JP4525698B2 - 可変バルブタイミング機構の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、可変バルブタイミング機構の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、内燃機関のアイドル運転時における可変バルブタイミング制御に関する。

インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉する位相（クランク角）を運転状態に応じて変更するＶＶＴ（Variable Valve Timing）が知られている。一般的に、ＶＶＴにおいてはインテークバルブやエキゾーストバルブを開閉させるカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより回転される。特に電動モータでカムシャフトを回転させる場合、油圧で回転させる場合に比べてカムシャフトを回転させるトルクを得ることが難しい。そのため、電動モータでカムシャフトを回転させる場合は、リンク機構等を介して電動モータのトルクをカムシャフトに伝達し、カムシャフトを回転させる構成が一般的に採用される。

特開２００５−９８１４２号公報（特許文献１）には、このような可変バルブタイミング機構の一種として、目標位相の変化方向を短時間で切換可能な構成を有するバルブタイミング調整装置が開示されている。特に、特許文献１に開示されたバルブタイミング調整装置では、その図１６あるいは図１８に示されるように、アクチュエータの作動に応じて回転する案内回転体の回転位相の変化量に対する、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相の変化量（すなわち、バルブ位相変化量）の変化比率（図１６，図１８のグラフでの接線の傾きに相当）が、位相領域に応じて可変とされる構成が示されている。
特開２００５−９８１４２号公報

一般にエンジンのアイドル運転時には、バルブ位相の目標値はアイドル運転に適した所定値に設定される。これに対して、バルブ位相領域に対して上記変化比率が可変に設計される可変バルブタイミング機構では、種々の運転状態を通じて全体で確保が必要な位相変化範囲との関係によっては、アイドル運転に適したバルブ位相における変化比率を好ましいものとできないケースも想定される。さらに、車両状態に応じてエンジンのアイドル目標回転数を可変に設定する場合には、これに対応させてバルブ位相をどのように設定すべきかが問題となる。あるいは、上記のような可変バルブタイミング機構では、エンジン停止の際にバルブ位相を好ましい変化比率の領域内に収めるために、この観点からアイドル運転時におけるバルブ位相をどのように設定すべきかについても問題となる。このように、アクチュエータの作動量に対するバルブ位相の変化比率（減速比）がバルブ位相に応じて変化する可変バルブタイミング機構においては、アイドル運転時におけるバルブ位相制御を適切なものとするためには、バルブ位相と減速比との関係を考慮する必要がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、アクチュエータの作動量に対するバルブ位相の変化比率（減速比）がバルブ位相に応じて変化する構造の可変バルブタイミング機構において、内燃機関のアイドル運転時におけるバルブ位相を適切に制御することである。

この発明による可変バルブタイミング機構の制御装置は、内燃機関に設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングをアク
チュエータの作動量に応じた変化量で変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、アイドル目標回転数設定部と、位相制限部とを備える。可変バルブタイミング機構は、開閉タイミングを変更可能な制御範囲が第１および第２の領域を含み、かつ、開閉タイミングが第１の領域にある場合におけるアクチュエータの作動量に対する開閉タイミングの変化量の比率が、開閉タイミングが第２の領域にある場合における比率よりも小さくなるように構成される。アイドル目標回転数設定部は、車両状態に応じて、アイドル運転時における内燃機関の目標回転数を可変に設定する。位相制限部は、アイドル目標回転数設定部により設定された目標回転数が所定回転数より低いときに、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限する。

この可変バルブタイミング機構の制御方法は、上記と同様の可変バルブタイミング機構の制御方法であって、車両状態に応じてアイドル運転時における内燃機関の目標回転数を可変に設定するステップと、アイドル運転時に内燃機関の目標回転数が所定回転数より低いときに、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限するためのステップとを備える。

上記可変バルブタイミング機構の制御装置あるいは制御方法によれば、内燃機関のアイドル目標回転数が車両状態（たとえば選択されたポジション、レンジ）に応じて可変に設定される場合に、アイドル目標回転数が所定回転数よりも低く設定されて、可変バルブタイミング機構の作動音が車両の乗員に感知されやすいケースでは、アクチュエータの作動量に対する開閉タイミング（バルブ位相）の変化量の比率が小さい（減速比：大）領域内に、バルブ位相の変化範囲を制限することができる。この結果、可変バルブタイミング機構の内部において外部からの回転力が相対的に伝達されにくく、内部の各要素の動作速度も相対的に低下する位相領域（第１の領域）内に制限してバルブ位相を制御することができるので、可変バルブタイミング機構の作動音を相対的に低下させて車両乗員に感知されにくくすることができる。

この発明の他の局面による可変バルブタイミング機構の制御装置は、内燃機関に設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングをアクチュエータの作動量に応じた変化量で変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、温度判定部と、位相制限部とを備える。可変バルブタイミング機構は、開閉タイミングを変更可能な制御範囲が第１および第２の領域を含み、かつ、開閉タイミングが第１の領域にある場合におけるアクチュエータの作動量に対する開閉タイミングの変化量の比率が、開閉タイミングが第２の領域にある場合における比率よりも小さくなるように構成される。温度判定部と、内燃機関の温度が所定の基準温度以下であるかどうかを判定する。位相制限部は、アイドル運転時において内燃機関の温度が所定の基準温度以下であると判定されたときに、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限する。

