(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブ作動特性を切り換える油圧式のバルブ特性切換機構および油圧源から該バルブ特性切換機構へ供給される作動油の油圧を切り換える油圧切換弁を有する第１バルブ制御機構と、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉時期である位相を変更する油圧式のバルブ位相可変機構および前記油圧源からバルブ位相可変機構へ供給される作動油の油圧を制御する油圧制御弁を有する第２バルブ制御機構とを備えた動弁装置と、
前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて前記油圧切換弁の作動を制御する第１弁作動制御手段と、
前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて前記油圧制御弁の作動を制御する第２弁作動制御手段と、
前記バルブ作動特性にそれぞれ対応して前記内燃機関の燃焼状態を制御する制御量が保有された制御量保有手段と、
該制御量保有手段の制御量に基づいて作動される燃焼制御手段と、
前記作動油の性状を検出する作動油性状検出手段と、
前記油圧切換弁の油圧切換時点から前記バルブ特性切換機構によるバルブ作動特性の切換が完了するまでのディレイ時間を、前記作動油性状検出手段により検出された作動油性状に基づいて設定するディレイ時間設定手段と、
前記油圧切換弁による前記バルブ特性切換機構への油圧の切換時点から前記ディレイ時間経過後に切換後のバルブ作動特性に対応する前記制御量保有手段に切り換える切換手段と、
を備え、
前記油圧制御弁は、前記第２弁作動制御手段によりデューティ制御された供給電流量に応じて作動され、前記作動油性状検出手段は、前記油圧制御弁で制御された油圧により、前記バルブ位相可変機構が一定の位相を保持しているときの前記供給電流量のデューティ比に基づいて前記作動油性状を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
位相が変更される前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて目標位相を設定する目標位相設定手段と、
該位相検出手段により検出された位相の変化速度を算出する位相変化速度算出手段と、
前記目標位相が変化したか否かを判別する判別手段と、
を備え、
前記判別手段により前記目標位相が変化したと判別されたとき、前記作動油性状検出手段は、位相の前記変化速度に基づいて前記作動油性状を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
位相が変更される前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて目標位相を設定する目標位相設定手段と、
前記目標位相が変化したか否かを判別する判別手段と、
を備え、
前記第２弁作動制御手段は、前記目標位相と前記位相検出手段により検出された位相とが一致するように前記油圧制御弁の作動を制御し、前記判別手段により前記目標位相が変化したと判別されたとき、前記作動油性状検出手段は、前記目標位相と前記位相検出手段により検出された位相との偏差に基づいて前記作動油性状を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、吸気弁または排気弁のリフト量等のバルブ作動特性を切り換える油圧式のバルブ特性切換機構および吸気弁または排気弁の位相を変更する油圧式のバルブ位相可変機構を有する動弁装置を備えた内燃機関において、バルブ作動特性を切り換える際に、バルブ特性切換機構に供給される作動油の粘度等、作動油の性状を反映したタイミングで、燃料噴射量等の内燃機関の燃焼状態を制御する制御量が記憶されたマップを切り換える制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気弁および排気弁を、機関低速回転時に小リフト量および小開弁期間の低速用カムにより駆動し、機関高速回転時は大リフト量および大開弁期間の高速用カムにより駆動することで、バルブ作動特性を切り換える油圧式のバルブ特性切換機構を有する動弁装置を備えた内燃機関が知られている（特許第２６１９６９６号公報参照）。
このバルブ特性切換機構は、吸気弁および排気弁の各ロッカーアームに設けられた連結ピンと油圧切換弁とを備え、油圧切換弁により切り換えられるオイルの油圧で連結ピンを移動させて、それらロッカーアームを連結状態または連結解除状態にすることで、低速用カムまたは高速用カムで各ロッカーアーム、したがって吸気弁および排気弁が駆動されるようにしている。
【０００３】
そして、バルブ作動特性の切換時には、燃料噴射量のマップおよび点火時期のマップを、バルブ作動特性に対応した低速用マップまたは高速用マップに切り換えて、燃料噴射量制御および点火時期制御を行っている。その際、油圧切換弁で切り換えられた油圧により、全ての気筒のバルブ特性切換機構の切換動作が完了するまでのディレイ時間をタイマに予めセットし、このディレイ時間が経過した後にマップの切換えが行われるようにすることで、各バルブ作動特性に合った燃料噴射量制御および点火時期制御がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、タイマにセットされるディレイ時間は、エンジンストール防止およびドライバビリティーの悪化防止の観点から決められた一定値（固定値）が採用されていて、バルブ特性切換機構の作動油であるオイルの性状の変化に対応したものとなっていなかった。そのため、オイルが機関の運転状態等の影響を受けた結果、オイルの性状（例えば油温の高低によるオイルの粘度）が変化して、バルブ特性切換機構の作動の応答性が異なるものとなることに起因して、実際上は全ての気筒のバルブ特性切換機構が既に高速側（または低速側）に切り換わっているにも拘わらず、燃料噴射量および点火時期のマップがそれぞれ低速用（または高速用）のマップになっていることがあった。そして、このバルブ作動特性の切換時点とマップの切換時点とのズレにより吸入空気量と燃料噴射量および点火時期とが適合しなくなる短時間、空燃比または点火時期がその最適値から外れた状態が生じて、前述のエンジンストール防止およびドライバビリティーの悪化防止以外の内燃機関の性能上、特に排気エミッション上好ましくない結果をもたらしていた。
【０００５】
本出願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動弁装置における油圧式のバルブ特性切換機構の作動油の性状を検出して、内燃機関の燃焼状態を制御する制御量を保有する制御量保有手段の切換タイミングを決定するディレイ時間を、検出された作動油性状に応じて変更することにより、バルブ作動特性の切換タイミングと燃焼状態を制御する制御量を保有する保有手段の切換タイミングとを極力一致させて、内燃機関の性能の一層の向上を図ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
本出願の請求項１記載の発明は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブ作動特性を切り換える油圧式のバルブ特性切換機構および油圧源から該バルブ特性切換機構へ供給される作動油の油圧を切り換える油圧切換弁を有する第１バルブ制御機構と、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉時期である位相を変更する油圧式のバルブ位相可変機構および前記油圧源からバルブ位相可変機構へ供給される作動油の油圧を制御する油圧制御弁を有する第２バルブ制御機構とを備えた動弁装置と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて前記油圧切換弁の作動を制御する第１弁作動制御手段と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて前記油圧制御弁の作動を制御する第２弁作動制御手段と、前記バルブ作動特性にそれぞれ対応して前記内燃機関の燃焼状態を制御する制御量が保有された制御量保有手段と、該制御量保有手段の制御量に基づいて作動される燃焼制御手段と、前記作動油の性状を検出する作動油性状検出手段と、前記油圧切換弁の油圧切換時点から前記バルブ特性切換機構によるバルブ作動特性の切換が完了するまでのディレイ時間を、前記作動油性状検出手段により検出された作動油性状に基づいて設定するディレイ時間設定手段と、前記油圧切換弁による前記バルブ特性切換機構への油圧の切換時点から前記ディレイ時間経過後に切換後のバルブ作動特性に対応する前記制御量保有手段に切り換える切換手段とを備え、前記油圧制御弁は、前記第２弁作動制御手段によりデューティ制御された供給電流量に応じて作動され、前記作動油性状検出手段は、前記油圧制御弁で制御された油圧により、前記バルブ位相可変機構が一定の位相を保持しているときの前記供給電流量のデューティ比に基づいて前記作動油性状を検出する内燃機関の制御装置である。
【０００７】
この請求項１記載の発明によれば、バルブ特性切換機構を作動させる作動油の作動油性状に基づいて設定されたディレイ時間経過後に、切換手段が、動弁機構の切換前のバルブ作動特性に対応した制御量保有手段から、切換後のバルブ作動特性に対応した制御量保有手段に切り換える。そして、燃焼制御手段がその切り換えられた制御量保有手段に保有された制御量に基づいて内燃機関の燃焼制御を行う。その結果、ディレイ時間は内燃機関の運転状態の影響を受けて変化する作動油性状の変化に対応して設定できるため、バルブ特性切換機構による動弁機構のバルブ作動特性の切換タイミングと制御量保有手段の切換タイミングとを略一致させて、バルブ作動特性に最適な制御量で内燃機関の燃焼状態を制御することができるので、内燃機関の性能の一層の向上が可能となる。
作動油性状検出手段は、油圧で作動されるバルブ位相可変機構および油圧制御弁を有する第２バルブ制御機構を利用して、その挙動に基づいてバルブ特性切換機構の作動油性状を検出できる。その結果、作動油性状を直接検出する検出手段、例えば作動油の油温センサは不要であり、コストを削減できる。また、作動油性状に影響を与える要因として、機関の運転状態に基づく要因（例えば作動油の油温）以外に、作動油の種類、作動油の経年変化等のものがあるが、これらの要因を全て取り込んだ結果としての作動油性状を検出することができるので、例えば、作動油の油温センサのみで作動油性状を検出する場合に比べて、より正確な作動油性状を検出でき、したがって、より正確な制御量保有手段の切換タイミングの設定ができる。
さらに、バルブ位相可変機構へ供給される作動油の油圧を制御する油圧制御弁への供給電流量のデューティ比を利用することで、作動油が供給されるバルブ位相可変機構により吸気弁または排気弁の位相が変化していない機関運転域であっても作動油性状を検出でき、それに基づいたディレイ時間を設定できる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の制御装置において、位相が変更される前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて目標位相を設定する目標位相設定手段と、該位相検出手段により検出された位相の変化速度を算出する位相変化速度算出手段と、前記目標位相が変化したか否かを判別する判別手段と、を備え、前記判別手段により前記目標位相が変化したと判別されたとき、前記作動油性状検出手段は、位相の前記変化速度に基づいて前記作動油性状を検出するものである。
【００１１】
