(57)【要約】【課題】吸気カムの切り替えをカムキャリア単位で順番に行ってカムプロフィールを変更する多気筒エンジンシステムにおいて、エンジンの始動時の始動用カムプロフィールへの変更に伴う当該エンジンの始動遅延を抑える。【解決手段】駆動カムの切り替え要求が出されたクランク角ＣＡ１０において、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を同時に開始させる。突き出されたピンは、クランク角ＣＡ１２においてカムキャリアに着座する。カムキャリアに着座したピンは、カムキャリアの回転に伴ってこの溝に沿って移動する。駆動カムの切り替え動作が最も早く完了するのは、クランク角ＣＡ１３（＃４気筒）においてである。このクランク角ＣＡ１３においてピンの引き込み動作の完了が検出されると、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可される。【選択図】図７
2018159343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を有する内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に設けられた吸気バルブを駆動可能なカムプロフィールの異なる複数種類のカムと、
前記内燃機関のクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに設けられて前記複数種類のカムを気筒単位または気筒群単位で支持する複数の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部位と、前記カムシャフトに対して直交し、前記カムシャフトの回転方向の前方側において前記傾斜部位と連通する前方直交部位と、前記カムシャフトに対して直交し、前記カムシャフトの回転方向の後方側において前記傾斜部位と連通する後方直交部位と、を備える螺旋状溝が外周に形成されたカムキャリアと、
前記カムキャリアのそれぞれに対応して設けられる複数の切り替え機構であって、前記螺旋状溝と係合可能なピンの突き出し動作によって前記カムキャリアのそれぞれを前記カムシャフトの軸方向に順番にスライドさせて、前記吸気バルブを実際に駆動する駆動カムを前記複数種類のカムの間で切り替える切り替え機構と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の非始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記クランクシャフトと前記カムシャフトの回転位置情報を用いた気筒判別を行い、前記気筒判別の結果に基づいて前記切り替え機構からのピンの突き出し動作の開始時期を決定し、
前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記気筒判別を行う前に、少なくとも１つの切り替え機構においてピンの突き出し動作を開始させることを特徴とする内燃機関システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記少なくとも１つの切り替え機構から突き出されたピンの引き込み動作が前記少なくとも１つの切り替え機構において完了したら、全ての気筒または気筒群での燃焼を許可することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項３】
前記内燃機関の始動時に前記クランクシャフトを回転可能なモータを更に備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記気筒判別を行う前に、全ての切り替え機構においてピンの突き出し動作を開始させ、
前記全ての切り替え機構から突き出されたピンが前記カムキャリアに着座した後に、前記モータを駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記全ての切り替え機構のピンの突き出し動作を同時に開始させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記切り替え機構を少なくとも２つに分割した機構群ごとに、ピンの突き出し動作を順番に開始させ、
ピンの突き出し動作の順番が最後の機構群に属する切り替え機構から突き出された少なくとも１つのピンの引き込み動作が完了したら、全ての気筒または気筒群での燃焼を許可することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項６】
前記制御装置は、第１機構群に属する切り替え機構から突き出されたピンの引き込み動作が完了したら、第２機構群に属する切り替え機構のピンの突き出し動作を開始させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−２２８５４３号公報には、各気筒の吸気バルブを駆動する吸気カムを、リフト量の異なる２種類のカム（大リフトカムおよび小リフトカム）で構成した多気筒エンジンの可変動弁装置が開示されている。この動弁装置において、２種類の吸気カムは、カムキャリアに支持されている。このカムキャリアは、カムシャフトの軸方向にスライド可能に設けられている。カムキャリアがカムシャフトの軸方向にスライドすると、吸気カムが切り替わり、吸気バルブのリフト量が変更される。このカムキャリアは、また、気筒群ごとに設けられており、気筒群順にスライドする。つまり、この動弁装置では、吸気カムの切り替えがカムキャリア単位で順番に行われる。
【０００３】
特開２０１０−１６８９６６号公報には、１種類の吸気カムのリフト量および作用角を連続的に変更可能な動弁装置を利用したエンジンの始動制御が開示されている。この始動制御は、エンジンの自動停止後の再始動時において、吸気バルブのリフト量を所定値以上まで上昇させるための制御である。この公報には、また、始動制御の一例として、エンジンの自動停止の直前に、吸気カムのリフト量が最大になるように動弁装置を駆動する制御が開示されている。
【０００４】
特開２０１３−１４８０１２号公報には、４ストローク型エンジンの始動時における気筒判別手法が開示されている。この気筒判別手法は、エンジンの始動時にスタータを駆動してクランクシャフトとカムシャフトを回転させつつ、クランク角センサとカム角センサからの信号に基づいて、各気筒の圧縮上死点ＴＤＣを特定するものである。クランクシャフトとカムシャフトには、欠歯部分を有するロータ（クランクロータおよびカムロータ）が設けられている。各ロータの欠歯部分の位置は事前に分かっている。そのため、欠歯部分に関するセンサ信号を得ることで、各気筒の圧縮上死点ＴＤＣを特定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２８５４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６８９６６号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、リフト量、作用角といったカムプロフィールが変更される吸気カムを前提とする多気筒エンジンにおいては、始動時において全ての気筒の吸気カムのカムプロフィールが、始動に適したプロフィール（以下、「始動用プロフィール」ともいう。）に揃っていることが望ましい。換言すると、エンジンの始動までに、全ての吸気カムのカムプロフィールが、始動用プロフィールに切り替わっていることが望ましい。
