及び発電機１０３による駆動とは、メインＥＣＵ１１８によって総合的に制御される。即ち、ドライバの要求出力に対して、車両の走行状態に応じてメインＥＣＵ１１８によりエンジン１０１の出力と電気モータ１０２及び発電機１０３による出力の配分が決定され、エンジン１０１、電気モータ１０２及び発電機１０３を制御すべく、各制御指令がエンジンＥＣＵ１１２及びモータＥＣＵ１１７に出力される。

また、エンジンＥＣＵ１１２及びモータＥＣＵ１１７は、エンジン１０１、電気モータ１０２及び発電機１０３の情報をメインＥＣＵ１１８にも出力している。このメインＥＣＵ１１８には、バッテリ１０９を制御するバッテリＥＣＵ１１９やブレーキを制御するブレーキＥＣＵ１２０にも接続されている。このバッテリＥＣＵ１１９はバッテリ１０９の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ１１８に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインＥＣＵ１１８はバッテリ１０９に充電をするように発電機１０３を発電させる制御を行う。ブレーキＥＣＵ１２０は車両の制動を司っており、メインＥＣＵ１１８と共に電気モータ１０２による回生ブレーキを制御する。

実施例１のハイブリッド車両は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両を運行している間に車両全体で要求される必要出力をエンジン１０１と電気モータ１０２（発電機１０３）とに配分することにより、エンジン１０１の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。

上述した実施例１のハイブリッド車両におけるエンジン１０１において、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクシャフト１１０が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１５を介してこのクランクシャフト１１０にそれぞれ連結されている。

燃焼室１６は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１６は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１６の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１７及び排気ポート１８が対向して形成されており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁１９及び排気弁２０は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１７及び排気ポート１８を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転自在に支持されており、図示しない吸気カム及び排気カムが吸気弁１９及び排気弁２０の上端部に接触している。

また、クランクシャフト１１０に固結された図示しないクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２にそれぞれ装着された各カムシャフトシャフトスプロケット２３，２４とに、無端のタイミングチェーン２５が掛け回されており、クランクシャフト１１０と吸気カムシャフト２１と排気カムシャフト２２が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１１０の駆動力がタイミングチェーン２５を介して吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２に伝達されると、この吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が同期して回転し、吸気カム及び排気カムが吸気弁１９及び排気弁２０を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２は、クランクシャフト１１０が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０１は、クランクシャフト１１０が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が１回転することとなる。

また、このエンジン１０１の吸気系における動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁１９を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２６となっている。この吸気可変動弁機構２６は、吸気カムシャフト２１の軸端部にＶＶＴコントローラ２７が設けられて構成され、油圧（作動流体）をこのＶＶＴコントローラ２７の後述する進角室及び遅角室に作用させることにより吸気カムスプロケット２３に対する吸気カムシャフト２１の位相を変更し、吸気弁１９の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２６は、吸気弁１９の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２１には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。

吸気ポート１７には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１７に燃料を噴射するインジェクタ３５が装着されており、このインジェクタ３５は、吸気ポート１７側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ３５は、図示しないが、燃料供給管を介して燃料ポンプ及び燃料タンクが連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１６の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ３６が装着されている。

一方、排気ポート１８には、排気マニホールド３７を介して排気管３８が連結されており、この排気管３８には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒３９，４０が装着されている。

車両には、上述したエンジンＥＣＵ１１２に加え、メインＥＣＵ１１８が搭載されており、このエンジンＥＣＵ１１２は、インジェクタ３５の燃料噴射タイミングや点火プラグ３６の点火時期などを制御可能となっており、吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。

即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ４１が装着され、計測した吸入空気量をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。また、電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ４２が設けられ、現在のスロットル開度をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。更に、クランクシャフト１１０にはクランク角センサ１１１が設けられ、検出したクランク角度をエンジンＥＣＵ１１２に出力し、エンジンＥＣＵ１１２はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ４３が設けられており、検出したエンジン冷却水温をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。また、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ４４が設けられており、現在のアクセル開度をメインＥＣＵ１１８に出力している。なお、水温センサ４３に限らず、外気温センサなどを設けてもよい。

