(57)【要約】【課題】カムキャリアが備える溝とピンを係合してプロファイルの異なる２種類のカムを切り替える構成において、内燃機関の高回転速度域においても当該溝が備える直交部位へのピンの挿入確率を高める。【解決手段】エンジン回転速度が上昇すると、「ピン挿入期間」、すなわち、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入することのできる期間が短くなっていく。但し、この「ピン挿入期間」に示すように、時刻ｔ１でバルブタイミングを遅角側に変更すると（実線）、バルブタイミングを変更しない場合（破線）に比べて、ピン挿入期間の開始タイミングを遅らせることができる。つまり、図４に示す制御例によれば、バルブタイミングを変更しない場合に比べて、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせることができる。【選択図】図４
2018080660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトと、
前記カムシャフトに設けられたプロファイルの異なる２種類のカムを隣接状態で支持するカムキャリアであって、前記カムシャフトに対して傾斜する傾斜溝と、前記傾斜溝の両端において前記傾斜溝と連通すると共に前記カムシャフトに対して直交する第１直交溝および第２直交溝と、を備えるカムキャリアと、
前記傾斜溝、前記第１直交溝および前記第２直交溝と係合するピンを備えるソレノイドであって、前記第１直交溝と前記ピンが対向する間に前記ピンを押し出し、前記傾斜溝に沿って移動して前記第２直交溝に到達した前記ピンが前記第２直交溝と対向する間に前記ピンを引き寄せることによって、前記カムシャフトの軸方向に前記カムキャリアをスライドさせて前記２種類のカムを切り替えるソレノイドと、
前記内燃機関のクランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更する回転位相変更機構であって、前記ソレノイドによる前記２種類のカムの切り替え指示が出された場合において、前記クランクシャフトの回転速度が上昇しているときは、前記回転速度が上昇していないときに比べて前記回転位相を遅角側に変更する回転位相変更機構と、
を備えることを特徴とする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、詳細には、カムシャフトの回転に対するバルブの作動特性を変更するバルブ作動特性変更機構と、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する回転位相変更機構と、を備える内燃機関を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１０２００４０２７９６６号明細書には、内燃機関のカムシャフトに設けられたカムリフト量の異なる２種類のカムを切り替えるカム装置が開示されている。このカム装置は、２種類のカムを支持するカムキャリアと、カムキャリアが備える螺旋状溝と係合するピンと、螺旋状溝とピンが係合するタイミングを制御する制御手段と、備えている。２種類のカムの切り替えは、カムキャリアがカムシャフトの方向にスライドすることにより行われる。カムシャフトのスライドは、螺旋状溝と係合したピンが、当該螺旋状溝に沿って移動することにより行われる。螺旋状溝とピンが係合するタイミングは、当該ピンを駆動するアクチュエータの温度または動作電圧によって微調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０２７９６６号明細書
【特許文献２】特許第４３１０６６０号明細書
【特許文献３】特許第５４０４４２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に螺旋状溝の形状に関する詳細な開示はない。しかし、カムキャリアがカムシャフトと一緒に回転することは明らかであることから、カムキャリアが備える螺旋状溝が回転することも明らかである。そうすると、螺旋状溝との係合のためには、先ずはこの螺旋状溝にピンが挿入されることが重要となる。これを考慮すると、螺旋状溝の全域がカムシャフトに対して傾斜していると、ピンの挿入が難くなることが予想される。この点、カムシャフトに対して傾斜する部位だけでなく、カムシャフトに対して直交する部位を備える溝であれば、直交部位を利用することでピンの挿入確率を高めることができる。しかし、直交部位を溝が備えている場合であっても、内燃機関が高回転速度域にあるときは、ピンを挿入できる期間そのものが短くなってしまう。従って、このような状況においてもピンの挿入確率を高めるための改良が望まれる。