【０００７】
この点、特開２０１０−１６８９６６号公報の始動制御を利用すれば、エンジンの始動までに、全ての吸気カムのカムプロフィールを始動用プロフィールに切り替えておくことが可能となる。しかし、この始動制御において、始動用プロフィールへの切り替えが必ず成功するとは限らない。仮に、この切り替えが失敗した場合は、切り替えが失敗した気筒での燃焼が適切に行われず、エンジンの始動性が低下する可能性がある。
【０００８】
このような問題の対策として、エンジンの再始動時に始動用プロフィールへの切り替えを再実行することが挙げられる。ここで、特開２００９−２２８５４３号公報のシステムのように、カムキャリア単位で順番に吸気カムを切り替えるシステムでは、特開２０１３−１４８０１２号公報のような気筒判別を行うことが、切り替え精度を担保する上で重要である。しかし、このような気筒判別を行うには、クランクロータとカムロータの欠歯部分に関する情報が得られるまで待つ必要がある。そのため、気筒判別の完了に時間を要するおそれがあり、それまでの間はカムキャリアのスライドを開始できない。従って、エンジンの始動遅延に繋がるおそれがあった。
【０００９】
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、吸気カムの切り替えをカムキャリア単位で順番に行ってカムプロフィールを変更する他気筒エンジンシステムにおいて、エンジンの始動時の始動用カムプロフィールへの変更に伴う当該エンジンの始動遅延を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するため、内燃機関システムであって、複数気筒を有する内燃機関と、カムプロフィールの異なる複数種類のカムと、カムキャリアと、複数の切り替え機構と、制御装置と、を備えている。前記複数種類のカムは、前記内燃機関の各気筒に設けられて吸気バルブを駆動可能に構成されている。前記カムキャリアは、前記内燃機関のクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに設けられて前記複数種類のカムを気筒単位または気筒群単位で支持する。前記カムキャリアの外周には、前記カムシャフトに対して傾斜する傾斜部位と、前記カムシャフトに対して直交し、前記カムシャフトの回転方向の前方側において前記傾斜部位と連通する前方直交部位と、前記カムシャフトに対して直交し、前記カムシャフトの回転方向の後方側において前記傾斜部位と連通する後方直交部位と、を備える螺旋状溝が形成されている。前記切り替え機構は、前記カムキャリアのそれぞれに対応して設けられている。前記切り替え機構は、前記螺旋状溝と係合可能なピンの突き出し動作によって前記カムキャリアのそれぞれを前記カムシャフトの軸方向に順番にスライドさせて、前記吸気バルブを実際に駆動する駆動カムを前記複数種類のカムの間で切り替えるように構成されている。前記制御装置は、前記内燃機関の非始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記クランクシャフトと前記カムシャフトの回転位置情報を用いた気筒判別を行い、前記気筒判別の結果に基づいて前記切り替え機構からのピンの突き出し動作の開始時期を決定するように構成されている。前記制御装置はまた、前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記気筒判別を行う前に、少なくとも１つの切り替え機構においてピンの突き出し動作を開始させるように構成されている。
【００１１】
少なくとも１つの切り替え機構におけるピンの突き出し動作を気筒判別の実行前に開始させれば、気筒判別の実行後に当該突き出し動作を開始させる場合に比べて、駆動カムの切り替えの完了時期の遅延が抑えられる。
【００１２】
前記制御装置は、前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記少なくとも１つの切り替え機構から突き出されたピンの引き込み動作が前記少なくとも１つの切り替え機構において完了したら、全ての気筒または気筒群での燃焼を許可するように構成されていてもよい。
【００１３】
少なくとも１つの切り替え機構におけるピンの突き出し動作が当該少なくとも１つの切り替え機構において完了したときに全ての気筒または気筒群での燃焼を許可すれば、内燃機関の初回の爆発時期の遅延が抑えられる。
【００１４】
本発明の内燃機関システムは、前記内燃機関の始動時にクランクシャフトを回転可能なモータを更に備えていてもよい。前記制御装置は、前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記気筒判別を行う前に、全ての切り替え機構においてピンの突き出し動作を開始させ、前記全ての切り替え機構から突き出されたピンが前記カムキャリアに着座した後に、前記モータを駆動させるように構成されていてもよい。前記制御装置は、前記全ての切り替え機構のピンの突き出し動作を同時に開始させるように構成されていてもよい。
【００１５】
全ての切り替え機構から突き出されたピンがカムキャリアに着座した後にモータを駆動させれば、カムキャリアにピンが着座した後に、当該カムキャリアが回転することになる。そのため、螺旋状溝とピンが高確率で係合する。また、全ての切り替え機構のピンの突き出し動作を同時に行えば、突き出されたピンが略同時にカムキャリアに着座して、螺旋状溝と高確率で係合する。
【００１６】
前記制御装置は、前記内燃機関の始動時に前記切り替え機構を作動させる場合、前記切り替え機構を少なくとも２つに分割した機構群ごとに、ピンの突き出し動作を順番に開始させ、ピンの突き出し動作の順番が最後の機構群に属する切り替え機構から突き出された少なくとも１つのピンの引き込み動作が完了したら、全ての気筒または気筒群での燃焼を許可するように構成されていてもよい。前記制御装置は、第１機構群に属する切り替え機構から突き出されたピンの引き込み動作が完了したら、第２機構群に属する切り替え機構のピンの突き出し動作を開始させるように構成されていてもよい。
【００１７】
全ての切り替え機構のピンの突き出し動作を同時に行えない制約がある場合でも、機構群ごとにピンの突き出し動作を順番に開始すれば、駆動カムの切り替えを実行できる。機構群ごとにピンの突き出し動作を順番に開始する場合は、ピンの突き出し動作の順番が最後の機構群に属する切り替え機構から突き出された少なくとも１つのピンの引き込み動作が完了したときに全ての気筒または気筒群での燃焼を許可すれば、内燃機関の初回の爆発時期の遅延が抑えられる。第１機構群に属する切り替え機構から突き出されたピンの引き込み動作が完了したら、第２機構群に属する切り替え機構のピンの突き出し動作を開始させれば、電気的な制約がある場合でも、駆動カムの切り替えを実行できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の内燃機関システムによれば、始動用カムプロフィールへの変更に伴うエンジンの始動遅延を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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２０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】駆動カムの切り替え動作と、エンジンの４つの行程との対応関係の例を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るエンジン通常時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関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１において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。