この請求項２記載の発明によれば、供給される作動油の作動油性状を反映したバルブ位相可変機構の挙動から、作動油性状を検出できる。さらに、位相が大きく変化した場合や連続的に変化している場合にも作動油性状の検出が可能であることから、広範囲の機関運転域において作動油性状を逐次検出することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の制御装置において、位相が変更される前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて目標位相を設定する目標位相設定手段と、前記目標位相が変化したか否かを判別する判別手段と、を備え、前記第２弁作動制御手段は、前記目標位相と前記位相検出手段により検出された位相とが一致するように前記油圧制御弁の作動を制御し、前記判別手段により前記目標位相が変化したと判別されたとき、前記作動油性状検出手段は、前記目標位相と前記位相検出手段により検出された位相との偏差に基づいて前記作動油性状を検出するものである。
【００１３】
この請求項３記載の発明によれば、供給される作動油の作動油性状を反映したバルブ位相可変機構の挙動から、作動油性状を検出できる。しかも、作動油性状を反映した目標位相と実際の位相との偏差は、バルブ位相可変機構を目標位相に制御する際の過程で得られるデータであるため、作動油性状を検出するために、目標位相と実際の位相との偏差を求めるための独自の装置は不要である。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、本出願発明の実施形態を図１ないし図１８を参照して説明する。
図１ないし図１４、図１６、図１７に図示される実施形態において、内燃機関１は、車両に搭載される火花点火式の４気筒ＤＯＨＣ４バルブ内燃機関であり、各ピストン２はコネクティングロッド３を介してクランク軸４に連結されている。図１に図示されるように、クランク軸４の軸端部に設けられたドライブスプロケット５と、吸気カム軸６および排気カム軸７の一方の軸端部にそれぞれ設けられた吸気および排気カムスプロケット８，９とが、タイミングチェーン１０を介して連結されていて、両カム軸６，７は、クランク軸４が２回転したとき１回転するように回転駆動される。
【００１７】
各気筒には、吸気カム軸６により駆動される２個の吸気弁１１と、排気カム軸７により駆動される２個の排気弁１２とが設けられている。吸気カム軸６と吸気弁１１との間、そして排気カム軸７と排気弁１２との間には、それら弁１１，１２のバルブ作動特性、例えばリフト量および開弁期間を、３態様に切り換えるバルブ特性切換機構１３がそれぞれ設けられている。また、吸気カム軸６において、カムスプロケット８が設けられた軸端部には、吸気弁１１の開閉時期を無段階に進角または遅角してカム位相を変更するバルブ位相可変機構５０が設けられている。
【００１８】
吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３と排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３とは、実質的に同一構造であるため、以下、図２ないし図５を参照して、吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３の構造を説明する。
吸気カム軸６には、各気筒に対応して、低速用カム１５と高速用カム１６と隆起部１７とが、この順に並んで一体に設けられている。吸気カム軸６よりも下方において、吸気カム軸６と平行に固定されたロッカーシャフト１８には、低速用カム１５、高速用カム１６および隆起部１７にそれぞれ対応して、第１ロッカーアーム１９、第２ロッカーアーム２０および第３ロッカーアーム２１が揺動自在に支持されている。
【００１９】
図３に図示されるように、低速用カム１５は、吸気カム軸６の径方向に比較的小さい突出量で、その周方向に所定の角度範囲に渡って突出した高位部と、ベース円部とから構成されている。高速用カム１６は、吸気カム軸６の径方向の突出量が低速用カム１５の高位部の突出量より大きく、かつ周方向の角度範囲が低速用カム１５のそれより広い高位部と、ベース円部とから構成されている。隆起部１７は、吸気カム軸６の径方向に僅かに突出していて、その突出量が低速用カム１５の高位部の突出量よりかなり小さい突部と、ベース円部とから構成されている。
【００２０】
吸気弁１１のバルブステム２２の上端には、鍔部２３が設けられており、シリンダヘッド２４および鍔部２３間に圧縮状態で装着されたバルブスプリング２５によって、吸気弁１１は閉弁方向に付勢されている。ロッカーシャフト１８に揺動自在に支持された第１、第３ロッカーアーム１９，２１の一端部には吸気弁１１のバルブステム２２の上端に当接するタペットねじ２６がそれぞれ進退自在に設けられている。
【００２１】
第１、第２および第３ロッカーアーム１９，２０，２１には、ロッカーシャフト１８と両吸気弁１１との間に第１、第２および第３ローラ２７，２８，２９がそれぞれ設けられており、三つのロッカーアーム１９，２０，２１は、これらローラ２７，２８，２９を介して両カム１５，１６および隆起部１７にそれぞれ従動する。また、第２ロッカーアーム２０は、図示されない弾発付勢手段により、第２ローラ２８が高速用カム１６に当接するように付勢されている。
【００２２】
図５に図示されるように、第１ローラ２７は、ロッカーシャフト１８と平行な軸線を有していて、第１ロッカーアーム１９に嵌合して固定される内輪２７ａと、低速用カム１５に摺接する外輪２７ｂと、内輪２７ａおよび外輪２７ｂ間の複数のコロ２７ｃとから構成される。同様に、第２ローラ２８は、ロッカーシャフト１８と平行な軸線を有していて、第２ロッカーアーム２０に嵌合して固定される内輪２８ａと、高速用カム１６に摺接する外輪２８ｂと、内輪２８ａおよび外輪２８ｂ間の複数のコロ２８ｃとから構成され、第３ローラ２９は、ロッカーシャフト１８と平行な軸線を有していて、第３ロッカーアーム２１に嵌合して固定される内輪２９ａと、隆起部１７に摺接する外輪２９ｂと、内輪２９ａおよび外輪２９ｂ間の複数のコロ２９ｃとから構成される。そして、各内輪２７ａ，２８ａ，２９ａは、各ロッカーアーム１９，２０，２１が静止状態にあるとき、同一直線上に並ぶように固定されている。
【００２３】
図３ないし図５に図示されるように、第１および第３ロッカーアーム１９，２１には、両者の連結および連結解除を切換可能とする第１連結切換機構３０が設けられ、第１ないし第３ロッカーアーム１９，２０，２１には、これら三者の連結および連結解除を切換可能とする第２連結切換機構３１が設けられている。
【００２４】
すなわち、第１および第３ロッカーアーム１９，２１には、ロッカーシャフト１８に関して両吸気弁１１とは反対側で、第２ロッカーアーム２０を跨いで相互に対向する連結腕１９ａ，２１ａが一体に形成され、これら連結腕１９ａ，２１ａの間に、第１連結切換機構３０が設けられている。この第１連結切換機構３０は、連結腕１９ａ，２０ａを連結可能な連結ピストン３２と、連結ピストン３２の移動を規制する規制部材３３と、連結ピストン３２および規制部材３３を連結解除側に付勢する戻しばね３４とを備えている。両連結腕１９ａ，２０ａには、相互に対向するガイド穴３５，３６がロッカーシャフト１８と平行に形成されている。
【００２５】
連結ピストン３２は、ガイド穴３５に摺動可能に嵌合され、連結ピストン３２とガイド穴３５の閉塞端との間には第１油圧室３７が形成されている。また、第１ロッカーアーム１９には第１油圧室３７に連通する連通路３８が設けられ、ロッカーシャフト１８内にはオイルポンプ７０に通じる第１油圧供給路３９が形成されている。そして、この第１油圧供給路３９は、第１ロッカーアーム１９の揺動状態にかかわらず、連通路３８を介して第１油圧室３７に常時連通している。
【００２６】
一方、第２連結切換機構３１は、第１および第２ロッカーアーム１９，２０を連結可能な連結ピストン４１と、第２および第３ロッカーアーム２０，２１を連結可能な連結ピン４２と、連結ピストン４１および連結ピン４２の移動を規制する規制部材４３と、連結ピストン４１、連結ピン４２および規制部材４３を連結解除側に付勢する戻しばね４４とを備えている。
【００２７】
連結ピストン４１は、第１ローラ２７の内輪２７ａに摺動可能に嵌合され、連結ピストン４１の一端と第１ロッカーアーム１９との間に第２油圧室４５が形成されている。また、第１ロッカーアーム１９には第２油圧室４５に通じる連通路４６が設けられる。さらに、ロッカーシャフト１８内には、第１連結切換機構３０の第１油圧供給路３９とは隔絶されるとともに、オイルポンプ７０に通じる第２油圧供給路４７が形成されている。そして、この第２油圧供給路４７は、第１ロッカーアーム１９の揺動状態にかかわらず、連通路４６を介して第２油圧室４５に常時連通している。
【００２８】
連結ピストン４１の他端に一端が当接される連結ピン４２は、第２ローラ２８の内輪に摺動可能に嵌合されている。また、連結ピン４２の他端に当接する有底円筒状の規制部材４３は、第３ローラ２９の内輪２９ａに摺動可能に嵌合されている。戻しばね４４は、第３ロッカーアーム２１と規制部材４３との間に、圧縮状態で装着されている。
【００２９】
第１連結切換機構３０において、第１油圧室３７に供給される作動油の油圧が低圧になると、連結ピストン３２および規制部材３３は戻しばね３４の弾発力で連結解除側に移動し、この状態では連結ピストン３２および規制部材３３の当接面は第１ロッカーアーム１９および第３ロッカーアーム２１間にあって、第１および第３ロッカーアーム１９，２１は連結解除状態にある。第１油圧室３７に高油圧の作動油が供給されると、連結ピストン３２は戻しばね３４の弾発力に抗して連結側に移動し、連結ピストン３２がガイド穴３６に嵌合して第１および第３ロッカーアーム１９，２１は一体に連結された連結状態になる。
【００３０】
また、第２連結切換機構３１において、第２油圧室４５に供給される作動油の油圧が低圧になると、連結ピストン４１、連結ピン４２および規制部材４３は戻しばね４４の弾発力で連結解除側に移動し、この状態では連結ピストン４１および連結ピン４２の当接面は第１ロッカーアーム１９および第２ロッカーアーム２０間にあり、連結ピン４２および規制部材４３の当接面は第２ロッカーアーム２０および第３ロッカーアーム２１間にあって、第１、第２、第３ロッカーアーム１９，２０，２１は連結解除状態にある。第２油圧室４５に高油圧の作動油が供給されると、連結ピストン４１、連結ピン４２および規制部材４３は戻しばね４４の弾発力に抗して連結側に移動し、連結ピストン４１が内輪２８ａに嵌合し、連結ピン４２が内輪２９ａに嵌合して第１、第２、第３ロッカーアーム１９，２０，２１は一体に連結された連結状態になる。
【００３１】
次に、図２および図６を参照して、吸気カム軸６の軸端部に設けられたバルブ位相可変機構５０の構造を説明する。
略円筒状のボス部材５１の中心に形成された支持穴５１ａが吸気カム軸６の軸端部に同軸に嵌合し、ピン５２およびボルト５３で相対回転不能に結合されている。タイミングチェーン１０が巻き掛けられるカムスプロケット８は円形の凹部８ａを有して略カップ状に形成されており、その外周にスプロケット歯８ｂが形成されている。カムスプロケット８の凹部８ａに嵌合する環状のハウジング５４と、さらにその軸方向に重ね合わされたプレート５５とが、それらを貫通する４本のボルト５６でカムスプロケット８に結合されている。
【００３２】
したがって、吸気カム軸６と一体に結合されたボス部材５１は、カムスプロケット８、ハウジング５４およびプレート５５によって囲まれた空間に相対回転可能に収納される。ボス部材５１を軸方向に貫通するピン孔にロックピン５７が摺動自在に嵌合しており、このロックピン５７はプレート５５との間に圧縮状態で装着されたスプリング５８によって、カムスプロケット８に形成されたロック穴８ｃに係合する方向に付勢されている。
【００３３】
ハウジング５４の内部には、吸気カム軸６の軸線を中心とする扇状の凹部５４ａが９０°間隔で４個形成されており、ボス部材５１の外周から放射状に突出する４枚のベーン５１ｂが、３０°の中心角範囲で相対回転し得るように凹部５４ａに嵌合している。４個のベーン５１ｂの先端に設けられた４個のシール部材５９が凹部５４ａの天井壁に摺動自在に当接し、かつハウジング５４の内周面に設けられた４個のシール部材６０がボス部材５１の外周面に摺動自在に当接することにより、各ベーン５１ｂの両側に進角室６１および遅角室６２がそれぞれ区画されている。
【００３４】