【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る。即ち、カムキャリアが備える溝とピンを係合してプロファイルの異なる２種類のカムを切り替える構成において、内燃機関の高回転速度域においても当該溝が備える直交部位へのピンの挿入確率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関のカムシャフトと、
前記カムシャフトに設けられたプロファイルの異なる２種類のカムを隣接状態で支持するカムキャリアであって、前記カムシャフトに対して傾斜する傾斜溝と、前記傾斜溝の両端において前記傾斜溝と連通すると共に前記カムシャフトに対して直交する第１直交溝および第２直交溝と、を備えるカムキャリアと、
前記傾斜溝、前記第１直交溝および前記第２直交溝と係合するピンを備えるソレノイドであって、前記第１直交溝と前記ピンが対向する間に前記ピンを押し出し、前記傾斜溝に沿って移動して前記第２直交溝に到達した前記ピンが前記第２直交溝と対向する間に前記ピンを引き寄せることによって、前記カムシャフトの軸方向に前記カムキャリアをスライドさせて前記２種類のカムを切り替えるソレノイドと、
前記内燃機関のクランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更する回転位相変更機構であって、前記ソレノイドによる前記２種類のカムの切り替え指示が出された場合において、前記クランクシャフトの回転速度が上昇しているときは、前記回転速度が上昇していないときに比べて前記回転位相を遅角側に変更する回転位相変更機構と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２種類のカムの切り替え指示が出された場合において、クランククシャフトの回転速度が上昇しているときには、当該回転速度が上昇していないときに比べて当該クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を遅角側に変更することができる。クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を遅角側に変更すれば、当該回転位相を変更しない場合に比べて、第１直交溝へのピンの挿入開始を遅らせることができる。従って、クランクシャフトの回転速度、つまり、内燃機関の回転速度が高回転領域にある場合においても、カムの切り替わりをミス無く行う確率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステムの構成例を示す概略図である。
【図２】図１に示したピン２４と溝１８の係合によるカムキャリア１２の回転動作例を説明する図である。
【図３】図２で説明した１番気筒のカムの切り替えに関係する期間を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１の制御の概要を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２の制御の概要を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図８】バルブタイミングの遅角要求値を定めたマップの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３の制御の概要を説明するタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
先ず、本発明の実施の形態１について図１乃至図５を参照しながら説明する。
【００１１】
［システム構成例の説明］
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステムの構成例を示す概略図である。この図に示す動弁系は、車両に搭載される直列４気筒型エンジンのカムシャフト１０を備えている。カムシャフト１０には、中空軸で形成された４つのカムキャリア１２が間隔をおいて配置されている。カムキャリア１２は、カムシャフト１０の回転方向に固定される一方で、カムシャフト１０の軸方向にスライド可能に配置されている。カムキャリア１２は、プロファイル（カムリフト量および作用角の少なくとも一方を意味する。以下同じ。）の異なる２種類のカム１４，１６を隣接状態で支持している。カム１４，１６は１気筒あたり２組支持されている。１気筒あたり２組のカム１４，１６が支持されているのは、１気筒あたり２つのバルブ（特に限定する場合を除き、吸気バルブまたは排気バルブを意味する。以下同じ。）が配設されるためである。但し、本発明では１気筒あたりのバルブの数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００１２】