【図８】図４で説明したエンジン通常時の切り替え動作をエンジン始動時に行うと仮定した場合の問題点を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時における駆動カムの切り替え動作の他の例を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。
【図１３】本実施の形態３のエンジン始動時に係る駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。
【図１４】３種類の吸気カムを有するカムキャリアと、このカムキャリアと組み合わせるソレノイドアクチュエータの構成とを説明する図である。
【図１５】図１４に示すカムキャリアを前提とするエンジンの始動時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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９を参照しながら説明する。
【００２２】
［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。図１に示すシステムは、車両に搭載される内燃機関のシステムである。この内燃機関は、４ストローク型のレシプロエンジンであり、直列４気筒型のエンジンでもある。このエンジンの点火順序は、１番気筒（＃１気筒）、＃３気筒（＃３気筒）、４番気筒（＃４気筒）、２番気筒（＃２気筒）の順である。なお、エンジンの気筒数は２でもよく、３でもよく、５以上でもよい。また、エンジンの点火順序も特に限定されない。
【００２３】
図１に示す動弁系は、カムシャフト１０を備えている。カムシャフト１０は、エンジンのクランクシャフト（図示しない）に接続されており、このクランクシャフトと同期して回転する。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、カムプロフィール（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種類の吸気カム１４，１６を隣接状態で有している。
【００２４】
本実施の形態１において、吸気カム１４は、吸気カム１６よりも小さい作用角とリフト量を有している。以下、説明の便宜上、相対的に小作用角・小リフト量の吸気カムを「小カム」とも称し、相対的に大作用角・大リフト量の吸気カムを「大カム」ともいう。小カム１４および大カム１６は、１気筒あたり２組備え付けられている。この理由は、１気筒あたり２つの吸気バルブが配設されているためである。但し、本発明における１気筒あたりの吸気バルブの配設数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００２５】
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気筒の溝１８と＃３気筒の溝１８の間、＃３気筒の溝１８と＃４気筒の溝１８の間、＃４気筒の溝１８と＃２気筒の溝１８の間、そして、＃２気筒の溝１８と＃１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、分岐する２本が途中で１本に合流している。以下、溝１８の部位を特に区別するときは、合流後の溝１８を溝１８ａと称し、合流前の溝１８を溝１８ｂ，１８ｃと称す。溝１８ａの溝深さは一定でなく、溝１８ａの中間部から端部にかけては、端部に向かうほど浅くなるように形成されている。
【００２６】
図１に示す動弁系は、２本のピン２０，２２と、コイル（図示しない）と、を有するソレノイドアクチュエータ２４を気筒毎に備えている。ピン２０，２２は磁性体から構成されている。コイルに通電すると、ピン２０（またはピン２２）がソレノイドアクチュエータ２４から突き出される。ピン２０（またはピン２２）が突き出されると、ピン２０（またはピン２２）が溝１８ｂ（または溝１８ｃ）に着座して、ピン２０（またはピン２２）と溝１８が係合する。
【００２７】
溝１８と係合状態にあるピン２０（またはピン２２）が溝１８ａの溝浅の端部から押されると、ピン２０（またはピン２２）がソレノイドアクチュエータ２４側に戻される。コイルには電流が流れているため、ピン２０（またはピン２２）がソレノイドアクチュエータ２４側に押し戻されると、誘導起電力が発生する。この誘導起電力が検出されたら、コイルへの通電を遮断する。コイルへの通電を遮断すると、ピン２０（またはピン２２）がソレノイドアクチュエータ２４に引き込まれ、ピン２０（またはピン２２）と溝１８の係合状態が解除される。以下、ピン２０，２２を特に区別する必要がないときは、単に「ピン」と称す。
【００２８】
［カムキャリアの回転動作例の説明］
図２は、図１に示したピン２０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およびソレノイドアクチュエータ２４と、小カム１４または大カム１６と接触するロッカーアームローラ２６のみを示す。図２（Ａ）では、ソレノイドアクチュエータ２４にピン２０，２２が引き込まれている。ピン２０は溝１８ｂと対向し、その一方でピン２２は、溝１８の形成されていないカムキャリア１２の外周と対向している。
【００２９】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）に示した状態から概ね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）では、ピン２０がソレノイドアクチュエータ２４から突き出され、溝１８ｂに着座している。ピン２０の突き出し動作は、溝１８ｂがカムキャリア１２の軸に対して直交する部位（以下、「直交部位」ともいう。）にピン２０が着座するように開始する。コイルへの通電によってソレノイドアクチュエータ２４から突き出されたピン２０は、溝１８ｂの直交部位に着座して溝１８と係合する。
【００３０】
図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）に示した状態から概ね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。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２０が、カムキャリア１２の回転に伴って、溝１８ｂがカムキャリア１２の軸に対して傾斜する部位（以下、「傾斜部位」ともいう。）に沿って移動したからである。
【００３１】