従って、メインＥＣＵ１１８は、図４に示すように、ドライバの要求に応じて、エンジンＥＣＵ１１２を介してエンジン１０１を制御すると共に、モータＥＣＵ１１７を介して電気モータ１０２及び発電機１０３を制御する。即ち、メインＥＣＵ１１８は、アクセル開度から要求出力を設定し、車両の走行停止状態に応じて最大効率となるようにエンジン１０１の出力と電気モータ１０２の出力の配分が決定され、エンジンＥＣＵ１１２はエンジン１０１を制御し、モータＥＣＵ１１７は電気モータ１０２を制御する。

例えば、車両の発進時や低中速走行時に、エンジン効率が悪くなる領域では燃料をカットまたはエンジン１０１を停止し、電気モータ１０２のみにより駆動輪１０５を駆動して走行（エコラン走行）する。通常走行時には、エンジン１０１の出力を動力分割機構１０４により１系路に分割し、一方を発電機１０３に送って発電し、その電力により電気モータ１０２を駆動して駆動輪１０５を駆動し、他方により駆動輪１０５を直接駆動し、エンジン１０１及び電気モータ１０２により走行する。急加速時（高負荷時）には、通常走行時における制御に加えて、電気モータ１０２がバッテリ１０９から電力を受けて駆動輪１０５を駆動して走行する。減速時や制動時には、駆動輪１０５により電気モータ１０２を駆動し、この電気モータ１０２を発電機として作動させると共に、回生ブレーキとして作用させ、回収した電力をバッテリ１０９に充電する。バッテリ充電時は、エンジン１０１の出力を動力分割機構１０４を介して発電機１０３に送って発電し、電力をバッテリ１０９に蓄電する。

そして、エンジンＥＣＵ１１２は、メインＥＣＵ１１８からのエンジン出力配分に加え、吸入空気量、スロットル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ３５及び点火プラグ３６を制御する。

また、排気管３８における三元触媒３９，４０よりも上流側には、Ｏ_２（酸素）センサ４５が設けられている。このＯ_２センサ４５は、排気空燃比に対して理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサであって、燃焼室１６から排気管３８に排出された排気ガスのストイキ空燃比を検出し、ストイキ検出信号をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。エンジンＥＣＵ１１２は、このＯ_２センサ４５が検出したストイキ検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を実行している。

また、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２６を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２０の開放時期と吸気弁１９の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１７または燃焼室１６に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁１９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１７に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁１９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。

ここで、吸気可変動弁機構２６について詳細に説明する。この吸気可変動弁機構２６において、図２及び図３に示すように、吸気カムシャフト２１は、そのジャーナル部２１ａがシリンダヘッド１２の軸受部１２ａにより回転可能に支持されている。そして、この吸気カムシャフト２１の端部には、ロータ５１が密着し、締結ボルト５２により固定されており、吸気カムシャフト２１とロータ５１は、一体に回転可能となっている。この吸気カムシャフト２１の端部外周には、吸気カムシャフトシャフトスプロケット２３が相対回転自在に嵌合し、この吸気カムシャフトシャフトスプロケット２３の端面に接するように、ロータ５１の外周部を囲うようにリングカバー５３が設けられ、このリングカバー５３の先端開口部がリング形状をなす閉塞板５４によって塞がれ、吸気カムシャフトシャフトスプロケット２３、リングカバー５３、閉塞板５４は、締結ボルト５５によって固定され、一体回転可能となっている。

従って、吸気カムシャフト２１とロータ５１とは、この吸気カムシャフト２１の軸線Ｌを中心に一体回転可能となっており、この吸気カムシャフト２１及びロータ５１に対して、吸気カムシャフトシャフトスプロケット２３とリングカバー５３と閉塞板５４は、同じ軸線Ｌを中心に相対回転可能となっている。

ＶＶＴコントローラ２７には、吸気カムシャフト２１及びロータ５１とリングカバー５３との間に、進角室５６及び遅角室５７が区画されると共に、吸気カムシャフト２１に、この進角室５６及び遅角室５７に選択的に油圧を供給する進角側油路５８及び遅角側油路５９が設けられている。従って、進角側油路５８及び遅角側油路５９から進角室５６及び遅角室５７に油圧が供給されることで、吸気カムシャフトシャフトスプロケット２３と吸気カムシャフト２１と回転位相が変更され、クランクシャフト１１０に対する吸気カムシャフト２１の回転位相が進角側または遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期を変更することができる。

この進角側油路５８及び遅角側油路５９は、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）６０に接続されている。また、ＯＣＶ６０には、供給通路６１及び排出通路６２が接続されており、供給通路６１はクランクシャフト１１０の回転に伴って駆動するオイルポンプ６３を介してエンジン１０１の下部に設けられたオイルパン６４に連結され、排出通路６２は直接このオイルパン６４に連結されている。

