(57)【要約】      （修正有）【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、複数の気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替動作を行った際に、一部の気筒もしくは気筒群でプロフィールの切り替えに失敗したとしても、気筒間もしくは気筒群間でバルブ駆動カムの異なるプロフィールが混在する確率を下げられるようにする。【解決手段】ＥＣＵは、複数の気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるための第１カム切替動作をカム切替機構に実行させたにもかかわらず複数の気筒のすべてのバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合に、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した１または複数の気筒である１または複数の正常気筒を少なくとも対象として、バルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに切り替えるための第２カム切替動作をカム切替機構に実行させる。【選択図】図７
2018173029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、
前記複数の気筒のそれぞれに対して配置され、プロフィールの異なる複数のカムと、
気筒単位もしくは気筒群単位で、前記複数の気筒のそれぞれにおいて燃焼室を開閉するバルブを駆動するカムであるバルブ駆動カムのプロフィールを前記複数のカムのプロフィールの間で切り替えるように構成されたカム切替機構と、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるための第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のすべての前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合に、前記第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した１または複数の気筒である１または複数の正常気筒を少なくとも対象として、前記バルブ駆動カムのプロフィールを前記第１プロフィールに切り替えるための第２カム切替動作を前記カム切替機構に実行させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
少なくとも前記１または複数の正常気筒を対象とする前記第２カム切替動作は、エンジン回転速度の上昇時に、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合に実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
エンジン回転速度の上昇時に、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のすべての前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合には、前記第１カム切替動作の再実行のために要する時間と仮に当該再実行が失敗したときに前記第２カム切替動作を実行するために要する時間との和である再実行余裕時間が、エンジン回転速度が前記バルブ駆動カムのプロフィールを切り替え可能なエンジン回転速度の切替上限値に到達するまでの間に残っているか否かを判定し、
前記再実行余裕時間が残っている場合には、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に再実行させ、前記再実行余裕時間が残っていない場合には、前記第２カム切替動作を前記カム切替機構に実行させる
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
エンジン回転速度の前記切替上限値は、前記複数の気筒のそれぞれに配置された前記複数のカムを潤滑するオイルの温度が低いほど小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記内燃機関を搭載する車両の運転者に前記カム切替機構に関する異常を知らせるために異常報知装置を作動させる
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記カム切替機構は、
カムシャフトの外周面に設けられたカム溝と、
前記カム溝に係脱可能な係合ピンを有し、前記係合ピンを前記カムシャフトに向けて突き出し可能なアクチュエータと、
を含み、
前記カム切替機構は、前記係合ピンが前記カム溝に係合しているときに、前記バルブ駆動カムが前記カムシャフトの回転に伴って前記複数のカムの間で切り替わるように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、燃焼室を開閉する吸気バルブまたは排気バルブを駆動するカムを切り替え可能なカム切替機構を備える内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、吸気バルブの作用角を可変とする可変作用角機構を備える内燃機関が開示されている。この可変作用角機構は、吸気バルブの開閉を行うためのカムを、小作用角カムと大作用角カムとの間で切り替えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５１９１１号公報
【特許文献２】特開２０１５−０３４５３４号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２００６８２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の気筒を備える内燃機関において、気筒単位もしくは気筒群単位で燃焼室を開閉するバルブ（吸気バルブまたは排気バルブ）を駆動するバルブ駆動カムのプロフィールを複数のカムのプロフィールの間で切り替える際、一部の気筒もしくは気筒群でプロフィールの切り替えに失敗した場合には、気筒間もしくは気筒群間でバルブ駆動カムのプロフィールが異なってしまう。その結果、内燃機関のドライバビリティもしくは排気エミッションが低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、複数の気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替動作を行った際に、一部の気筒もしくは気筒群でプロフィールの切り替えに失敗したとしても、気筒間もしくは気筒群間でバルブ駆動カムの異なるプロフィールが混在する確率を下げられるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の気筒と、前記複数の気筒のそれぞれに対して配置され、プロフィールの異なる複数のカムと、気筒単位もしくは気筒群単位で、前記複数の気筒のそれぞれにおいて燃焼室を開閉するバルブを駆動するカムであるバルブ駆動カムのプロフィールを前記複数のカムのプロフィールの間で切り替えるように構成されたカム切替機構と、を備える内燃機関を制御する。前記制御装置は、前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるための第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のすべての前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合に、前記第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した１または複数の気筒である１または複数の正常気筒を少なくとも対象として、前記バルブ駆動カムのプロフィールを前記第１プロフィールに切り替えるための第２カム切替動作を前記カム切替機構に実行させる。
【０００７】
少なくとも前記１または複数の正常気筒を対象とする前記第２カム切替動作は、エンジン回転速度の上昇時に、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合に実行されてもよい。
【０００８】