カムキャリア１２の表面には、カムシャフト１０の軸方向に回転しながら延びる螺旋状の溝１８が形成されている。溝１８は気筒間で位相差をもって形成されている。具体的に、１番気筒（＃１）の溝１８と３番気筒（＃３）の溝１８の間、３番気筒の溝１８と４番気筒（４＃）の溝１８の間、４番気筒の溝１８と２番気筒（＃２）の溝１８の間、そして、２番気筒の溝１８と１番気筒の溝１８の間に、それぞれ９０°の位相差が設けられている。各気筒の溝１８は、途中で２本に分岐している。以下、溝１８の部位を特に区別するときは、分岐前の溝１８を溝１８ａと称し、分岐後の溝１８を溝１８ｂ，１８ｃと称す。
【００１３】
カムシャフト１０には、可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ」ともいう。）２０が設けられている。ＶＶＴ２０は、図示省略のクランクシャフトに対するカムシャフト１０の回転位相差を変更することによって、バルブの開弁特性を変更する機構である。ＶＶＴ２０は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフトと連結されたハウジング２２と、ハウジング２２内に設けられてカムシャフト１０の端部に取り付けられたベーン体と、を備えている。ハウジング２２とベーン体とによって区画された油圧室内に油圧を供給することで、ベーン体をハウジングに対して相対回転させ、ひいては、クランクシャフトに対するカムシャフト１０の回転位相差を変更することができる。ＶＶＴ２０に供給する油圧の制御は、油圧供給ラインに設けた油圧制御弁によって行われる。ＶＶＴ２０の仕組みは公知であり、本発明においてその構成に限定はないので、ＶＶＴ２０に関するこれ以上の説明は省略する。
【００１４】
図１に示す動弁系は、２本のピン２４，２６を有するソレノイド２８を気筒ごとに備えている。ソレノイド２８は、電磁力によって磁性体であるピン２４，２６を駆動するアクチュエータである。ピン２４（またはピン２６）をソレノイド２８から押し出すと、ピン２４（またはピン２６）が溝１８に挿入されて、両者が係合する。溝１８に挿入されているピン２４（またはピン２６）をソレノイド２８に引き寄せると、溝１８からピン２４（またはピン２６）が抜き去られて、両者の係合が解除される。以下、ピン２４，２６を特に区別する必要がないときは、単に「ピン」と称す。
【００１５】
［カムの切り替え動作例の説明］
図２は、ピン２４と溝１８の係合によるカムキャリア１２の回転動作例を説明する図である。なお、図２では、上方から下方に向かう方向にカムキャリア１２が回転するものとする。説明の便宜上、図２には、カムキャリア１２およびソレノイド２８と、カム１４またはカム１６と接触するロッカーアームローラ３０のみを示す。図２（Ａ）では、ピン２４，２６が共にソレノイド２８に引き寄せられている。また、ピン２４は溝１８ｂと対向し、ピン２６はカムキャリア１２の溝１８の形成されていない部分と対向している。
【００１６】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図２（Ｂ）と図２（Ａ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ａが奥側に移動し、その一方で溝１８ｂ，１８ｃが手前側に移動してくる。図２（Ｂ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃは、カムキャリア１２の軸に対して直交している。この図２（Ｂ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃの部位を、以下「直交部位」とも称す。図２（Ｂ）では、ピン２４がソレノイド２８から押し出されている。ピン２４の押し出しは、溝１８ｂの直交部位とピン２４が対向している間に行われる。ソレノイド２８から押し出されたピン２４は、溝１８ｂの直交部位にスムーズに挿入されて溝１８ｂと係合する。
【００１７】
