(57)【要約】【課題】本発明は、電動モータにより回転又は揺動されるカムがバルブを開閉駆動する内燃機関の動弁システムにおいて、カムポジションセンサが故障した場合等にカムの回転位置を判定可能にする技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、カムの１回転当たりに電動モータが複数回転する内燃機関の動弁システムにおいて、電動モータの回転位置からカムが取り得る複数の回転位置を特定するとともに、そのうちの１つの回転位置をカムの実回転位置と仮判定して電動モータを作動させ、その際の内燃機関の吸入空気量に基づいて上記の仮判定結果の正否を判別する。さらに、本発明にかかる内燃機関の動弁システムは、上記仮判定結果の正否に基づいてカムの実回転位置を特定する。【選択図】図１２
2010065597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と独立した原動機により駆動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記原動機の回転を減速して前記カムへ伝達する減速機構と、
前記原動機の回転位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値に対して前記カムが取り得る複数の回転位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された複数の回転位置のうち１つの回転位置が前記カムの回転位置であると仮定して前記原動機を作動させる仮判定手段と、
前記仮判定手段により前記原動機が作動させられている時に、前記内燃機関の吸入空気量と相関する物理量を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した物理量に基づいて前記仮判定手段の仮判定結果が正しいか否かを判別し、その判別結果に応じて前記カムの実際の回転位置を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項２】
請求項１において、前記仮判定手段が前記原動機を作動させる時の吸気バルブと排気バルブの作用角は、前記仮判定手段の仮判定結果が正しい場合と前記仮判定手段の仮判定結果が間違っている場合とにおいてバルブオーバーラップ量が相違するように定められることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記内燃機関が具備する複数の気筒のうち、特定の一気筒に吸入される空気量と相関する物理量を取得する副取得手段を更に備え、
前記特定手段は、前記検出手段の検出位置に対して前記特定気筒のカムが取り得る複数の回転位置を特定し、
前記仮判定手段は、前記特定手段により特定された複数の回転位置のうち１つの回転位置が前記特定気筒のカムの回転位置であると仮定して該特定気筒のカムが作動するように前記原動機を作動させ、
前記判定手段は、前記仮判定手段により前記原動機が作動させられている時に、前記副取得手段が取得した物理量に基づいて前記仮判定手段の仮判定結果が正しいか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記特定気筒のカムの実際の回転位置を判定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項において、前記仮判定手段による原動機の作動並びに前記判定手段による判定は、前記内燃機関の始動時であって燃料噴射が開始される前に行われることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項５】
請求項４において、前記仮判定手段による原動機の作動並びに前記判定手段による判定は、前記カムの回転位置を検出するカムポジションセンサが故障した時に行われることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉駆動させる内燃機関の動弁システムに関し、特に各気筒のカムの回転位置を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関と独立した原動機（例えば、電動モータ）によりカムを回転又は揺動させることによりバルブを開閉させる動弁システムが提案されている。このような動弁システムは、カムとクランクシャフトが物理的に連結されないため、始動時にカムの回転角度（位相）を検出する必要がある。
【０００３】
これに対し、内燃機関の運転停止時にカムの停止位置を不揮発性メモリに記憶させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８３６１２号公報
【特許文献２】特開平５−５２１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カムの停止位置によっては内燃機関の運転停止中にカムの位置が変化する場合がある。例えば、内燃機関の運転停止中は電動機に対する電力供給が行われないため、電動機がカムの位置を一定の位置に保持することができない。よって、バルブのリフト量が比較的大きくなる位置でカムが停止した場合は、内燃機関の運転停止中にバルブスプリングの反力によってカムが回転する可能性がある。
【０００５】
これに対し、原動機の回転位置を検出するセンサを利用してカムの回転位置を特定する方法が考えられる。しかしながら、原動機の回転速度とカムの回転速度との比率が“１”にならない場合、特にカムの１回転当たりに原動機が複数回転する場合には、原動機の１つの回転位置に対してカムが複数の回転位置を取り得ることになる。よって、原動機の回転位置を検出するセンサのみを利用してカムの回転位置を一意に特定することは困難となる。
【０００６】
また、カムの回転位置を検出可能なカムポジションセンサを内燃機関に取り付ける方法が考えられる。しかしながら、複数のカムが異なる原動機によって回転駆動される場合は、カムポジションセンサも複数必要になる。このため、動弁システムの部品点数が増加するとともに、製造コストが増加する可能性がある。また、カムポジションセンサが故障した時に、カムの回転位置を取得することが不可能になるため、内燃機関を搭載した車両を退避走行させることが困難になる可能性もある。
【０００７】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉駆動する内燃機関の動弁システムにおいて、カムポジションセンサが故障した場合等にカムの回転位置を判定可能にする技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した原動機により駆動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、原動機の回転位置に対してカムが取り得る複数の回転位置のうち１つの回転位置がカムの回転位置であると仮定し
て原動機を作動させ、その際の内燃機関の吸入空気量に応じて前記カムの実際の回転位置（以下、「実回転位置」と称する）を判定するようにした。
【０００９】
詳細には、本発明は、内燃機関と独立した原動機により駆動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記原動機の回転を減速して前記カムへ伝達する減速機構と、
前記原動機の回転位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値に対して前記カムが取り得る複数の回転位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された複数の回転位置のうち１つの回転位置が前記カムの回転位置であると仮定して前記原動機を作動させる仮判定手段と、
前記仮判定手段により前記原動機が作動させられている時に、前記内燃機関の吸入空気量と相関する物理量を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した物理量に基づいて前記仮判定手段の仮判定結果が正しいか否かを判別し、その判別結果に応じて前記カムの実際の回転位置を判定する判定手段と、
を備えるようにした。
【００１０】
尚、内燃機関の吸入空気量と相関する物理量としては、吸入空気量、吸気通路の圧力（吸気管圧力）等を例示することができる。
【００１１】
内燃機関と独立した原動機によりカムが回転又は揺動される動弁システムでは、原動機の回転位置を検出するセンサにより原動機の回転位置を特定することは可能である。その際、カムに対する原動機の回転速度比（カムが１回転する間に原動機が回転する回数）が１であれば、前記センサの測定値に基づいてカムの実回転位置も一意に特定することができる。
【００１２】
しかしながら、原動機とカムとの間に減速機構が介在すると、カムに対する原動機の回転速度比が１にならない（例えば、カムが１回転する間に原動機が複数回転する）。このような場合は、原動機の１つの回転位置に対してカムが複数の回転位置を取り得る。
【００１３】
例えば、カムに対する原動機の回転速度比が２である場合は、原動機の１つの回転位置に対してカムが２通りの回転位置を取り得る。よって、前記回転速度比が２である場合は、原動機の回転位置が０度から３６０度の範囲（カムの回転位置が０度から１８０度の範囲）に属しているか、或いは原動機の回転位置が３６０度から７２０度の範囲（カムの回転位置が１８０度から３６０度の範囲）に属しているかを識別する必要がある。
【００１４】
これに対し、本発明の内燃機関の動弁システムは、原動機の回転位置に対してカムが取り得る複数の回転位置のうち１つの回転位置が前記カムの回転位置である仮判定する。続いて、本発明の内燃機関の動弁システムは、仮判定の結果に従って原動機を作動させる。その際、仮判定結果が正しい場合と仮判定結果が誤っている場合とでは、内燃機関の吸入空気量が相違する。よって、内燃機関の吸入空気量に基づいて、カムの回転位置を特定することが可能となる。