この発明の他の局面による可変バルブタイミング機構の制御方法は、上記と同様の可変バルブタイミング機構の制御方法であって、内燃機関の温度が所定の基準温度以下であるかどうかを判定するステップと、アイドル運転時において内燃機関の温度が所定の基準温度以下であると判定されたときに、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限するためステップとを備える。

上記可変バルブタイミング機構の制御装置および制御方法によれば、内燃機関の冷間時にはフリクションの増大によって可変バルブタイミング機構によるバルブ位相変化量の確保が困難となる可能性があることを考慮して、アイドル運転時におけるバルブ位相の変化範囲を、減速比が大きく、アクチュエータの動作を精密に制御しなくてもバルブタイミングを維持可能となる領域（第１の領域）内に制限することができる。この結果、機関冷間時に、アイドル運転からエンジンが停止される際に、エンジン停止時点におけるバルブ位相を確実に第１の領域内とすることができるので、エンジン停止時に実際のバルブ位相が制御上の位相から変化することを抑制することができる。

好ましくは、制御装置は、アクチュエータ制御部をさらに備える。アクチュエータ制御部は、開閉タイミングの目標値と現在値との偏差に応じてアクチュエータの作動量を制御する。そして、位相制限部は、アイドル運転時に、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限する場合には、開閉タイミングの目標値を第１の領域内に設定する目標位相設定部を含む。

このような構成とすることにより、バルブ位相の目標値の制限的に設定によって、簡易に、アイドル運転時におけるバルブ位相の変化範囲を第１の領域内に制限することができる。

さらに好ましくは、目標位相設定部は、可変バルブタイミング機構による開閉タイミングの変化範囲を第１の領域内に制限する必要がない場合には、開閉タイミングの目標値を第２の領域内に設定する。

このような構成とすることにより、アイドル運転時における内燃機関の燃焼上好ましいバルブ位相が第１の領域の外部に存在する場合には、アイドル目標回転数が所定回転数以上であり、可変バルブタイミング機構の作動音が車両の乗員に感知されやすいケースでは、燃焼性を優先してバルブ位相を制御することができる。

また好ましくは、内燃機関は、内燃機関の駆動力を用いて走行する第１のモードおよび内燃機関が停止した状態で内燃機関とは異なる駆動源の駆動力を用いて走行する第２のモードを選択可能な車両に搭載される。

このような構成とすることにより、内燃機関と、内燃機関以外の駆動源を搭載したハイブリッド車に搭載された可変バルブタイミング機構について、内燃機関のアイドル運転時におけるバルブ位相を適切に制御することができる。

さらに、第１の領域は、第２の領域よりも遅角側に設けられる。
このような構成とすることにより、内燃機関の間欠運転が行なわれる頻度の高いハイブリッド自動車において、エンジン始動時の減圧制御のために設定される遅角側のバルブ位相、すなわち、エンジン停止時のバルブ位相目標値を、減速比の大きい領域内に設定することができる。

あるいは好ましくは、この発明による可変バルブタイミング機構の制御装置または制御方法では、アクチュエータは電動機で構成され、かつ、アクチュエータの作動量は、開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトに対する電動機の相対的な回転数差である。

このような構成とすることにより、電動機がアクチュエータであり、かつ、アクチュエータの作動量が内燃機関の停止とともに回転停止されるカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である構成において、内燃機関のアイドル運転時におけるバルブ位相を適切に制御することができる。

この発明によれば、アクチュエータの作動量に対するバルブ位相の変化比率（減速比）がバルブ位相に応じて変化する構造の可変バルブタイミング機構において、内燃機関のアイドル運転時におけるバルブ位相を適切に制御することができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中における同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００のＲＯＭ（Read Only Memory）１０２に記録されたプログラムをＥＣＵ１００が実行することにより実現される。なお、ＥＣＵ１００は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。また、ＥＣＵ１００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。

図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１０００と、ＭＧ（Motor Generator）（１）２００と、これらエンジン１０００とＭＧ（１）２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、ＭＧ（２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。

エンジン１０００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１００によって行なわれる。なお、エンジン１０００の詳細については後述する。

ＭＧ（１）２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、ＭＧ（１）２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１００によって行なわれる。なお、ＭＧ（１）２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。

動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１０００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。

これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０にＭＧ（１）２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。

図２に、動力分割機構３００の共線図を示す。図２に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１０００の出力するトルクに対して、ＭＧ（１）２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、ＭＧ（１）２００のロータがそのトルクによって回転し、ＭＧ（１）２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、ＭＧ（１）２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１０００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、ＭＧ（１）２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１００によって行なわれる。

走行中にエンジン１０００を停止させていれば、ＭＧ（１）２００が逆回転しており、その状態からＭＧ（１）２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１０００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、ＭＧ（１）２００によってエンジン１０００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、ＭＧ（２）４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１０００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。

図１に戻って、ＭＧ（２）４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、ＭＧ（２）４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。

変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオン５３１が噛合するとともに、その第１のピニオン５３１が第２のピニオン５３２に噛合し、その第２のピニオン５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。

なお、各ピニオン５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオン５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオン５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオン５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。

さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述したＭＧ（２）４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。

したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。

この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。

図３に、変速機５００の共線図を示す。図３に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、ＭＧ（２）４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、ＭＧ（２）４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。

なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、ＭＧ（２）４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、ＭＧ（２）４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。

本実施の形態において、ハイブリッド車は、エンジン１０００のみの駆動力を用いる第１走行モード、エンジン１０００が停止した状態でＭＧ（２）４００のみの駆動力を用いる第２走行モード、エンジン１０００およびＭＧ（２）４００の両方の駆動力を用いる第３走行モードのうちのいずれかのモードで走行する。アクセル開度、蓄電装置７００の残存容量などの種々のパラメータに基づいて、走行モードが選択される。

なお、走行モードの選択方法については、ハイブリッド車の技術分野において周知の技術を利用すればよいため、ここでは更なる詳細な説明は繰り返さない。また、モードの数は３つに限らない。

図４を参照して、エンジン１０００についてさらに説明する。
エンジン１０００は、「Ａ」バンク１０１０と「Ｂ」バンク１０１２とに、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンを用いるようにしてもよい。

エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。

空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。

シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０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１０８０押し下げられ、クランクシャフト１０９０が回転する。

シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０とエキゾーストカムシャフト１１３０とは、チェーンやギヤ等により連結され、同じ回転数で回転する。なお、本願において、シャフト等の回転体の回転数については、特に説明がない限り、単位時間当たりの回転数（代表的には、毎分当たりの回転数：ｒｐｍ）を示すものとする。

インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、位相（開閉タイミング）が制御される。

本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図４において図示せず）により作動する。電動モータ２０６０は、ＥＣＵ１００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検出され、ＥＣＵ１００に入力される。

エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。

ＥＣＵ１００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ１００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号（インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相を表わす信号）が入力される。また、カムポジションセンサ５０１０からは、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の回転数を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ１００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ１００には、回転数センサ５０４０から電動モータ２０６０の出力軸回転数を表す信号が入力される。

ＥＣＵ１００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）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１０００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、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、図５に示すように、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとしたマップに基づいて、インテークバルブ１１００の位相を決定する。インテークバルブ１１００の位相を決定するためのマップは、水温別に複数記憶される。

以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。なお、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にするようにしてもよい。

図６に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構２０３０、ガイドプレート２０４０、減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。

スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。

カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。

リンク機構２０３０は、アーム（１）２０３１とアーム（２）２０３２とから構成される。図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面である図７に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム（１）２０３１がスプロケット２０１０内に設けられる。各アーム（１）２０３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。

図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面である図８、および図８の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図９に示すように、アーム（１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（２）２０３２により連結される。

アーム（２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（２）２０３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。

一対のリンク機構２０３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構２０３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。

図６に戻って、各リンク機構２０３０（アーム（２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン２０３４が設けられる。制御ピン２０３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝２０４２内を摺動する。

各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン２０３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。

図６におけるＸ−Ｘ断面である図１０に示すように、ガイド溝２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより各制御ピン２０３４を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝２０４２の形状はこれに限らない。

制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン２０３４が半径方向に変化することによるリンク機構２０３０の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。

図１０に示すように、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接すると、リンク機構２０３０の作動が制限される。そのため、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接する位相が、機械的に定まる最遅角もしくは最進角の位相になる。

図６に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０と減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、減速機２０５０側の面において複数設けられる。

減速機２０５０は、外歯ギヤ２０５２および内歯ギヤ２０５４から構成される。外歯ギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。

内歯ギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。内歯ギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。

図６におけるＸＩ−ＸＩ断面を、図１１に示す。内歯ギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ２０５２と噛合うように設けられる。電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２および内歯ギヤ２０５４は外歯ギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。

電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心に外歯ギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転（公転）するとともに、内歯ギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。内歯ギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

インテークバルブ１１００の位相は、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数（電動モータ２０６０の作動量）が、減速機２０５０、ガイドプレート２０４０およびリンク機構２０３０において減速されることにより変化する。なお、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数を増速してインテークバルブ１１００の位相を変更するようにしてもよい。

このように、本実施の形態によるＶＶＴ機構２０００では、スプロケット２０１０および電動モータ２０６０に対する相対回転数、すなわち、スプロケット２０１０の回転数（基本的にはインテークカムシャフト１１２０の回転数と同一）に対する、電動モータ２０６０の回転数差をアクチュエータ作動量として、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

図１２に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比（位相の変化量に対する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数の比）は、インテークバルブ１１００の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比が大きいほど、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量がより小さくなる。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角からＣＡ（１）までの遅角領域にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）（ＣＡ（２）はＣＡ（１）よりも進角側）から最進角までの進角領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（２）（Ｒ（１）＞Ｒ（２））となる。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）からＣＡ（２）までの中間領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、予め定められた変化率（（Ｒ（２）−Ｒ（１））／（ＣＡ（２）−ＣＡ（１）））で変化する。

以下、可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構２０００の作用について説明する。

インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０）を進角させる場合、電動モータ２０６０を作動させ、ガイドプレート２０４０をスプロケット２０１０に対して相対的に回転させると、図１３に示すように、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角とＣＡ（１）との間の遅角領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）と最進角との間の進角領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ２０６０の出力軸がスプロケット２０１０に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とＣＡ（１）との間の遅角領域６００１において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、位相が遅角される。また、ＣＡ（２）と最進角との間の進角領域６００２において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速され、位相が遅角される。