前記制御装置は、エンジン回転速度の上昇時に、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のすべての前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わない場合には、前記第１カム切替動作の再実行のために要する時間と仮に当該再実行が失敗したときに前記第２カム切替動作を実行するために要する時間との和である再実行余裕時間が、エンジン回転速度が前記バルブ駆動カムのプロフィールを切り替え可能なエンジン回転速度の切替上限値に到達するまでの間に残っているか否かを判定してもよい。そして、前記制御装置は、前記再実行余裕時間が残っている場合には、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に再実行させ、前記再実行余裕時間が残っていない場合には、前記第２カム切替動作を前記カム切替機構に実行させてもよい。
【０００９】
エンジン回転速度の前記切替上限値は、前記複数の気筒のそれぞれに配置された前記複数のカムを潤滑するオイルの温度が低いほど小さくてもよい。
【００１０】
前記制御装置は、前記第１カム切替動作を前記カム切替機構に実行させたにもかかわらず前記複数の気筒のそれぞれの前記バルブ駆動カムのプロフィールが前記第２プロフィールで揃わなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記内燃機関を搭載する車両の運転者に前記カム切替機構に関する異常を知らせるために異常報知装置を作動させてもよい。
【００１１】
前記カム切替機構は、カムシャフトの外周面に設けられたカム溝と、前記カム溝に係脱可能な係合ピンを有し、前記係合ピンを前記カムシャフトに向けて突き出し可能なアクチュエータと、を含んでいてもよい。そして、前記カム切替機構は、前記係合ピンが前記カム溝に係合しているときに、前記バルブ駆動カムが前記カムシャフトの回転に伴って前記複数のカムの間で切り替わるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず複数の気筒のすべてのバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合には、第２カム切替動作が実行される。第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えに失敗が生じた気筒においてバルブ駆動カムのプロフィールを第２プロフィールに切り替えることを再度試みた場合には、上記失敗の要因となった異常が影響を及ぼして第２プロフィールへの切り替えを再び失敗することが考えられる。したがって、第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えに失敗が生じた気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを再度第２プロフィールに切り替える第１カム切替動作が成功する可能性よりも、第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えを正常に行うことができた気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに戻すための第２カム切替動作が成功する可能性の方が高いと考えられる。このため、本発明によれば、複数の気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替動作を行った際に、一部の気筒もしくは気筒群でプロフィールの切り替えに失敗したとしても、気筒間もしくは気筒群間でバルブ駆動カムの異なるプロフィールが混在する確率を下げられるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の動弁系の要部の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すカム溝の具体的な構成を説明するための図である。
【図３】各気筒のカム溝の配置を各気筒のバルブリフトカーブとの関係で表した図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの構成例を概略的に説明するための図である。
【図５】カム切替機構によるカム切替動作の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るカム切替機構の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係るカム切替機構の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】オイルの温度に基づくエンジン回転速度Ｎｅの切替上限値Ｎｅｔｈの設定例を表した図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るカム切替機構の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１５】
実施の形態１．
まず、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１６】
１．実施の形態１に係るシステムの構成
本実施形態のシステムが備える内燃機関１は、車両に搭載され、その動力源として使用される。本実施形態の内燃機関１は、一例として、直列４気筒型の４ストロークエンジンである。内燃機関１の点火順序は、一例として、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４および２番気筒＃２の順である。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関１の動弁系の要部の構成を概略的に示す図である。内燃機関１の各気筒には、一例として、２つの吸気バルブ（図示省略）が備えられている。そして、内燃機関１は、これら２つの吸気バルブを駆動するための可変動弁装置１０を備えている。なお、以下に説明する可変動弁装置１０は、燃焼室を開閉するバルブであれば、吸気バルブに代え、排気バルブを駆動するために用いることもできる。
【００１８】
１−１．カムシャフト
可変動弁装置１０は、各気筒の吸気バルブを駆動するためのカムシャフト１２を備えている。カムシャフト１２は、図示省略するタイミングプーリーおよびタイミングチェーン（もしくはベルト）を介してクランクシャフト（図示省略）と連結されており、クランクシャフトの１／２の速度で回転するようにクランクシャフトのトルクによって駆動される。
【００１９】
１−２．吸気カム
可変動弁装置１０は、各気筒の個々の吸気バルブに対し、プロフィールの異なる複数（一例として、２つ）の吸気カム１４、１６を備えている。吸気カム１４、１６は、後述の態様でカムシャフト１２に設けられている。一方の吸気カム１４のプロフィールは、吸気バルブのリフト量および作用角として相対的に小さなリフト量および作用角を得るための「小カム」として設定されている。もう一方の吸気カム１６のプロフィールは、吸気カム１４により得られるリフト量および作用角よりも大きなリフト量および作用角が得られる「大カム」として設定されている。なお、複数の吸気カムのプロフィールの１つは、カムシャフト１２の軸心からの距離が等しいベース円部のみであってもよい。すなわち、吸気カムの１つは、吸気バルブに押圧力を付与しないゼロリフトカムとして設定されてもよい。
【００２０】
吸気バルブのそれぞれには、吸気カム１４または１６からの押圧力をバルブに伝達するためのロッカーアーム１８が設けられている。図１は、吸気カム（小カム）１４が吸気バルブを駆動するときの動作状態を示している。このため、この動作状態では、吸気カム１４のそれぞれがロッカーアーム１８（より詳細には、ロッカーアーム１８のローラ）と接触している。
【００２１】
１−３．カム切替機構
可変動弁装置１０は、さらに、カム切替機構２０を備えている。カム切替機構２０は、吸気バルブを駆動するカム（換言すると、吸気バルブと機械的に連結される対象となるカム）である「バルブ駆動カム」のプロフィールを吸気カム１４、１６のプロフィールの間で切り替えるカム切替動作を行うものである。カム切替機構２０は、気筒毎に、カムキャリア２２とアクチュエータ２４とを備えている。
【００２２】
カムキャリア２２は、カムシャフト１２の軸方向にはスライド自在であって、その回転方向の移動が拘束された態様で、カムシャフト１２によって支持されている。図１に示すように、カムキャリア２２には、同一気筒の２つの吸気バルブを駆動するための２対の吸気カム１４、１６が形成されている。そして、吸気カム１４、１６の各対は、互いに隣接して設けられている。また、カムシャフト１２の外周面の一部に相当するカムキャリア２２の外周面には、カム溝２６が形成されている。