【００１５】
尚、仮判定手段が原動機を作動させる時の吸気バルブと排気バルブの作用角は、仮判定結果が正しい場合（仮判定結果と実回転位置とが一致する場合）と仮判定結果が誤っている場合（仮判定結果と実回転位置とが一致しない場合）とにおいて、バルブオーバーラップ量が相違するように定められることが好ましい。
【００１６】
例えば、４ストローク・サイクルの内燃機関においてカムが１回転する間に原動機が２回転する場合は、吸気バルブの作用角を１行程分（吸気行程）の長さに設定するとともに
、排気バルブの作用角を２行程分（膨張行程及び排気行程）の長さに設定してもよい。
【００１７】
排気カムの回転位置を特定可能な場合において吸気カムの回転位置に関する仮判定結果が誤っていれば、吸気バルブが膨張行程で開弁することになる。その場合は、膨張行程において吸気バルブと排気バルブの双方が開弁する。このため、吸気系と排気系の双方から気筒内へガスが流入する。よって、内燃機関の吸入空気量は少なくなる。
【００１８】
排気カムの回転位置を特定可能な場合において吸気カムの回転位置に関する仮判定結果が正しければ、吸気バルブが吸気行程で開弁することになる。その場合は、吸気行程において吸気バルブのみが開弁する。このため、吸気系のみから気筒内へガスが流入する。よって、内燃機関の吸入空気量が多くなる。
【００１９】
吸気カムの回転位置を特定可能な場合において排気カムの回転位置に関する仮判定結果が誤っていれば、排気バルブが吸気行程及び圧縮行程で開弁することになる。その場合は、吸気行程において吸気バルブと排気バルブの双方が開弁する。このため、吸気系と排気系の双方から気筒内へガスが流入する。よって、内燃機関の吸入空気量は少なくなる。
【００２０】
吸気カムの回転位置を特定可能な場合において排気カムの回転位置に関する仮判定結果が正しければ、排気バルブが膨張行程及び排気行程で開弁することになる。その場合は、吸気行程において吸気バルブのみが開弁する。このため、吸気系のみから気筒内へガスが流入する。よって、内燃機関の吸入空気量が多くなる。
【００２１】
尚、カムが１回転する間に原動機が２回転する場合は、吸気バルブの作用角を２行程分（吸気行程及び圧縮行程）の長さに設定するとともに、排気バルブの作用角を１行程分（排気行程）の長さに設定してもよい。
【００２２】
要するに、吸気バルブ又は排気バルブの作用角を２行程分の長さに設定する場合は、ピストンが上死点に位置する時に吸気バルブ又は排気バルブのリフト量が多くならないように作用角を設定することが好ましい。それにより、バルブスタンプの発生を回避しつつカムの実際の回転位置を判定することが可能となる。
【００２３】
上記したように吸気バルブ及び排気バルブの作用角が定められると、仮判定結果が正しい場合と仮判定結果が誤っている場合とにおいて、バルブオーバーラップ量が大きく相違する。言い換えれば、仮判定結果が正しい場合と仮判定結果が誤っている場合とにおいて、内燃機関の吸入空気量が大きく相違する。
【００２４】
従って、上記したように吸気バルブ及び排気バルブの作用角が定められれば、仮判定結果が正しい場合と仮判定結果が誤っている場合とにおいて内燃機関の吸入空気量に明確な差が表れる。その結果、カムの実際の回転位置を一層正確に判定することができる。
【００２５】
以上述べた発明は、吸気カムと排気カムの何れか一方のみにカムポジションセンサが取り付けられている場合、或いは、吸気カムと排気カムの何れか一方のカムポジションセンサが故障した場合に有効である。しかしながら、吸気カム及び排気カムの双方の回転位置を特定不可能な場合（吸気カムと排気カムの何れにもカムポジションセンサが取り付けられていない場合、或いは、吸気カムと排気カムの双方のカムポジションセンサが故障した場合）は、取得手段により取得された物理量のみに基づいてカムの回転位置を判定することが困難となる。
【００２６】
例えば、吸気カム及び排気カムの回転位置に関する仮判定結果が誤っている場合と、吸気カム及び排気カムの回転位置に関する仮判定結果が正しい場合とでは、内燃機関の吸入
空気量が略同等になる。また、吸気カムの回転位置に関する仮判定結果のみが誤っている場合と、排気カムの回転位置に関する仮判定結果のみが誤っている場合とでは、内燃機関の吸入空気量が略同等になる。このため、取得手段により取得された物理量に基づいて吸気カム及び排気カムの回転位置を特定することは困難である。
【００２７】
これに対し、本発明の内燃機関の動弁システムは、内燃機関が具備する複数気筒のうち、特定の一気筒に該特定気筒の吸気量に相関する物理量を取得する副取得手段を設け、該副取得手段の取得値に基づいて吸気カムと排気カムの回転位置を特定するようにした。
【００２８】
詳細には、先ず、特定手段が検出手段の検出位置に対して前記特定気筒の吸気カムが取り得る複数の回転位置を特定する。続いて、仮判定手段は、特定手段により特定された複数の回転位置のうち１つの回転位置が前記特定気筒のカムの回転位置であると仮定して、該特定気筒のカムが作動するように原動機を作動させる。
【００２９】
その際、特定気筒が吸気行程にある時の副取得手段の取得値（特定気筒の吸入空気量）は、吸気カム及び排気カムの回転位置に関する仮判定結果が正しい場合にのみ増加する。このため、判定手段は、副取得手段の取得値に基づいて吸気カムの実際回転位置を特定することができる。
【００３０】
このように、吸気カムの実回転位置が特定されると、前述したように内燃機関の吸入空気量と相関する物理量に基づいて、排気カムの実回転位置も特定可能となる。
【００３１】
尚、特定気筒の吸入空気量に相関する物理量としては、特定気筒の吸気ポートを通過する空気量、或いは特定気筒の吸気ポート内の圧力等を例示することができる。このため、副取得手段は、特定気筒の吸気ポートに取り付けられたエアフローメータや圧力センサ等により実現することができる。
【００３２】
本発明において、仮判定手段による原動機の作動、並びに判定手段によるカムの回転位置の判定を行う時期としては、内燃機関の始動時において燃料噴射が開始される前、或いはカムポジションセンサが故障した時などを例示することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉駆動する内燃機関の動弁システムにおいて、カムポジションセンサが故障した場合等であってもカムの回転位置を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１から図１２に基づいて説明する。
【００３６】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００３７】
内燃機関１は、４つの気筒２を備えている。気筒２内には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００３８】
気筒２の内部は、吸気ポート６及び排気ポート７と連通している。気筒２内における吸
気ポート６の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ９により開閉される。吸気バルブ８と排気バルブ９は、吸気側駆動機構１０と排気側駆動機構１１とにより各々開閉駆動される。
【００３９】
前記吸気ポート６は、吸気通路６０と連通している。前記吸気通路６０には、エアフローメータ６１と燃料噴射弁１２が取り付けられている。吸気通路６０内を流れる吸気は、吸気ポート６へ導かれる。吸気ポート６へ導かれた吸気は、吸気バルブ８の開弁時に気筒２内へ吸入される。その際、燃料噴射弁１２から吸気ポート６へ噴射された燃料も吸気とともに気筒２内へ吸入される。
【００４０】
吸気ポート６から気筒２内へ導かれた燃料及び吸気（混合気）は、気筒２内に設けられた点火プラグ１３により着火・燃焼される。気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気バルブ９の開弁時に排気ポート７へ排出される。排気ポート７は排気通路７０と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート７から排気通路７０を介して大気中へ排出される。
【００４１】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４には、クランクポジションセンサ１５、水温センサ１６、イグニッションスイッチ１７、エアフローメータ６１等の各種センサと電気的に接続されている。
【００４２】
ＥＣＵ１４は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、吸気側駆動機構１０、及び排気側駆動機構１１を電気的に制御する。
【００４３】
ここで、図２、図３に基づいて吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１の構成を説明する。図２は吸気側駆動機構１０の構成を示す図である。図２中の＃１、＃２、＃３、♯４は、内燃機関１の１番気筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒を各々表している。尚、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の燃焼順序は、１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）である。
【００４４】
１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の各々には、２つの吸気バルブ８が設けられている。吸気バルブ８のステム基端には、バルブリフタ８０が取り付けられている。吸気バルブ８はバルブスプリング８７によって閉弁方向へ付勢されており、その付勢力によってバルブリフタ８０が第１吸気カム８１又は第２吸気カム８２に押し付けられている。