図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図２（Ｃ）と図２（Ｂ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ａの全域が完全に奥側に移動し、その一方で溝１８ｂ，１８ｃが手前側に更に移動してくる。図２（Ｃ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃは、カムキャリア１２の軸に対して傾斜している。この図２（Ｃ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃの部位を、「傾斜部位」とも称す。また、図２（Ｃ）と図２（Ｂ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２は左方向にスライドしている。これは、溝１８ｂと係合状態にあるピン２４が、溝１８ｂの傾斜部位に沿って移動したためである。
【００１８】
図２（Ｄ）には、図２（Ｃ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図２（Ｄ）と図２（Ｃ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ｂ，１８ｃの傾斜部位が奥側に移動し、その一方で溝１８ａが手前側に移動してくる。図２（Ｄ）では、ピン２４がソレノイド２８に引き寄せられている。ピン２４の引き寄せは、ピン２４が溝１８ｂから溝１８ａに移動してきた後に行われる。そのため、引き寄せられたピン２４は、溝１８ａからスムーズに引き抜かれる。
【００１９】
図２から分かるように、カムキャリア１２が左方向にスライドすると、ロッカーアームローラ３０と接触するカムが、カム１４からカム１６に切り替わる。
【００２０】
なお、カム１６からカム１４への切り替え動作は、次のように行われる。カムキャリア１２が図２（Ｄ）に示した状態から更に回転し、ピン２６が溝１８ｃに対向したタイミングでソレノイド２８からピン２６を押し出す。そうすると、ピン２６が溝１８ｃに挿入される。そして、溝１８ｃと係合状態にあるピン２６が溝１８ｃの直交部位および傾斜部位に沿って移動することで、カムキャリア１２が右方向にスライドする。ピン２６が溝１８ｃから溝１８ａに移動してきた後にピン２６をソレノイド２８に引き寄せれば、溝１８ａからピン２６が引き抜かれる。以上により、ロッカーアームローラ３０と接触するカムが、カム１６からカム１４に切り替わる。
【００２１】
図１に戻り、システムの構成例の説明を続ける。図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等を備えている。ＥＣＵ４０は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込み処理する。各種センサには、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサ４２、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ４４、および吸気通路を流れる空気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４６が少なくとも含まれている。ＥＣＵ４０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ４０によって操作されるアクチュエータには、上述したＶＶＴ２０の油圧制御弁、ソレノイド２８に加え、点火装置（点火コイル）、スロットルバルブなどが含まれている。
【００２２】
［カムの切り替え期間］
図３は、図２で説明した１番気筒のカムの切り替えに関係する期間を説明する図である。図３の上段と下段から、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入することのできる期間（ピン挿入期間）は、１番気筒のバルブの開弁期間と一致することが分かる。また、溝１８ｂの傾斜部位に沿ってピン２４が移動できる期間（カム切り替え期間）は、２番〜４番気筒の開弁期間（つまり、１番気筒の閉弁期間）と一致することも分かる。更に、溝１８ａからピン２４を抜き去ることのできる期間（ピン抜去期間）は、再び訪れる１番気筒のバルブの開弁期間と一致することが分かる。図３の中段に示す「ピン打込み溝」は、１番気筒のカムの切り替え中における、ソレノイド２８の位置を基準としたカムキャリア１２の位置の推移を表している。この「ピン打込み溝」から、カムキャリア１２の位置は、溝１８ｂの傾斜部位に沿ってピン２４が移動できる期間（カム切替期間）において大きく変わり、その他の期間では殆ど変わらないことが分かる。
【００２３】