このＯＣＶ６０は、四つの弁部６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが形成されたスプール６６を有しており、このスプール６６は、コイルばね６７により一方方向（図２にて、右方向）に付勢支持されると共に、電磁ソレノイド６８により他方方向（図２にて、左方向）に付勢支持されている。そして、電磁ソレノイド６８の消磁状態においては、スプール６６がコイルばね６７の付勢力により一方方向に付勢支持されており、このとき、進角側油路５８と供給通路６１とが連通されると共に、遅角側油路５９と排出通路６２とが連通される。そのため、オイルパン６４の作動油がオイルポンプ６３により供給通路６１から進角側油路５８へ送り出されると共に、遅角側油路５９内にあった作動油が排出通路６２を通ってオイルパン６４内へ戻される。

一方、電磁ソレノイド６８が励磁されたときには、スプール６６がコイルばね６７の付勢力に抗して他方方向に付勢支持されることとなり、このとき、進角側油路５８と排出通路６２とが連通されると共に、遅角側油路５９と供給通路６１とが連通される。そのため、オイルパン６４内の作動油がオイルポンプ６３により供給通路５８から遅角側油路５９に送り出されると共に、進角側油路５８内にあった作動油が排出通路６２を通ってオイルパン６４内へ戻される。

リングカバー５３は、その内周面５３ａに吸気カムシャフト２１の軸線Ｌへ向かって突出する四つの張出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが、このリングカバー５３の周方向について所定間隔毎に形成されている。この各張出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ間には、それぞれ溝部７２ａ，７２ａ，７２ｃ，７２ｄがリングカバー５３の周方向において所定間隔毎に形成されている。また、ロータ５１は、その外周面から各溝部７２ａ，７２ａ，７２ｃ，７２ｄに挿入されるように外側方へ突出する四つのベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが形成されている。そして、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが挿入された各溝部７２ａ，７２ａ，７２ｃ，７２ｄ内に、このベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄにより進角室５６及び遅角室５７に区画されている。これら進角室５６及び遅角室５７は、ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄをロータ５１の周方向両側から挟むように位置している。

従って、ＯＣＶ６０の電磁ソレノイド６８が消磁されると、進角側油路５８から進角室５６へ作動油が供給されると共に、遅角室５７から遅角側油路５９を介して作動油が排出される。その結果、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが、図３の矢印Ａ方向へ相対移動することにより、ロータ５１が同矢印Ａ方向に相対回動し、これにより吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１１０）に対する吸気カムシャフト２１の回転位相が変更されることとなり、吸気弁１９の開閉時期が進角する。

一方、ＯＣＶ６０の電磁ソレノイド６８が励磁されると、遅角側油路５９から遅角室５７へ作動油が供給されると共に、進角室５６から進角側油路５８を介して作動油が排出される。その結果、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが、図３の矢印Ｂ方向へ相対移動することにより、ロータ５１が同矢印Ｂ方向に相対回動し、これにより吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１５）に対する吸気カムシャフト２１の相対回転位相が前述とは逆方向に変更されることとなり、吸気弁１９の開閉時期が遅角する。

更に、電磁ソレノイド６８への印加電圧を制御してその励磁力を調整すると、スプール６６を消磁状態での位置と励磁状態での位置との間の任意の位置に停止させ、その停止位置に応じて、進角室５６及び遅角室５７の作動油の給排量を調整することができる。またこの作動油の給排量の調整により、進角室５６及び遅角室５７の作動油をそれぞれ適切な圧力とすることで、吸気カムシャフト２１の相対回転位相を固定することができる。

この場合、電磁ソレノイド６８への印加電圧をデューティ制御し、進角室５６及び遅角室５７に対する作動油の供給を制御することにより、吸気弁１９の開閉時期を変更したり、所定の開閉時期に固定したりすることが可能となる。