【００４５】
第１吸気カム８１は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気バルブ８を開閉駆動させるカムであり、第１吸気カムシャフト８３に固定されている。第２吸気カム８２は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気バルブ８を開閉駆動するカムであり、第２吸気カムシャフト８４に固定されている。すなわち、本実施例では、燃焼時期が３６０度異なる２つの気筒が１本の吸気カムシャフトを共用するように構成されている。
【００４６】
第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関１に支持されている。
【００４７】
第１吸気カムシャフト８３の一端には、第１ドリブンギア８５が固定されている。第１ドリブンギア８５は、第１モータ１８の出力軸に固定された第１出力ギア１９と噛合している。以下では、第１ドリブンギア８５及び第１出力ギア１９を第１減速機構と総称する。第１減速機構の減速比は“２”（第１吸気カムシャフト８３の１回転当たりに第１モータ１８が２回転する速度比）である。
【００４８】
この場合、第１モータ１８の回転トルクは、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３へ伝達される。よって、第１モータ１８は、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３を周方向へ回転又は揺動させることができる。
【００４９】
第２吸気カムシャフト８４の外周面の一部には、第２ドリブンギア８６が同軸に固定されている。第２ドリブンギア８６は、第２モータ２１の出力軸に固定された第２出力ギア２２と噛合している。以下では、第２ドリブンギア８６及び第２出力ギア２２を第２減速機構と総称する。第２減速機構による減速比は、前述した第１減速機構と同等であるものとする。
【００５０】
この場合、第２モータ２１の回転トルクは、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４へ伝達される。よって、第２モータ２１は、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４を周方向へ回転又は揺動させることができる。
【００５１】
前記した第１モータ１８には、該第１モータ１８の出力軸の回転角度を検出する第１レゾルバ２０が取り付けられている。前記した第２モータ２１には、該第２モータ２１の出力軸の回転角度を検出する第２レゾルバ２３が取り付けられている。これら第１レゾルバ２０及び第２レゾルバ２３の検出信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。尚、第１レゾルバ２０及び第２レゾルバ２３は、本発明にかかる検出手段に相当する。
【００５２】
また、前記第１吸気カムシャフト８３には第１カムポジションセンサ３０が取り付けられ、前記第２吸気カムシャフト８４には第２カムポジションセンサ３１が取り付けられている。これら第１カムポジションセンサ３０及び第２カムポジションセンサ３１の検出信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００５３】
次に、排気側駆動機構１１の構成について図３に基づいて説明する。図３において、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の各々には、２つの排気バルブ９が設けられている。排気バルブ９のステム基端には、バルブリフタ９０が取り付けられている。排気バルブ９はバルブスプリング９４によって閉弁方向へ付勢されており、その付勢力によってバルブリフタ９０が排気カム９１に押し付けられている。
【００５４】
全気筒の排気カム９１は、１本の排気カムシャフト９２に固定されている。排気カムシャフト９２の一端には、第３ドリブンギア９３が固定されている。第３ドリブンギア９３は、第３モータ２４の出力軸に取り付けられた第３出力ギア２５と噛合している。以下では、第３ドリブンギア９３及び第３出力ギア２５を第３減速機構と総称する。第３減速機構の減速比は、前述した第１及び第２減速機構と同等である。
【００５５】
この場合、第３モータ２４の回転トルクは、第３出力ギア２５及び第３ドリブンギア９３を介して排気カムシャフト９２に伝達される。よって、第３モータ２４は、第３減速機構を介して排気カムシャフト９２を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００５６】
尚、第３モータ２４には、該第３モータ２４の出力軸の回転角度を検出する第３レゾルバ２６が取り付けられている。第３レゾルバ２６の検出信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。第３レゾルバ２６は、本発明にかかる検出手段に相当する。
【００５７】
また、前記排気カムシャフト９２には、第３カムポジションセンサ３２が取り付けられている。第３カムポジションセンサ３２の出力信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００５８】
このように構成された動弁系では、ＥＣＵ１４がクランクシャフト５の回転に同期した
タイミングで第１モータ１８と第２モータ２１と第３モータ２４を回転動作（一方向へ連続回転する動作）又は揺動動作（一方向への回転と逆方向への回転とを交互に繰り返す動作）させることにより、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の吸気バルブ８及び排気バルブ９がクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで開閉可能となる。
【００５９】
ＥＣＵ１４が全気筒の吸気バルブ８及び排気バルブ９をクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで開閉動作させるためには、内燃機関１の始動時に第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）、第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）、及び排気カム９１（排気カムシャフト９２）の回転位置（位相）を検知する必要がある。
【００６０】
第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）、第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）、及び排気カム９１（排気カムシャフト９２）の回転位置を検知する方法としては、第１レゾルバ２０、第２レゾルバ２３、及び第３レゾルバ２６の検出信号を利用する方法が考えられる。
【００６１】
この方法によると、第１吸気カムシャフト８３と第１モータ１８の出力軸の回転速度比、第２吸気カムシャフト８４と第２モータ２１の出力軸の回転速度比、及び排気カムシャフト９２と第３モータ２４の出力軸の回転速度比が各々“１”（各カムシャフトが１回転する間に各モータも１回転する）である場合は、各カムシャフトの回転位置（位相）を特定することができる。
【００６２】
しかしながら、各カムシャフトと各モータとの間に減速機構が介在している場合は、各モータ出力軸の１つの回転位置に対して各カムシャフトが複数の回転位置を取り得る。例えば、本実施例で例示したようにカムシャフトに対するモータ出力軸の回転速度比が２である場合（カムシャフトが１回転する間にモータ出力軸が２回転する場合）は、モータ出力軸の１つの回転位置に対してカムシャフトが２つの回転位置を取り得る。
【００６３】
図４は、第１吸気カム８１の回転位置と第１モータ１８の出力軸の回転位置（第１レゾルバ２０の検出信号）との関係を示す図である。図４において、第１吸気カムシャフト８３に対する第１モータ１８の出力軸の回転速度比は２（第１吸気カムシャフト８３が１回転する間に第１モータ１８の出力軸が２回転する）である。
【００６４】
この場合、第１吸気カムシャフト８３が１回転する間に第１モータ１８の出力軸が２回転するため、第１モータ１８の１つの回転位置に対して第１吸気カムシャフト８３（第１吸気カム８１）が２通りの回転位置を取り得る。
【００６５】
従って、第１レゾルバ２０の検出信号のみから第１吸気カムシャフト８３（第１吸気カム８１）の回転位置を特定することはできない。言い換えれば、第１レゾルバ２０の検出信号のみに基づいて、第１モータ１８の回転位置が０°から３６０°の範囲に属するか、又は３６０°から７２０°の範囲に属するかを判別することはできない。
【００６６】
これに対し、本実施例の動弁システムでは、ＥＣＵ１４は、各レゾルバの検出信号と各カムポジションセンサの検出信号とに基づいて、各カムシャフトの回転位置（各モータの回転位置が０°から３６０°の範囲に属するか、又は３６０°から７２０°の範囲に属するか）を識別する。
【００６７】
例えば、第１カムポジションセンサ３０は、図４に示すように、第１モータ１８が３６０°から７２０°の範囲に属する時、言い換えれば第１吸気カムシャフト８３が１８０°から３６０°の範囲に属する時に、“１”を出力するように構成されればよい。また、第２カムポジションセンサ３１や第３カムポジションセンサ３２も同様に構成されればよい
。
【００６８】
このように構成されたカムポジションセンサの検出信号とレゾルバの検出信号とを参照することにより、ＥＣＵ１４は、各カムシャフト（各カム）の回転位置を一意に特定することが可能となる。
【００６９】
ところで、３つのカムポジションセンサ３０、３１、３２の何れか１つが故障すると、故障したカムポジションセンサに対応するカムシャフトの回転位置を特定することができなくなる。