図２（Ｄ）には、図２（Ｃ）に示した状態から概ね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２０が溝１８ａと係合している。溝１８ａと係合状態にあるピン２０は、カムキャリア１２の回転に伴って溝１８ａの溝浅の端部に到達する。溝１８ａの溝浅の端部にピン２０が到達すると、溝浅の端部からピン２０が押されてソレノイドアクチュエータ２４側に戻される。ピン２０が押し戻されると誘導起電力が発生し、誘導起電力の発生による信号（以下、「戻り信号」ともいう。）の検出に伴ってコイルへの通電が遮断されると、ピン２０がソレノイドアクチュエータ２４に引き込まれる。
【００３２】
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２６と接触するカム（以下、「駆動カム」ともいう。）が、小カム１４から大カム１６に切り替わる。
【００３３】
なお、大カム１６から小カム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た際に、ソレノイドアクチュエータ２４からピン２２を突き出す。ピン２２の突き出し動作は、溝１８ｃの直交部位にピン２０が着座するように開始する。コイルへの通電によってソレノイドアクチュエータ２４から突き出されたピン２２は、溝１８ｃの直交部位に着座して溝１８と係合する。そして、溝１８ｃと係合状態にあるピン２２が溝１８ｃ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２２が溝１８ｃから溝１８ａに移動し、溝１８ａの溝浅の端部に到達すると、溝浅の端部からピン２２が押されてソレノイドアクチュエータ２４側に戻される。ピン２２が押し戻されると誘導起電力が発生し、戻り信号の検出に伴ってコイルへの通電が遮断されると、ピン２２がソレノイドアクチュエータ２４に引き込まれる。以上により、駆動カムが大カム１６から小カム１４に切り替わる。
【００３４】
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、クランクロータ（図示しない）の近傍に設けられて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が含まれる。各種センサには、カムロータ２８の近傍に設けられてカムシャフト１０の回転角度に応じた信号を出力するカム角センサ４４も含まれる。各種センサには、エンジンを始動させる信号（以下、「ＩＧ信号」ともいう。）を出力するイグニッションキー４６も含まれる。
【００３５】
ＥＣＵ４０は、取り込んだ各種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。各種アクチュエータには、上述したソレノイドアクチュエータ２４が含まれる。各種アクチュエータには、エンジンの各気筒に設けられる燃料インジェクタ３０と点火装置３２も含まれる。各種アクチュエータには、始動用モータ（以下、「スタータ」ともいう。）３４も含まれる。スタータ３４は、バッテリ（図示しない）からの駆動電力を受けてクランクシャフトを回転させる周知の始動装置である。
【００３６】
［駆動カムの切り替え動作例の説明］
本実施の形態１では、エンジン通常時（エンジン非始動時を意味する。以下同じ。）には主として小カムを駆動カムとして使用する。一方、エンジン始動時には必ず、大カムを駆動カムとして使用する。図３は、駆動カムの切り替え動作と、エンジンの４つの行程との対応関係の例を説明する図である。なお、図３においては、＃１気筒の駆動カムの切り替え動作を説明するが、＃２気筒〜＃４気筒の駆動カムの切り替え動作も基本的にはこれと同じである。
【００３７】
＃１気筒の駆動カムの切り替え動作は、カムシャフト（カムキャリア）が概ね１回転する間に行われる。一例として、＃１気筒の駆動カムの切り替え動作は、図３の左側に示す排気行程の中期において開始される。この排気行程の中期は、溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の直交部位にピンが対向する直前のクランク角に相当する。ピンの突き出し動作は、このクランク角において開始される。
【００３８】
ピンの突き出し動作は、図３の左側に示す吸気行程の初期において完了する。突き出し動作が完了したピンは、フルストローク状態となっている。フルストローク状態のピンは、溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の直交部位に着座する。なお、ピンの突き出し動作の開始のクランク角を変更すれば、フルストローク状態のピンが溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の直交部位に着座するクランク角が、図３に示す「ピン挿入区間」において任意に変更される。溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の直交部位に着座したピンは、ここから溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の傾斜部位に移動する。
【００３９】
ピンが溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の傾斜部位に沿って移動すると、図３に示す「カム切り替え区間」において、駆動カムの実質的な切り替え動作が行われる。溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の傾斜部位に沿って移動したピンは、図３の右側に示す排気行程の初期において溝１８ａに到達する。そして、この排気行程の後期からピンの引き込み動作が開始される。ピンの引き込み動作は、図３に示す「ピン引き込み区間」において行われ、図３の右側に示す吸気行程の後期において完了する。これにより、＃１気筒の駆動カムの切り替え動作も完了する。
【００４０】
［エンジン通常時の切り替え動作例］
図４は、本発明の実施の形態１に係るエンジン通常時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。駆動カムの切り替え動作は、切り替え要求に応じて行われる。駆動カムの切り替え動作が実際に開始されるのは、切り替え要求に応答した気筒判別が行われた後である。この気筒判別は、クランク角センサとカム角センサの信号を用いて行われるものである。
【００４１】
気筒判別について説明する。図４の上方に示すように、クランク角センサの信号（クランク角信号）は、クランクロータが有する突起に対応したパルス状となる。本実施の形態１では、クランクロータの突起が１５°ＣＡ間隔で設けられている。故に、図４に示すクランク角信号は、クランクシャフトが１５°ＣＡ回転する毎に発生する。但し、クランクロータには欠歯部分が１箇所だけ設けられている。１２０°ＣＡと４８０°ＣＡでクランク角信号が発生していないのは、この欠歯部分が設けられているからである。なお、エンジンの１サイクル（＝７２０°ＣＡ）においてクランクシャフトは２回転する。そのため、１サイクル当たり２箇所、クランク角信号が発生しないクランク角区間が存在する。
【００４２】