吸気カム軸６の内部には、進角用油路６３および遅角用油路６４が形成されており、進角用油路６３はボス部材５１を半径方向に貫通する４本の油路６５を介して４個の進角室６１にそれぞれ連通し、遅角用油路６４はボス部材５１を半径方向に貫通する４本の油路６６を介して４個の遅角室６２にそれぞれ連通している。また、ロックピン５７の頭部が嵌合するカムスプロケット８のロック穴８ｃは、図示されない油路を介していずれかの進角室６１に連通している。
【００３５】
進角室６１に作動油が供給されていないとき、ロックピン５７の頭部はスプリング５８の弾発力でカムスプロケット８のロック穴８ｃに嵌合し、図６に図示されるように、カムスプロケット８に対して吸気カム軸６が反時計方向に相対回転した最も遅角した状態にロックされる。この状態から進角室６１に供給される作動油の油圧を高めてゆくと、進角室６１から供給される作動油の油圧でロックピン５７がスプリング５８の弾発力に抗してカムスプロケット８のロック穴８ｃから離脱するとともに、進角室６１および遅角室６２の油圧差でベーン５１ｂが押されることによりカムスプロケット８に対して吸気カム軸６が時計方向に相対回転し、低速用カム１５および高速用カム１６の位相が一体的に進角して吸気弁１１の開弁時期および閉弁時期が進み側に変化する。したがって、進角室６１および遅角室６２の油圧を制御することにより、吸気弁１１の開閉時期を無段階に変化させることができる。
【００３６】
次に、図７を参照して、バルブ特性切換機構１３およびバルブ位相可変機構５０の油圧制御系について説明する。
油圧源となるオイルポンプ７０がクランクケースの底部のオイルパン７１から油路を介して汲み上げたオイルは、内燃機関１のクランク軸４まわりや動弁機構の潤滑油として、またバルブ特性切換機構１３およびバルブ位相可変機構５０の作動油として油路７２に吐出される。油路７２から分岐して吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３に連通する二つの油路７３，７４には、ロッカーシャフト１８内の二つの油圧供給路３９，４７の油圧を高低に切り換える油圧切換弁の一例としての第１および第２油圧応動バルブ８０，８１がそれぞれが設けられている。なお、図示されていないが排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３に連通する油路にも、吸気弁１１側のそれと同様に油圧切換弁が設けられている。ここで、吸気弁１１側および排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３と油圧切換弁とは、それぞれバルブ制御機構を構成している。また、油路７２から分岐してバルブ位相可変機構５０に連通する油路７５には、進角室６１および遅角室６２の油圧を無段階に制御する油圧制御弁の一例としてのリニアソレノイドバルブ９０が設けられている。ここで、バルブ位相可変機構５０と油圧制御弁は、前述のバルブ制御機構とは別のバルブ制御機構を構成している。
【００３７】
吸気カム軸６の回転位置θＩを検出する吸気カム軸センサ６７（図１参照）からの信号、排気カム軸７の回転位置を検出する排気カム軸センサ６８（図１参照）に基づいてピストンの上死点θＴＤを検出するＴＤＣセンサからの信号、クランク軸４の回転位置θＣを検出するクランク軸センサ６９（図１参照）からの信号、吸気負圧Ｐを検出する吸気負圧センサからの信号、冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサからの信号、スロットル開度θＴＨを検出するスロットル開度センサからの信号、内燃機関１の回転数Ｎｅを検出する回転数センサからの信号が入力される制御手段の一例としての電子制御ユニット７６は、バルブ位相可変機構５０、二つの油圧応動バルブ８０，８１の作動を制御する弁作動制御手段およびリニアソレノイドバルブ９０の作動を制御する弁作動制御手段を備えている。また、これら各センサは、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成している。
【００３８】
また、電子制御ユニット７６に備えられているメモリには、吸気負圧と機関回転数とをパラメータとして燃料供給量、点火時期および目標カム位相の各マップが記憶されている。そして、燃料供給量マップ、例えば燃料噴射量マップ、および点火時期マップについては、機関低速時、中速時および高速時のバルブ作動特性に対応させて、それぞれ、低速用、中速用および高速用のマップが用意されている。また、燃料供給量および点火時期は、内燃機関１の燃焼状態を制御する制御量であり、電子制御ユニット７６のメモリに記憶されているこれら燃料供給量および点火時期のマップは、前記制御量を保有する制御量保有手段の一例である。さらに、燃料を機関の気筒に供給するための燃料供給装置、例えば燃料噴射弁、および点火時期を制御する点火時期制御装置は、それぞれ燃焼制御手段の一例であり、マップに記憶されている制御量に基づいてそれぞれ作動される。
【００３９】
図８を参照して、第１油圧応動バルブ８０の構造を説明する。
第１油圧応動バルブ８０は、ハウジング８２と、ハウジング８２の内部に摺動自在に嵌合するスプール８３と、スプール８３を閉弁方向に付勢するスプリング８４と、電子制御ユニット７６の弁作動制御手段からの指令で作動される常閉型の第１ソレノイド弁８５とを備えている。スプール８３は、ハウジング８２に形成された流入ポート８２ａから分岐したパイロット油路８６を介して入力されるパイロット圧によりスプリング８４の弾発力に抗して開位置に移動される。パイロット油路８６は第１ソレノイド弁８５により開閉され、第１ソレノイド弁８５が開弁したとき、スプール８３が開位置に移動する。
【００４０】
ハウジング８２には、オイルポンプ７０に接続される油路７３にオイルフィルタ８７を介して連通する流入ポート８２ａと、第１油圧供給路３９に連通する流出ポート８２ｂと、流入ポート８２ａと流出ポート８２ｂとに連通するオリフィス穴８２ｃと、流出ポート８２ｂと連通してシリンダヘッド２４の上部空間に開口するドレンポート８２ｄとが形成されている。スプール８３には、一対のランド８３ａの間にグルーブ８３ｂが形成されている。
【００４１】
スプール８３が閉位置にあるとき、流出ポート８２ｂは、オリフィス穴８２ｃのみを介して流入ポート８２ａと連通するとともに、ドレンポート８２ｄに連通していて、第１油圧供給路３９の作動油の油圧は低圧となる。スプール８３が開位置にあるときは、流出ポート８２ｂは、流入ポート８２ａとグルーブ８３ｂを介して連通するとともに、ドレンポート８２ｄとの連通が断たれて、第１油圧供給路３９の作動油の油圧が高圧になる。
【００４２】
さらに、ハウジング８２には、スプール８３の開閉動作を確認するために、流出ポート８２ｂの油圧を検出して低圧のときオンし、高圧のときオフする第１油圧スイッチ８８が設けられている。
【００４３】
なお、第２油圧供給路４７の油圧も、第１油圧応動バルブ８０と同一構造の第２油圧応動バルブ８１により切り換えられる。さらに、排気弁１２側の第１および第２油圧応動バルブ８０，８１も吸気弁１１側のそれらと同様である。
【００４４】
次に、図９を参照して、リニアソレノイドバルブ９０の構造を説明する。
リニアソレノイドバルブ９０は、円筒状のスリーブ９１と、スリーブ９１の内部に摺動自在に嵌合するスプール９２と、スリーブ９１に固定されてスプール９２を駆動するデューティソレノイド９３と、スプール９２をデューティソレノイド９３に向けて付勢するスプリング９４とを備えている。電子制御ユニット７６の弁作動制御手段からの指令で、デューティソレノイド９３への供給電流量をＯＮデューティでデューティ制御することにより、スプリング９４の弾発力に抗してスリーブ９１に摺動自在に嵌合するスプール９２の軸方向位置を無段階に変化させることができる。
【００４５】
スリーブ９１には、中央の流入ポート９１ａと、その両側に位置する進角ポート９１ｂおよび遅角ポート９１ｃと、それら両ポート９１ｂ，９１ｃの両側に位置する一対のドレンポート９１ｄ，９１ｅとが形成されている。一方、スリーブ９１に摺動自在に嵌合するスプール９２には、中央グルーブ９２ａと、その両側に位置する一対のランド９２ｂ，９２ｃと、それらランド９２ｂ，９２ｃの両側に位置する一対のグルーブ９２ｄ，９２ｅとが形成されている。流入ポート９１ａはオイルポンプ７０に接続され、進角ポート９１ｂはバルブ位相可変機構５０の進角室６１に接続され、遅角ポート９１ｃはバルブ位相可変機構５０の遅角室６２に接続されている。
【００４６】
以下、バルブ特性切換機構１３の動作について説明する。
内燃機関１の低速回転時に、電子制御ユニット７６の弁作動制御手段からの指令により第１ソレノイド弁８５および第２ソレノイド弁が閉弁し、第１および第２油圧応動バルブ８０，８１が閉弁して、バルブ特性切換機構１３の第１および第２連結切換機構３０，３１に供給される油圧が低圧となると、ロッカーシャフト１８内の第１および第２油圧供給路３９、４７に連なる第１および第２油圧室３７，４５の油圧がそれぞれ低圧となる。それゆえ、第１連結切換機構３０の連結ピストン３２および規制部材３３は戻しばね３４の弾発力で図４に図示される連結解除位置に移動し、第２連結切換機構３１の連結ピストン、連結ピン４２および規制部材４３は戻しばね４４の弾発力で図５に図示される連結解除位置に移動する。その結果、第１、第２、第３ロッカーアーム１９，２０，２１は相互に切り離され、低速用カム１５に第１ローラ２７を当接させた第１ロッカーアーム１９により一方の吸気弁１１が開閉され、隆起部１７に第３ローラ２９を当接させた第３ロッカーアーム２１により他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される。このとき高速用カム１６に第２ローラ２８を当接させた第２ロッカーアーム２０は、吸気弁１１の作動には無関係に空動する。
【００４７】
内燃機関１の中速回転時に、電子制御ユニット７６の弁作動制御手段からの指令により第１ソレノイド弁８５が開弁し、第１油圧応動バルブ８０が開弁して、バルブ特性切換機構１３の第１連結切換機構３０に供給される作動油の油圧が高圧となる。それゆえ、ロッカーシャフト１８内の第１油圧供給路３９に連なる第１油圧室３７の油圧が高圧となり、連結ピストン３２および規制部材３３は戻しばね３４の弾発力に抗して連結位置に移動する。一方、第２連結切換機構３１は連結解除位置にある。その結果、第１および第３ロッカーアーム１９，２１は相互に連結され、低速用カム１５に第１ローラ２７を当接させた第１ロッカーアーム１９の揺動が、それと一体に連結された第３ロッカーアーム２１に伝達されて２個の吸気バルブが開閉駆動される。このとき、隆起部１７の突部は第３ロッカーアーム２１の第３ローラ２９から離れて空動し、第２ロッカーアーム２０は吸気弁１１の作動には無関係に空動する。
【００４８】
内燃機関１の高速回転時には、電子制御ユニット７６からの指令により第１ソレノイド弁８５に加えて第２ソレノイド弁が開弁して、第１および第２油圧応動バルブ８０，８１が開弁し、バルブ特性切換機構１３の第１および第２連結切換機構３１に供給される作動油の油圧が高圧となる。それゆえ、ロッカーシャフト１８内の第１および第２油圧供給路３９、４７から第１および第２油圧室３７，４５にそれぞれ伝達される油圧が高圧となる。その結果、第１連結切換機構３０の連結ピストン３２および規制部材３３は継続して連結位置にあり、一方第２連結切換機構３１の連結ピストン４１、連結ピン４２および規制部材４３は戻しばね４４の付勢力に抗して連結位置に移動し、第１、第２、第３ロッカーアーム１９，２０，２１が一体的に連結されるため、高速用カム１６に第３ローラ２９を当接させた第２ロッカーアーム２０の揺動が、それと一体に連結された第１、第３ロッカーアーム１９，２１に伝達されて、２個の吸気弁１１が開閉駆動される。このとき、低速用カム１５の高位部は第１ロッカーアーム１９の第１ローラ２７から離れて空動し、隆起部１７の突部は第３ロッカーアーム２１の第３ローラ２９から離れて空動する。
【００４９】
それゆえ、内燃機関１の低速回転時には、一方の吸気弁１１を小リフト量および小開弁期間で駆動し、他方の吸気弁１１を実質的に閉弁休止状態とする。また、内燃機関１の中速回転時には両吸気弁１１を小リフト量および小開弁期間で駆動することができる。さらに、内燃機関１の高速回転時には両吸気弁１１を大リフト量および大開弁期間で駆動することができる。