【００２３】
（カム溝）
図２は、図１に示すカム溝２６の具体的な構成を説明するための図である。より詳細には、図２（Ａ）は、カムキャリア２２の外周面に形成されたカム溝２６を平面上に展開して得られた図である。カム溝２６は、後に詳述される一対の係合ピン２８ａ、２８ｂに対応して、一対のカム溝２６ａ、２６ｂとして備えられている。なお、カム溝２６に対する係合ピン２８の進行は、カムシャフト１２の回転に基づくものであるため、その進行方向は、図２（Ａ）に示すように、カムシャフト１２の回転方向と逆方向になる。
【００２４】
一対のカム溝２６ａ、２６ｂは、カムシャフト１２の周方向に延びるように形成されており、図２（Ａ）に示すように、両者の経路は、その途中で１本に合流している。より詳細には、一対のカム溝２６ａ、２６ｂは、一対の係合ピン２８ａ、２８ｂに対応して、「挿入区間」と「切替区間」とをそれぞれ含んでいる。
【００２５】
挿入区間のそれぞれは、カムシャフト１２の軸方向と垂直な「垂直方向」に延び、かつ、係合ピン２８ａ、２８ｂの１つの挿入を受けるように形成されている。切替区間は、挿入区間に対してカムシャフト１２の回転方向の後方側の位置において挿入区間の一端と連続し、かつ、上記垂直方向に対して傾斜した方向に延びるように形成されている。切替区間は、カム溝２６が形成されたカムキャリア２２と同じカムキャリア２２に設けられた吸気カム１４、１６が吸気バルブをリフトさせていない区間（ベース円区間）内に収まるように設けられている。カム溝２６ａの切替区間とカム溝２６ｂの切替区間とは、カムシャフト１２の軸方向において互いに逆向きに傾斜している。また、一対のカム溝２６ａ、２６ｂにおいて両者の経路が合流している部位は、係合ピン２８がカム溝２６から退出する「退出区間」に相当する。
【００２６】
図２（Ａ）には、カムシャフト１２の回転に伴う係合ピン２８の移動経路Ｒが表されている。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＡ−Ａ線で（すなわち、係合ピン２８の移動経路Ｒに沿って）カムキャリア２２を切断して得られるカム溝２６ａの縦断面図である。なお、カム溝２６ｂの縦断面図もこれと同様である。図２（Ｂ）に示すように、挿入区間と切替区間の溝深さは、一例として一定である。一方、退出区間の溝深さは、一定ではなく、カムシャフト１２の回転方向の後方側の端部に近づくにつれて徐々に浅くなっている。
【００２７】
なお、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す例では、カム溝２６ａは、挿入区間に対してカムシャフト１２の回転方向の前方側に、溝深さが徐々に変化する「傾斜区間」を備えている。しかしながら、本発明に係るカム溝には、このような傾斜区間は必ずしも設けられていなくてもよく、したがって、切替区間と反対側の挿入区間の端部は、段付き形状を伴ってカムキャリア２２の外周面と連続していてもよい。
【００２８】
図３は、各気筒のカム溝２６の配置を各気筒のバルブリフトカーブとの関係で表した図である。なお、図３では、一対のカム溝２６ａ、２６ｂのうちのカム溝２６ａを代表的に図示している。
【００２９】
一例として直列４気筒エンジンである内燃機関１では、図３に示すように、各気筒のカム溝２６は、上述の点火順序に従う順で、クランク角度で１８０°（カム角で９０°）の位相差を伴って形成されている。各気筒の切替区間は、上述のように、それぞれの気筒の吸気バルブのベース円区間内に収まるように設けられている。また、図３中に破線で示すカム溝２６ａは、＃２気筒を例に挙げて、実線で表されたカム溝２６ａの位置に対応する燃焼サイクルの次の燃焼サイクルに対応するカム溝２６ａの位置を表している。このように、同一のカム溝２６ａにおける係合ピン２８の挿入区間は、１燃焼サイクル毎に到来する。
【００３０】
（アクチュエータ）
アクチュエータ２４は、カム溝２６と対向する位置において、シリンダヘッド等の静止部材２７に固定されている。アクチュエータ２４は、一対のカム溝２６ａ、２６ｂにそれぞれ係脱可能な一対の係合ピン２８ａ、２８ｂを有している。アクチュエータ２４は、一対の係合ピン２８ａ、２８ｂのうちの１つを選択的にカムシャフト１２に向けて（より詳細には、カム溝２６に向けて）突き出し可能に構成されている。
【００３１】
なお、カム切替動作の前提として、図１に示すように、一対の吸気カム１４、１６と一対のカム溝２６ａ、２６ｂと一対の係合ピン２８ａ、２８ｂとの間では、次のような位置関係が満たされている。すなわち、カム溝２６ａの挿入区間の溝中心線とカム溝２６ａ、２６ｂの（共通の）退出区間の溝中心線との距離と、カム溝２６ａの挿入区間の溝中心線と退出区間の溝中心線との距離とは、ともに距離Ｄ１で等しくなっている。そして、この距離Ｄ１は、一対の吸気カム１４、１６の中心線間距離Ｄ２および一対の係合ピン２８ａ、２８ｂの中心線間距離Ｄ３と等しくなっている。
【００３２】
図４は、図１に示すアクチュエータ２４の構成例を概略的に説明するための図である。本実施形態のアクチュエータ２４は、一例として、電磁ソレノイド式である。アクチュエータ２４は、図４に示すように、一対の係合ピン２８ａ、２８ｂのそれぞれに対して電磁石３０（一対の電磁石３０ａ、３０ｂ）を備えている。係合ピン２８は、アクチュエータ２４に内蔵されている。係合ピン２８は、電磁石３０に対向する側の端部に、磁性材料により形成された板状の部位２９を有している。アクチュエータ２４（電磁石３０）への通電の制御は、後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０からの指令に基づいて制御される。アクチュエータ２４は、電磁石３０への通電を実行したときに、係合ピン２８が電磁石３０と反発してカムシャフト１２（カムキャリア２２）に向けて突き出されるように構成されている。このため、適切なタイミングでアクチュエータ２４への通電を実行することで、係合ピン２８をカム溝２６に係合させることができる。
【００３３】
カム溝２６に係合している係合ピン２８がカムシャフト１２の回転に伴って退出区間に入ると、溝深さが徐々に浅くなる退出区間の底面の作用で、係合ピン２８は、電磁石３０側に押し戻されるように変位する。電磁石３０に電流が流れている状態で係合ピン２８がこのように押し戻されると、電磁石３０ｂには誘導起電力が発生する。この誘導起電力が検出されると、アクチュエータ２４（電磁石３０）への通電が停止される。その結果、係合ピン２８が電磁石３０に吸引され、係合ピン２８のカム溝２６からの退出が完了する。
【００３４】
１−４．制御系
本実施形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０には、内燃機関１およびこれを搭載する車両に搭載された各種センサと、内燃機関１の運転を制御するための各種アクチュエータとが電気的に接続されている。
【００３５】
上記の各種センサは、クランク角センサ４２、油温センサ４４、エアフローセンサ４６、アクセルポジションセンサ４８、車速センサ５０およびシフトポジションセンサ５２を含む。クランク角センサ４２は、クランク角に応じた信号を出力する。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４２を用いてエンジン回転速度Ｎｅを取得できる。油温センサ４４は、内燃機関１の各部（吸気カム１４、１６等の可変動弁装置１０の各部を含む）を潤滑するオイルの温度に応じた信号を出力する。エアフローセンサ４６は、内燃機関１に吸入される空気の流量に応じた信号を出力する。アクセルポジションセンサ４８は、内燃機関１を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み位置に応じた信号を出力する。車速センサ５０は、車両の速度に応じた信号を出力する。シフトポジションセンサ５２は、車両の変速機のギヤ段に応じた信号を出力する。
【００３６】
また、上記の各種アクチュエータは、アクチュエータ２４とともに、燃料噴射弁５４および点火装置５６を含む。さらに、上記車両には、カム切替機構２０に関する異常を運転者に知らせるための故障表示灯（ＭＩＬ）５８が搭載されている。ＭＩＬ５８は、ＥＣＵ４０に電気的に接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ４０は、プロセッサ、メモリおよび入出力インターフェースを備えている。入出力インターフェースは、上述の各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、上述の各種アクチュエータに対して操作信号を出力する。メモリには、各種アクチュエータを制御するための各種の制御プログラムおよびマップが記憶されている。プロセッサは、制御プログラムをメモリから読み出して実行する。これにより、本実施形態に係る「制御装置」の機能が実現される。