クランク角信号同様、カム角センサの信号（カム角信号）は、カムロータが有する突起に対応したパルス状となる。本実施の形態１では、カムロータの突起が３箇所設けられている。故に、図４では、６０°ＣＡ〜２４０°ＣＡ、４２０°ＣＡ〜４８０°ＣＡおよび６００°ＣＡ〜７２０°ＣＡ（＝０°ＣＡ）において、カムロータの突起によるカム角信号が発生している。なお、クランクシャフトが２回転する間にカムシャフトが１回転する。そのため、カムロータを基準として見た場合、１つ目の突起が３０°〜１２０°の範囲に、２つ目の突起が２１０°〜２４０°の範囲に、３つ目の突起が３００°〜３６０°の範囲に、それぞれ設けられていることになる。
【００４３】
図４のカム角信号に併記するように、クランク角信号の欠歯部分に対応するカム角信号は、“ＨＩ”または“ＬＯ”のどちらかとなる。本実施の形態では、この欠歯部分でのカム角信号の結果に基づき、各気筒が４つの行程の何れであるかの気筒判別を行っている。クランクロータとカムロータの突起の位置は事前に分かっている。そのため、クランク角信号の欠歯部分で得られるカム角信号が“ＨＩ”のときは、＃１気筒が膨張行程にあり、＃３気筒が圧縮行程にあり、＃４気筒が吸気行程にあり、＃２気筒が排気行程にあると特定できる（１２０°ＣＡ）。また、クランク角信号の欠歯部分で得られるカム角信号が“ＬＯ”のときは、＃１気筒が吸気行程にあり、＃３気筒が排気行程にあり、＃４気筒が膨張行程にあり、＃２気筒が圧縮行程にあると特定できる（４８０°ＣＡ）。
【００４４】
図４に示すクランク角ＣＡ０において駆動カムの切り替え要求が出されたとする。そうすると、クランク角ＣＡ０の直近の欠歯クランク角（クランク角ＣＡ１）において得られるカム角信号“ＬＯ”に基づいて、上述した気筒判別が行われる。そして、気筒判別後のクランク角ＣＡ２において、＃３気筒での駆動カムの切り替え動作が開始される。また、エンジンの点火順序に従い、クランク角ＣＡ３（＃４気筒）、クランク角ＣＡ４（＃２気筒）、およびクランク角ＣＡ５（＃１気筒）において、他の気筒での駆動カムの切り替え動作が開始される。駆動カムの切り替え動作が完了するのは、クランク角ＣＡ６（＃３気筒）、クランク角ＣＡ７（＃４気筒）、クランク角ＣＡ８（＃２気筒）、およびクランク角ＣＡ９（＃１気筒）においてである。
【００４５】
［実施の形態１の制御の特徴］
エンジン通常時に主として小カムを使用するシステムにおいては、エンジンに対する停止要求（燃料インジェクタと点火装置の駆動に対する停止要求をいう。以下同じ。）が出されたときに、駆動カムとして小カムが選択されているケースが多発することが予想される。そこで、本実施の形態１では、エンジンに対する停止要求が出された場合に、駆動カムとして小カムが選択されている気筒（以下、「小カム気筒」ともいう。）が含まれているか否かを判定する。そして、小カム気筒が含まれていると判定された場合、小カムから大カムへの切り替え要求を出す。以下、このようなエンジン停止時の制御を「停止時制御」ともいう。本実施の形態１の停止時制御では、全てのソレノイドアクチュエータに対し、小カムから大カムへの切り替え要求が出される。そして、この切り替え要求に基づき、図４で説明した駆動カムの切り替え動作が行われる。
【００４６】
しかし、エンジンに対する停止要求が出されている以上、停止時制御中であってもカムシャフトの回転が止まることになる。停止時制御中にカムシャフトの回転が止まったときには、先述の切り替え要求に基づいた駆動カムの切り替え動作が一部の気筒において未完了となる。停止時制御の実行よりもエンジン停止を優先する本実施の形態１によれば、これらの優先順序を逆にした場合に比べて燃料消費量を抑えることができる。反面、切り替え動作の失敗が発生している状態でエンジンを始動した場合は、小カム気筒において燃焼状態が悪化する可能性がある。また、気筒間での駆動カムの不揃いが原因で、気筒間で燃焼状態にばらつきが生じる可能性もある。
【００４７】
そこで、本実施の形態１では、エンジンに対する始動要求が出された場合に、上述した小カム気筒に関する判定と同じ内容の判定を再度行う。そして、小カム気筒が含まれていると判定された場合は、小カムから大カムへの切り替え要求を再度出す。但し、停止時制御とは異なり、エンジン始動時においては、切り替え要求が出された場合に、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を同時に開始させる。そして、ピンの突き出し動作の開始後、何れかのソレノイドアクチュエータでのピンの引き込み動作の完了が検出されたら、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動を許可する。以下、このようなエンジン始動時の制御を「始動時制御」ともいう。
【００４８】
図５乃至図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。図５に示すルーチンは、エンジンに対する始動要求が出されるごとに実行されるルーチンである。なお、始動要求の有無については、例えば、図１に示したイグニッションキー４６からのＩＧ信号をＥＣＵが受け取ったか否かに基づいて判定される。ＩＧ信号は、車両の運転者により所定の操作（例えば、イグニッションキーを所定位置まで回す等の操作）がなされた場合に出力される信号である。
【００４９】
図５に示すルーチンでは、先ず、全ての気筒において駆動カムが始動用カム（すなわち、大カム）に切り替わっているか否かが判定される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の判定は、本ルーチンの実行の直前に行われた停止時制御での戻り信号の検出結果を利用して行われる。具体的に、全てのソレノイドアクチュエータにおいて戻り信号が検出されていた場合は、全ての気筒において駆動カムが始動用カムに切り替わったと判定される。そうでない場合、停止時制御による駆動カムの切り替えの失敗が発生したと判定される。
【００５０】
ステップＳ１０の判定結果が肯定的である場合には、小カム気筒が含まれていないと判断できる。そのため、この場合は、エンジンの始動が許可される（ステップＳ１２）。具体的には、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可される。一方、ステップＳ１０の判定結果が否定的である場合は、小カム気筒が含まれていると判断できる。そのため、この場合は、駆動カムの切り替え要求が出される（ステップＳ１４）。切り替え要求に基づいた処理の詳細については、図６において説明する。
【００５１】
ステップＳ１４に続いて、ピンの引き込み動作の完了が検出されたか否かが判定される（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の処理は、ステップＳ１４の処理後の戻り信号の検出結果を利用して行われる。ステップＳ１６の判定結果が肯定的である場合は、何れかの気筒において駆動カムの切り替え動作が完了したと判断できる。そのため、この場合は、ステップＳ１２に進む。なお、駆動カムの切り替え動作中にカムキャリアの回転が止まり得る停止時制御とは異なり、始動時制御ではカムキャリアが回転し続ける。そのため、始動時制御においては、各気筒での駆動カムの切り替えが、点火順序に従って次々に行われる。従って、ステップＳ１６の判定結果が肯定的である場合は、全ての気筒での駆動カムの切り替わりを待つことなく、エンジンの始動が許可される（ステップＳ１２）。
【００５２】