図３において着目すべき点は、１番気筒のバルブの開弁中に、溝１８ｂの直交部位に対してピン２４の挿入が行われることである。図１から分かるように、プロファイルの異なる２種類のカムが隣り合う動弁系では、あるバルブが開弁されている間に当該バルブのロッカーアームローラと接触するカムを隣のカムへ切り替えることはできない。従って、あるバルブが開弁されている間に当該バルブを駆動するカムの切り替えを開始し、当該バルブの閉弁後から当該バルブが再度開弁されるまでの間に当該カムを隣のカムへ実質的に切り替える本実施の形態１の態様は、現実に即していると言える。また、既に定義したように、カムの切り替えを開始する溝１８ｂの直交部位は、カムキャリア１２の軸に直交している。従って、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入する本実施の形態１の態様は、溝１８に対するピンの挿入確率を高めていると言える。
【００２４】
しかし、エンジンが高回転速度域にある場合は、バルブの開弁期間そのものが短くなる。このバルブの開弁期間は、図３で説明したピン挿入期間に相当する。そのため、バルブの開弁期間が短くなれば、それだけカムの切り替えが困難になる。更に言うと、バルブの開弁期間には、確実にカムを切り替えることのできる上限値が存在する。そして、車両の加速時などにエンジンの回転速度が上昇して、バルブの開弁期間が上限値を超えてしまった場合には、上述した態様に従ったとしてもカムの切り替えが困難になる。
【００２５】
［実施の形態１の制御の特徴］
このような問題に鑑み、本実施の形態１では、エンジン回転速度の上昇時にカムの切り替え指示があった場合は、ＶＶＴ２０によってバルブタイミングを遅角側に変更することとしている。図４は、本発明の実施の形態１の制御の概要を説明するタイムチャートである。図４では、エンジン回転速度の上昇中の時刻ｔ１で吸気カムをカム１４からカム１６へと切り替える指示が出され、この時刻ｔ１の直後のタイミングで１番気筒の吸気バルブが開かれるものとする。また、１番気筒の吸気バルブが再度開かれる時刻ｔ２で１番気筒の吸気カムの切り替えが完了するものとする。なお、図４に示す時刻ｔ０以降のエンジン回転速度の上昇率は一定とする。
【００２６】
図４に示すように、エンジン回転速度が上昇すると、「ピン挿入期間」、すなわち、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入することのできる期間が短くなっていく。但し、この「ピン挿入期間」に示すように、時刻ｔ１でバルブタイミングを遅角側に変更すると（実線）、バルブタイミングを変更しない場合（破線）に比べて、ピン挿入期間の開始タイミングを遅らせることができる。つまり、図４に示す制御例によれば、バルブタイミングを変更しない場合に比べて、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせることができる。よって、１番気筒の吸気カムのカム１４からカム１６への切り替えを時刻ｔ２で完了することができる。
【００２７】
また、図４に示す制御例では、エンジン回転速度の上昇に伴って点火時期が遅角側に変更される。これに加え、バルブタイミングを遅角側に変更する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、当該変更に伴う吸入空気量の増加分を相殺すべく、スロットルバルブの開度（スロットル）が調整される。更に、時刻ｔ２でのカムの切り替えに伴うトルク段差の発生を抑えるべく、時刻ｔ２から暫くの間、スロットルバルブの開度と点火時期が変更される。
【００２８】
［具体的処理の説明］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、エンジンが有する気筒の燃焼サイクルごと）に実行されるものとする。
【００２９】
図５に示すルーチンでは、先ず、カムの切り替え指示の有無が判定される（ステップＳ１０）。本実施の形態１では、カム１４を用いる領域とカム１６を用いる領域とにエンジンの運転領域が分けられている。本ステップＳ１０の判定は、例えば、エアフローメータ４６、クランク角センサ４２およびアクセルポジションセンサ４４等の出力を用いてエンジンの回転速度と負荷を算出し、更には、これらの値からエンジンの運転状態が属する領域を特定することにより行われる。
【００３０】
ステップＳ１０において切り替え指示が無いと判定された場合は、本ルーチンを抜ける。一方、切り替え指示が有ると判定された場合は、エンジン回転速度が上昇中であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。本ステップＳ１０の判定は、例えば、クランク角センサ４２の出力を用いて算出したエンジン回転速度と、同一気筒を基準とした本ルーチンの前回実行時に算出したエンジン回転速度とを比較することにより行われる。
【００３１】