【００３８】
２．カム切替動作
次に、図５を参照して、カム切替機構２０を用いたカム切替動作について説明する。吸気バルブを駆動するカムとして吸気カム（小カム）１４と吸気カム（大カム）１６のどちらを用いるかは、例えば、エンジン運転条件（主に、エンジン負荷とエンジン回転速度Ｎｅ）および運転者からの要求トルクの変化率の大きさに応じて決定される。
【００３９】
２−１．小カムから大カムへのカム切替動作
図５は、カム切替機構２０によるカム切替動作の一例を説明するための図である。より詳細には、図５に示す例は、バルブを駆動するカムを吸気カム（小カム）１４から吸気カム（大カム）１６に切り替える際のカム切替動作に相当する。図５には、カム角Ａ〜Ｄのそれぞれにおけるカムキャリア２２およびアクチュエータ２４が表されている。なお、図５では、カムシャフト１２の回転に伴ってカム溝２６が紙面の上方から下方に向けて移動している。
【００４０】
図５中のカム角Ａでは、カムキャリア２２は、カム溝２６ｂの挿入区間が係合ピン２８ｂと対向するようにカムシャフト１２上で位置している。このカム角Ａでは、アクチュエータ２４の電磁石３０ａ、３０ｂへの通電はなされていない。また、カム角Ａでは、ロッカーアーム１８のそれぞれは、吸気カム１６と接触している。
【００４１】
図５中のカム角Ｂは、カム角Ａからカムシャフト１２が９０°回転したときのカム角に相当する。アクチュエータ（電磁石３０ｂ）への通電実行に伴って係合ピン２８ｂがカムシャフト１２（カムキャリア２２）に向けて突き出された結果として、係合ピン２８ｂが挿入区間においてカム溝２６ｂと係合する。図５に示すように、カム角Ｂでは、係合ピン２８ｂが挿入区間においてカム溝２６ｂと係合している。
【００４２】
図５中のカム角Ｃは、カム角Ｂからカムシャフト１２がさらに９０°回転したときのカム角に相当する。係合ピン２８ｂは、カムシャフト１２の回転に伴って、係合ピン２８が挿入区間を経て切替区間に入る。図５に示すように、カム角Ｃでは、係合ピン２８ｂが切替区間においてカム溝２６ｂと係合している。このように係合ピン２８が切替区間に位置しているため、カムキャリア２２は、図５中のカム角Ｂとカム角Ｃとを比較すると分かるように、カムシャフト１２の回転に伴ってカム角Ｂでの位置から図５の左方向にスライドしている。
【００４３】
図５中のカム角Ｄは、カム角Ｃからカムシャフト１２がさらに９０°回転したときのカム角に相当する。係合ピン２８ｂは、切替区間を通過し終えると退出区間に入る。係合ピン２８ｂが退出区間に入ると、上述のように、退出区間の底面の作用で係合ピン２８ｂが電磁石３０ｂ側に押し戻される。係合ピン２８ｂが押し戻されると、ＥＣＵ４０が電磁石３０ｂの誘導起電力を検出して電磁石３０ｂへの通電を停止する。その結果、係合ピン２８ｂが電磁石３０ｂに吸引され、係合ピン２８ｂのカム溝２６からの退出が完了する。図５には、係合ピン２８ｂのカム溝２６ｂからの退出が完了したカム角Ｄでのカムキャリア２２およびアクチュエータ２４が表されている。
【００４４】
また、図５中のカム角Ｄでは、図５中の左方向へのカムキャリア２２のスライド動作も完了している。このため、ロッカーアーム１８に押圧力を与えるカムを吸気カム（小カム）１４から吸気カム（大カム）１６に切り替えるカム切替動作が完了している。このようなカム切替動作によれば、カムシャフト１２が１回転する間に（すなわち、１燃焼サイクル中に）カムの切り替えを行うことができる。
【００４５】
さらに付け加えると、吸気カム（小カム）１４から吸気カム（大カム）１６へのカム切替動作が完了すると、図５中のカム角Ｄに関する図示から分かるように、もう一方の係合ピン２８ａがもう一方のカム溝２６ａの挿入区間と対向するようになる。
【００４６】
２−２．大カムから小カムへのカム切替動作
吸気カム（大カム）１６から吸気カム（小カム）１４へのカム切替動作は、上述の吸気カム（小カム）１４から吸気カム（大カム）１６へのカム切替動作と同様であるため、ここでは、以下のように概略的な説明を行う。
【００４７】
すなわち、吸気カム（大カム）１６から吸気カム（小カム）１４へのカム切替動作は、図５中のカム角Ｄに関する図示と同様の位置にカムキャリア２２があるときに実行される。まず、係合ピン２８ａがカム溝２６ａの挿入区間に挿入されるようにアクチュエータ２４（電磁石３０ａ）への通電が実行される。その後、係合ピン２８ａが切替区間を通過している間に、カムキャリア２２がカムシャフト１２の回転に伴って図５中の右方向にスライドする。その後、係合ピン２８ａが切替区間を通過し終えると、カムキャリア２２のスライド動作が完了し、ロッカーアーム１８に押圧力を与えるカムが吸気カム（大カム）１６から吸気カム（小カム）１４に切り替えられる。また、係合ピン２８ａのカム溝２６からの退出が行われる。なお、このようにしてカム切替動作が完了すると、図５中のカム角Ａに関する図示と同様に、カムキャリア２２の位置は、係合ピン２８ｂがカム溝２６ｂの挿入区間と対向する位置に戻ることになる。
【００４８】
３．実施の形態１に係るカム切替機構の制御
３−１．各気筒のカム切替動作を行う際の課題
各気筒のバルブ駆動カムを吸気カム（小カム）１４と吸気カム（大カム）１６との間で切り替えるカム切替要求が出された場合には、挿入区間に向けて係合ピン２８の突き出し動作を行えるタイミングが最初に到来した気筒からカム切替動作が実行されることになる。より詳細には、複数（一例として、４つ）の気筒を有するマルチシリンダ式の内燃機関１では、各気筒において係合ピン２８の突き出し動作を行えるタイミングは、図３に示されるように点火順序に応じた順で所定間隔（一例として、１８０°ＣＡ）毎に連続して到来する。したがって、点火順序に従う順番で各気筒において係合ピン２８の突き出し動作が実行されるようにカム切替機構２０を制御することで、各気筒のバルブ駆動カムのプロフィールをカムシャフト１２の回転に伴って１燃焼サイクル内で順に切り替えることができる。
【００４９】
上述のように各気筒のカム切替動作を行う際に、係合ピン２８の突き出しの遅れなどの要因によって１つの気筒だけでもプロフィールの切り替えに失敗が生じると、気筒間でバルブ駆動カムのプロフィールが異なってしまう。その結果、気筒間で吸気バルブの開弁特性が異なってしまうため、内燃機関１のドライバビリティもしくは排気エミッションが低下するおそれがある。
【００５０】
カム切替動作に失敗が生じる理由について、以下のように説明を補足する。カム切替機構２０は、基本的には、カム切替動作に失敗が生じないように構成されている。より詳細には、アクチュエータ２４に付与される電流値のばらつき、アクチュエータ２４の温度特性、およびオイルの特性などのカム切替動作の成立性に関係する要因を考慮して、カム溝２６などのカム切替機構２０の各部の形状、係合ピン２８の突き出し動作の開始タイミング、およびアクチュエータ２４の電流値などの各種の仕様が決定されている。なお、オイルの特性がカム切替動作の成立性に関係する理由は、オイルの温度が低いためにオイルの粘度が低いと、係合ピン２８の突き出し動作がオイルによって妨げられ易くなるためである。しかしながら、このような基本構成が備えられていても、内燃機関１の運転中に何らかの要因によってアクチュエータ２４の電流値が大きく低下したり、あるいはカム切替機構２０の各部に経年変化が生じていたりするといった想定外の異常が生じた場合には、カム切替動作に失敗が生じる可能性がある。
【００５１】
３−２．実施の形態１に係るカム切替機構の制御の概要
本実施形態では、上記の課題に鑑み、複数の気筒（本実施形態では、内燃機関１の全気筒）のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替動作を行った際に、一部の気筒でプロフィールの切り替えに失敗したとしても、気筒間でバルブ駆動カムのプロフィールが異なる状態になる確率を下げられるようにするために、次のような制御が実行される。ここでは、説明の便宜上、カム切替要求が出された場合の切り替え前のバルブ駆動カムの（全気筒で共通の）プロフィールを「第１プロフィール」と称し、切り替え後のバルブ駆動カムの（全気筒で共通の）プロフィールを「第２プロフィール」と称する。
【００５２】