図６に示すルーチンは、エンジンに対する始動要求が出されたときに限られず、所定の制御周期ごと（例えば、１５°ＣＡごと）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００５３】
図６に示すルーチンでは、先ず、駆動カムの切り替え要求があるか否かが判定される（ステップＳ１８）。そして、駆動カムの切り替え要求があると判定された場合には、この回の処理を実行しているのがエンジンの始動時であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理は、例えば、ＥＣＵがＩＧ信号を受け取ったタイミングを起点とした経過時間に基づいて判定される。経過時間が所定時間（例えば、１ｓｅｃ）よりも短いと判定された場合は、今回の処理を実行しているのがエンジンの始動時であると判断される。この場合は、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作が一斉に開始される（ステップＳ２２）。
【００５４】
一方、ステップＳ２０の処理において、経過時間が所定時間よりも長いと判定された場合は、今回の処理を実行しているのがエンジンの始動時ではないと判断される。この場合は、気筒判別が行われる（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の気筒判別では、各気筒が４つの行程の何れであるかが特定される。続いて、図３で説明した「ピン挿入区間」でピンを溝１８ｂ（または溝１８ｃ）の直交部位に着座させることのできる、突き出し動作の開始クランク角が特定される（ステップＳ２６）。そして、ステップＳ２６で特定した開始クランク角が到来したら、ピンの突き出し動作が開始される（ステップＳ２８）。
【００５５】
ステップＳ２８に続いて、全ての気筒においてピンの引き込み動作の完了が検出されたか否かが判定される（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の処理は、ステップＳ２８の処理後の戻り信号の検出結果を利用して行われる。ステップＳ３０の判定結果が否定的である場合は、ステップＳ２４に戻る。一方、ステップＳ３０の判定結果が肯定的である場合は、全ての気筒において駆動カムの切り替え動作が完了したと判断できる。そのため、この場合は、本ルーチンを抜ける。
【００５６】
［エンジン始動時の切り替え動作例］
図７は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。駆動カムの切り替え動作が上述した切り替え要求に応じて行われるのは、図４で説明したエンジン通常時と同じである。但し、エンジン始動時においては、駆動カムの切り替え要求が出されたクランク角ＣＡ１０において、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を同時に開始させる。つまり、クランク角ＣＡ１０の直近の欠歯クランク角（クランク角ＣＡ１１）において得られるカム角信号の検出を待つことなく、ピンの突き出し動作が開始される。
【００５７】
突き出されたピンは、クランク角ＣＡ１２においてカムキャリアに着座する。突き出されたピンがクランク角ＣＡ１０においてカムキャリアに着座しないのは、スタータの駆動がクランク角ＣＡ１０において開始されて、カムキャリアが回転しているためである。クランク角ＣＡ１２において、＃２気筒と＃４気筒のソレノイドアクチュエータのピンは螺旋状の溝に着座する。一方、クランク角ＣＡ１２において、＃１気筒と＃３気筒のソレノイドアクチュエータのピンは、螺旋状の溝に着座せずに、カムキャリアの外周に着座する。なお、螺旋状の溝に到達していないため、＃１気筒と＃３気筒のソレノイドアクチュエータのピンが実際にカムキャリアに着座するのは、クランク角Ｃ１２よりも僅かに進角側のクランク角となる。カムキャリアの外周に着座したピンは、カムキャリアの回転に伴ってその外周を移動し、螺旋状の溝の端部から当該溝に入る。
【００５８】
螺旋状の溝に着座し、または、カムキャリアの外周に着座した後にこの溝に入ったピンは、カムキャリアの回転に伴ってこの溝に沿って移動する。駆動カムの切り替え動作は、エンジンの点火順序に従って行われる。駆動カムの切り替え動作が最も早く終了するのは、クランク角ＣＡ１３（＃４気筒）においてである。このクランク角ＣＡ１３においてピンの引き込み動作の完了が検出されると、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可される。従って、図７に示す例では、クランク角ＣＡ１３よりも遅角側のクランク角において＃４気筒の燃料インジェクタからの噴射が行われ、その後、初回の爆発が同気筒において行われることになる。但し、燃料インジェクタの噴射時期によっては、初回の爆発が＃４気筒ではなく＃３気筒において行われることもある。
【００５９】
図８は、図４で説明したエンジン通常時の切り替え動作をエンジン始動時に行うと仮定した場合の問題点を説明する図である。図８では、駆動カムの切り替え要求が、図７と同じくクランク角ＣＡ１０において出される。そして、クランク角ＣＡ１０の直近の欠歯クランク角（クランク角ＣＡ１１）において得られるカム角信号“ＬＯ”に基づいて、上述した気筒判別が行われる。そして、気筒判別後のクランク角ＣＡ１４において、＃３気筒での駆動カムの切り替え動作が開始される。また、エンジンの点火順序に従い、クランク角ＣＡ１５（＃４気筒）、クランク角ＣＡ１６（＃２気筒）、およびクランク角ＣＡ１７（＃１気筒）において、他の気筒での駆動カムの切り替え動作が開始される。
【００６０】
駆動カムの切り替え動作が最も早く完了するのは、クランク角ＣＡ１８（＃３気筒）においてである。このクランク角ＣＡ１８においてピンの引き込み動作の完了が検出されると、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可される。従って、図８に示す例では、クランク角ＣＡ１８よりも遅角側のクランク角において＃３気筒の燃料インジェクタからの噴射が行われ、その後、初回の爆発が同気筒において行われることになる。このように、図４で説明した切り替え動作をエンジン始動時に行うと、初回の爆発が行われるまでに時間を要してしまう。
【００６１】
この点、本実施の形態１の始動時制御によれば、図７で説明したクランク角ＣＡ１３においてピンの引き込み動作の完了を検出できる。つまり、図８で説明したクランク角ＣＡ１８よりも進角側のクランク角で、ピンの引き込み動作の完了を検出できる。エンジン始動の条件にもよるが、本実施の形態１の始動時制御によれば、エンジン通常時の切り替え動作を行う場合に比べて約４００ｍｓ早く、エンジンに初回の爆発を行わせることができる。
【００６２】
図９は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時における駆動カムの切り替え動作の他の例を説明する図である。図９に示す例では、切り替え要求が出されたクランク角ＣＡ１０において、＃２気筒と＃４気筒の駆動カムの切り替え動作が既に完了している。これは、今回のエンジン始動の直前のエンジン停止時において行われた制御（停止時制御）において＃２気筒と＃４気筒の、駆動カムの切り替えが完了したからに他ならない。この場合は、クランク角ＣＡ１０において突き出されたピンは、クランク角ＣＡ１２においてカムキャリアに着座する。クランク角ＣＡ１２において、＃１気筒と＃３気筒のソレノイドアクチュエータのピンは、螺旋状の溝に着座せず、カムキャリアの外周に着座する。カムキャリアの外周に着座したピンは、カムキャリアの回転に伴ってその外周を移動し、螺旋状の溝の端部から当該溝に入る。ここまでは図７で説明した例と同じである。