ところで、吸気可変動弁機構２６を有するエンジン１０１を搭載したハイブリッド車両では、電気モータ１０２による走行状態からエンジン１０１を始動するとき、発電機１０３をスタータモータとして機能させ、この発電機１０３の駆動力を動力分割機構（プラネタリギヤユニット）１０４を介してエンジンに伝達し、このエンジン１０１のクランキングを行っている。このエンジン１０１の始動時には、振動を低減するため、吸気可変動弁機構２６により吸気弁１９の開閉時期（閉弁時期）を最遅角位置に制御することが望ましい。また、エンジンの低温始動時には、始動性を向上するため、吸気可変動弁機構２６により吸気弁１９の開閉時期（閉弁時期）を最遅角位置よりも所定量だけ進角した位置に制御することが望ましい。即ち、エンジン１０１の始動時には、このエンジン１０１の始動状態に応じて吸気弁１９の開閉時期（閉弁時期）を最適位置に制御することで、振動の低減と始動性の向上の両立を図りたい。

そこで、実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、エンジン１０１の停止時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第１駆動手段と、エンジン１０１の低温始動時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第２駆動手段とを設けている。

本実施例では、この第１駆動手段は、作動流体供給手段としてのオイルコントロールバルブ６０やオイルポンプ６３などにより構成され、第２駆動手段は、吸気可変動弁機構２６におけるロータ５１のベーン部材７３ａ，７３ｃに設けられた位置決め機構８１，８２により構成されている。この場合、位置決め機構８１，８２は、ほぼ同様の構成であるため、一方のベーン部材７３ａに設けられた位置決め機構８１について詳細に説明する。

即ち、この位置決め機構８１にて、図３に示すように、円筒形状をなして基端部側が閉塞された取付側ケース８３と、円筒形状をなして先端部側が閉塞されると共に球面形状をなす移動側ケース８４とが互いに軸方向に沿って移動自在に嵌合することで、伸縮自在なケースが構成されている。そして、この嵌合状態にあるケース８３，８４内には、予め設定された所定の温度（例えば、−３０℃）以下で固化する液体８５が充填されている。なお、両ケース８３，８４の嵌合部には、この液体８５の漏洩を防止するシール部材８６が装着されている。そして、ロータ５１のベーン部材７３ａには、一方の壁面から進角室５６に開口する収納凹部８７が形成されており、この収納凹部８７内に液体８５が充填されたケース８３，８４が装着されている。この場合、取付側ケース８３が収納凹部８７内に固定され、移動側ケース８４の先端部が進角室５６側に突出し、張出部７１ａにおける進角室５６の壁面に当接可能となっている。

従って、このケース８３，８４は、内部に充填された液体８５の固液状態に応じて伸縮可能となっている。即ち、液体８５が所定の温度より高いとき、この液体８５は固化せずに液体状態のままであり、液体８５が収縮してケース８３，８４同士が縮んで収納凹部８７内に収納された収縮状態となる一方、液体８５が所定の温度以下のとき、この液体８５が固化して固体状態となり、液体８５が固化して体積膨張することで、ケース８３，８４同士が伸びた伸長状態となる。そのため、液体８５が所定の温度より高いとき、この液体８５が固化せずにケース８３，８４が収縮状態となることから、ＯＣＶ６０は、吸気可変動弁機構２６を駆動して遅角室５７に作動油を供給すると、ロータ５１が回動して吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相にすることができる。一方、液体８５が所定の温度以下になると、この液体８５の固化により体積膨張してケース８３，８４が伸長状態となることから、移動側ケース８４の先端部が進角室５６に突出して張出部７１ａの壁面を押圧し、ロータ５１が回動して吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相にすることができる。

ここで、実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置による吸気可変動弁機構２６の制御について説明する。

実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置による吸気可変動弁機構２６の制御において、図１乃至図４に示すように、ＯＣＶ６０は、電磁ソレノイド６８を消磁すると、オイルパン６４の作動油がオイルポンプ６３により進角側油路５８から進角室５６へ供給されると共に、遅角室５７から遅角側油路５９を通してオイルパン６４に作動油が排出される。そのため、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が、図３の矢印Ａ方向へ相対移動することで、吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１１０）に対して、吸気カムシャフト２１の回転位相が進角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期が進角される。

一方、ＯＣＶ６０は、電磁ソレノイド６８を励磁すると、オイルパン６４の作動油がオイルポンプ６３により遅角側油路５９から遅角室５７へ供給されると共に、進角室５６から進角側油路５８を通してオイルパン６４に作動油が排出される。そのため、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が、図３の矢印Ｂ方向へ相対移動することで、吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１５）に対して、吸気カムシャフト２１の相対回転位相が遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期が遅角される。