これにより、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の遅角領域６００１およびＣＡ（２）と最進角との間の進角領域６００２の両方の領域においてインテークバルブ１１００の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の進角領域６００２において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。

また、最遅角とＣＡ（１）との間の遅角領域６００１においては、減速比が大きいため、エンジン１０００の運転に伴なってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ２０６０の停止時等において、電動モータ２０６０がトルクを発生しない状態であっても、インテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを防止できる。

したがって、エンジン停止時点におけるインテークバルブ位相を減速比の大きい遅角領域６００１領域内とすることにより、エンジン停止時にインテークカムシャフト１１２０に発生する反力によって電動モータ２０６０の出力軸が回転されるようなことがあっても、制御上の位相から実際の位相が変化する、意図しないインテークバルブ位相の変化を防止できる。逆に言うと、このようなインテークバルブ位相の変化を防止するためには、エンジン停止時点のインテークバルブ位相を、確実に減速比の大きい遅角領域６００１内とすることが必要である。

一般に、ハイブリッド車では、車両走行中にエンジン１０００は間欠運転され得るため、走行中のエンジン始動頻度が上昇する。このため、エンジン始動時のショックを緩和するための始動時減圧制御（いわゆるデコンプ制御）のために、エンジン始動時のバルブ位相、すなわち、エンジン停止時の目標位相が最遅角とされる。このため、遅角側の領域６００１の減速比を大きく設計することが好ましい。

ところで、インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）とＣＡ（２）との間の中間領域６００３にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角されたり、遅角されたりする。

これにより、位相が遅角領域から進角領域に、もしくは進角領域から遅角領域に変化する場合において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。

また、減速比が相対的に大きい遅角領域６００１では、減速比が相対的に小さい進角領域６００２と比較して、電動モータ２０６０の出力軸およびスプロケット２０１０からの回転力がインテーク用ＶＶＴ機構２０００の内部に相対的に伝わり難くなり、ＶＶＴ機構２０００内部の各機構の動作速度も相対的に低下することとなる。したがって、遅角領域６００１においては、進角領域６００２および中間領域６００３と比較して、ＶＶＴ機構２０００の作動音を抑制することができる。

図１４は、本発明の実施の形態による可変バルブタイミング機構の制御構成を説明するブロック図である。なお、図１４に示される各ブロックは、ＥＣＵ１００によるハードウェアあるいはソフトウェア処理によって実現されるものとする。

図１４を参照して、バルブ位相制御部１５０は、インテークバルブ１１００の目標位相ＣＡｒと現在のバルブ位相ＣＡとの偏差ΔＣＡに応じて、アクチュエータである電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを設定する。

バルブ位相制御部１５０は、バルブ位相検出部１５２と、演算部１５４，１６０と、要求回転数差演算部１５６と、カムシャフト回転数検出部１５８とを含む。

バルブ位相検出部１５２は、クランク角センサ５０００およびカムポジションセンサ５０１０からのセンサ信号（クランク角信号、カム角信号）あるいは、電動モータ２０６０の回転数センサ５０４０により検出されるモータ回転数に基づき、インテークバルブ１１００の現在のバルブ位相ＣＡを算出する。

バルブ位相検出部１５２は、センサにより検知されたクランク角信号およびカム角信号に基づいて、たとえば、カム角信号の発生時に、クランク角信号の発生に対するカム角信号の時間差を、クランクシャフト１０９０およびインテークカムシャフト１１２０の間の回転位相差に換算する演算によって、現在のバルブ位相ＣＡを検出することができる。

あるいは、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００では、アクチュエータである電動モータ２０６０の作動量（回転数差ΔＮｍ）に基づいて、下記（１）式に基づいて、時間ΔＴ間でのバルブ位相変化量Δθをトレースすることができる。なお、（１）式において、Ｒ（θ）は、図１２に示された、インテークバルブ位相に応じて変化する減速比である。

Δθ∝ΔＮｍ・３６０°・（１／Ｒ（θ））・ΔＴ …（１）
したがって、バルブ位相検出部１５２は、（１）式に従って算出される位相変化量Δθの積算によっても、現在のバルブ位相ＣＡを検出することができる。

演算部１５４は、バルブ位相検出部１５２によって検出された現在のバルブ位相ＣＡの目標位相ＣＡｒに対する位相偏差ΔＣＡを求める。

要求回転数差演算部１５６は、演算部１５４により求められた位相偏差ΔＣＡに応じて、実際のバルブ位相を目標位相ＣＡｒへ近付けるための、スプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）の回転数に対する電動モータ２０６０の出力軸の回転数差ΔＮｍを求める。たとえば、この回転数差ΔＮｍは、インテークバルブ位相を進角させるときには正値（ΔＮｍ＞０）に設定され、反対にインテークバルブ位相を遅角させるときには負値（ΔＮｍ＜０）に設定され、現在のインテークバルブ位相を維持するとき（すなわち、Δθ＝０の位相収束時）には略零（ΔＮｍ＝０）に設定される。

カムシャフト回転数検出部１５８は、スプロケット２０１０の回転数、すなわちインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを、たとえば、クランクシャフト１０９０の回転数を１／２倍して求める。