【００７０】
そこで、ＥＣＵ１４は、カムポジションセンサ３０、３１、３２の何れかが故障した場合は、内燃機関１の吸入空気量に相関する物理量に基づいてカムシャフトの回転位置を特定するようにした。内燃機関１の吸入空気量に相関する物理量としては、吸入空気量Ｇａ（エアフローメータ６１の検出信号）や吸気管の圧力などを例示することができるが、ここでは吸入空気量Ｇａを利用する例について述べる。
【００７１】
先ず、第１カムポジションセンサ３０が故障した場合は、ＥＣＵ１４は、先ず、第１レゾルバ２０の検出信号ｍｐ１を読み込む。この場合、第１吸気カムシャフト８３の回転位置は、図５に示すように、ｃｐ１１（＝ｍｐ／２）とｃｐ１２（＝（ｍｐ＋３６０）／２）との２つの回転位置を取り得る。
【００７２】
そこで、ＥＣＵ１４は、ｃｐ１１とｃｐ１２との何れか一方が第１吸気カムシャフト８３の実回転位置であると仮判定する（以下、仮判定された回転位置を「仮判定位置ｃｐｒｐ１」と称する）。尚、第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２及び排気カムシャフト９２の実回転位置ｃｐｒ３は、第２レゾルバ２３と第２カムポジションセンサ３１との検出信号、並びに第３レゾルバ２６と第３カムポジションセンサ３２との検出信号に基づいて通常通りに判定されるものとする。
【００７３】
続いて、ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に、第１吸気カムシャフト８３と排気カムシャフト９２とを回転させるべく第１モータ１８及び第３モータ２４を制御する。その際、ＥＣＵ１４は、前記仮判定位置ｃｐｒｐ１及び前記実回転位置ｃｐｒ３に従って、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２がクランクシャフト５と同期するように第１モータ１８及び第３モータ２４を制御する。尚、第３モータ２４は、排気バルブ９が膨張行程から排気行程までの２行程分開弁するように制御されるものとする。
【００７４】
ＥＣＵ１４は、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２が回転している時のエアフローメータ６１の検出信号（吸入空気量）Ｇａをモニタする。ここで、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致している場合の吸入空気量Ｇａの変化を図６に示す。図６中の実線は吸気バルブ８の位相を示し、一点破線は排気バルブ９の位相を示している。図６に示すように、仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致している場合は、１番気筒（＃１）の吸気行程と４番気筒（＃４）の吸気行程とにおいて、吸入空気量Ｇａが増加する。
【００７５】
一方、仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致しない場合は、図７に示すように、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気バルブ８が膨張行程中に開弁することになる。１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の膨張行程時は、排気バルブ９も開弁するため、吸気ポート６と排気ポート７の双方から気筒２内へガスが吸入される。その結果、吸入空気量Ｇａは、吸気バルブ８が開弁した時に殆ど増加しない。
【００７６】
そこで、ＥＣＵ１４は、予め定められた所定期間における吸入空気量Ｇａの積算値（以
下、「積算吸入空気量」と称する）ΣＧａを求め、その積算吸入空気量ΣＧａを正常値と比較することにより仮判定位置ｃｐｒｐ１の正否を判別する。
【００７７】
上記した所定期間は、第１吸気カムシャフト８３が少なくとも１回転する期間、又はクランクシャフト５が少なくとも２回転する期間に設定される。また、上記した正常値は、仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致する場合の積算吸入空気量ΣＧａに相当し、予め実験的に求められているものとする。
【００７８】
ＥＣＵ１４は、積算吸入空気量ΣＧａと正常値との差が許容値以下である時は仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致していると判定し、仮判定位置ｃｐｒｐ１を実回転位置ｃｐｒ１に設定する。
【００７９】
一方、積算吸入空気量ΣＧａと正常値との差が許容値を超える時は、ＥＣＵ１４は、仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致していないと判定する。その場合、ＥＣＵ１４は、前記した２つの回転位置ｃｐ１１，ｃｐ１２の何れか他方を実回転位置ｃｐｒ１に設定する。
【００８０】
尚、上記した積算吸入空気量ΣＧａの代わりに、吸入空気量Ｇａが増加するタイミング（言い換えれば、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気行程時に吸入空気量Ｇａが増加しているか否か）や、吸入空気量Ｇａの最大値等をパラメータとして、仮判定位置ｃｐｒｐ１の正否が判別されてもよい。
【００８１】
また、上記した所定期間において第２吸気カムシャフト８４が回転されるようにしてもよい。これによると、所定期間経過後に燃料噴射や点火を開始することができるため、内燃機関１を直ちに始動させることができる。一方、上記した所定期間において第２吸気カムシャフト８４が回転されないようにしてもよい。これによると、仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と一致している場合と仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置と相違する場合とにおける積算吸入空気量ΣＧａの差が顕著となるため、判定精度を高めることができる。
【００８２】
次に、第２カムポジションセンサ３１が故障した場合は、ＥＣＵ１４は、先ず、第１カムポジションセンサ３０が故障した場合と同様の手順により、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２を決定する。そして、ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に、第２吸気カムシャフト８４と排気カムシャフト９２とを回転させるべく第２モータ２１及び第３モータ２４を制御する。
【００８３】
図８は、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実回転位置と一致する場合の吸入空気量Ｇａの変化を示している。図８において、吸気バルブ８は２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気行程において開弁し、排気バルブ９は２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の膨張行程から排気行程において開弁する。このため、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気行程において吸入空気量Ｇａが顕著に増加する。
【００８４】
一方、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実際の回転位置と一致していない場合は、図９に示すように、吸気バルブ８が２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の膨張行程において開弁し、排気バルブ９が２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の膨張行程から排気行程において開弁する。すなわち、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の膨張行程において、吸気バルブ８の開弁期間と排気バルブ９の開弁期間とはオーバーラップする。このため、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気行程は勿論のこと、膨張行程においても吸入空気量Ｇａが殆ど増加しない。
【００８５】
従って、ＥＣＵ１４は、所定期間中の積算吸入空気量ΣＧａを求め、その積算吸入空気
量ΣＧａと正常値とを比較することにより、仮判定位置ｃｐｒｐ２の正否を判別することができるとともに、その判別結果に応じて実回転位置ｃｐｒ２を特定することもできる。
【００８６】
また、第３カムポジションセンサ３２が故障した場合は、ＥＣＵ１４は、先ず、第１カムポジションセンサ３０が故障した場合と同様の手順により、排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３を決定する。そして、ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に、第１吸気カムシャフト８３（又は第２吸気カムシャフト８４）と排気カムシャフト９２とを回転させるべく第１モータ１８（又は第２モータ２１）及び第３モータ２４を制御する。
【００８７】
ここで、排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置と一致している場合は、前述した図６（又は図８）に示したように、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）（又は、２番気筒（＃２）及び４番気筒（＃４））の吸気行程において、吸入空気量Ｇａが顕著に増加する。
【００８８】