そして、エンジン１０１を停止するとき、ＯＣＶ６０は、電磁ソレノイド６８を励磁し、作動油を遅角側油路５９から遅角室５７へ供給すると共に、進角室５６の作動油を進角側油路５８を通して排出する。そのため、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が、図３の矢印Ｂ方向へ相対移動することで、吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１５）に対して、吸気カムシャフト２１の相対回転位相が遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期を最遅角位相に設定する。

このとき、各位置決め機構８１，８２では、液体８５が所定の温度より高いことから、この液体８５が固化せずにケース８３，８４が収納凹部８７内に全て収納された収縮状態となっている。そのため、ＯＣＶ６０が作動油を遅角室５７へ供給する一方、進角室５６の作動油を排出すると、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが各進角室５６側の壁面に密着するまで移動し、ロータ５１が相対移動することで、吸気カムシャフト２１の相対回転位相が遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期を最遅角位相に設定することができる。

そして、次にエンジン１０１を始動するとき、各位置決め機構８１，８２にて、液体８５が所定の温度より高いままであれば、通常始動であることから、液体８５が固化せずにケース８３，８４が収納凹部８７内に全て収納された収縮状態に維持されており、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相に設定されたままで維持される。従って、発電機１０３をスタータモータとして機能させ、この発電機１０３の駆動力を動力分割機構１０４を介してエンジンに伝達し、このエンジン１０１のクランキングするとき、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相であることから、エンジン１０１における吸入空気量が減少し、圧縮に伴う起振力を低減することで、クランキングから着火に至るまでの振動を低減することができる。

一方、エンジン１０１を始動するとき、各位置決め機構８１，８２にて、液体８５が所定の温度以下であれば、低温始動であることから、液体８５が固化して体積膨張し、ケース８３，８４が伸長し、移動側ケース８４の先端部が進角室５６に突出して張出部７１ａの壁面を押圧することで、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が回動し、吸気弁１９の開閉時期は、最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更されている。従って、発電機１０３をスタータモータとして機能させ、この発電機１０３の駆動力を動力分割機構１０４を介してエンジンに伝達し、このエンジン１０１のクランキングするとき、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相にあることから、エンジン１０１における吸入空気量が増加し、燃焼室１６内の温度が早期に上昇することから、始動性を向上することができる。

即ち、エンジン１０１の始動時に、位置決め機構８１，８２により、このエンジン１０１の始動状態に応じて吸気弁１９の開閉時期（閉弁時期）を最適位置に制御することで、振動の低減と始動性の向上の両立が可能となる。

このように実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置にあっては、エンジン１０１と電気モータ１０２を動力源として走行可能なハイブリッド車両にて、エンジン１０１のクランクシャフト１１０と吸気カムシャフト２１との回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構２６を設け、エンジン１０１の停止時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第１駆動手段としてのオイルコントロールバルブ６０と、エンジン１０１の低温始動時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第２駆動手段としての位置決め機構８１，８２を設けている。

従って、エンジン１０１の停止時には、ＯＣＶ６０により吸気可変動弁機構２６を駆動し、吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相とするため、エンジン１０１の通常始動時には、吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相に維持されたままとなり、エンジン１０１の振動を低減することができる一方、エンジン１０１の低温始動時には、位置決め機構８１，８２により吸気可変動弁機構２６を駆動することで、吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更されるため、エンジン１０１の始動性を向上することができる。

そして、実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、第１駆動手段をオイルコントロールバルブ６０により構成し、第２駆動手段をベーン部材７３ａ，７３ｃに設けられた位置決め機構８１，８２により構成している。従って、位置決め機構８１，８２をベーン部材７３ａ，７３ｃに設けることで、装置の大型化を防止してコンパクト化を可能とすることができる。

また、実施例１のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、位置決め機構８１，８２を、伸縮自在に設けられたケース８３，８４と、このケース８３，８４内に充填されて予め設定された所定の温度以下で固化する液体８５で構成し、液体８５が固化して体積膨張することでリング部材５３とベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄの回転位相を変更し、吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に設定可能としている。従って、油圧系や制御系を不要として容易に、且つ、適正に吸気可変動弁機構２６を駆動し、吸気カムシャフト２１の回転位相を最適位置に変更することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

図５は、本発明の実施例２に係るハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置における可変動弁機構を表す概略図、図６は、実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置により始動制御のフローチャートである。なお、本実施例のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１、図２、図４を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、エンジン１０１の停止時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第１駆動手段と、エンジン１０１の低温始動時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第２駆動手段とを設けている。