【００５０】
なお、排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３も吸気弁１１側のそれと同じ動作をし、それによって、機関回転数に応じた２個の排気弁１２の動作も前述した２個の吸気弁１１と同様に行われる。
【００５１】
次に、バルブ位相可変機構５０の作用について説明する。
内燃機関１の停止時に、バルブ位相可変機構５０は遅角室６２が最大容積になり、かつ進角室６１の容積がゼロになった状態にあり、ロックピン５７がカムスプロケット８のロック穴８ｃに嵌合して、最も遅角した状態に保持される。内燃機関１の始動によりオイルポンプ７０が作動し、リニアソレノイドバルブ９０を介して進角室６１に供給される油圧が所定値を越えると、油圧によりロックピン５７がロック穴８ｃから離脱してバルブ位相可変機構５０は作動可能な状態になる。
【００５２】
この状態から、デューティソレノイド９３のデューティ比を、中立位置の設定値、例えば５０％より増加させると、図９においてスプール９２がスプリング９４に抗して中立位置よりも左側に移動し、オイルポンプ７０に連なる流入ポート９１ａがグルーブ９２ａを介して進角ポート９１ｂに連通するとともに、遅角ポート９１ｃがグルーブ９２ｅを介してドレンポート９１ｅに連通する。その結果、バルブ位相可変機構５０の進角室６１に油圧が作用するため、図６においてカムスプロケット８に対して吸気カム軸６が時計方向に相対回転し、吸気カム軸６のカム位相が進角側に連続的に変化する。そして、目標とするカム位相が得られたときに、デューティソレノイド９３のデューティ比を５０％に設定してリニアソレノイドバルブ９０のスプール９２を図９に示す中立位置、すなわち流入ポート９１ａを一対のランド９２ｂ，９２ｃ間に閉塞し、かつ遅角ポート９１ｃおよび進角ポート９１ｂをそれぞれランド９２ｂ，９２ｃで閉塞する位置に停止させることにより、カムスプロケット８および吸気カム軸６を一体化してカム位相を一定に保持することができる。
【００５３】
吸気カム軸６のカム位相を遅角側に連続的に変化させるには、デューティソレノイド９３のデューティ比を５０％より減少させてスプール９２を中立位置から右動させ、オイルポンプ７０に連なる流入ポート９１ａをグルーブ９２ａを介して遅角ポート９１ｃに連通させるとともに、進角ポート９１ｂをグルーブ９２ｄを介してドレンポート９１ｄに連通させればよい。そして、目標とする位相が得られたときに、デューティソレノイド９３のデューティ比を５０％に設定してスプール９２を図９に示す中立位置に停止させれば、流入ポート９１ａ、遅角ポート９１ｃおよび進角ポート９１ｂを閉塞してカム位相を一定に保持することができる。
【００５４】
このようにして、バルブ位相可変機構５０でクランク軸４の位相に対して吸気カム軸６の位相を変化させることにより、吸気弁１１の開閉時期を、吸気カム軸６の回転角の３０°の範囲に渡って無段階に進角および遅角することが可能となる。
【００５５】
次に、吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３の制御態様と、燃料噴射量および点火時期の両マップの切換態様について、フローチャートを参照しながら説明するが、排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３の制御態様と、それに対応する燃料噴射量および点火時期の両マップの切換態様も、吸気弁１１側のそれらと同様である。
【００５６】
図１０のフローチャートは、電子制御ユニット７６によるバルブ特性切換機構１３の第１連結切換機構３０による低速回転および中速回転間でのバルブ作動特性切換および燃料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンを示すものであり、このルーチンは設定時間毎に実行される。
【００５７】
ステップＳ１１では、センサ等に故障が発生しているか否かが判別され、故障が発生していれば、ステップＳ１２において第１ソレノイド弁８５に閉弁指令が出されて、一方の吸気弁１１が低速用カム１５により駆動され、他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される低速バルブ作動特性となる。ステップＳ１２で第１ソレノイド弁８５が閉弁された後、ステップＳ２５に進むが、ステップＳ２５以降の処理については後述する。
【００５８】
ステップＳ１１で故障が発生していなければ、ステップＳ１３に進んで内燃機関１が始動運転中であれば、ステップ１４にて始動後ディレイタイマＴＳが設定時間、例えば５秒にセットされた後、ステップＳ１２に進んで、第１ソレノイド弁８５が閉弁状態にされる。
【００５９】
内燃機関１が始動を完了すると、ステップ１５で始動後ディレイタイマＴＳがタイムアップするまでは、ステップＳ１２に移行して第１ソレノイド弁８５の閉弁状態が保持される。始動後ディレイタイマＴＳがタイムアップして、始動後５秒が経過すると、ステップＳ１６で冷却水温センサの検出信号に基づいて冷却水温ＴＷが設定水温ＴＷ１、例えば６０°Ｃより低いか否か、すなわち暖機が完了したか否かが判別される。暖機中であるときは、ステップＳ１７で第１連結切換機構３０によるバルブ作動特性の切換えを禁止する切換禁止フラグＦＩＮが「１」にセットされて、ステップＳ１９に進む。
【００６０】
暖機が完了したときは、ステップＳ１８で切換禁止フラグＦＩＮが「０」にセットされ、ステップＳ１９にて切換禁止フラグＦＩＮが「１」、すなわち切換禁止となっているか否かを判別し、切換禁止のときは、ステップＳ１２で第１ソレノイド弁８５に閉弁指令が出される。
【００６１】
ステップＳ１９で切換禁止フラグＦＩＮが切換禁止でなければ、ステップＳ２０で回転数センサで検出した機関回転数が設定回転数Ｎｅ１、例えば２０００ｒｐｍより低いか否かが判別され、機関回転数が設定回転数Ｎｅ１より低いとき、すなわち低速回転時は、ステップＳ２１にて、前回中速用の燃料噴射量および点火時期マップを選択していないとき、すなわち全気筒の第１連結切換機構３０が中速バルブ作動特性に切り換えられていないときは、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
ステップＳ２１で前回中速用の燃料噴射量および点火時期マップを選択しているときは、ステップＳ２２で第１ソレノイド弁８５に閉弁指令が出された後、ステップＳ２３で第１油圧スイッチ８８がオンしたか否か、すなわち第１油圧供給路３９の油圧が低圧になったか否かが判別される。第１ソレノイド弁８５の開弁から閉弁への切換時において、ステップＳ２３で第１油圧スイッチ８８がオフからオンになるまでの間は、ステップＳ３１に進み、さらにステップＳ３２ないしステップＳ３５の一連の処理、すなわち低速用のディレイ時間の設定、低速用切換ディレイタイマＴＬのセット、燃料の噴射量制御ルーチンで使用される中速用燃料噴射量マップと点火時期制御ルーチンで使用される中速用点火時期マップの選択、および中速バルブ作動特性フラグＦ１の「１」へのセットがされて、中速用のマップが引き続き使用される。
【００６３】
ステップＳ２３で第１油圧スイッチ８８がオンして低圧となったときは、ステップＳ２４で低速用切換ディレイタイマＴＬがタイムアップしたか否かが判別される。低速用切換ディレイタイマＴＬがタイムアップしていないときには、ステップＳ３４で中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択され、ステップＳ３５にて中速バルブ作動特性フラグＦ１が「１」にセットされる。
【００６４】
ステップＳ２４で低速用切換ディレイタイマＴＬがタイムアップしたときは、全ての気筒において、両吸気弁１１が低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性から、一方の吸気弁１１が低速用カム１５により駆動され、他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される低速バルブ作動特性に切り換わる。そして、ステップＳ２５で中速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ２６にて中速用切換ディレイタイマＴＭ１にセットされる。続いて、ステップＳ２７において、電子制御ユニット７６のマップ切換手段により低速用燃料噴射量マップと低速用点火時期マップとが選択されて、中速用のマップから低速用のマップに切り換えられる。その後、ステップＳ２８にて、このときのバルブ作動特性は低速バルブ作動特性であるため、中速バルブ作動特性フラグＦ１が「０」にセットされる。
【００６５】
ステップＳ２０で機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅ１以上のときは、ステップＳ２９にて第１ソレノイド弁８５に開弁指令、すなわち中速バルブ作動特性への切換指令が出される。そして、ステップＳ３０で第１油圧スイッチ８８がオフしたか否か、すなわち第１油圧供給路３９の油圧が高圧になったか否かが判別される。第１ソレノイド弁８５の閉弁から開弁への切換時において、ステップＳ３０で第１油圧スイッチ８８がオンからオフになるまでの間は、ステップＳ２４に進み、さらにステップＳ２５ないしステップＳ２８の一連の処理、すなわち中速用のディレイ時間の設定、中速用切換ディレイタイマＴＭ１のセット、低速用燃料噴射量マップと低速用点火時期マップの選択、および中速バルブ作動特性フラグＦ１の「０」へのセットがされて、低速用のマップが引き続き使用される。
【００６６】
ステップＳ３０で第１油圧スイッチ８８がオフして第１油圧供給路３９が高圧となったときは、ステップＳ３１で中速用切換ディレイタイマＴＭ１がタイムアップしたか否かが判別される。中速用切換ディレイタイマＴＭ１がタイムアップしていないときには、ステップＳ２７で低速用燃料噴射量マップと低速用点火時期マップとが選択され、ステップＳ２８にて中速バルブ作動特性フラグＦ１が「０」にセットされる。
【００６７】
ステップＳ３１で中速用切換ディレイタイマＴＭ１がタイムアップしたときは、全ての気筒において、一方の吸気弁１１が低速用カム１５により駆動され、他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される低速バルブ作動特性から両吸気弁１１が低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性に切り換わる。そして、ステップＳ３２で低速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ３３にて低速用切換ディレイタイマＴＬにセットされる。続いて、ステップＳ３４において、電子制御ユニット７６のマップ切換手段により中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択されて、低速用のマップから中速用のマップに切り換えられる。その後、ステップＳ３５にて中速バルブ作動特性フラグＦ１が「１」にセットされる。
【００６８】
ここで、低速用および中速用切換ディレイタイマＴＬ、ＴＭ１にセットされるディレイ時間は、第１油圧供給路３９の油圧が変化して全シリンダの第１連結切換機構３０が切換動作を完了するまでの時間に合わせて、後述するディレイ時間設定ルーチンにて設定されるものであり、バルブ特性切換機構１３を作動させるオイルの性状、特にその粘度を反映したものとなっていて、結果としてオイル性状に依存するバルブ作動特性の切換作動の応答性を考慮した値となっている。したがって、機関の運転状態が変化するなどして、オイル性状が変化したとしても、このディレイ時間経過後の低速用の両マップと中速用の両マップとへの切換えが行われるタイミングは、全ての気筒のバルブ作動特性の切換が完了するタイミングと略一致している。そのため、広範囲の機関運転域に渡って、燃料噴射量と点火時期とがバルブ作動特性に対して適切なものとなり、排気エミッションの改善が可能となる。
【００６９】