一方、排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実際の回転位置と一致しない場合は、図１０、図１１に示すように、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）（又は、２番気筒（＃２）及び４番気筒（＃４））の吸気行程において、吸入空気量Ｇａが殆ど増加しない。
【００８９】
従って、ＥＣＵ１４は、所定期間中の積算吸入空気量ΣＧａを求め、その積算吸入空気量ΣＧａと正常値とを比較することにより、仮判定位置ｃｐｒｐ３の正否を判別することができるとともに、その判別結果に基づいて実回転位置ｃｐｒ３を特定することもできる。
【００９０】
以上述べたように、３つのカムポジションセンサ３０、３１、３２のうち何れか１つが故障した場合は、内燃機関１の吸入空気量と相関する物理量に基づいて、カムポジションセンサが故障したカムシャフトの実回転位置を一意に特定することができる。
【００９１】
尚、３つのカムポジションセンサ３０、３１、３２のうち何れか２つが故障した場合も、内燃機関１の吸入空気量に基づいて、カムポジションセンサが故障したカムシャフトの回転位置を一意に特定することは可能である。
【００９２】
例えば、第１カムポジションセンサ３０と第２カムポジションセンサ３１が故障した場合は、ＥＣＵ１４は、先ず、第１レゾルバ２０及び第２レゾルバ２３の検出信号に基づいて、第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ２を決定する。
【００９３】
ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に第１吸気カムシャフト８３と排気カムシャフト９２のみを回転させて積算吸入空気量ΣＧａを求める。そして、ＥＣＵ１４は、前記積算吸入空気量ΣＧａと正常値とを比較することにより、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１の正否を判別するとともに、その判別結果に基づいて第１吸気カムシャフト８３の実回転位置ｃｐｒ１を特定する。
【００９４】
このように第１吸気カムシャフト８３の実回転位置ｃｐｒ１が特定されると、ＥＣＵ１４は、第２吸気カムシャフト８４と排気カムシャフト９２を回転させて積算吸入空気量ΣＧａを求める。次いで、ＥＣＵ１４は、前記積算吸入空気量ΣＧａと正常値とを比較することにより、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２の正否を判別するとともに、その判別結果に基づいて第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定する。
【００９５】
上記した例では、ＥＣＵ１４は、第１吸気カムシャフト８３の実回転位置ｃｐｒ１を特定した後に第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定しているが、第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定した後に第１吸気カムシャフト８３の実回転位置ｃｐｒ１を特定してもよい。
【００９６】
次に、第１カムポジションセンサ３０と第３カムポジションセンサ３２が故障した場合は、ＥＣＵ１４は、先ず、第１レゾルバ２０と第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３を決定する。
【００９７】
ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に、上記した仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３に基づいて第２吸気カムシャフト８４と排気カムシャフト９２のみを回転させて積算吸入空気量ΣＧａを求める。そして、ＥＣＵ１４は、前記積算吸入空気量ΣＧａと正常値とを比較することにより、排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３の正否を判別するとともに、その判別結果に基づいて排気カムシャフト９２の実回転位置ｃｐｒ３を特定する。
【００９８】
このように排気カムシャフト９２の実回転位置ｃｐｒ３が特定されると、ＥＣＵ１４は、第１吸気カムシャフト８３と排気カムシャフト９２とを回転させて積算吸入空気量ΣＧａを求める。そして、ＥＣＵ１４は、前記積算吸入空気量ΣＧａと正常値とを比較することにより、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１の正否を判別するとともに、その判別結果に基づいて第１吸気カムシャフト８３の実回転位置ｃｐｒ１を特定する。
【００９９】
尚、第２カムポジションセンサ３１と第３カムポジションセンサ３２が故障した場合は、第１カムポジションセンサ３０と第３カムポジションセンサ３２が故障した場合と同様に、先ず排気カムシャフト９２の実回転位置ｃｐｒ３を特定し、次いで第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定すればよい。
【０１００】
以上述べたように、本実施例の内燃機関の動弁システムによれば、複数のカムシャフトのうち少なくとも１本のカムシャフトの実回転位置を特定可能な場合は、残りのカムシャフトの実回転位置をカムポジションセンサに依存することなく特定することができる。
【０１０１】
その結果、複数のカムポジションセンサのうち１つのカムポジションセンサが正常であれば、全てのカムシャフトの回転位置を特定することが可能となる。また、本実施例の内燃機関の動弁システムを利用すると、複数のカムシャフトのうち１つのカムシャフトにカムポジションセンサが設けられていれば、全てのカムシャフトの回転位置を特定することが可能である。そのため、カムポジションセンサの設置数を減らすこともできる。
【０１０２】
以下、本実施例においてカムシャフトの実回転位置を特定する手順について図１２に沿って説明する。図１２は、カムシャフトの実回転位置を特定する際にＥＣＵ１４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１４によって内燃機関１の始動時（例えば、イグニッションスイッチがオフからオンへ切り換えられた時）に実行される。
【０１０３】
図１２の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は先ずＳ１０１の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１において、全てのカムポジションセンサが正常であるか否かを判別する。Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０２へ進む。
【０１０４】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、各カムポジションセンサの検出信号と各レゾルバの検出
信号とに基づいて各カムシャフトの実回転位置ｃｐｒを特定し、本ルーチンの実行を終了する。
【０１０５】
一方、前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、カムポジションセンサが故障しているカムシャフト（以下、「故障カムシャフト」と称する）が取り得る複数の回転位置を特定する。詳細には、ＥＣＵ１４は、故障カムシャフトに対応したレゾルバ（故障カムシャフトを回転させるためのモータに取り付けられたレゾルバ）の検出信号を読み込む。次いで、ＥＣＵ１４は、前記レゾルバの検出信号に対して故障カムシャフトが取り得る複数の回転位置を特定する。このようにＥＣＵ１４がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明にかかる特定手段が実現される。
【０１０６】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０３で特定された複数の回転位置のうち１つを仮判定位置ｃｐｒｐに設定する。その際、複数の回転位置のうち何れを仮判定位置ｃｐｒｐに選択するかは問わない。
【０１０７】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、実回転位置ｃｐｒが既に特定されているカムシャフトの少なくとも１つ（以下、「正常カムシャフト」と称する）と故障カムシャフトとをクランクシャフト５に同期したタイミングで回転させるべくモータを制御する。その際、故障カムシャフトが吸気カムシャフトであれば、正常カムシャフトとして排気カムシャフトが選択されるものとする。一方、故障カムシャフトが排気カムシャフトであれば、正常カムシャフトとして吸気カムシャフトが選択されるものとする。
【０１０８】
上記したＳ１０４及びＳ１０５の処理をＥＣＵ１４が実行することにより、本発明にかかる仮判定手段が実現される。
【０１０９】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０５の処理を実行した時点（詳細には、カムシャフトとクランクシャフトとが相互に同期したタイミングで回転し始めた時点）から所定期間が経過するまでエアフローメータ６１の検出信号を積算することにより、積算吸入空気量ΣＧａを求める。
【０１１０】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０６で求められた積算吸入空気量ΣＧａと予め求められている正常値ΣＧａｓとの差の絶対値（＝｜ΣＧａ−ΣＧａｓ｜）が許容値α以下であるか否かを判別する。Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０８へ進む。