ステップＳ１２においてエンジン回転速度が上昇中でないと判定された場合は、カムの切り替えが実行される（ステップＳ２０）。一方、エンジン回転速度が上昇中であると判定された場合は、バルブタイミングの遅角要求値が算出される（ステップＳ１４）。本ステップＳ１４において、バルブタイミングの遅角要求値は、例えば、エンジンの運転領域に応じて予め設定された値が用いられる。
【００３２】
続いて、ステップＳ１４で算出した遅角要求値に対するガード処理が行われる（ステップＳ１６）。本実施の形態１では、要求トルクのスロットルバルブでの補正限界や、燃焼限界に基づいた実現可能なバルブタイミングの限界値がエンジンの運転領域に応じて予め設定されている。本ステップＳ１６では、ステップＳ１４で算出した遅角要求値を用いて補正したバルブタイミングが限界値よりも遅角側となる場合に、バルブタイミングが限界値に再補正される。
【００３３】
そして、ステップＳ１６の処理を経て決定されたバルブタイミングにより、ＶＶＴ２０の油圧制御弁が操作され（ステップＳ１８）、更には、ソレノイド２８が駆動される。これにより、カムの切り替えが実行される（ステップＳ２０）。
【００３４】
以上、図５に示したルーチンによれば、エンジン回転速度の上昇中にカムの切り替え指示が出された場合に、ピン２４の溝１８ｂの直交部位への挿入タイミング（またはピン２６の溝１８ｃの直交部位への挿入タイミング）を遅らせることができる。従って、エンジン回転速度が高回転領域にある場合においても、カムの切り替わりをミス無く行う確率を高めることができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態１においては、溝１８ｂまたは溝１８ｃの直交部位が本発明の「第１直交溝」に、溝１８ｂまたは溝１８ｃの傾斜部位が本発明の「傾斜溝」に、溝１８ａが本発明の「第２直交溝」に、ＶＶＴ２０が本発明の「回転位相変更機構」に、それぞれ相当している。
【００３６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図６乃至図７を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態２のシステムの構成例は、図１に示した構成例と共通する。また、カムの切り替え動作や切り替え期間は、図２乃至図３で説明した動作例と共通する。従って、システムの構成例とカムの切り替えに関する説明については省略する。
【００３７】
［実施の形態２の制御の特徴］
既に図４で説明したように、上記実施の形態１では、時刻ｔ１の直後のタイミングで開かれる１番気筒の吸気バルブを駆動する吸気カムが、当該吸気バルブが再度開かれる時刻ｔ２までに切り替えられた。しかし、時刻ｔ１のタイミングによっては、ピンの挿入が間に合わず、１番気筒の吸気カムの切り替えが失敗する可能性がある。また、図４では１番気筒の吸気カムを例として説明したが、吸気カムの切り替え対象には当然ながら２番〜４番気筒も含まれる。従って、これらの気筒の吸気カムについても切り替えが失敗する可能性がある。
【００３８】
このような問題に鑑み、本実施の形態２では、カムの切り替えが失敗した場合には再度ＶＶＴ２０によってバルブタイミングを遅角側に変更することとしている。図６は、本発明の実施の形態２の制御の概要を説明するタイムチャートである。図６では、エンジン回転速度の上昇中の時刻ｔ１で全ての気筒の吸気カムをカム１４からカム１６へと切り替える指示が出され、この時刻ｔ１の直後のタイミングから開かれる吸気バルブの順に、吸気カムの切り替えが行われるものとする。なお、図６に示す時刻ｔ０以降のエンジン回転速度の上昇率は一定とする。
【００３９】
図６に示すように、エンジン回転速度が上昇すると、「ピン挿入期間」、すなわち、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入することのできる期間が短くなっていく。但し、この「ピン挿入期間」に示すように、時刻ｔ１でバルブタイミングを遅角側に変更すると（実線）、バルブタイミングを変更しない場合（破線）に比べて、ピン挿入期間の開始タイミングを遅らせることができる。つまり、図６に示す制御例によれば、バルブタイミングを変更しない場合に比べて、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせることができる。よって、一部の気筒の吸気カムの切り替えを時刻ｔ３までに完了することができる。ここまでは、図４で説明した内容と基本的に同じである。
【００４０】