本実施例では、この第１駆動手段は、作動流体供給手段としてのオイルコントロールバルブ６０やオイルポンプ６３などにより構成され、第２駆動手段は、吸気可変動弁機構２６におけるロータ５１のベーン部材７３ａ，７３ｃに設けられた位置決め機構９１，９２により構成されている。この場合、位置決め機構９１，９２は、ほぼ同様の構成であるため、一方のベーン部材７３ａに設けられた位置決め機構９１について詳細に説明する。

即ち、この位置決め機構９１にて、図５に示すように、熱膨張体９３は、予め設定された所定の温度以上で熱膨張する金属であって、この熱膨張体９３の基端部には取付ブラケット９４を介してこの熱膨張体９３を加熱する加熱手段としてのヒータ９５が取付けられている。そして、ロータ５１のベーン部材７３ａには、一方の壁面から進角室５６に開口する収納凹部９６が形成されており、この収納凹部９６内に熱膨張体９３及びヒータ９５が装着されている。この場合、熱膨張体９３の基端部及びヒータ９５が収納凹部９６内に固定され、熱膨張体９３の先端部が進角室５６側に突出し、張出部７１ａにおける進角室５６の壁面に当接可能となっている。

従って、この熱膨張体９３は、ヒータ９５による加熱状態に応じて伸縮可能となっている。即ち、ヒータ９５に通電せずに熱膨張体９３がヒータ９５により加熱されていないとき、この熱膨張体９３は収縮して収納凹部９６内に収納された収縮状態となる一方、ヒータ９５に通電して熱膨張体９３がヒータ９５により加熱されたとき、この熱膨張体９３は高温なって熱膨張することで伸長状態となる。そのため、熱膨張体９３は、常温のときに収縮状態となることから、ＯＣＶ６０は、吸気可変動弁機構２６を駆動して遅角室５７に作動油を供給すると、ロータ５１が回動して吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相にすることができる。一方、熱膨張体９３がヒータ９５により加熱されると、この熱膨張体９３が熱膨張して伸長状態となることから、熱膨張体９３の先端部が進角室５６に突出して張出部７１ａの壁面を押圧し、ロータ５１が回動して吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相にすることができる。

ここで、実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置による吸気可変動弁機構２６の制御について説明する。

エンジン１０１を停止するとき、ＯＣＶ６０は、電磁ソレノイド６８を励磁し、作動油を遅角側油路５９から遅角室５７へ供給すると共に、進角室５６の作動油を進角側油路５８を通して排出する。そのため、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が、図３の矢印Ｂ方向へ相対移動することで、吸気カムシャフトスプロケット２３（クランクシャフト１５）に対して、吸気カムシャフト２１の相対回転位相が遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期を最遅角位相に設定する。

このとき、各位置決め機構９１，９２では、熱膨張体９３がヒータ９５により加熱されていないことから、この熱膨張体９３が収納凹部９６内に全て収納された収縮状態となっている。そのため、ＯＣＶ６０が作動油を遅角室５７へ供給する一方、進角室５６の作動油を排出すると、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが各進角室５６側の壁面に密着するまで移動し、ロータ５１が相対移動することで、吸気カムシャフト２１の相対回転位相が遅角側に変更され、吸気弁１９の開閉時期を最遅角位相に設定することができる。

そして、次にエンジン１０１を始動するとき、通常始動であれば、各位置決め機構９１，９２にて、ヒータ９５に通電しないことから、熱膨張体９３が収納凹部９６内に全て収納された収縮状態に維持されており、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相に設定されたままで維持される。従って、発電機１０３をスタータモータとして機能させ、この発電機１０３の駆動力を動力分割機構１０４を介してエンジンに伝達し、このエンジン１０１のクランキングするとき、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相であることから、エンジン１０１における吸入空気量が減少し、圧縮に伴う起振力を低減することで、クランキングから着火に至るまでの振動を低減することができる。

一方、エンジン１０１を始動するとき、低温始動であれば、各位置決め機構９１，９２にて、ヒータ９５に通電することから、熱膨張体９３が熱膨張して伸長し、その先端部が進角室５６に突出して張出部７１ａの壁面を押圧することで、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを介してロータ５１が回動し、吸気弁１９の開閉時期は、最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更されている。従って、発電機１０３をスタータモータとして機能させ、この発電機１０３の駆動力を動力分割機構１０４を介してエンジンに伝達し、このエンジン１０１のクランキングするとき、吸気弁１９の開閉時期は最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相にあることから、エンジン１０１における吸入空気量が増加し、燃焼室１６内の温度が早期に上昇することから、始動性を向上することができる。