なお、ステップＳ１１で故障が発生していると判別されたとき、ステップＳ１３で始動中であると判別されたとき、ステップＳ１３で始動完了後５秒が経過していないと判別されたとき、ステップＳ１９で切換禁止フラグが「１」にセットされているとき、およびステップＳ２１で前回中速用の燃料噴射量および点火時期マップを選択しているときは、前述のようにステップＳ１２に進み、第１ソレノイド弁８５が閉弁されて、その後は、ステップＳ２５で中速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ２６にて中速用切換ディレイタイマＴＭ１にセットされ、ステップＳ２７において低速用燃料噴量マップと低速用点火時期マップとが選択され、ステップ２８にて中速バルブ特性フラグＦ１が「０」にセットされる。
【００７０】
次に、電子制御ユニット７６によるバルブ特性切換機構１３の第２連結切換機構３１による中速回転および高速回転間でのバルブ作動特性切換および燃料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンについて説明する。図１１のフローチャートは、この切換ルーチンを示すものであり、ルーチンは設定時間毎に実行される。
【００７１】
ステップＳ４１では、センサ等に故障が発生しているか否かが判別され、故障が発生していれば、ステップＳ４２において第２ソレノイド弁に閉弁指令が出される。吸気弁１１は、そのときの機関回転数Ｎｅに応じて、一方の吸気弁１１が低速用カム１５により駆動され、他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される低速バルブ作動特性、または両吸気弁１１が低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性となる。ステップＳ４２で第２ソレノイド弁が閉弁された後、ステップＳ４９に進むが、ステップＳ４９以降の処理については後述する。
【００７２】
ステップＳ４１で故障が発生していなければ、ステップＳ４３に進んで、中速バルブ作動特性フラグＦ１が「１」、すなわち吸気弁１１が中速バルブ作動特性となっているか否かが判別され、中速バルブ作動特性となっていないときは、ステップＳ４２で第２ソレノイド弁の閉弁指令が出され、一方の吸気弁１１が低速用カム１５により駆動され、他方の吸気弁１１は実質的に閉弁休止される低速バルブ作動特性となる。
【００７３】
ステップＳ４３で中速バルブ作動特性となっているときは、ステップＳ４４で回転数センサで検出した機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅ２、例えば５０００ｒｐｍより低いか否かが判別され、機関回転数が設定回転数Ｎｅ２より低いとき、すなわち中速運転時は、ステップＳ４５にて、前回高速バルブ作動特性フラグＦ２が「１」にセットされていたか否かが判別され、高速バルブ作動特性フラグＦ２が「０」であるとき、すなわち全気筒の第２連結切換機構３１が高速バルブ作動特性に切り換えられていないときは、ステップＳ４２に進む。このとき、両吸気弁１１は低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性となっている。
【００７４】
そして、ステップＳ４５で前回高速バルブ作動特性フラグＦ２が「１」であるときは、ステップＳ４６で第２ソレノイド弁に閉弁指令が出された後、ステップＳ４７で第２油圧スイッチがオンしたか否か、すなわち第２油圧供給路４７の油圧が低圧になったか否かが判別される。第２ソレノイド弁の開弁から閉弁への切換時において、ステップＳ４７で第２油圧スイッチがオフからオンになるまでの間は、ステップＳ５５に進み、さらにステップＳ５６ないしステップＳ５９の一連の処理、すなわち中速用のディレイ時間の設定、中速用切換ディレイタイマＴＭ２のセット、高速用燃料噴射量マップと高速用点火時期マップの選択、および高速バルブ作動特性フラグＦ２の「１」へのセットがされて、高速用のマップが引き続き使用される。
【００７５】
ステップＳ４７で第２油圧スイッチがオンして低圧となったときは、ステップＳ４８で中速用切換ディレイタイマＴＭ２がタイムアップしたか否かが判別される。中速用切換ディレイタイマＴＭ２がタイムアップしていないときには、ステップＳ５８で高速用燃料噴射量マップと高速用点火時期マップとが選択され、ステップＳ５９にて高速バルブ作動特性フラグＦ２が「１」にセットされる。
【００７６】
ステップＳ４８で中速用切換ディレイタイマＴＭ２がタイムアップしたときは、全ての気筒において、両吸気弁１１が高速用カム１６により駆動される高速バルブ作動特性から、両吸気弁１１が低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性に切り換わる。そして、ステップＳ４９で高速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ５０にて高速用切換ディレイタイマＴＨにセットされる。続いて、ステップＳ５１において、電子制御ユニット７６のマップ切換手段により中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択されて、高速用のマップから中速用のマップに切り換えられる。その後、ステップＳ５２にて、このときのバルブ作動特性が中速バルブ作動特性であるため、高速バルブ作動特性フラグＦ２が「０」にセットされる。
【００７７】
ステップＳ４４で機関回転数が設定回転数Ｎｅ２以上のときは、ステップＳ５３にて第２ソレノイド弁の開弁指令、すなわち高速バルブ作動特性への切換指令が出される。そして、ステップＳ５４で第２油圧スイッチがオフしたか否か、すなわち第２油圧供給路４７の油圧が高圧になったか否かが判別される。第２ソレノイド弁の閉弁から開弁への切換時において、ステップＳ５４で第２油圧スイッチがオンからオフになるまでの間は、ステップＳ４８に進み、さらにステップＳ４９ないしステップＳ５２の一連の処理、すなわち高速用のディレイ時間の設定、高速用切換ディレイタイマＴＨのセット、中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップの選択、および高速バルブ作動特性フラグＦ２の「０」へのセットがされて、中速用のマップが引き続き使用される。
【００７８】
ステップＳ５４で第２油圧スイッチがオフして高圧となったときは、ステップＳ５５で高速用切換ディレイタイマＴＨがタイムアップしたか否かが判別される。高速用切換ディレイタイマＴＨがタイムアップしていないときには、ステップＳ５１で中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択され、ステップＳ５２にて高速バルブ作動特性フラグＦ２が「０」にセットされる。
【００７９】
ステップＳ５５で高速用切換ディレイタイマＴＨがタイムアップしたときは、全ての気筒において、両吸気弁１１が低速用カム１５により駆動される中速バルブ作動特性から両吸気弁１１が高速用カム１６により駆動される高速バルブ作動特性に切り換わる。そして、ステップＳ５６で中速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ５７にて中速用切換ディレイタイマＴＭ２にセットされる。続いて、ステップＳ５８において、電子制御ユニット７６のマップ切換手段により高速用燃料噴射量マップと高速用点火時期マップとが選択されて、中速用のマップから高速用のマップに切り換えられる。その後、ステップＳ５９にて高速バルブ作動特性フラグＦ２が「１」にセットされる。
【００８０】
ここでも、中速用および高速用ディレイタイマＴＭ２、ＴＨにセットされるディレイ時間は、第２油圧供給路４７の油圧が変化して全シリンダの第２連結切換機構３１が切換動作を完了するまでの時間に合わせて設定されるが、その値は第１連結切換機構３０におけるディレイ時間と同様に、後述するディレイ時間設定ルーチンにて設定される。したがって、その時間は、オイルの性状を反映したものとなっており、機関の運転状態が変化するなどして、オイル性状が変化したとしても、このディレイ時間経過後の中速用の両マップと高速用の両マップとの切換えが行われるタイミングは、全ての気筒のバルブ作動特性の切換が完了するタイミングと略一致している。そのため、広範囲の機関運転域に渡って、燃料噴射量と点火時期とがバルブ作動特性に対して適切なものとなり排気エミッションの改善が可能となる。
【００８１】
なお、ステップＳ４１で故障が発生していると判別されたとき、ステップＳ４３で中速バルブ作動特性フラグＦ１が「１」にセットされていないとき、およびステップＳ４５で前回高速バルブ作動特性フラグＦ２が「１」にセットされていないときは、前述のようにステップＳ４２に進み、第２ソレノイドバルブが閉弁されて、その後は、ステップＳ４９で高速用のディレイ時間が設定されて、その時間がステップＳ５０にて高速用切換ディレイタイマＴＨにセットされ、ステップＳ５１において中速用燃料噴量マップと中速用点火時期マップとが選択され、ステップＳ５２にて高速バルブ作動特性フラグＦ２が「０」にセットされる。
【００８２】
次に、バルブ位相可変機構５０の制御態様について、フローチャートを参照しながら説明する。
【００８３】
図１２のフローチャートは、目標カム位相を算出するルーチンを示すもので、このルーチンは設定時間毎に実行される。
まず、ステップＳ６１で内燃機関１が始動運転中であるとき、ステップＳ６２で始動後カム位相制御禁止タイマＴＳが設定時間、例えば５秒にセットされ、ステップＳ６３でバルブ位相可変機構作動用ディレイタイマＴＤが設定時間、例えば０．５秒にセットされ、ステップＳ６４で目標カム位相ＣＭが「０」に設定され、ステップＳ６５でバルブ位相可変機構５０の作動を許可するか否かを示すバルブ位相可変機構制御許可フラッグＦが「０」にセットされて、その作動が禁止される。
【００８４】
内燃機関１が始動を完了すると、ステップＳ６６で始動後カム位相制御禁止タイマＴＳがタイムアップするまでは、ステップＳ６３に進み、さらにステップＳ６４およびステップＳ６５に移行して、バルブ位相可変機構５０の作動が禁止される。始動後カム位相制御禁止タイマＴＳがタイムアップして、始動後５秒が経過すると、ステップ６７に移行する。ステップＳ６７でバルブ位相可変機構故障フラグＦＮＧが「１」にセットされているか、あるいはステップＳ６８でセンサ等のバルブ位相可変機構５０以外のセンサ等の故障が発生していれば、ステップＳ６３ないしステップＳ６５に移行してバルブ位相可変機構５０の作動が禁止される。
【００８５】
両ステップＳ６７，６８で故障が発生していなければ、ステップＳ６９で内燃機関１がアイドル運転中であるか否かが判別される。アイドル運転中ときは、例えばスロットル開度センサで検出したスロットル開度が全閉開度であり、かつ回転数センサで検出した機関回転数が７００ｒｐｍ近傍のときは、ステップＳ６３ないしステップＳ６５に移行してバルブ位相可変機構５０の作動が禁止される。
【００８６】
ステップＳ６９でアイドル運転中でなければ、ステップＳ７０で、冷却水温センサで検出した冷却水温ＴＷが下限値ＴＷ２、例えば、０°Ｃおよび上限値ＴＷ３、例えば１１０°Ｃの間にあるか否かが判別され、さらにステップ７１で回転数センサで検出した機関回転数Ｎｅが下限値Ｎｅ３、例えば、１５００ｒｐｍより高いか否かが判別され、ステップＳ７０およびステップＳ７１の各条件が不成立であれば、ステップＳ６３ないしステップＳ６５に移行してバルブ位相可変機構５０の作動が禁止される。
【００８７】
ステップＳ７１で機関回転数Ｎｅが下限値Ｎｅ３より高いと判別されたときは、バルブ位相可変機構５０を作動させるべくステップＳ７２に移行する。ステップＳ７２では、吸気負圧と機関回転数をパラメータとして設定された目標カム位相のマップが検索される。ここで、ステップＳ７２で目標カム位相ＣＭを検索する手段が目標位相設定手段である。
【００８８】
ステップＳ７３で、ステップＳ７２で検索して得た値が目標カム位相ＣＭとされる。ステップＳ７４では、バルブ位相可変機構５０が非作動状態から作動状態に移行する際のハンチングを防止すべく、バルブ位相可変機構作動用ディレイタイマＴＤがタイムアップするのを待った後に、ステップＳ７５でバルブ位相可変機構制御許可フラグＦが「１」にセットされて、バルブ位相可変機構５０の作動が許可される。