演算部１６０は、カムシャフト回転数検出部１５８によって求められたインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮと、要求回転数差演算部１５６により設定された回転数差ΔＮｍとを加算して、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。回転数指令値ＮｍｒｅｆはＥＤＵ４０００へ送出される。

ＥＤＵ４０００は、電動モータ２０６０を回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従って作動させるような回転数制御を行なう。たとえば、ＥＤＵ４０００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに応じてデューティ比ＤＴＹを設定するデューティ設定部１９０を含む。デューティ設定部１９０には、回転数センサ５０４０によって検出された電動モータ２０６０の回転数Ｎｍｔが入力される。すなわちデューティ設定部１９０は、モータ回転数Ｎｍｔが回転数指令値Ｎｍｒｅｆと一致するように、モータ回転数Ｎｍｔおよび回転数指令値Ｎｍｒｅｆに基づいて、デューティ比ＤＴＹを制御する。

ここで、デューティ比ＤＴＹは、ＥＤＵ４０００中のスイッチング素子（図示せず）の各スイッチング周期におけるオン期間比を示すものであり、デューティ比ＤＴＹに従ってスイッチング素子を作動させることにより、電動モータ２０６０の供給電力が制御される。たとえば、電動モータ２０６０の作動電圧がデューティ比ＤＴＹに応じた電圧に設定されることにより、デューティ比ＤＴＹが大きいほど作動電圧が高くなり、電動モータ２０６０が発生するトルクが大きくなる。あるいは、デューティ比ＤＴＹが小さく設定されるほど電動モータ２０６０の作動電圧が低くなり、電動モータ２０６０が発生するトルクが小さくなる。

あるいは、デューティ比ＤＴＹを設定する代わりに、ＥＤＵ４０００によって、モータ回転数Ｎｍｔおよび回転数指令値Ｎｍｒｅｆに基づいて、電動モータ２０６０の作動電圧または作動電流を直接設定するようにしてもよい。この場合、設定された作動電圧もしくは作動電流によって電動モータ２０６０が駆動することによって回転数制御を実行してもよい。

次に、ＶＶＴ機構２０００によって制御されるインテークバルブ１１００の目標位相ＣＡｒの設定について説明する。

目標位相ＣＡｒは、アイドル時にはアイドル時目標位相設定部１３０により設定され、非アイドル時には目標位相設定部１４０によって設定される。切換部１７０は、アイドル時にはアイドル時目標位相設定部１３０により設定された目標位相ＣＡｒをバルブ位相制御部１５０へ送出する。一方、非アイドル時には、切換部１７０は、目標位相設定部１４０により設定された目標位相ＣＡｒをバルブ位相制御部１５０へ送出する。

目標位相設定部１４０は、エンジン１０００の状態に応じて、たとえば図５に示したマップに従って、エンジン回転数ＮＥおよび空気量ＫＬに応じて、インテークバルブ１１００の目標位相ＣＡｒを設定する。

一方、アイドル時目標位相設定部１３０は、アイドル目標回転数設定部１１０によって設定される、アイドル運転時におけるエンジン１０００の目標回転数（アイドル目標回転数）ＮＩｒに応じて、目標位相を可変に設定する。

ここで、アイドル目標回転数設定部１１０は、運転者によるアクセルペダルの操作量＝０となってアイドル状態が検出されると、そのときの車両状態に応じてアイドル目標回転数ＮＩｒを設定する。

たとえば、アイドル目標回転数設定部１１０は、運転者によって選択されたシフトポジションやレンジに応じて、アイドル目標回転数ＮＩｒを可変に設定する。具体的には、車両走行可能なポジション、レンジ（代表的には、Ｄレンジ、Ｒレンジ等）が選択されている場合には、車両走行に備えるために、アイドル目標回転数ＮＩｒを相対的に高く（たとえば、１０００ｒｐｍ程度）設定する。一方、即座に車両走行が開始されるポジション、レンジの非選択時（代表的には、Ｐレンジ、Ｎレンジの選択時）には、燃費を向上するために、アイドル目標回転数ＮＩｒを相対的に低く（たとえば、８５０ｒｐｍ程度）設定する。

ＩＳＣ（Idle Speed Control）部１２０は、エンジン回転数がアイドル目標回転数設定部１１０によって設定されたアイドル目標回転数ＮＩｒとなるように、エンジン１０００を制御する。代表的には、ＩＳＣ部１２０は、エンジン１０００の吸入空気量を制御する。吸入空気量の制御は、スロットルバルブ１０３０の開度制御により、あるいはインテークバルブ１１００にリフト量可変機構が設けられる場合にはこのリフト量制御により実行される。あるいは、エンジン１０００がディーゼルエンジンである場合等、インジェクタ１０５０からの燃料噴射量を制御することによりアイドル回転数制御を実行してもよい。

アイドル時目標位相設定部１３０は、アイドル運転時には、アイドル目標回転数ＮＩｒと所定回転数との比較に応じて、目標位相ＣＡｒを設定する。たとえば、所定回転数は、上述した２種類のアイドル目標回転数ＮＩｒを区別するように、両者の中間値に設定される。

図１５を参照して、アイドル時目標位相設定部１３０は、アイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数以上である場合には、ＶＶＴ機構２０００により制御されるインテークバルブ１１００の目標位相ＣＡｒを、アイドル運転時におけるエンジン１０００での燃焼状態が最適となるような位相ＣＡｉに設定する（ＣＡｒ＝ＣＡｉ）。