即ち、エンジン１０１の始動時に、位置決め機構９１，９２により、このエンジン１０１の始動状態に応じて吸気弁１９の開閉時期（閉弁時期）を最適位置に制御することで、振動の低減と始動性の向上の両立が可能となる。

即ち、このハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置による吸気可変動弁機構２６の制御において、図６に示すように、ステップＳ１１にて、エンジン１０１が低温始動であるかどうかを判定する。この場合、エンジン１０１の始動状態を検出する始動状態検出手段として、水温センサ４３を適用し、この水温センサ４３が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定値以下であるときに、制御手段としてのエンジンＥＣＵ１１２は、エンジン１０１が低温始動であると判定する。ここで、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン１０１が低温始動でないと判定したら、何もしないでこのルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１１にて、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン１０１が低温始動であると判定したら、ステップＳ１２にて、ヒータ９５に通電し、熱膨張体９３を加熱する。すると、熱膨張体９３が熱膨張して伸長することでロータ５１が回動し、吸気弁１９の開閉時期が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更される。そして、ステップＳ１３では、エンジン１０１の始動が完了したかどうかを判定する。この場合、燃焼室１６で混合気が着火したかどうか、または、エンジン回転数が所定回転数まで上昇したかどうかなどを筒内圧センサやクランク角センサ１１１などにより検出することで判定すればよい。

ここで、ステップＳ１３にて、エンジン１０１の始動が完了していないと判定されたら、ステップＳ１２に戻って処理を繰り返す一方、ここで、エンジン１０１の始動が完了したと判定されたら、ステップＳ１４にて、ヒータ９５への通電を終了する。

このように実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置にあっては、エンジン１０１と電気モータ１０２を動力源として走行可能なハイブリッド車両にて、エンジン１０１のクランクシャフト１０１と吸気カムシャフト２１との回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構２６を設け、エンジン１０１の停止時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第１駆動手段としてのオイルコントロールバルブ６０と、エンジン１０１の低温始動時に吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう吸気可変動弁機構２６を駆動する第２駆動手段としての位置決め機構９１，９２を設けている。

従って、エンジン１０１の停止時には、ＯＣＶ６０により吸気可変動弁機構２６を駆動し、吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相とするため、エンジン１０１の通常始動時には、吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相に維持されたままとなり、エンジン１０１の振動を低減することができる一方、エンジン１０１の低温始動時には、位置決め機構９１，９２により吸気可変動弁機構２６を駆動することで、吸気カムシャフト２１の回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更されるため、エンジン１０１の始動性を向上することができる。

そして、実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、第２駆動手段をベーン部材７３ａ，７３ｃに設けられた位置決め機構９１，９２により構成し、この位置決め機構９１，９２を、予め設定された所定の温度以上で熱膨張する熱膨張体９３と、この熱膨張体を加熱するヒータ９５で構成し、ヒータ９５により熱膨張体９３を加熱して熱膨張することでリング部材５３とベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄの回転位相を変更し、吸気カムシャフト２１の回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に設定可能としている。従って、位置決め機構９１，９２をベーン部材７３ａ，７３ｃに設けることで、装置の大型化を防止してコンパクト化を可能とすることができる。

また、実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置では、エンジン１０１の始動状態を検出する始動状態検出手段としての水温センサ４３を設け、制御手段としてのエンジンＥＣＵ１１２は、水温センサ４３が検出したエンジン冷却水温が所定値以下で、エンジン１０１の低温始動を検出したときに、ヒータ９５に通電して熱膨張体９３を加熱するようにしている。従って、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン１０１が低温始動であると判定したら、ヒータ９５に通電して熱膨張体９３を加熱するため、熱膨張体９３が熱膨張して伸長することでロータ５１を回動し、吸気弁１９の開閉時期を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相に変更することができる。

なお、この実施例２にて、熱膨張体９３を、予め設定された所定の温度以上で熱膨張する金属としたが、液体であってもよく、この場合、液体を伸縮可能なケースに充填すればよい。