【００８９】
図１３のフローチャートは、バルブ位相可変機構５０によりカム位相をフィードバック制御するルーチンを示すもので、このルーチンは設定時間毎に実行される。
【００９０】
まず、ステップＳ８１でバルブ位相可変機構故障フラグＦＮＧが「１」にセットされておらず、バルブ位相可変機構５０が正常であり、かつステップＳ８２でバルブ位相可変機構制御許可フラグＦが「１」にセットされていて、バルブ位相可変機構５０が作動中であるとき、ステップＳ８３で、目標カム位相算出ルーチンで算出した目標カム位相ＣＭと、吸気カム軸センサ６７およびクランク軸センサの出力から算出した実際のカム位相である実カム位相Ｃとの偏差ＤＭが算出されるとともに、ステップＳ８４で前回のループでの実カム位相Ｃ（ｎ−１）および今回のループでの実カム位相Ｃ（ｎ）の差分ＤＣが算出される。ここで、吸気カム軸センサ６７およびクランク軸センサ６９の出力から実カム位相Ｃを算出する手段が位相検出手段である。
【００９１】
続くステップＳ８５でバルブ位相可変機構制御許可フラグＦが「０」から「１」に変化していれば、すなわち今回のル−プでバルブ位相可変機構５０の作動が禁止から許可に切り換わった場合には、ステップＳ８６に移行して偏差ＤＭが第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１、例えばクランク角相当で１０°と比較される。その結果、偏差ＤＭが第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１よりも大きければ、ステップＳ８７でフィードフォワード制御フラグＦＦＦが「１」にセットされ、本来はフィードバック制御すべきバルブ位相可変機構５０がフィードフォワード制御される。
【００９２】
すなわち、ステップＳ８８で前回操作量Ｄ（ｎー１）が「０」に設定された後、ステップＳ８９でバルブ位相可変機構５０の今回のループの操作量Ｄ（ｎ）が上限値ＤＨ１に設定された後、ステップＳ１０３でバルブ位相可変機構５０のリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比ＤＯＵＴが今回操作量Ｄ（ｎ）とされる。以後のループでは、前記ステップＳ８５の判別結果がＮＯになり、かつステップＳ９０の判別結果がＹＥＳになるため、再び前記ステップＳ８６で偏差と第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１との大小が比較され、偏差ＤＭが大きい間はステップＳ８７ないしステップＳ８９を経てステップＳ１０３に移行する。
【００９３】
したがって、バルブ位相可変機構５０の制御が開始されたときに目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭが大きければ、その状態が続く間、バルブ位相可変制御の今回操作量Ｄ（ｎ）が定数である上限値ＤＨ１に設定されることにより、バルブ位相可変機構５０はフィードフォワード制御されることになる。このように、偏差ＤＭが大きいために収束性が懸念される間だけフィードフォワード制御を継続することで、応答性および収束性を両立させることができる。
【００９４】
前記ステップＳ８６で、制御開始当初から偏差ＤＭが第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１以下である場合、あるいは上述したフィードフォワード制御中に偏差ＤＭが第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１以下になった場合、ステップＳ９１でバルブ位相可変機構５０のフィードフォワード制御フラグＦＦＦが「０」にセットされて、ステップＳ９２に移行する。ステップＳ９２では前回積分項ＤＩ（ｎー１）が０であれば、ステップＳ９３で前回積分項ＤＩ（ｎー１）を初期値に設定する。
【００９５】
ステップＳ９４では、偏差ＤＭ（目標カム位相ＣＭが実カム位相Ｃより大きい場合）が第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１よりも小さい第２フィードフォワード制御判定値Ｄ２と比較される。その結果、両者間の偏差ＤＭが大きければ、ステップＳ９５で今回操作量Ｄ（ｎ）が上限値ＤＨ２に設定された後、ステップＳ１０３でリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比ＤＯＵＴが今回操作量Ｄ（ｎ）とされる。
【００９６】
同様に、ステップＳ９６で偏差ＤＭ（目標カム位相ＣＭが実カム位相Ｃより小さい場合）が、第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１よりも絶対値が小さい第３フィードフォワード制御判定値Ｄ３と比較される。その結果、両者間の偏差ＤＭが大きければ、ステップＳ９７で今回操作量Ｄ（ｎ）が下限値ＤＬ２に設定された後、ステップＳ１０３でリニアソレノイドバルブ９０のデュ−ティ比ＤＯＵＴが今回操作量Ｄ（ｎ）とされる。
【００９７】
このように、前記ステップＳ８６で偏差ＤＭが第１フィードフォワード制御判定値Ｄ１以下になった後も、ステップＳ９４，Ｓ９６で偏差ＤＭが第２および第３フィードフォワード制御判定値Ｄ２，Ｄ３以下になるまでは、今回操作量Ｄ（ｎ）を上限値ＤＨ１から上限値ＤＨ２あるいは下限値ＤＬ２に持ち換えてフィードフォワード制御を続行することにより、応答性および収束性の両立を図ることができる。
【００９８】
そして、上述したフィードフォワード制御により偏差ＤＭの絶対値が充分に小さくなってステップＳ９４，Ｓ９６が共に不成立になると、ＰＩＤフィードバック制御を行うべく、ステップＳ９８で比例項ゲインＫＰ、積分項ゲインＫＩおよび微分項ゲインＫＶが算出された後、ステップＳ９９で比例項ＤＰ、積分項ＤＩおよび微分項ＤＶがそれぞれ次式で算出される。
ＤＰ＝ＫＰ＊ＤＭ
ＤＩ＝ＫＩ＊ＤＭ＋ＤＩ(ｎ−１)
ＤＶ＝ＫＶ＊ＤＣ
そして、ステップＳ１００でＰＩＤフィードバック制御の今回操作量Ｄ（ｎ）が、比例項ＤＰ、積分項ＤＩおよび微分項ＤＶの和として算出される。
【００９９】
続いて、ステップＳ１０１，Ｓ１０２で、今回操作量Ｄ（ｎ）のリミット処理が実行される。すなわち、ステップＳ１０１で今回操作量Ｄ（ｎ）が上限値ＤＨ３を越えていれば、ステップＳ９５で上限値ＤＨ２が今回操作量Ｄ（ｎ）とされ、またステップＳ１０２で今回操作量Ｄ（ｎ）が下限値ＤＬ３未満であれば、ステップＳ９７で下限値ＤＬ２が今回操作量Ｄ（ｎ）とされる。そして、ステップＳ１０３で操作量Ｄ（ｎ）がリニアソレノイドバルブ９０のデュ−ティ比ＤＯＵＴとして、目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭを０に収束させるべく、バルプ位相可変機構がフィードバック制御される。
【０１００】
ところで、ステップＳ８１でバルブ位相可変機構５０が故障中であってバルブ位相可変機構故障フラグＦＮＧが「１」にセットされているとき、ステップＳ１０４を経てステップＳ１０５で、今回操作量Ｄ（ｎ）の値が、例えばリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比５０％に相当する故障復帰設定値ＤＴに設定され、続くステップＳ１０６で故障復帰タイマＴＮＧがセットされる。次のループから故障復帰タイマＴＮＧがタイムアップするまでの間、ステップＳ１０４の判別結果がＮＯとなり、ステップＳ１０７で今回操作量Ｄ（ｎ）が「０」に設定される。
【０１０１】
このような制御により、バルブ位相可変機構５０が故障した場合に、バルブ位相可変機構５０を最も遅角した状態にした上で、リニアソレノイドバルブ９０が設定時間内に直ちに流入ポート９１ａと進角ポート９１ｂとを連通させて、バルブ位相可変機構５０を進角側に作動させることができる。その結果、ゴミの噛み込みによる故障が発生した場合や、油圧回路の脈動等によって瞬間的に故障判断がなされた場合に、バルブ位相可変機構５０あるいはリニアソレノイドバルブ９０を自動的に正常状態に復帰させることができる。
【０１０２】
また、ステップＳ８２でバルブ位相可変機構制御許可フラグＦが「０」にセットされていて、バルブ位相可変機構５０の作動が禁止されているときは、ステップＳ１０８でバルブ位相可変機構フィードフォワード制御フラグＦＦＦが「０」にセットされ、ステップＳ１０９で前回積分項ＤＩ（ｎー１）が「０」に設定された後、ステップＳ１１０でバルブ位相可変機構５０の今回操作量Ｄ（ｎ）が下限値ＤＬ１に設定された後、ステップＳ１０３でバルブ位相可変機構５０のリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比ＤＯＵＴが今回操作量Ｄ（ｎ）とされる。
【０１０３】
図１４のフローチャートは、図１０に示される第１連結切換機構３０によるバルブ作動特性と、燃料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンのフローチャートにおいて、低速用および中速用の各切換ディレイタイマＴＬ、ＴＭ１にセットされるディレイ時間を設定するために、各ステップＳ２５，Ｓ３２でなされるディレイ時間設定ルーチンのフローチャートを示している。
【０１０４】
ここでは、バルブ位相可変機構５０によるカム位相のフィードバック制御において算出される前回の実カム位相Ｃ（ｎ−１）と今回の実カム位相Ｃ（ｎ）との差分ＤＣ、すなわち実カム位相Ｃの変化速度、およびリニアソレノイドバルブ９０のスプール９２を中立位置に保持するためのデューティ制御される電流量のデューティ比を利用して、作動油であるオイルの性状を検出し、検出されたオイル性状に基づいてディレイ時間を設定している。
【０１０５】
まず、ステップＳ１１１で冷却水温センサからの検出信号に基づいて、冷却水温ＴＷが暖機判別温度より高い設定値ＴＷ４（例えば、８０°Ｃ）より低いか否かを判別する。冷却水温ＴＷがこの設定値ＴＷ４より低いときは、油温は内燃機関１の状態により様々な値をとり得るため、オイルの粘度に代表されるオイル性状も様々である。そこで、オイルの性状に依存するバルブ特性切換機構１３の作動応答性、すなわち切換作動にかかる時間を正確に評価するために、オイルの粘度を含めたオイルの性状を知ることが必要となる。一方、冷却水温ＴＷがこの設定値ＴＷ４以上であるときは、油温の変化によるバルブ特性切換機構１３の作動応答性に大きな変化は生じないため、ステップＳ１１１で冷却水温ＴＷが設定値ＴＷ４以上と判別された場合は、ステップＳ１１２に進み、ディレイ時間を設定値（固定値）、例えば０．２秒に設定する。
【０１０６】
冷却水温ＴＷが設定値ＴＷ４より低いときは、ステップＳ１１３において、回転数センサからの検出信号に基づいて、機関回転数Ｎｅがバルブ特性切換機構１３によるバルブ作動特性の切換回転数を含んだ設定下限値Ｎｅ５および上限値Ｎｅ６の範囲内、例えば１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内か否かを判別する。機関回転数がこの範囲外であるときは、ステップＳ１１２においてディレイ時間を設定値とする。
【０１０７】
ステップＳ１１３で機関回転数Ｎｅが設定範囲内と判別されると、ステップＳ１１４で今回の目標カム位相ＣＭ（ｎ）が前回の目標カム位相ＣＭ（ｎ−１）から変化しているか否かを判別し、変化している場合は、ステップＳ１１５で第１タイマＴ１が設定時間、例えば１ないし２秒の間の所定時間経過してタイムアップしたか否かを判別し、タイムアップしたときは、ステップＳ１１６で第１タイマＴ１に設定時間をセットした後、ステップＳ１１２に進む。それゆえ、ステップＳ１１４で目標カム位相ＣＭが変化したか否かを判別する手段が判別手段である。
【０１０８】
ステップＳ１１５で第１タイマＴ１がタイムアップしていないと判別されると、ステップＳ１１７において、図１３のフィードバック制御ルーチンのフローチャートのステップＳ８４で求めた前回の実カム位相Ｃ（ｎ−１）と今回の実カム位相Ｃ（ｎ）との差分ＤＣに基づいて、図１６に示されるディレイ時間と差分ＤＣとの関係を表したマップを参照してディレイ時間を求める。ここで、ステップＳ８４で前回の実カム位相Ｃ（ｎ−１）と今回の実カム位相Ｃ（ｎ）との差分ＤＣを求める手段は、位相の変化速度を算出する位相変化速度算出手段であり、作動油性状検出手段を構成している。また、ステップＳ１１７でディレイ時間を求める手段がディレイ時間設定手段である。なお、このマップは前記の各ステップＳ２５，Ｓ３２で使用されるものが２種類ずつ用意され、電子制御ユニット７６のメモリに記憶されている。