すなわち、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるためのカム切替動作（便宜上、「第１カム切替動作」と称する）をカム切替機構２０に実行させたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合に、バルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに切り替えるためのカム切替動作（便宜上、「第２カム切替動作」と称する）をカム切替機構２０に実行させる。この第２カム切替動作は、本実施形態では、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した１または複数の気筒（便宜上、「１または複数の正常気筒」と称する）だけでなく、全気筒を対象として実行される。
【００５３】
３−３．実施の形態１に係るカム切替機構の制御に関するＥＣＵの処理
図６は、本発明の実施の形態１に係るカム切替機構２０の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関１の運転中に、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００５４】
図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、まず、カム切替要求があるか否かを判定する（ステップＳ１００）。カム切替要求の有無は、例えば、エンジン運転条件（主に、エンジン負荷とエンジン回転速度Ｎｅ）の変化に応じて、要求される吸気カム（小カム１４または大カム１６）に変化があるか否かに基づいて判定される。
【００５５】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１００においてカム切替要求がないと判定した場合には、本ルーチンの今回の処理サイクルを終了する。一方、カム切替要求があると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、第１カム切替動作（すなわち、全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるためのカム切替動作）をカム切替機構２０に実行させる（ステップＳ１０２）。本実施形態のカム切替機構２０の例では、小カム１４のプロフィールが第１プロフィールに該当する場合には、大カム１６のプロフィールが第２プロフィールに該当し、逆に、大カム１６のプロフィールが第１プロフィールに該当する場合には、小カム１４のプロフィールが第２プロフィールに該当する。
【００５６】
ステップＳ１００で判定されるカム切替要求が出される要因となるエンジン運転条件の変化には、エンジン回転速度Ｎｅの上昇が含まれる。このため、ステップＳ１０２の処理による第１カム切替動作が行われる状況には、エンジン回転速度Ｎｅの上昇時（加速時）が含まれている。
【００５７】
次に、ＥＣＵ４０は、全気筒の切替完了信号を確認できたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。カム切替機構２０の構成では、既述したように、カム溝２６に挿入された係合ピン２８が切替区間を通過し終えた後に退出区間に入り、その後に退出区間の底面の作用で係合ピン２８が電磁石３０側に押し戻されたとき（すなわち、カム切替動作が正常に完了したとき）に、電磁石３０に誘導起電力が発生する。したがって、カム切替動作が正常に完了したか否かは、一例として、このような誘導起電力が発生すべきタイミング（つまり、係合ピン２８が退出区間を通過し終えるタイミング）において当該誘導起電力が実際に検出されたか否かに基づいて判定することができる。このため、上記の切替完了信号の一例としては、このような誘導起電力に応じた信号が相当する。また、カム切替動作が正常に完了したか否かは、例えば、ギャップセンサを利用してカムキャリア２２（吸気カム１４、１６）の変位の有無を検出することによっても判定することもできる。
【００５８】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４において全気筒の切替完了信号を確認できた場合、つまり、第１カム切替動作が正常に行われた結果として全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃っていると判断できる場合には、本ルーチンの今回の処理サイクルを終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０４において全気筒の切替完了信号を確認できなかった場合、つまり、第１カム切替動作をカム切替機構２０に実行させたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃っていないと判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０６に進む。
【００６０】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４０は、第２カム切替動作をカム切替機構２０に実行させる。より詳細には、ステップＳ１０６では、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した正常気筒だけでなく全気筒を対象としてバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに切り替えるためのカム切替動作が、第２カム切替動作の一例として実行される。さらに付け加えると、ステップＳ１０４で判定される切替完了信号の有無は、カムシャフト１２の回転に伴って、点火順序に従う気筒順で把握されていく。そこで、ＥＣＵ４０は、全気筒の切替完了信号の有無を把握し終えた時にステップＳ１０４の判定を実行してもよい。あるいは、ＥＣＵ４０は、全気筒の切替完了信号の有無を把握し終える前にある気筒で切替完了信号が発生していないことを検出したタイミングにおいて、ステップＳ１０４の判定が不成立となると判定し、直ちにステップＳ１０６に進んでもよい。
【００６１】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４と同様の処理によって、全気筒の切替完了信号を確認できたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。その結果、ステップＳ１０８において全気筒の切替完了信号を確認できた場合、つまり、第２カム切替動作が正常に行われた結果として全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第１プロフィールで揃っていると判断できる場合には、本ルーチンの今回の処理サイクルを終了する。
【００６２】
一方、ステップＳ１０８において全気筒の切替完了信号を確認できなかった場合、つまり、第２カム切替動作をカム切替機構２０に実行させたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第１プロフィールで揃っていないと判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１０に進む。
【００６３】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ４０は、所定のフェール処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ４０は、全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに戻すことができなかったことを受けて、カム切替機構２０に異常が生じている可能性があると判断し、その旨を運転者に知らせるためにＭＩＬ５８を点灯させる処理を実行する。また、ステップＳ１１０では、ＥＣＵ４０は、必要に応じて、全気筒のバルブ駆動カムをデフォルトカムで固定させるための指令をカム切替機構２０に出す。ここでいうデフォルトカムは、一例として、内燃機関１のアイドリング運転時に用いられることが予定されている吸気カム１４または１６のことである。
【００６４】