また、上述した各実施例では、本発明の第２駆動手段としての位置決め機構８１，８２，９１，９２を２つのベーン部材７３ａ，７３ｃに設けたが、１つのベーン部材に設けたり、また、全てのベーン部材に設けてもよい。また、本発明の第２駆動手段として、ベーン部材７３ａ，７３ｃに温度に応じて変化する液体８５や熱膨張体９３により位置決め機構８１，８２，９１，９２を構成したが、アクチュエータなどを用いてもよい。

以上のように、本発明に係るハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置は、内燃機関始動時にその始動状態に応じて吸気弁の開閉時期を最適位置に制御することで、内燃機関の始動時における振動の低減と始動性の向上を図るものであり、いずれのハイブリッド車両にも有用である。

本発明の実施例１に係るハイブリッド車両における内燃機関を表すエンジンの概略構成図である。 実施例１のエンジンに設けられた可変動弁制御装置の概略断面図である。 実施例１の可変動弁制御装置における可変動弁機構を表す概略図である。 実施例１のエンジンが適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の実施例２に係るハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置における可変動弁機構を表す概略図である。 実施例２のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置により始動制御のフローチャートである。

符号の説明

１７ 吸気ポート
１８ 排気ポート
１９ 吸気弁
２０ 排気弁
２１ 吸気カムシャフト
２２ 排気カムシャフト
２３ 吸気カムシャフトスプロケット
２４ 排気カムシャフトスプロケット
２５ タイミングチェーン
２６ 吸気可変動弁機構
２７ ＶＶＴコントローラ
３１ 吸気管
３４ 電子スロットル装置
３５ インジェクタ
３６ 点火プラグ
４３ 水温センサ（始動状態検出手段）
５１ ロータ
５３ リングカバー（リング部材）
５６ 進角室
５７ 遅角室
５８ 進角側油路
５９ 遅角側油路
６０ オイルコントロールバルブ、ＯＣＶ（第１駆動手段、作動流体供給手段）
６３ オイルポンプ（第１駆動手段、作動流体供給手段）
６４ オイルパン
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ ベーン部材
８１，８２，９１，９２ 位置決め機構（第２駆動手段）
８３，８４ ケース
８５ 液体
９３ 熱膨張体
９５ ヒータ（加熱手段）
１０１ エンジン（内燃機関）
１０２ 電気モータ
１０３ 発電機
１０４ 動力分割機構、プラネタリギヤユニット
１１２ エンジンＥＣＵ（制御手段）
１１８ メインＥＣＵ

Claims (5)

1. 内燃機関と電気モータを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関のクランクシャフトと吸気カムシャフトとの回転位相を変更可能な吸気可変動弁機構と、前記内燃機関の停止時に前記吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相となるよう前記吸気可変動弁機構を駆動する第１駆動手段と、前記内燃機関の低温始動時に前記吸気カムシャフトの回転位相が最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相となるよう前記吸気可変動弁機構を駆動する第２駆動手段とを具えたことを特徴とするハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置において、前記吸気可変動弁機構は、前記クランクシャフトに連動するリング部材と、前記吸気カムシャフトまたは前記リング部材のいずれか一方に設けられたベーン部材と、前記リング部材と前記ベーン部材との間に設けられた進角室及び遅角室と、作動流体を前記進角室または前記遅角室に選択的に供給する作動流体供給手段とを有し、前記第１駆動手段は、前記作動流体供給手段により構成され、前記第２駆動手段は、前記ベーン部材に設けられた位置決め機構により構成されることを特徴とするハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置において、前記位置決め機構は、伸縮自在に設けられたケースと、該ケース内に充填されて予め設定された所定の温度以下で固化する液体とを有し、該液体が固化して体積膨張することで前記リング部材と前記ベーン部材の回転位相を変更して前記吸気カムシャフトの回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相とすることを特徴とするハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置。
4. 請求項２に記載のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置において、前記位置決め機構は、予め設定された所定の温度以上で熱膨張する熱膨張体と、該熱膨張体を加熱する加熱手段を有し、該加熱手段により前記熱膨張体が加熱されて熱膨張することで前記リング部材と前記ベーン部材の回転位相を変更して前記吸気カムシャフトの回転位相を最遅角位相よりも所定量だけ進角した位相とすることを特徴とするハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置。
5. 請求項１に記載のハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置において、前記内燃機関の始動状態を検出する始動状態検出手段と、該始動状態検出手段が前記内燃機関の低温始動を検出したときに前記第２駆動手段を作動する制御手段を有することを特徴とするハイブリッド車両における内燃機関の可変動弁制御装置。

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