【０１０９】
前回の実カム位相Ｃ（ｎ−１）と今回の実カム位相Ｃ（ｎ）との差分ＤＣからオイルの性状が検出できるのは、カム位相を変更する装置であるバルブ位相可変機構５０がオイルの油圧により作動されるものであり、その挙動はオイルの粘度等のオイル性状に依存しているためである。
【０１１０】
すなわち、バルブ位相可変機構５０では、リニアソレノイドバルブ９０により制御されたオイルを、バルブ位相可変機構５０の進角室６１および遅角室６２に供給して吸気カム軸６を回動させている。したがって、リニアソレノイドバルブ９０が進角ポート９１ｂおよび遅角ポート９１ｃの開口面積の制御を開始してから、オイルが油路を経て進角室６１または遅角室６２に流入した後、進角室６１と遅角室６２との油圧差により吸気カム軸６が回動を開始して回動を終了するまでのバルブ位相可変機構５０の状態変化は、オイルの粘度を代表とするオイル性状（油温もオイル性状を示す一つの指標であるが、これも結局オイルの粘度と関連している）に依存したものとなることは明らかである。それゆえ、バルブ位相可変機構５０の挙動に基づいてオイルの性状を検出できるのである。そして、ここでは、オイルが進角室６１または遅角室６２に流入してからのバルブ位相可変機構５０の挙動を反映している吸気カム軸６の回動状況からオイル性状を検出するようにした。
【０１１１】
この設定時間は、目標カム位相ＣＭに対する実際のカム位相Ｃの追従性（この追従性は、前述の説明からオイル性状を反映したものとなることは明らかである）を考慮して決められるものであり、目標カム位相ＣＭが変化した直後からしばらくの間のバルブ位相可変機構５０の動きは、リニアソレノイドバルブ９０の進角ポート９１ｂまたは遅角ポート９１ｃが全開しているため、オイルの性状をより正確に反映したものとなるためである。この設定時間が経過した後では、バルブ位相可変機構５０の作動応答性から判断して、実際のカム位相が目標カム位相ＣＭの近傍にある可能性が大きいため、リニアソレノイドバルブ９０のスプール９２がその進角ポート９１ｂおよび遅角ポート９１ｃを閉塞する中立位置に近づきつつある状態にあり、実カム位相Ｃの変化はオイル性状を正確に反映したものとならないためである。そのため、このときは実カム位相Ｃの変化からのディレイ時間の設定を行わないことにした。
【０１１２】
ステップＳ１１４で目標カム位相が変化していないと判別されたときは、ステップＳ１１８で目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの差の絶対値がクランク角相当で２°以内にあるか否か、すなわち実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭに収束しているか否かが判別される。ステップＳ１１８で収束していると判別されると、ステップＳ１１９で第２タイマＴ２が設定時間、例えば０．５秒経過してタイムアップしたか否かが判別され、タイムアップしていないときはステップＳ１１２に進む。この設定時間は、実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭの近傍から目標カム位相ＣＭに一致して、リニアソレノイドバルブ９０のスプール９２が中立位置に達するまでの待ち時間である。
【０１１３】
ステップＳ１１９で第２タイマＴ２がタイムアップしたと判別されたときは、カム位相、すなわち吸気弁１１の位相が目標カム位相ＣＭになって一定になっていると判断し、ステップＳ１２０で第２タイマＴ２に設定時間をセットした後、ステップＳ１２１でスプール９２が中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比に基づいて、図１７に示されるディレイ時間とデューティ比との関係を表したマップを参照してディレイ時間を求める。ここで、電子制御ユニット７６の弁作動制御手段において、リニアソレノイドバルブ９０のスプール９２を中立位置に保持する電流量のデューティ比を決定する手段が作動油性状検出手段である。また、ステップＳ１２１でディレイ時間を求める手段がディレイ時間設定手段である。このマップも、図１６に示されるディレイ時間と差分ＤＣとの関係を表したマップと同様に、前記の各ステップＳ２５，Ｓ３２で使用されるものが２種類ずつ用意され、電子制御ユニット７６のメモリに記憶されている。
【０１１４】
スプール９２がカム位相を一定に保持する中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比によりオイル性状を検出できるのは、リニアソレノイドバルブ９０のコイル部分が雰囲気温度の影響を受け、その抵抗値が変化するためである。すなわち、リニアソレノイドバルブ９０は、暖機後の状態において、スプール９２が中立位置を占めるときの電流量が５０％のデューティ比となるように設定されているが、暖機時はリニアソレノイドバルブ９０のコイル温度も低温になっていてその抵抗値が暖機後の値より小さくなっているため、リニアソレノイドバルブ９０に対する電流が流れ易い状況にある。このように電流が流れ易いとき、バッテリ電圧が暖機時および暖機後において一定である状態では、スプール９２の中立位置を保持するための電流量は同じであるが、そのデューティ比は、暖機後のデューティ比より小さくてよく、コイル温度が低いほど小さくなる。一方、前述のように、暖機時は油温も低いためにオイルの性状である粘度が、暖機後のオイルの粘度より大きくなっており、この粘度は油温が低いほど大きくなる。したがって、スプール９２が中立位置を占めるときの、すなわちカム位相が一定に保持されているときのリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比によりオイル性状であるその粘度が検出できるのである。
【０１１５】
ステップＳ１１８で実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭに収束していないと判別されたときは、ステップＳ１２２で第３タイマＴ３が設定時間、例えば１ないし２秒の間の所定時間経過してタイムアップしたと判別されたときは、ステップＳ１２３で第３タイマＴ３に設定時間をセットした後、ステップＳ１１２に進む。
【０１１６】
ステップＳ１２２で第３タイマＴ３がタイムアップしていないと判別されたときは、ステップ１１７に進み、差分ＤＣに基づいてディレイ時間を求める。なお、この第３タイマＴ３の設定時間は、第１タイマＴ１にセットされる設定時間と同じ意味を有するものである。
【０１１７】
なお、図１１に示される第２連結切換機構３１によるバルブ作動特性と、燃料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンのフローチャートにおいても、中速用および高速用の各切換ディレイタイマＴＭ２、ＴＨにセットされるディレイ時間を設定するために、各ステップＳ４９，Ｓ５６でなされるディレイ時間設定ルーチンとして、前述の第１連結切換機構３０のディレイ時間を設定するルーチンのフローチャートのステップＳ１１３の機関回転数Ｎｅの設定範囲を、下限値Ｎｅ５を４０００ｒｐｍに、そして上限値Ｎｅ６を６０００ｒｐｍにそれぞれ変更して、その他のステップを同一としたルーチンが使用される。
【０１１８】
なお、これら吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３のディレイ時間を設定するルーチンと同様のルーチンが、排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３のディレイ時間を設定する場合に使用される。
【０１１９】
この実施形態は、前記のように構成されているので、以下の効果を奏する。
バルブ特性切換機構１３により切り換えられる低速、中速および高速のバルブ作動特性にそれぞれ対応する燃料噴射量マップと点火時期マップの切換タイミングを決めるディレイ時間は、バルブ特性切換機構１３を作動させるオイルの性状、特にその粘度を反映したものとなっていて、結果としてオイル性状に依存するバルブ作動特性の切換作動の応答性を考慮した値となっている。したがって、機関の運転状態が変化するなどして、オイル性状が変化したとしても、このディレイ時間経過後の燃料噴射量マップおよび点火時期マップの切換えが行われるタイミングは、全ての気筒のバルブ作動特性の切換が完了するタイミングと略一致している。そのため、広範囲の機関運転域に渡って、燃料噴射量と点火時期とがバルブ作動特性に対して適切なものとなり、排気エミッションの改善が可能となる。
【０１２０】
しかも、ここではオイル性状に影響を与える要因として、機関の運転状態に基づく要因（例えば油温）以外に、オイルの種類、オイルの経年変化等のものがあるが、これらの要因を全て取り込んだ結果としてのオイル性状に基づいてディレイ時間が設定できるので、例えば、油温センサで検出したオイル性状を利用する場合に比べて、より正確なディレイ時間を設定でき、したがって、燃料噴射量および点火時期の両マップのより正確な切換タイミングの設定ができる。
【０１２１】
オイル性状は、オイルの油圧で作動されるバルブ位相可変機構５０の挙動に基づいて、すなわちバルブ位相可変機構５０の動作に依存する実カム位相Ｃの変化から算出される目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃの偏差ＤＭ、または実カム位相Ｃの差分ＤＣ（変化速度）に基づいて検出できるので、オイル性状を直接検出する検出手段、例えば油温センサは不要であり、コストを削減できる。
【０１２２】
また、実カム位相Ｃの差分ＤＣを利用しているため、位相が大きく変化した場合や連続的に変化している場合にも作動油性状の検出が可能であることから、広範囲の機関運転域において作動油性状を逐次検出することができる。
【０１２３】
ディレイ時間を設定する際に利用する実カム位相Ｃの差分ＤＣおよび目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭは、カム位相を目標カム位相ＣＭにフィードバック制御する過程で得られるデータを利用できるため、カム位相の変化から作動油性状を検出するために、実カム位相Ｃの差分ＤＣや目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭを求めるための独自の装置は不要である。
【０１２４】
バルブ位相可変機構５０へ供給されるオイルの油圧を制御するリニアソレノイドバルブ９０の挙動に基づいて、すなわちスプール９２がカム位相を一定に保持する中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ９０へのデューティ制御される電流量のデューティ比に基づいてオイル性状を検出できるので、カム位相が変化していない機関運転域であってもオイル性状に対応したディレイ時間を設定することができる。
【０１２５】
次に、本出願発明の別の実施形態として、低速用、中速用および高速用の各切換ディレイタイマＴＬ、ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＨにセットされるディレイ時間を設定するために各ステップＳ２５，Ｓ３２，Ｓ４９，５６でなされるディレイ時間設定ルーチンのみが相違し、他の構成は前記実施形態と同じにしたものについて、図１５および図１８を参照して説明する。
【０１２６】
このルーチンでは、低速用および中速用の各ディレイタイマＴＬ、ＴＭ１にセットされるディレイ時間をバルブ位相可変機構５０によるカム位相のフィードバック制御において算出される目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭ、およびリニアソレノイドバルブ９０のスプール９２を中立位置に保持するためのデューティ制御される電流量のデューティ比を利用して、作動油であるオイルの性状を検出し、検出されたオイル性状に基づいて低速用および中速用のディレイ時間を設定している。