より詳細には、ステップＳ１１０の処理に先立つステップＳ１０６の処理による第２カム切替動作がバルブ駆動カムをデフォルトカムに切り替える動作に相当していた場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１０において更なるカム切替動作を実行しない。一方、ステップＳ１１０の処理に先立つステップＳ１０６の処理による第２カム切替動作がバルブ駆動カムをデフォルトカムに切り替える動作とは逆の動作であった場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１０において、全気筒のバルブ駆動カムをデフォルトカムに切り替えるための指令をカム切替機構２０に出し、本指令を出した後は更なるカム切替動作を実行しない。
【００６５】
４．実施の形態１に係るカム切替機構の制御の効果
以上説明した図６に示すルーチンの処理によれば、全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールから第２プロフィールに切り替えるための第１カム切替動作（第１プロフィールから第２プロフィールへの切り替え）が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合に、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した正常気筒を含めて全気筒を対象として、バルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに切り替えるための第２カム切替動作が実行される。
【００６６】
第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えに失敗が生じた気筒においてバルブ駆動カムのプロフィールを第２プロフィールに切り替えることを再度試みた場合には、上記失敗の要因となった異常が影響を及ぼして第２プロフィールへの切り替えが再び失敗することが考えられる。したがって、第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えに失敗が生じた気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを再度第２プロフィールに切り替える第１カム切替動作が成功する可能性よりも、第１カム切替動作による第２プロフィールへの切り替えを正常に行うことができた気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに戻すための第２カム切替動作が成功する可能性の方が高いと考えられる。このため、上記ルーチンの処理によれば、複数の気筒（本実施形態では、全気筒）のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替動作を行った際に、一部の気筒でプロフィールの切り替えに失敗したとしても、気筒間で異なるバルブ駆動カムのプロフィールが混在する確率を下げられるようになる。
【００６７】
（全気筒を対象として第２カム切替動作を行う効果）
また、上記ルーチンの処理によれば、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合には、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した正常気筒だけではなく、全気筒を対象として、第２カム切替動作が実行される。このように全気筒を対象として第２カム切替動作を行うことには、次のような利点がある。すなわち、例えば、ステップＳ１０４の処理による切替完了信号の検出に関する異常が生じていたときには、第１カム切替動作が実際には成功していたにもかかわらず第１カム切替動作に失敗したと誤判定される気筒が生じる場合があり得る。しかしながら、このような場合であっても、全気筒を対象として第２カム切替動作を行うことにより、上記のように誤判定された気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第２プロフィールに戻すことを試みることができるようになる。そして、このことは、気筒間で異なるバルブ駆動カムのプロフィールが混在する確率を下げるうえで有効である。
【００６８】
（エンジン回転速度Ｎｅの上昇時（加速時）に第２カム切替動作を行う効果）
また、上述のように、図６に示すルーチンの処理では、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合において第２カム切替動作が実行される状況の中に、エンジン回転速度Ｎｅの上昇時が含まれている。
【００６９】
カムシャフト１２の回転を利用してバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるカム切替機構２０では、プロフィールの切り替えは、上述のようにベース円区間中に行う必要があり、係合ピン２８をカム溝２６に挿入可能な挿入区間（図２、３参照）を設けることができるクランク角度幅には限りがある。そして、カムシャフト１２の回転速度（すなわち、エンジン回転速度Ｎｅ）が高いほど、係合ピン２８をカム溝２６に挿入可能な時間が短くなる。さらに、そのような限られた時間内において、係合ピン２８の突き出し動作の指示、突き出し動作の実行、およびカム溝２６の挿入区間内での係合ピン２８の着座を完了させる必要がある。このため、プロフィールの確実な切り替えが可能となるエンジン回転速度Ｎｅには、切替上限値Ｎｅｔｈが存在する。さらに、既述したように、マルチシリンダ式の内燃機関１では、各気筒において係合ピン２８の突き出し動作を行えるタイミングは、図３に示されるように点火順序に応じた順で所定間隔毎に連続して到来するため、全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを切り替えるためには、１燃焼サイクル（すなわち、クランクシャフトで２回転）を要する。したがって、エンジン回転速度Ｎｅの上昇時には、全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールの切り替えに１燃焼サイクルを要する点を考慮しつつ、エンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈに到達する前に切り替えを完了させる必要がある。このため、このような点を考慮すると、全気筒の切り替えを確実に完了できる条件はより厳しくなる。
【００７０】
このようなエンジン回転速度Ｎｅの観点での更なる課題に対し、上記ルーチンの処理によれば、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合には、第２カム切替動作が実行される。このような処理とは異なり、エンジン回転速度Ｎｅの上昇中に全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合に、再度の第１カム切替動作の実行によって全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第２プロフィールで揃えることを試みることも考えられる。しかしながら、切替上限値Ｎｅｔｈが存在する中でエンジン回転速度Ｎｅの上昇時にこのような再度の試みがさらに失敗してしまうと、その後に全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールを第１プロフィールに戻すための時間がなくなってしまう。これに対し、上記ルーチンの処理によれば、切替上限値Ｎｅｔｈが存在するためにプロフィールの切り替えに使える時間に余裕の少ないエンジン回転速度Ｎｅの上昇時にカム切替要求が出された場合であっても、一部の気筒でのプロフィールの切り替えの失敗に起因して気筒間で異なるバルブ駆動カムのプロフィールが混在する確率を下げられるようになる。
【００７１】
実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００７２】
１．実施の形態２に係るシステムの構成およびカム切替動作
以下の説明では、実施の形態２に係るシステムの構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。また、本実施形態のカム切替動作は、以下に説明するカム切替機構２０の制御に関する点を除き、実施の形態１のカム切替動作と同様である。
【００７３】
２．実施の形態２に係るカム切替機構の制御
２−１．実施の形態２に係るカム切替機構の制御の概要