【００６３】
図９に示す例では、クランク角ＣＡ１２において＃４気筒のソレノイドアクチュエータのピンもカムキャリアの外周に着座する。但し、＃１気筒や＃３気筒のソレノイドアクチュエータのピンと異なり、＃４気筒のソレノイドアクチュエータのピンは、カムキャリアの回転に伴ってその外周を移動し、螺旋状の溝の合流部から当該溝に入る。また、＃２気筒のソレノイドアクチュエータのピンは、螺旋状の溝の合流部よりも回転方向の後方側に位置する溝浅の端部に着座し、更に、この溝浅の端部から押されてソレノイドアクチュエータ側に戻る。そのため、駆動カムの切り替え動作が最も早く完了するのは、クランク角ＣＡ１９（＃２気筒）にとなる。従って、図９に示す例では、クランク角ＣＡ１９よりも遅角側のクランク角において＃２気筒の燃料インジェクタからの噴射が行われ、その後、初回の爆発が同気筒において行われることになる。
【００６４】
クランク角ＣＡ１９は、図８で説明したクランク角ＣＡ１８よりも進角側のクランク角である。このように、本実施の形態１の始動時制御によれば、図８で説明したクランク角ＣＡ１８よりも進角側のクランク角で、ピンの引き込み動作の完了を検出できる。よって、エンジン通常時の切り替え動作を行う場合よりも早く、エンジンに初回の爆発を行わせることができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態１においては、図１で説明した溝１８ｂまたは溝１８ｃの直交部位が本発明の「前方直交部位」に、溝１８ｂまたは溝１８ｃの傾斜部位が本発明の「傾斜部位」に、溝１８ａが本発明の「後方直交部位」に、ソレノイドアクチュエータが本発明の「切り替え機構」に、ＥＣＵが同発明の「制御装置」に、それぞれ相当する。また、始動用モータが本発明の「モータ」に相当する。
【００６６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図１０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、カムキャリアの回転動作および駆動カムの切り替え動作については、図２乃至図４で説明した通りである。従って、システムの構成例、カムキャリアの回転動作および駆動カムの切り替え動作に関する説明については省略する。
【００６７】
［実施の形態２の制御の特徴］
上記実施の形態１の始動時制御においては、切り替え要求が出された場合に、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を同時に開始させた。但し、上述したように、このような切り替え要求が出されるのは、小カム気筒に関する判定が行われた後である。また、この小カム気筒に関する判定は、エンジンに対する始動要求が出された場合に行われるものである。ここで、エンジンに対する始動要求が出された場合は、始動時制御とは別の制御に基づいて、スタータの駆動が開始される。故に、上記実施の形態１では、スタータの駆動に伴って回転するカムキャリアに、突き出したピンが着座している。
【００６８】
しかし、カムキャリアの回転中にピンの突き出し動作を行う場合は、本来であれば着座するはずの螺旋状の溝に突き出されたピンが正しく着座せず、半掛かり状態になる可能性がある。突き出されたピンが半掛かり状態になった場合は、螺旋状の溝に沿ってピンが移動できず、駆動カムの切り替え動作が行われない。仮に、カムキャリアが数回転する間に螺旋状の溝にピンが正しく入れば、駆動カムの切り替え動作は行われる。しかし、その間に、他の気筒のソレノイドアクチュエータのピンの引き込み動作の完了が検出されれば、各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可される。従って、半掛かり状態のピンがある場合には、停止時制御において切り替え動作の失敗が発生している場合と同じ問題が起こる可能性がある。
【００６９】
そこで、本実施の形態２の始動時制御では、切り替え要求が出された場合にスタータの駆動を待機させつつ、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を開始させる。そして、突き出されたカムキャリアに着座した後に、スタータの駆動の待機状態を解除する。図１０は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。図１０に示すルーチンは、図６に示したルーチンと同様、所定の制御周期ごと（例えば、１５°ＣＡごと）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００７０】
図１０に示すルーチンでは、基本的には図６に示したルーチンと同じ処理が行われる。但し、図１０に示すルーチンでは、ステップＳ２０において今回の処理を実行しているのがエンジンの始動時であると判定された場合に、スタータの駆動が待機状態とされる（ステップＳ３２）。スタータの駆動の待機は、例えば、バッテリからスタータへの給電を停止することにより行われる。続いて、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作が一斉に開始される（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の処理は、図６のステップＳ２２の処理と同じである。
【００７１】
ステップＳ３４に続いて、スタータの待機時間が所定時間を上回ったか否かが判定される（ステップＳ３６）。この待機時間は、ソレノイドアクチュエータから突き出されたピンが、カムキャリアの外周に着座するのに十分な時間（例えば、１００ｍｓ）として事前に設定されている。ステップＳ３６の処理は、肯定的な判定結果が得られるまで繰り返される。肯定的な判定結果が得られた場合は、スタータの駆動の待機状態が解除される（ステップＳ３８）。
【００７２】
以上、図１０に示したルーチンによれば、始動時制御に際して突き出したピンをカムキャリアに着座させた後に、スタータを駆動してカムキャリアを回転させることができる。従って、スタータの駆動により回転するカムキャリアの初回の回転中に、駆動カムの切り替え動作を確実に行わせることができる。
【００７３】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図１１乃至図１３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、カムキャリアの回転動作および駆動カムの切り替え動作については、図２乃至図４で説明した通りである。従って、システムの構成例、カムキャリアの回転動作および駆動カムの切り替え動作に関する説明については省略する。
【００７４】
［実施の形態３の制御の特徴］
上記実施の形態１の始動時制御においては、切り替え要求が出された場合に、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を同時に開始させた。しかし、ピンの突き出し動作にはコイルへの通電が前提となることから、電気的な負荷制約がある場合には、ピンの突き出し動作を全てのソレノイドアクチュエータにおいて同時に開始させることが難しくなる。