本実施の形態２では、時刻ｔ３以降も依然として吸気カムの切り替えが完了していない気筒があることが判明した場合、時刻ｔ４で当該気筒の吸気カムをカム１４からカム１６へと切り替える指示が出される。そして、図６の「ピン挿入期間」に示すように、時刻ｔ４でバルブタイミングをいま一度遅角側に変更すると（実線）、バルブタイミングを変更しない場合（破線）に比べて、ピン挿入期間の開始タイミングを遅らせることができる。よって、全ての気筒の吸気カムのカム１４からカム１６への切り替えを時刻ｔ５までに完了することができる。
【００４１】
なお、図６に示す制御例では、エンジン回転速度の上昇に伴って点火時期が遅角側に変更される。これに加え、バルブタイミングを遅角側に変更する時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、および、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、当該変更に伴う吸入空気量の増加分を相殺すべく、スロットルバルブの開度（スロットル）が調整される。更に、時刻ｔ３および時刻ｔ５でのカムの切り替えに伴うトルク段差の発生を抑えるべく、時刻ｔ３から暫くの間、および時刻ｔ５から暫くの間、スロットルバルブの開度と点火時期が変更される。
【００４２】
［具体的処理の説明］
図７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、エンジンが有する気筒の燃焼サイクルごと）に実行されるものとする。
【００４３】
図７に示すルーチンでは、先ず、ステップＳ３０の処理が実行される。本ステップＳ３０の処理は、図５に示したステップＳ１０の処理と同じである。
【００４４】
ステップＳ３０において切り替え指示が無いと判定された場合は、本ルーチンを抜ける。一方、切り替え指示が有ると判定された場合は、切り替え失敗フラグＣｓｘｆが立っているか否かが判定される（ステップＳ３２）。そして、ステップＳ３２においてフラグＣｓｘｆが立っていないと判定された場合は（フラグＣｓｘｆ＝０）、ステップＳ３４〜Ｓ４２の処理が実行される。ステップＳ３４〜Ｓ４２の処理は、図５に示したステップＳ１２〜Ｓ２０の処理と同じである。
【００４５】
ステップＳ３２において、フラグＣｓｘｆが立っていると判定された場合は（フラグＣｓｘｆ＝１）、ステップＳ４４，Ｓ４６の処理が実行される。ステップＳ４４，Ｓ４６の処理は、ステップＳ３６，Ｓ３８の処理と同じである。つまり、本ルーチンでは、フラグＣｓｘｆ＝１が成立する場合は、バルブタイミングの変更を再度行うべく、ステップＳ３４の処理を省略して、ステップＳ３６，Ｓ３８の処理と同じ処理が行われる。ステップＳ４６に続いて行われるステップＳ４０，Ｓ４２の処理は、図５に示したステップＳ１８，Ｓ２０の処理と同じである。
【００４６】
ステップＳ４２に続き、切り替え信号の受け取りが行われる（ステップＳ４８）。本ステップＳ４８では、ソレノイド２８から押し出された状態にあるピン２４またはピン２６が、ソレノイド２８に引き寄せられたときに生じる起電力を切り替え信号として検出する。溝１８ｂまたは溝１８ｃの直交部位へのピンの挿入が失敗した場合は、この起電力が検出されず、切り替え信号の受け取りがなされないことになる。
【００４７】
続いて、全ての気筒のカムの切り替えの完了が終了したか否かが判定される（ステップＳ５０）。本ステップＳ５０の判定は、ステップＳ４８において全ての気筒から切り替え信号を受け取ったか否かにより行われる。判定の結果、全ての気筒から切り替え信号を受け取ったと判定された場合は、ステップＳ５２において切り替え失敗フラグＣｓｘｆがＯＦＦとされる（フラグＣｓｘｆ＝０）。一部の気筒からのみ切り替え信号を受け取ったと判定された場合は、ステップＳ５４において切り替え失敗フラグＣｓｘｆがＯＮとされる（フラグＣｓｘｆ＝１）。
【００４８】
以上、図７に示したルーチンによれば、一部の気筒において吸気カムの切り替えが失敗した場合であっても、バルブタイミングの遅角側への変更を再度行うことができる。従って、一部の気筒のカムの切り替えが未完了となる状態を回避することができる。
【００４９】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図８乃至図１０を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態３のシステムの構成例は、図１に示した構成例と共通する。また、カムの切り替え動作や切り替え期間は、図２乃至図３で説明した動作例と共通する。従って、システムの構成例とカムの切り替えに関する説明については省略する。
【００５０】
［実施の形態３の制御の特徴］