上述した実施の形態１においては、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合には、直ちに第２カム切替動作が実行される。これに対し、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度Ｎｅの上昇時に、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合には、第１カム切替動作の再実行のために要する時間Ｔ１と仮に当該再実行が失敗したときに第２カム切替動作を実行するために要する時間Ｔ２との和である再実行余裕時間が、エンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈ（実施の形態１で既述した値）に到達するまでの間に残っているか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４０は、再実行余裕時間が残っている場合には、第１カム切替動作をカム切替機構２０に再実行させ、一方、再実行余裕時間が残っていない場合には、第２カム切替動作をカム切替機構２０に実行させる。
【００７４】
２−２．実施の形態２に係るカム切替機構の制御に関するＥＣＵの処理
図７は、本発明の実施の形態２に係るカム切替機構２０の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。図７に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理については、実施の形態１において既述した通りである。
【００７５】
図７に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４において全気筒の切替完了信号を確認できなかった場合、つまり、第１カム切替動作をカム切替機構２０に実行させたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃っていないと判断できる場合には、ステップＳ２００に進む。
【００７６】
ステップＳ２００では、第１カム切替動作の再実行のために要する時間Ｔ１と仮に当該再実行が失敗したときに第２カム切替動作を実行するために要する時間Ｔ２との和である再実行余裕時間が、エンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈに到達するまでの間に残っているか否かを判定する。このような判定は、例えば、現在のエンジン回転速度Ｎｅの値とエンジン回転速度Ｎｅの上昇率の予測結果とに基づいて行うことができる。この判定にエンジン回転速度Ｎｅの上昇率の予測結果を利用する理由は次の通りである。すなわち、エンジン回転速度Ｎｅの上昇率が高いと、極短時間にエンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈを超えてしまう可能性がある。このため、上記の再実行余裕時間を確保できずにエンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈを超えてしまうか否かをより正確に判定するためにエンジン回転速度Ｎｅの上昇率も使用される。
【００７７】
より具体的には、エンジン回転速度Ｎｅの上昇率は、例えば、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセルペダルの踏み込み量および踏み込み率、ならびに車両のギヤ段と上昇率との関係を事前に求めておくことで、内燃機関１の運転中に、現在のエンジン回転速度Ｎｅの値、アクセルポジションセンサ４８を用いて取得可能なアクセルペダルの踏み込み量および踏み込み率、ならびにシフトポジションセンサ５２に基づく車両のギヤ段に応じた値として算出することができる。そして、上昇率が分かると、現在のエンジン回転速度Ｎｅの値と上昇率とに基づいて、エンジン回転速度Ｎｅが切替上限値Ｎｅｔｈに到達するまでの時間を算出することができる。また、再実行余裕時間を構成する上記の時間Ｔ１、Ｔ２のそれぞれは、例えば、これらの時間Ｔ１、Ｔ２とエンジン回転速度Ｎｅなどのパラメータとの関係を事前に求めておくことで、内燃機関１の運転中にエンジン回転速度Ｎｅなどのパラメータに応じた値として算出することができる。さらに、上述のエンジン回転速度Ｎｅの上昇率の予測結果は、次のような観点をも考慮して求められてもよい。すなわち、例えば、運転者が変速機のギヤ段を現在のギヤ段よりも低いギヤ段に誤って変更してしまった場合には、エンジン回転速度Ｎｅが急上昇してしまう可能性がある。この場合のエンジン回転速度Ｎｅの急上昇の態様に影響を及ぼすパラメータとしては、変速操作のミスによって生じ得る切り替えの前後のギヤ段の組み合わせ、車速およびアクセルペダルの踏み込み量などを挙げることができる。そこで、例えば、このような変速操作のミスによって想定し得るエンジン回転速度Ｎｅの最大の上昇率と上記パラメータとの関係を定めたマップをＥＣＵ４０に記憶させておく。そのうえで、ステップＳ２００の判定がこのようなマップを参照して得られる最大の上昇率の予測値を考慮して実行されてもよい。
【００７８】
ステップＳ２００において再実行余裕時間が残っていると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０２に進み、第１カム切替動作を再び実行する。一方、ステップＳ２００において再実行余裕時間が残っていないと判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０６に進み、第２カム切替動作を実行する。
【００７９】
３．実施の形態２に係るカム切替機構の制御の効果
以上説明した図７に示すルーチンの処理によれば、エンジン回転速度Ｎｅの上昇時（加速時）にカム切替要求が出された場合に、当該カム切替要求に従うプロフィールへの切り替えを極力試みつつ、その試行の結果として一部の気筒でプロフィールの切り替えに失敗が生じたとしても、気筒間で異なるバルブ駆動カムのプロフィールが混在する確率を実施の形態１と共通の処理によって下げられるようになる。
【００８０】
５．オイルの温度に基づくエンジン回転速度Ｎｅの切替上限値Ｎｅｔｈの設定例
図８は、オイルの温度に基づくエンジン回転速度Ｎｅの切替上限値Ｎｅｔｈの設定例を表した図である。既述したように、内燃機関１の各部（吸気カム１４、１６等の可変動弁装置１０の各部を含む）を潤滑するオイルの温度が低いためにオイルの粘度が低いと、係合ピン２８の突き出し動作がオイルによって妨げられ易くなる。そこで、上述したステップＳ２００の判定を行う際に、オイルの温度を例えば油温センサ４４を用いて取得したうえで、図８に示すようにオイルの温度が低いほど小さくなるように決定される切替上限値Ｎｅｔｈが用いられてもよい。このような制御例によれば、オイルの温度（粘度）が係合ピン２８の突き出し動作に与える影響をも考慮して、再実行余裕時間をステップＳ２００の判定においてより正確に評価できるようになる。
【００８１】
実施の形態３．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
【００８２】
１．実施の形態３に係るシステムの構成およびカム切替動作
以下の説明では、実施の形態３に係るシステムの構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。また、本実施形態のカム切替動作は、以下に説明するカム切替機構２０の制御に関する点を除き、実施の形態１のカム切替動作と同様である。
【００８３】
２．実施の形態３に係るカム切替機構の制御
２−１．実施の形態３に係るカム切替機構の制御の概要
上述した実施の形態１においては、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった場合には、直ちに第２カム切替動作が実行される。これに対し、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった回数を示す切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが所定の閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達していない間は、第２カム切替動作を実行する。そして、ＥＣＵ４０は、切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達した場合には、第２カム切替動作の実行に代えて、ＭＩＬ５８を点灯させる処理を実行する。
【００８４】
２−２．実施の形態３に係るカム切替機構の制御に関するＥＣＵの処理
図９は、本発明の実施の形態３に係るカム切替機構２０の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。図９に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理については、実施の形態１において既述した通りである。