ハイブリッド車では、間欠運転されるエンジン１０００の始動ショックを緩和する減圧制御のために、エンジン始動時のバルブ位相を比較的大きく遅角させる必要がある。したがって、ハイブリッド車では、ＶＶＴ機構２０００によって確保すべき全体での位相変化範囲との関係で、上記のインテークバルブ位相ＣＡｉは、減速比大の領域６００１（図１２）の外部に存在することとなる可能性がある。本実施の形態では、上記位相ＣＡｉは、減速比が小さい領域６００２（図１２）内に存在するものとする。

一方、アイドル時目標位相設定部１３０は、アイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数より低い場合には、目標位相ＣＡｒを、減速比大の領域６００１内の位相ＣＡｉ♯に設定する。これにより、アイドル運転時におけるバルブ位相の変化範囲が、減速比大の領域６００１内に制限される。

この結果、アイドル目標回転数ＮＩｒが比較的低く、エンジンの作動音が小さくなるためＶＶＴ機構２０００による作動音が運転者等の乗員に比較的感知され易い状況では、ＶＶＴ機構２０００により制御されるインテークバルブ１１００の位相変化範囲を、ＶＶＴ機構２０００の作動音が相対的に小さい、減速比大の領域６００１内に制限することができる。この結果、ＶＶＴ機構の作動音が運転者に感知されにくくすることができる。

その一方で、アイドル目標回転数ＮＩｒが比較的高く、エンジンの作動音が大きくなるためＶＶＴ機構２０００による作動音が運転者に比較的感知されにくい状況では、ＶＶＴ機構２０００の作動音抑制よりも燃費を優先させたバルブ位相制御を行なうことができる。すなわち、上記所定回転数は、減速比大の領域６００１外でバルブ位相が制御されるときのＶＶＴ機構２０００の作動音と、エンジン回転数に応じて変化するエンジン１０００の作動音との関係を考慮して定めることが好ましい。

図１６は、図１４に示したアイドル運転時におけるインテークバルブの目標位相設定制御を、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理で実行するためのフローチャートである。

図１６を参照して、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１００により、アイドル目標回転数ＮＩｒを設定する。すなわちステップＳ１００による処理は、図１４のアイドル目標回転数設定部１１０の機能に相当する。

さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０により、設定されたアイドル目標回転数ＮＩｒを所定回転数Ｎｊと比較する。上述のように、所定回転数Ｎｊは、減速比大の領域６００１外でバルブ位相が制御されるときのＶＶＴ機構２０００の作動音が、運転者等の乗員に感知されにくいようなエンジン回転数の下限値に対応して設定することが好ましい。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０がＹＥＳ判定であるとき、すなわちアイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数Ｎｊより低い場合には、ステップＳ１４０により、アイドル運転時におけるバルブ位相の変化範囲を減速比大の領域６００１内に制限する。上述のように、アイドル運転時の目標位相ＣＡｒを減速比大の領域６００１内の位相ＣＡｉ♯に設定することにより、Ｓ１４０によるバルブ位相の制限が実現される。

一方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０がＮＯ判定であるとき、すなわちアイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数Ｎｊ以上である場合には、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０でのような位相変化領域の制限を非実行として、エンジン１０００の燃焼状態を優先した目標位相ＣＡｒの設定を行なう（ＣＡｒ＝ＣＡｉ）。

すなわち、ステップＳ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１５０の処理は、図１４におけるアイドル時目標位相設定部１３０の機能に相当する。

以上説明したように、本実施の形態による可変バルブタイミング機構の制御装置によれば、車両状態に応じてアイドル目標回転数が可変に設定される場合において、アイドル目標回転数が相対的に低く設定されてＶＶＴ機構２０００の作動音が運転者等に感知され易い状況では、バルブ位相の変化範囲を減速比大の領域６００１内に制限することにより、ＶＶＴ機構２０００の作動音が運転者等に感知されることを防止することができる。

一方、アイドル目標回転数が相対的に高く設定されてＶＶＴ機構２０００の作動音が運転者等に感知されにくい状況では、エンジン１０００の燃焼性を優先させて、上記のような制限を設けることなくバルブ位相を適切に制御することができる。

（変形例）
図１７は、本発明の実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機構の制御装置の制御構成を示す概略ブロック図である。

図１７を図１４と比較して、実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機構の制御装置では、エンジン温度判定部１３５がさらに設けられる。エンジン温度判定部１３５は、エンジン１０００に設けられた水温センサ５０２０（図４）の出力に基づくエンジン冷却水温Ｔｗを取得するとともに、エンジン冷却水温Ｔｗおよび基準温度Ｔｊの比較に基づいてエンジン１０００が冷間状態であるか否かを判定する。そして、エンジン温度判定部１３５は、エンジン冷却水温Ｔｗが基準温度Ｔｊ以下のときには、エンジン１０００が冷間状態であると判定して、フラグＦＣをオンする。

アイドル時目標位相設定部１３０は、エンジン温度判定部１３５によりフラグＦＣがオンされた場合には、上述したアイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数より低く設定された場合と同様に、目標位相ＣＡｒを、減速比大の領域６００１内の位相ＣＡｉ♯に設定する。