【０１１１】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０４で特定された仮判定位置ｃｐｒｐを実回転位置ｃｐｒに設定して本ルーチンの実行を終了する。尚、故障カムシャフトが複数存在する場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３へ戻るようにしてもよい。
【０１１２】
また、前記したＳ１０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ１４は、故障カムシャフトの仮判定位置ｃｐｒｐを変更する。例えば、第１カムポジションセンサ３０が故障している場合であって、第１吸気カムシャフト８３が取り得る２つの回転位置ｃｐ１１，ｃｐ１２のうち一方の回転位置ｃｐ１１が前記Ｓ１０３で仮判定位置ｃｐｒｐ１として設定されている場合であれば、ＥＣＵ１４は、当該Ｓ１０９において他方の回転位置ｃｐ１２を仮判定位置ｃｐｒｐ１に設定すればよい。
【０１１３】
続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１０へ進み、前記Ｓ１０９で設定された仮判定位置ｃｐｒｐに従ってカムシャフトを回転させ、積算吸入空気量ΣＧａを取得し直す。
【０１１４】
Ｓ１１１では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１１０で取得された積算吸入空気量ΣＧａと正常値ΣＧａｓとの差の絶対値が許容値α以下であるか否かを判別する。Ｓ１１１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０９へ戻る。一方、Ｓ１１１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１２へ進み、前記Ｓ１０９で設定された仮判定位置ｃｐｒｐを実回転位置ｃｐｒに設定する。
【０１１５】
ここで、ＥＣＵ１４が前記したＳ１０６および／またはＳ１１０を実行することにより、本発明にかかる取得手段が実現される。さらに、ＥＣＵ１４が前記したＳ１０７からＳ１０８の処理、および／またはＳ１１１からＳ１１２の処理を実行することにより、本発明にかかる判定手段が実現される。
【０１１６】
尚、減速機構の減速比が“２”である場合には、図１２におけるＳ１０９からＳ１１２の処理が省略されてもよい。これは、レゾルバの検出信号に対してカムシャフトが取り得る２つの回転位置のうち、一方の回転位置（Ｓ１０４で仮判定位置に設定された回転位置）が実回転位置と一致しないと判定された場合（Ｓ１０７で否定判定された場合）は、上記した２つの回転位置のうち他方の回転位置が実回転位置であると特定可能であるからである。
【０１１７】
＜実施例２＞
次に、本発明にかかる内燃機関の動弁システムの第２の実施例について図１３から図１９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１８】
前述した第１の実施例では、３つのカムシャフトのうち少なくとも１つの回転位置を特定可能な条件下において他のカムシャフトの回転位置を特定する例について述べたが、本実施例では３つのカムシャフトの何れの回転位置も特定不可能な条件下において各カムシャフトの回転位置を特定する例について述べる。
【０１１９】
図１３は、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致していない状態において、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２が回転させられた場合の吸入空気量Ｇａの変化を示す図である。
【０１２０】
図１３において、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の膨張行程において吸気バルブ８のみが開弁するため、吸入空気量Ｇａが顕著に増加する。この場合の積算吸入空気量ΣＧａは、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合（例えば、図６を参照）の積算吸入空気量ΣＧａと同等になる。さらに、双方の場合において、吸入空気量Ｇａの増加タイミングや吸入空気量Ｇａの最大値も略同等となる。
【０１２１】
同様に、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致していない場合と、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合とにおいても、積算吸入空気量ΣＧａ、吸入空気量Ｇａの増加タイミング、及び吸入空気量Ｇａの最大値が略同等となる。
【０１２２】
また、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致していない場合（例えば
、図１０を参照）と、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致している場合（図７を参照）とにおいても、積算吸入空気量ΣＧａ、吸入空気量Ｇａの増加タイミング、及び吸入空気量Ｇａの最大値が略同等となる。
【０１２３】
さらに、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致していない場合（例えば、図１１を参照）と、第２吸気カムシャフト８４の仮判定位置ｃｐｒｐ２が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致している場合（例えば、図９を参照）とにおいても、積算吸入空気量ΣＧａ、吸入空気量Ｇａの増加タイミング、及び吸入空気量Ｇａの最大値が略同等となる。
【０１２４】
従って、３つのカムシャフトの何れの回転位置も特定不可能な場合（例えば、３つのカムポジションセンサが全て故障した場合、或いは３つのカムシャフトの何れにもカムポジションセンサが設けられていない場合）においては、前述した第１の実施例で述べた方法によりカムシャフトの実回転位置を特定することは困難となる。
【０１２５】
そこで、本実施例では、内燃機関１の４つの気筒２のうち、少なくとも１つの気筒（特定気筒）の吸気量に相関する物理量を検出することにより、各カムシャフトの実回転位置を特定するようにした。
【０１２６】
尚、気筒２の吸気量に相関する物理量を検出する構成としては、特定気筒の吸気ポートにエアフローメータを配置する構成、或いは特定気筒の吸気ポートに圧力センサを取り付ける構成を例示することができる。本実施例では、特定気筒の吸気ポートにエアフローメータを取り付ける場合について述べる。
【０１２７】
図１４は、本実施例における内燃機関の概略構成を示す図である。図１４において、内燃機関１の１番気筒（＃１）の吸気ポート６には、サブエアフローメータ４０が取り付けられている。サブエアフローメータ４０は、ＥＣＵ１４と電気的に接続され、該サブエアフローメータ４０の検出信号がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。その他の構成は、前述した第１の実施例で述べた内燃機関１と同様である。
【０１２８】
次に、前記サブエアフローメータ４０を利用してカムシャフトの回転位置を特定する手順について述べる。
【０１２９】
先ず、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０及び第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３を特定する。
【０１３０】
続いて、ＥＣＵ１４は、内燃機関１のクランキング中に第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２を回転させるべく第１モータ１８及び第３モータ２４を制御する。その際、ＥＣＵ１４は、前記仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３に基づき、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２がクランクシャフト５に同期したタイミングで回転するように第１モータ１８及び第３モータ２４を制御する。さらに、ＥＣＵ１４は、第１吸気カム８１及び排気カム９１の作用角を前述した第１の実施例と同様に設定する。
【０１３１】
ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号をモニタし、該サブエアフローメータ４０の検出信号が増加するタイミングを特定する。ここで、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３に基づいて第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２が回転された場合において、サブエアフローメータ４０の検出信号をモニタした結果を図１５から図１
８に示す。
【０１３２】
図１５は、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合のサブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１を示している。
【０１３３】
図１６は、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致しない場合のサブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１を示している。
【０１３４】
図１７は、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致しない場合のサブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１を示している。
【０１３５】