【００８５】
図９に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４において全気筒の切替完了信号を確認できた場合、つまり、第１カム切替動作が正常に行われた結果として全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃っていると判断できる場合には、ステップＳ３００に進んで切替失敗カウンタをクリアした（Ｎｃｓｆ＝０）後に、本ルーチンの今回の処理サイクルを終了する。
【００８６】
一方、ステップＳ１０４において全気筒の切替完了信号を確認できなかった場合、つまり、第１カム切替動作をカム切替機構２０に実行させたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃っていないと判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３０２に進む。
【００８７】
ステップＳ３０２では、ＥＣＵ４０は、切替失敗カウンタをカウントアップする（Ｎｃｓｆ＝Ｎｃｓｆ＋１）。次いで、ＥＣＵ４０は、切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達したか否かを判定する（Ｎｃｓｆ≧Ｎｃｓｆｇｕａｒｄ）（ステップＳ３０４）。閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄは、２以上の任意の整数であり、事前に決定されてＥＣＵ４０に記憶されている。
【００８８】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ３０２において切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達しない間は、ステップＳ１０６に進み、第２カム切替動作を実行する。一方、ＥＣＵ４０は、切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達した場合には、第２カム切替動作を実行することなくステップＳ１１０に進み、フェール処理（ＭＩＬ５８を点灯させる処理と、バルブ駆動カムをデフォルトカムで固定するための処理）を実行する。
【００８９】
３．実施の形態３に係るカム切替機構の制御の効果
以上説明した図９に示すルーチンの処理によれば、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のそれぞれのバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わなかった回数を示す切替失敗カウンタの値Ｎｃｓｆが閾値Ｎｃｓｆｇｕａｒｄに到達した場合には、第２カム切替動作の実行に代えて、ＭＩＬ５８が点灯される。このような処理によれば、カム切替機構２０に異常が生じていることをより正確に判断でき、そして、異常が生じていることを運転者に知らせることができる。
【００９０】
４．実施の形態３の変形例
上述した実施の形態３に係るカム切替機構の制御に対して、実施の形態２に係るカム切替機構の制御を組み合わせてもよい。具体的には、図９に示すルーチンのステップＳ３０４の処理が不成立となった場合に図７に示すルーチンのステップＳ２００の処理を実行するようにしてもよい。そして、ステップＳ２００の判定が成立する場合には処理がステップＳ１０２に進み、ステップＳ２００の判定が不成立となる場合には処理がステップＳ１０６に進むようにしてもよい。また、ステップＳ２００の判定を行う際に、図８に示す関係に従って、オイルの温度に応じて切替上限値Ｎｅｔｈが変更されてもよい。
【００９１】
他の実施の形態．
（気筒群単位でのカム切替動作）
上述した実施の形態１〜３においては、複数の吸気カム１４、１６とカム溝２６が形成されたカムキャリア２２と、これに対応するアクチュエータ２４とを気筒毎に備える例を挙げた。つまり、カム切替動作が気筒毎に行われる構成を例に挙げた。しかしながら、このようなカムキャリアおよびアクチュエータは、２つ以上の気筒からなる気筒群毎に備えられてもよい。より詳細には、切替対象の気筒群に含まれる複数の気筒のカムの共通のベース円区間を係合ピンが通過しているときにカムキャリアがスライドするように、カム切替機構を構成すればよい。
【００９２】
（正常気筒のみを対象として第２カム切替動作を行う例）
上述した実施の形態１〜３においては、第１カム切替動作が実行されたにもかかわらず全気筒のバルブ駆動カムのプロフィールが第２プロフィールで揃わない場合には、第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した正常気筒だけではなく、全気筒を対象として、第２カム切替動作が実行される。しかしながら、第２カム切替動作は、１または複数の正常気筒のみを対象として実行されてもよい。このような処理は、例えば、第１カム切替動作の成功の有無を精度良く判定できる構成を備えている場合に実行すると好適である。その理由は、プロフィールを揃える対象の「複数の気筒」のすべてのバルブ駆動カムのプロフィールを第２プロフィールで揃えるための指令が必要最小限で済むためである。なお、本発明における「第２プロフィールへのプロフィールの切り替えが成功した１または複数の気筒である１または複数の正常気筒」には、気筒単位で切り替えが行われる例における一部の気筒、または、気筒群単位で切り替えが行われる例における一部の気筒群に含まれる複数の気筒が相当する。
【００９３】
（カム切替機構の他の例）
上述実施の形態１〜３に係るカム切替機構２０は、カムシャフト１２の外周面（より詳細には、カムキャリア２２の外周面）に設けられたカム溝２６と、カム溝２６に係脱可能な係合ピン２８を有し、かつ、係合ピン２８をカムシャフト１２に向けて突き出し可能なアクチュエータ２４とを含み、係合ピン２８がカム溝２６に係合しているときに、バルブ駆動カムがカムシャフト１２の回転に伴って複数の吸気カム１４、１６の間で切り替わるように構成されている。しかしながら、本発明の対象となるカム切替機構は、気筒単位もしくは気筒群単位で、複数の気筒のそれぞれにおいて燃焼室を開閉するバルブを駆動するカムであるバルブ駆動カムのプロフィールを複数のカムのプロフィールの間で切り替えるという構成Ｘを有するものであれば、カム切替機構２０を利用する例に限られない。すなわち、カム切替機構は、例えば、国際公開第２０１１／０６４８５２号に記載された機構のように、カムシャフトの外周面に設けられたカム溝は利用するけれども、カムのスライド動作を伴わないものであってもよい。さらには、カム切替機構は、上記の構成Ｘを有するものであれば、カム溝を利用しない機構であってもよい。
【００９４】
（バルブ駆動カムのプロフィールを揃える対象の「複数の気筒」の解釈）
上述した実施の形態１〜３においては、ここでいう「複数の気筒」が内燃機関１の全気筒である例を挙げた。しかしながら「複数の気筒」は、必ずしも内燃機関の全気筒に限られず、例えば、複数の気筒からなるバンクを複数備える内燃機関であれば、個々のバンクに属する複数の気筒であってもよい。
【００９５】
（異常報知装置の他の例）
上述した実施の形態１〜３におけるフェール処理では、ＭＩＬ５８の点灯によって、カム切替機構２０に関する異常を運転者に知らせることとしている。しかしながら、本発明における「異常報知装置」は、ＭＩＬ５８を利用する例に限られるものではなく、例えば、警告音もしくは音声を利用して異常を報知するものであってもよい。
【００９６】
また、以上説明した各実施の形態に記載の例および他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１  内燃機関
１０  可変動弁装置
１２  カムシャフト
１４  吸気カム（小カム）
１６  吸気カム（大カム）
２０  カム切替機構
２２  カムキャリア
２４  アクチュエータ
２６（２６ａ、２６ｂ）  カム溝
２８（２８ａ、２８ｂ）  係合ピン
３０（３０ａ、３０ｂ）  電磁石
４０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２  クランク角センサ
４４  油温センサ
４８  アクセルポジションセンサ
５０  車速センサ
５２  シフトポジションセンサ
【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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