上記実施の形態１，２では、バルブタイミングを遅角側に変更する際に、エンジンの運転領域に応じて遅角要求値が設定される例を説明した。しかし、そもそもこのバルブタイミングの変更は、エンジン回転速度の上昇中に行われるものである。そのため、エンジン回転速度の上昇の程度によっては、カムの切り替えを行うタイミングでのエンジン回転速度が、遅角要求値の設定を行ったタイミングでのエンジン回転速度を大きく上回っている状況になっていることが予想される。そうすると、ピンの挿入が間に合わず、カムの切り替えが失敗する可能性がある。
【００５１】
このような問題に鑑み、本実施の形態３では、エンジン回転数とその上昇率に応じて遅角要求値を変更することとしている。図８は、バルブタイミングの遅角要求値を定めたマップの一例を示す図である。図８に示すように、遅角要求値はエンジン回転数やその上昇率が高くなるほど大きな値となるように設定される。よって、本実施の形態３では、エンジン回転速度が大幅に上昇するような場合であっても、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせることができる。
【００５２】
図９は、本発明の実施の形態３の制御の概要を説明するタイムチャートである。図９では、エンジン回転速度の上昇中の時刻ｔ１で吸気カムをカム１４からカム１６へと切り替える指示が出され、この時刻ｔ１の直後のタイミングで１番気筒の吸気バルブが開かれるものとする。また、１番気筒の吸気バルブが再度開かれる時刻ｔ６で１番気筒の吸気カムの切り替えが完了するものとする。なお、図９に示す時刻ｔ１でのエンジン回転数は、図４に示した時刻ｔ１でのエンジン回転数に等しいものとする。また、図９に示す時刻ｔ０以降のエンジン回転速度の上昇率は一定とする。但し、図９に示すエンジン回転速度の上昇率は、図４に示したエンジン回転速度の上昇率よりも大きいものとする。
【００５３】
図９と図４を比較すると分かるように、エンジン回転速度の上昇率が高い図９の制御例では、「ピン挿入期間」の低下率、すなわち、溝１８ｂの直交部位にピン２４を挿入することのできる期間の低下率が大きくなる。但し、図９の制御例では時刻ｔ１以降のバルブタイミングの遅角量を図４に示した制御例に比べて大きくしているので、ピン挿入期間の開始タイミングを遅らせることができる。つまり、図９に示す制御例によれば、図４に示した制御例に比べて、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせることができる。よって、１番気筒の吸気カムのカム１４からカム１６への切り替えを時刻ｔ６で完了することができる。
【００５４】
［具体的処理の説明］
図１０は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ４０が実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、エンジンが有する気筒の燃焼サイクルごと）に実行されるものとする。
【００５５】
図１０に示すルーチンでは、ステップＳ６０，Ｓ６２の処理が実行される。本ステップＳ６０，Ｓ６２の処理は、図５に示したステップＳ１０，Ｓ１２の処理と同じである。
【００５６】
ステップＳ６２において、エンジン回転速度が上昇中であると判定された場合は、バルブタイミングの遅角要求値が算出される（ステップＳ６４）。本ステップＳ６４において、バルブタイミングの遅角要求値は、例えば、図８に示したマップから算出される。
【００５７】
続いて、ステップＳ６６〜Ｓ７０の処理が実行される。本ステップＳ６６〜Ｓ７０の処理は、図５に示したステップＳ１６〜Ｓ２０の処理と同じである。
【００５８】
以上、図１０に示したルーチンによれば、エンジン回転速度の上昇率が高い場合であっても、ピンの挿入を開始するまでの間に時間的な余裕を持たせて、カムの切り替わりをミス無く行う確率を高めることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  カムシャフト
１２  カムキャリア
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  溝
２０  可変バルブタイミング機構
２４，２６  ピン
２８  ソレノイド
３０  ロッカーアームローラ
４０  ＥＣＵ
４２  クランク角センサ
４４  アクセルポジションセンサ
４６  エアフローメータ
【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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