図１８は、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致している場合のサブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１を示している。
【０１３６】
図１５から図１８を参照すると、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合と、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致しない場合とに限り、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が顕著な増加を示している。
【０１３７】
さらに、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合と、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致しない場合とでは、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１の増加タイミングが異なる。
【０１３８】
すなわち、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致する場合は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の吸気行程で増加する。これに対し、第１吸気カムシャフト８３の仮判定位置ｃｐｒｐ１が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフト９２の仮判定位置ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致しない場合は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の膨張行程で増加する。
【０１３９】
従って、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の吸気行程で増加した場合は、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３が実回転位置に一致していると判定することができる。その場合、ＥＣＵ１４は、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３を実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３に設定すればよい。
【０１４０】
さらに、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の膨張行程で増加した場合は、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の双方が実回転位置に一致していないと判定することができる。その場合、ＥＣＵ１４は、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２が取り得る２つの回転位置のうち、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３に選択されなかった方の回転位置が実回転位置に一致すると判定することができる。
【０１４１】
また、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）
の吸気行程及び膨張行程において増加しなかった場合は、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の何れか一方が実回転位置に一致していないと判定することができる。その場合、ＥＣＵ１４は、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の何れか一方を変更して第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２を回転させ、その際のサブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１をモニタすればよい。その結果、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１は、１番気筒（＃１）の吸気行程又は膨張行程の何れかにおいて顕著な増加を示すため、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の何れが実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３と一致しているか（言い換えれば、仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の何れが実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３と一致していないか）を識別することができる。
【０１４２】
このようにして第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２の実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３が特定された後は、ＥＣＵ１４は、前述した第１の実施例と同様の方法により第２吸気カムシャフト８４の回転位置を特定することができる。
【０１４３】
従って、本実施例の内燃機関の動弁システムによれば、複数のカムシャフトの何れの回転位置も特定不可能な条件下においても、各カムシャフトの実回転位置を特定することが可能となる。
【０１４４】
その結果、複数のカムポジションセンサの全てが故障した場合であっても、全てのカムシャフトの回転位置を特定することができる。また、本実施例の内燃機関の動弁システムを利用すると、複数のカムシャフトの何れにもカムポジションセンサが設けられていない場合であっても全てのカムシャフトの回転位置を特定することができる。そのため、動弁システムの部品点数を減少させることができる。
【０１４５】
以下、本実施例において各カムシャフトの回転位置を特定する手順について図１９に沿って説明する。図１９は、カムシャフトの実回転位置を特定する際にＥＣＵ１４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１４によって内燃機関１の始動時（例えば、イグニッションスイッチがオフからオンへ切り換えられた時）に実行される。
【０１４６】
図１９の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は先ずＳ２０１の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０１において、正常なカムポジションセンサがあるか否かを判別する。前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進み、エアフローメータ６１の検出信号Ｇａに基づく判定処理を実行する。つまり、ＥＣＵ１４は、前述した第１の実施例と同様の手順（例えば、図１２を参照）によりカムシャフトの回転位置を特定する。但し、全てのカムポジションセンサが正常である場合は、カムポジションセンサとレゾルバの検出信号に基づいて各カムシャフトの実回転位置が特定されるものとする。
【０１４７】
Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０３へ進む。Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０の検出信号と第３レゾルバ２６の検出信号とに基づいて、第１吸気カムシャフト８３が取り得る２つの回転位置ｃｐ１１，ｃｐ１２と、排気カムシャフト９２が取り得る２つの回転位置ｃｐ３１，ｃｐ３２を特定する。
【０１４８】
Ｓ２０４では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０３で特定された第１吸気カムシャフト８３の回転位置ｃｐ１１，ｃｐ１２のうち一方の回転位置ｃｐ１１を仮判定位置ｃｐｒｐ１に設定するとともに、前記Ｓ２０３で特定された排気カムシャフト９２の回転位置ｃｐ３１，ｃｐ３２のうち一方の回転位置ｃｐ３１を仮判定位置ｃｐｒｐ３に設定する。尚、２つの回転位置のうち、何れの回転位置を仮判定位置に選択するかは問わない。
【０１４９】
Ｓ２０５では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０４で設定された仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３に基づき、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２がクランクシャフト５に同期したタイミングで回転するように第１モータ１８及び第３モータ２４を制御する。
【０１５０】
Ｓ２０６では、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１をモニタする。続いて、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０７において、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の吸気行程で増加したか否か判別する。すなわち、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が前述した図１５に示したタイミングで増加したか否かを判別する。
【０１５１】