これにより、期間冷間時のアイドル運転時において、ＶＶＴ機構２０００により制御されるインテークバルブ１１００の位相変化範囲は、減速比大の領域６００１内に制限されることになる。

その他の各ブロックの機能および動作については図１４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

図１８は、図１７に示したアイドル運転時におけるインテークバルブの目標位相設定制御を、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理で実行するためのフローチャートである。

図１８を図１６と比較して、実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機構の制御装置では、ＥＣＵ１００は、図１６でのステップＳ１００，Ｓ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１５０に加えて、ステップＳ１３０およびＳ１３５をさらに実行する。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０により、エンジン冷却水温Ｔｗを取得し、さらに、ステップＳ１３５により、エンジン１０００が冷間状態であるかどうかを、エンジン冷却水温Ｔｗが基準温度Ｔｊ以下であるかどうかにより判定する。

そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１０００が冷間状態であると判定されると（Ｓ１３５のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１４０によるインテークバルブ１１００の位相変化領域の制限を実行する。

一方、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温Ｔｗが基準温度Ｔｊより高い場合（Ｓ１３５のＮＯ判定時、すなわち温間状態）には、アイドル目標回転数ＮＩｒが所定回転数Ｎｊ以上であることに応答してステップＳ１５０を実行する。すなわち、ステップＳ１４０によるインテークバルブ１１００の位相変化領域の制限は非実行とされる。

図１２で説明したように、意図しないインテークバルブ位相の変化を防止するためには、エンジン停止時点のインテークバルブ位相を、確実に減速比大の領域６００１内とすることが必要である。このため、アイドル運転時に、自動的にあるいは運転者の操作によってエンジン停止が指示された場合には、実際にエンジンが停止する時点までに、ＶＶＴ機構２０００によってインテークバルブ１１００の位相を領域６００１内へ収める必要がある。しかしながら、エンジン１０００の冷間時には、各部位でのフリクションの増大により、潤滑性が十分に確保される温間時と比較して、ＶＶＴ機構２０００によるバルブ位相変化量が十分に確保できなくなる可能性がある。

したがって、実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機構の制御装置では、エンジン１０００の冷間時には、バルブ位相の変化範囲を減速比大の領域６００１内に制限することにより、エンジン停止時の外乱によって、実際のバルブ位相が制御上の位相から外れてしまうような意図しない位相変化の発生を確実に防止することができる。

なお、実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機能の制御装置では、アイドル目標回転数およびエンジン冷却水温（冷間／非冷間）の両方に基づいてアイドル運転時のバルブ目標位相ＣＡｒを設定する制御構成を説明したが、エンジン冷却水温（冷間／非冷間）のみに基づいてアイドル運転時のバルブ目標位相ＣＡｒを設定する制御構成とすることも可能である点について確認的に記載する。

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。

ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。 動力分割機構の共線図である。 変速機の共線図である。 ハイブリッド車両のエンジンを示す概略構成図である。 インテークバルブの位相を定めたマップを示す図である。 インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図（その１）である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図（その２）である。 図６のＸ−Ｘ断面図である。 図６のＸＩ−ＸＩ断面図である。 インテーク用ＶＶＴ機構全体としての減速比を示す図である。 スプロケットに対するガイドプレートの位相とインテークバルブの位相との関係を示す図である。 本発明の実施の形態による可変バルブタイミング機構の制御構成を説明するブロック図である。 アイドル運転時のバルブ目標位相の設定を説明する図である。 本発明の実施の形態によるアイドル運転時におけるインテークバルブの目標位相設定をＥＣＵによるソフトウェア処理で実行するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例による可変バルブタイミング機構の制御装置の制御構成を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例によるアイドル運転時におけるインテークバルブの目標位相設定をＥＣＵによるソフトウェア処理で実行するためのフローチャートである。