【０１２７】
図１５のフローチャートにおいて、両ステップＳ１３１，Ｓ１３３は図１４のフローチャートの両ステップＳ１１１，Ｓ１１３と同じであるので説明を省略する。ただし、両ステップＳ１３１，Ｓ１３３での判別結果がＮＯである場合は、ステップＳ１３２に進み、ディレイ時間を設定値（固定値）、例えば０．２秒に設定する。
【０１２８】
ステップＳ１１２で機関回転数Ｎｅが設定範囲内と判別されると、ステップＳ１３４で今回の目標カム位相ＣＭ（ｎ）が前回の目標カム位相ＣＭ（ｎ−１）から変化しているか否かを判別し、変化している場合は、ステップＳ１３５で目標カム位相ＣＭの変化量が設定値αより小さいか否かが判別される。それゆえ、ステップＳ１３４で目標カム位相ＣＭが変化したか否かを判別する手段が判別手段である。このステップＳ１３５の意味は、目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭによりオイルの性状を検出する場合は、目標カム位相ＣＭの変化の仕方は様々であるため、可能な限り同じ条件の下での偏差ＤＭを利用しなければならないからであり、この設定値αはこの事情を考慮して実験等により適宜決定されるものである。
【０１２９】
ステップＳ１３５で目標カム位相ＣＭの変化量が設定値α以上の場合は、上述の理由により正確なオイル性状の検出が困難であるため、ステップＳ１３２に進み、ディレイ時間を設定値（固定値）、例えば０．２秒に設定する。
【０１３０】
ステップＳ１３５で目標カム位相ＣＭの変化量が設定値αより小さい場合は、ステップＳ１３６で第４タイマＴ４がタイムアップしたか否かが判別され、タイムアップしたときはステップＳ１３７で第４タイマＴ４に設定時間をセットした後、ステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８で第５タイマＴ５がタイムアップしていないときは、ステップＳ１３９で、図１３のフィードバック制御ルーチンのフローチャートのステップＳ８３で求めた目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭに基づいて、図１８に示されるディレイ時間と偏差ＤＭとの関係を表したマップを参照してディレイ時間を求める。ここで、ステップＳ８３で目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭを求める手段が作動油性状検出手段である。また、ステップＳ１３９でディレイ時間を求める手段がディレイ時間設定手段である。なお、このマップは前記の各ステップＳ２５，Ｓ３２で使用されるものが２種類ずつ用意され、電子制御ユニット７６のメモリに記憶されている。
【０１３１】
目標カム位相ＣＭと実カム位相Ｃとの偏差ＤＭからオイルの性状が検出できるのは、前述の前回実カム位相Ｃ（ｎ−１）と今回実カム位相Ｃ（ｎ）との差分ＤＣからオイル性状を検出できるのと同じ理由であり、カム位相を変更する装置であるバルブ位相可変機構５０がオイルの油圧により作動されるものであり、その挙動はオイルの粘度等のオイル性状に依存しているためである。
【０１３２】
ステップＳ１３６およびステップＳ１３８の意味は、ステップＳ１３５と同じであり、前述のように目標カム位相ＣＭの変化の仕方は様々であるため、目標カム位相ＣＭの小さい変化が生じているときに、特定の時期の偏差ＤＭを利用しなければ、正確なオイル性状が検出できないためである。
【０１３３】
ステップＳ１３６で第４タイマＴ４がタイムアップしていないとき、およびステップＳ１３８で第５タイマＴ５がタイムアップしたと判別されてステップＳ１４０にて第５タイマＴ５に設定時間がセットされた後は、ステップＳ１３２に進む。なお、第４タイマＴ４および第４タイマＴ５にセットされる設定時間は、正確なオイル性状検出の観点から適宜設定される。
【０１３４】
ステップＳ１３４で目標カム位相ＣＭが変化していないと判別されたときは、ステップＳ１４１で実カム位相Ｃと目標カム位相ＣＭとの偏差ＤＭの絶対値がクランク角相当で２°以内にあるか否か、すなわち実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭに収束しているか否かが判別される。ステップＳ１４１で収束していると判別されると、ステップＳ１４２で第６タイマＴ６が設定時間、例えば０．５秒経過してタイムアップしたか否かが判別され、タイムアップしていないときはステップＳ１３２に進む。この設定時間は、実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭの近傍から目標カム位相ＣＭに一致して、リニアソレノイドバルブ９０のスプール９２が中立位置に達するまでの待ち時間である。
【０１３５】
ステップＳ１４２で第６タイマＴ６がタイムアップしたと判別されたときは、カム位相、すなわち吸気弁１１の位相が目標カム位相ＣＭになって一定になっていると判断し、ステップＳ１４３で第６タイマＴ６に設定時間をセットした後、ステップＳ１４４でスプール９２が中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ９０のデューティ比に基づいて、図１７に示されるディレイ時間とデューティ比との関係を表したマップを参照してディレイ時間を求める。このステップＳ１４４でディレイ時間を求める手段がディレイ時間設定手段である。なお、このマップも、前記の各ステップＳ２５，Ｓ３２で使用されるものが２種類ずつ用意され、電子制御ユニット７６のメモリに記憶されている。
【０１３６】
ステップＳ１４１で実カム位相Ｃが目標カム位相ＣＭに収束していないと判別されたときは、ステップＳ１４５で第７タイマＴ７がタイムアップしたか否かが判別され、タイムアップしたときはステップＳ１４６で第７タイマＴ７に設定時間をセットした後、ステップＳ１４７に進む。ステップＳ１４７で第８タイマＴ８がタイムアップしていないときは、ステップＳ１３９に進み、偏差ＤＭに基づいてディレイ時間を求める。なお、両ステップＳ１４５，Ｓ１４７の意味は、両ステップＳ１３６，Ｓ１３８と同じである。また、第７タイマＴ７および第８タイマＴ８にセットされる設定時間は、正確なオイル性状検出の観点から適宜設定される。
【０１３７】
ステップＳ１４５で第７タイマＴ７がタイムアップしていないとき、およびステップＳ１４７で第８タイマＴ８がタイムアップしたと判別されてステップＳ１４８にて第８タイマＴ８に設定時間がセットされた後は、ステップＳ１３２に進む。
【０１３８】
なお、図１１に示される第２連結切換機構３１によるバルブ作動特性と、燃料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンのフローチャートにおいても、各切換ディレイタイマＴＭ２、ＴＨにセットされるディレイ時間を設定するために、各ステップＳ４９，Ｓ５６でなされるディレイ時間設定ルーチンとして、前述の第１連結切換機構３０のディレイ時間を設定するルーチンのフローチャートのステップＳ１３３の機関回転数Ｎｅの設定範囲を、下限値Ｎｅ５を４０００ｒｐｍに、そして上限値Ｎｅ６を６０００ｒｐｍにそれぞれ変更して、その他のステップを同一としたルーチンが使用される。
【０１３９】
なお、これら吸気弁１１側のバルブ特性切換機構１３のディレイ時間を設定するルーチンと同様のルーチンが、排気弁１２側のバルブ特性切換機構１３のディレイ時間を設定する場合に使用される。
【０１４０】
この別の実施形態においても、先の実施形態の効果と同様の効果が奏される。
【０１４１】
なお、前記両実施形態では、油圧切換弁は、パイロット油路８６を開閉するソレノイド弁８５およびパイロット圧により駆動されるスプール８３を備えた油圧応動バルブ８０，８１から構成されていたが、ソレノイド弁８５およびパイロット油路８６を使用することなく、スプール８３をソレノイドにより駆動するものであってもよく、その場合は油圧スイッチ８８を省略できる。
【０１４２】
前記両実施形態では、機関の低速回転時に一方の吸気弁１１が実質的に休止閉弁されるものであったが、その吸気弁１１を休止させることなく、小リフト量および小開弁期間で開閉駆動されるように、隆起部１７を低速用カムとしてもよい。そして、この場合の低速用カムのリフト量および開弁期間は、低速用カム１５と同じであってもよく、また異なっていてもよい。
【０１４３】
前記両実施形態では、バルブ位相可変機構５０は吸気カム軸６に設けられていたが、吸気カム軸６の代わりに排気カム軸７にバルブ位相可変機構５０が設けられるものであってもよい。また、動弁機構は、吸気カム軸６および排気カム軸７の２本のカム軸を備えたものでなく、吸気カムおよび排気カムが設けられた１本のカム軸を備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明が適用される内燃機関の全体図である。
【図２】図１のＩＩ方向矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】バルブ特性切換機構およびバルブ位相可変機構の油圧回路図である。
【図８】油圧応動バルブの断面図である。
【図９】リニアソレノイドバルブの断面図である。
【図１０】バルブ特性切換機構による低速回転時および中速回転時のバルブ作動特性およびマップの切換ルーチンのフローチャートである。
【図１１】バルブ特性切換機構による中速回転時および高速回転時のバルブ作動特性およびマップの切換ルーチンのフローチャートである。
【図１２】目標カム位相算出ルーチンのフローチャートである。
【図１３】バルブ位相可変機構のフィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】ディレイ時間設定ルーチンのフローチャートである。
【図１５】別のディレイ時間設定ルーチンのフローチャートである。
【図１６】ディレイ時間と実カム位相の差分との関係を示すマップである。
【図１７】ディレイ時間と中立位置にあるリニアソレノイドバルブへの電流量のデューティ比との関係を示すマップである。
【図１８】ディレイ時間と目標カム位相に対する実カム位相の偏差との関係を示すマップである。図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…ピストン、３…コネクティングロッド、４…クランク軸、５…ドライブスプロケット、６…吸気カム軸、７…排気カム軸、８，９…カムスプロケット、１０…タイミングチェーン、１１…吸気弁、１２…排気弁、１３…バルブ特性切換機構、１５…低速用カム、１６…高速用カム、１７…隆起部、１８…ロッカーシャフト、１９、２０，２１…ロッカーアーム、２２…バルブステム、２３…鍔部、２４…シリンダヘッド、２５…バルブスプリング、２６…タペットねじ、２７，２８，２９…ローラ、３０，３１…連結切換機構、３２…連結ピストン、３３…規制部材、３４…戻しばね、３５，３６…ガイド穴、３７…油圧室、３８…連通路、３９…油圧供給路、４１…連結ピストン、４２…連結ピン、４３…規制部材、４４…戻しばね、４５…油圧室、４６…連通路、
５０…バルブ位相可変機構、５１…ボス部材、５２…ピン、５３…ボルト、５４…ハウジング、５５…プレート、５６…ボルト、５７…ロックピン、５８…スプリング、５９，６０…シール部材、６１…進角室、６２…遅角室、６３…進角用油路、６４…遅角用油路、６５，６６…油路、６７…吸気カム軸センサ、６８…排気カム軸センサ、６９…クランク軸センサ、
７０…オイルポンプ、７１…オイルパン、７２，７３，７４，７５…油路、７６…電子制御ユニット、
８０，８１…油圧応動バルブ、８２…ハウジング、８３…スプール、８４…スプリング、８５…ソレノイド弁、８６…パイロット油路、８７…オイルフィルタ、８８…油圧スイッチ、
９０…リニアソレノイドバルブ、９１…スリーブ、９２…スプール、９３…デューティソレノイド、９４…スプリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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