前記Ｓ２０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０８へ進む。Ｓ２０８では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０４で設定された仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３を実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３に設定する。その後、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進み、前述した第１の実施例で述べた方法により、第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定する。
【０１５２】
前記Ｓ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０９へ進む。Ｓ２０９では、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が１番気筒（＃１）の膨脹行程で増加したか否か判別する。すなわち、ＥＣＵ１４は、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１が前述した図１６に示したタイミングで増加したか否かを判別する。
【０１５３】
前記Ｓ２０９において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２１０へ進む。Ｓ２１０では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０４で設定された仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３の双方が実回転位置に一致していないと判定し、前記Ｓ２０３で特定された回転位置ｃｐ１２，ｃｐ３２を実回転位置ｃｐｒ１，ｃｐｒ３に設定する。その後、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進み、前述した第１の実施例と同様の方法により、第２吸気カムシャフト８４の実回転位置ｃｐｒ２を特定する。
【０１５４】
一方、前記Ｓ２０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２１１へ進む。Ｓ２１１では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０４で設定された仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３のうち何れか一方が実回転位置に一致していないと判定し、それら仮判定位置ｃｐｒｐ１，ｃｐｒｐ３のうち何れか一方を変更する。そして、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０５以降の処理を再度実行する。その場合、サブエアフローメータ４０の検出信号Ｇａ１は、１番気筒（＃１）の吸気行程又は膨張行程において増加することになる。その結果、第１吸気カムシャフト８３及び排気カムシャフト９２の実回転位置を特定することができる。
【０１５５】
このようにＥＣＵ１４が図１９の制御ルーチンを実行することにより、３つのカムシャフトの何れの回転位置を特定不可能な場合であっても、各カムシャフトの実回転位置を特定することができる。
【０１５６】
尚、本実施例では、１番気筒（＃１）の吸気ポート６にサブエアフローメータ４０が取り付けられる例について述べたが、２番気筒（＃２）、３番気筒（＃３）、或いは４番気筒（＃４）の吸気ポート６にサブエアフローメータ４０が取り付けられてもよい。但し、２番気筒（＃２）又は３番気筒（＃３）の吸気ポート６にサブエアフローメータ４０が取り付けられる場合は、図１９の制御ルーチンにおいて第１吸気カムシャフト８３の代わりに第２吸気カムシャフト８４が回転されるものとする。要するに、サブエアフローメータ４０が取り付けられた気筒２の吸気バルブ８を開閉させるカムシャフトと排気カムシャフト９２とを回転させて各カムシャフトの回転位置を特定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】吸気側駆動機構の構成を示す図である。
【図３】排気側駆動機構の構成を示す図である。
【図４】第１レゾルバの検出信号と第１吸気カムシャフトの回転位置と第１カムポジションセンサの検出信号との関係を示す図である。
【図５】第１レゾルバの検出信号に対して第１吸気カムシャフトが取り得る回転位置を示す図である。
【図６】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致している場合における吸入空気量の変化を示す図である。
【図７】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致しない場合における吸入空気量の変化を示す図である。
【図８】第２吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致している場合における吸入空気量の変化を示す図である。
【図９】第２吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致していない場合における吸入空気量の変化を示す図である。
【図１０】排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致していない場合における吸入空気量の変化を示す第１の図である。
【図１１】排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置と一致していない場合における吸入空気量の変化を示す第２の図である。
【図１２】第１の実施例においてカムシャフトの回転位置を特定するための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致しない場合における吸入空気量の変化を示す図である。
【図１４】第２の実施例における内燃機関の概略構成を示す図である。
【図１５】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致する場合におけるサブエアフローメータの検出信号を示す図である。
【図１６】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致しない場合におけるサブエアフローメータの検出信号を示す図である。
【図１７】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致し且つ排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致しない場合におけるサブエアフローメータの検出信号を示す図である。
【図１８】第１吸気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致せず且つ排気カムシャフトの仮判定位置が実回転位置に一致する場合におけるサブエアフローメータの検出信号を示す図である。
【図１９】第２の実施例においてカムシャフトの回転位置を特定するための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５８】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・ピストン
４・・・・コネクティングロッド
５・・・・クランクシャフト
６・・・・吸気ポート
７・・・・排気ポート
８・・・・吸気バルブ
９・・・・排気バルブ
１０・・・吸気側駆動機構
１１・・・排気側駆動機構
１２・・・燃料噴射弁
１３・・・点火プラグ
１５・・・クランクポジションセンサ
１６・・・水温センサ
１７・・・イグニッションスイッチ
１８・・・モータ
１９・・・第１出力ギア
２０・・・レゾルバ
２１・・・第２モータ
２２・・・第２出力ギア
２３・・・第２レゾルバ
２４・・・第３モータ
２５・・・第３出力ギア
２６・・・第３レゾルバ
３０・・・第１カムポジションセンサ
３１・・・第２カムポジションセンサ
３２・・・第３カムポジションセンサ
４０・・・サブエアフローメータ
６０・・・吸気通路
６１・・・エアフローメータ
７０・・・排気通路
８０・・・バルブリフタ
８１・・・第１吸気カム
８２・・・第２吸気カム
８３・・・第１吸気カムシャフト
８４・・・第２吸気カムシャフト
８５・・・第１ドリブンギア
８６・・・第２ドリブンギア
８７・・・バルブスプリング
９０・・・バルブリフタ
９１・・・排気カム
９２・・・排気カムシャフト
９３・・・第３ドリブンギア
９４・・・バルブスプリング
【図１】
2010065597.tif 000003
【図２】
2010065597.tif 000004
【図３】
2010065597.tif 000005
【図４】
2010065597.tif 000006
【図５】
2010065597.tif 000007
【図６】
2010065597.tif 000008
【図７】
2010065597.tif 000009
【図８】
2010065597.tif 000010
【図９】
2010065597.tif 000011
【図１０】
2010065597.tif 000012
【図１１】
2010065597.tif 000013
【図１２】
2010065597.tif 000014
【図１３】
2010065597.tif 000015
【図１４】
2010065597.tif 000016
【図１５】
2010065597.tif 000017
【図１６】
2010065597.tif 000018
【図１７】
2010065597.tif 000019
【図１８】
2010065597.tif 000020
【図１９】
2010065597.tif 000021