符号の説明

１００ ＥＣＵ、１０２ ＲＯＭ、１１０ アイドル目標回転数設定部、１２０ ＩＳＣ部、１３０ アイドル時目標位相設定部、１３５ エンジン温度判定部、１４０ 目標位相設定部、１５０ バルブ位相制御部、１５２ バルブ位相検出部、１５４，１６０ 演算部、１５６ 要求回転数差演算部、１５８ カムシャフト回転数検出部、１９０ デューティ設定部、２００ ＭＧ（１）、３００ 動力分割機構、３１０ サンギヤ（Ｓ）、３２０ リングギヤ（Ｒ）、３３０ キャリア（Ｃ）、４００ ＭＧ（２）、５００ 変速機、５１０ 第１サンギヤ（Ｓ１）、５２０ 第２サンギヤ（Ｓ２）、５３１ 第１のピニオン、５３２ 第２のピニオン、５４０ リングギヤ（Ｒ）、５５０ キャリア（Ｃ）、５６１ Ｂ１ブレーキ、５６２ Ｂ２ブレーキ、６００ 出力軸、７００ 蓄電装置、１０００ エンジン、１０１０，１０１２ バンク、１０２０ エアクリーナ、１０３０ スロットルバルブ、１０４０ シリンダ、１０５０ インジェクタ、１０６０ 点火プラグ、１０７０ 三元触媒、１０９０ クランクシャフト、１１００ インテークバルブ、１１１０ エキゾーストバルブ、１１２０ インテークカムシャフト、１１３０ エキゾーストカムシャフト、２０００ インテーク用ＶＶＴ機構、２０１０ スプロケット、２０２０ カムプレート、２０３０ リンク機構、２０３１ アーム（１）、２０３２ アーム（２）、２０３４ 制御ピン、２０４０ ガイドプレート、２０４２ ガイド溝、２０４４ 凹部、２０５０ 減速機、２０５２ 外歯ギヤ、２０５４ 内歯ギヤ、２０５６ 凸部、２０６０ 電動モータ、２０６２ カップリング、２０６４ 軸心、２０６６ 偏心軸、２０７０ ピン（１）、２０７２ ピン（２）、２０７４ ピン（３）、２０７６ ピン（４）、３０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００ ＥＤＵ、５０００ クランク角センサ、５０１０ カムポジションセンサ、５０２０ 水温センサ、５０３０ エアフローメータ、５０４０ 回転数センサ、６００１ 遅角領域（減速比大）、６００２ 進角領域（減速比小）、６００３ 中間領域（減速比中）、ＣＡ バルブ位相（現在値）、ＣＡｒ バルブ目標位相、ＣＡｉ，ＣＡｉ＃ アイドル時目標位相値、ＤＴＹ デューティ比、ＦＣ フラグ（エンジン冷間時）、ＫＬ 吸入空気量、ＮＥ エンジン回転数、ＮＩｒ アイドル目標回転数、Ｎｍｒｅｆ 回転数指令値（電動モータ）、Ｎｍｔ モータ回転数、Ｔｗ エンジン冷却水温、ΔＣＡ 位相偏差、ΔＮｍ 回転数差（アクチュエータ作動量）。

Claims (9)

1. 内燃機関に設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングをアクチュエータの作動量に応じた変化量で変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
   前記可変バルブタイミング機構は、前記開閉タイミングを変更可能な制御範囲が第１および第２の領域を含み、かつ、前記開閉タイミングが前記第１の領域にある場合における前記アクチュエータの作動量に対する前記開閉タイミングの変化量の比率が、前記開閉タイミングが前記第２の領域にある場合における前記比率よりも小さくなるように構成され、
   前記制御装置は、
   車両状態に応じて、アイドル運転時における前記内燃機関の目標回転数を可変に設定するアイドル目標回転数設定部と、
   前記アイドル目標回転数設定部により設定された前記目標回転数が所定回転数より低いときに、前記目標回転数が前記所定回転数以上のときには非実行とされる、前記可変バルブタイミング機構による前記開閉タイミングの変化範囲の前記第１の領域内への制限を実行するための位相制限部とを備える、可変バルブタイミング機構の制御装置。
2. 前記開閉タイミングの目標値と現在値との偏差に応じて前記アクチュエータの作動量を制御するためのアクチュエータ制御部をさらに備え、
   前記位相制限部は、
   前記アイドル運転時に、前記可変バルブタイミング機構による前記開閉タイミングの変化範囲を前記第１の領域内に制限する場合には、前記開閉タイミングの目標値を前記第１の領域内に設定する目標位相設定部を含む、請求項１記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
3. 前記目標位相設定部は、前記可変バルブタイミング機構による前記開閉タイミングの変化範囲を前記第１の領域内に制限する必要がない場合には、前記開閉タイミングの目標値を前記第２の領域内に設定する、請求項２記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
4. 前記内燃機関は、前記内燃機関の駆動力を用いて走行する第１のモードおよび前記内燃
   機関が停止した状態で前記内燃機関とは異なる駆動源の駆動力を用いて走行する第２のモードを選択可能な車両に搭載される、請求項１から３のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
5. 前記第１の領域は、前記第２の領域よりも遅角側に設けられる、請求項４に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
6. 前記アクチュエータは電動機で構成され、かつ、前記アクチュエータの作動量は、前記開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転数差である、請求項１から５のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
7. 内燃機関に設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングをアクチュエータの作動量に応じた変化量で変更する可変バルブタイミング機構の制御方法であって、
   前記可変バルブタイミング機構は、前記開閉タイミングを変更可能な制御範囲が第１および第２の領域を含み、かつ、前記開閉タイミングが前記第１の領域にある場合における前記アクチュエータの作動量に対する前記開閉タイミングの変化量の比率が、前記開閉タイミングが前記第２の領域にある場合における前記比率よりも小さくなるように構成され、
   前記制御方法は、
   車両状態に応じて、アイドル運転時における前記内燃機関の目標回転数を可変に設定するステップと、
   前記アイドル運転時に前記内燃機関の目標回転数が所定回転数より低いときに、前記目標回転数が前記所定回転数以上のときには非実行とされる、前記可変バルブタイミング機構による前記開閉タイミングの変化範囲の前記第１の領域内への制限を実行するステップとを備える、可変バルブタイミング機構の制御方法。
8. 前記内燃機関は、前記内燃機関の駆動力を用いて走行する第１のモードおよび前記内燃機関が停止した状態で前記内燃機関とは異なる駆動源の駆動力を用いて走行する第２のモードを選択可能な車両に搭載される、請求項７に記載の可変バルブタイミング機構の制御方法。
9. 前記アクチュエータは電動機で構成され、かつ、前記アクチュエータの作動量は、前記開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転数差である、請求項７または８に記載の可変バルブタイミング機構の制御方法。

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