【００７５】
そこで、本実施の形態３の始動時制御では、同時に開始するピンの突き出し動作を、ソレノイドアクチュエータ群ごとに順番に行わせる。図１１乃至図１２は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。図１１に示すルーチンは、図５に示したルーチンと同様、エンジンに対する始動要求が出されるごとに実行されるルーチンである。図１２に示すルーチンは、図６に示したルーチンと同様、所定の制御周期ごと（例えば、１５°ＣＡごと）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００７６】
図１１に示すルーチンでは、基本的には図５に示したルーチンと同じ処理が行われる。但し、図１１に示すルーチンでは、ステップＳ１４に続いて、ピンの突き出し動作の開始が遅い第２アクチュエータ群（例えば、＃１気筒と＃３気筒のソレノイドアクチュエータ）のピンの引き込み動作の完了が検出されたか否かが判定される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の処理は、ステップＳ１４の処理後の戻り信号の検出結果を利用して行われる。ステップＳ４０の判定結果が肯定的である場合は、第２アクチュエータ群の何れかの気筒において駆動カムの切り替え動作が完了したと判断できる。そのため、この場合は、ステップＳ１２に進む。
【００７７】
図１２に示すルーチンでは、基本的には図６に示したルーチンと同じ処理が行われる。但し、図１２に示すルーチンでは、ステップＳ２０において今回の処理を実行しているのがエンジンの始動時であると判定された場合に、電気的な負荷制約があるか否かが判定される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２の処理は、例えば、ソレノイドアクチュエータのピンに給電するバッテリの電圧が所定値未満であるか否かに基づいて判定される。ステップＳ４２の判定結果が否定的である場合は、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作が一斉に開始される（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の処理は、図６のステップＳ２２の処理と同じである。
【００７８】
ステップＳ４２の判定結果が肯定的である場合は、第１アクチュエータ群（例えば、＃２気筒と＃４気筒のソレノイドアクチュエータ）のピンの突き出し動作が同時に開始される（ステップＳ４６）。続いて、第１のアクチュエータ群のピンの引き込み動作の完了が検出されたか否かが判定される（ステップＳ４８）。ステップＳ４８の処理は、ステップＳ４６の処理後の戻り信号の検出結果を利用して行われる。ステップＳ４８の処理は、肯定的な判定結果が得られるまで繰り返される。肯定的な判定結果が得られた場合は、第２アクチュエータ群のピンの突き出し動作が同時に開始される（ステップＳ５０）。
【００７９】
図１３は、本実施の形態３のエンジン始動時に係る駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。図１３に示す例では、切り替え要求が出されたクランク角ＣＡ１０において、第１アクチュエータ群（＃２気筒と＃４気筒のソレノイドアクチュエータ）の駆動カムの切り替え動作が同時に開始される。つまり、クランク角ＣＡ１０の直近の欠歯クランク角（クランク角ＣＡ１１）において得られるカム角信号の検出を待つことなく、第１アクチュエータ群のピンの突き出し動作が開始される。
【００８０】
クランク角ＣＡ１０において突き出されたピンは、クランク角ＣＡ１２において螺旋状の溝に着座する。螺旋状の溝に着座したピンは、カムキャリアの回転に伴ってこの溝に沿って移動する。そして、第１アクチュエータ群の駆動カムの切り替え動作は、クランク角ＣＡ１３（＃４気筒）およびクランク角ＣＡ２０（＃２気筒）において完了する。第２アクチュエータ群（＃１気筒と＃３気筒のソレノイドアクチュエータ）のピンの突き出し動作は、クランク角ＣＡ２０よりも遅角側のクランク角ＣＡ２１において、同時に開始される。図１３に示す例では、クランク角ＣＡ２１において突き出されたピンは、クランク角ＣＡ２２において螺旋状の溝に着座する。そして、第２ソレノイドアクチュエータ群の駆動カムの切り替え動作が行われる。
【００８１】
各気筒での燃料インジェクタと点火装置の駆動が許可されるのは、クランク角ＣＡ２３よりも遅角側のクランク角においてである。図１３に示す例では、クランク角ＣＡ２３よりも遅角側のクランク角において＃１気筒の燃料インジェクタからの噴射が行われ、その後、初回の爆発が同気筒において行われることになる。このように、本実施の形態３の始動時制御によれば、電気的な負荷制約がある場合においても、エンジン通常時の切り替え動作を行う場合よりも早く、エンジンに初回の爆発を行わせることが可能となる。
【００８２】
その他の実施の形態．
ところで、上述した実施の形態１では、図１に示した直列４気筒エンジンのカムシャフト１０に、４つのカムキャリア１２を配置する例を説明した。つまり、カムキャリア１２が気筒ごとに配置される例を説明した。しかし、カムキャリア１２が２気筒以上に跨って配置されていてもよい。つまり、カムキャリア１２が気筒群ごとに配置されていてもよい。このような配置例は、特開２００９−２２８５４３号公報に開示されている。
【００８３】
また、上述した実施の形態１では、図１に示したカムキャリア１２が２種類の吸気カム１４，１６を有しており、２本のピン２０，２２によって駆動カムを切り替える例を説明した。しかし、３種類以上の吸気カムをカムキャリアが有していてもよい。但し、この場合は、始動用カムの位置と、ソレノイドアクチュエータが有するピンの本数とを適宜変更する必要がある。例えば、３種類の吸気カムを作用角とリフト量に基づいて、大カム、中カム、および小カムに区別すると仮定する。そうすると、始動用カム（例えば、大カム）は、他の吸気カム（例えば、小カムと中カム）の間に設ける必要がある。加えて、ソレノイドアクチュエータが有するピンの本数を３本とする必要がある。
【００８４】
図１４は、３種類の吸気カムを有するカムキャリアと、このカムキャリアと組み合わせるソレノイドアクチュエータの構成とを説明する図である。図１４に示すカムキャリア５０は、小カム５２、大カム５４および中カム５６を隣接状態で有している。カムキャリア５０の表面には、螺旋状の溝１８が形成されている。この溝１８の構成は、図１で説明した通りである。カムキャリア５０と組み合わされるソレノイドアクチュエータ５８は、３本のピン６０，６２，６４と、コイル（図示しない）とを有している。
【００８５】
図１５は、図１４に示すカムキャリアを前提とするエンジンの始動時における駆動カムの切り替え動作の一例を説明する図である。図１５に示す例では、駆動カムの切り替え要求が出された場合に、ピン６２の突き出し動作を開始する。そうすると、エンジンに対する始動要求が出される直前の駆動カム（以下、「始動前カム」ともいう。）が小カム５２の場合、溝１８ｂに着座したピン６２が溝１８ａへと移動することで、駆動カムが大カム５４に切り替わる（図１５左側）。また、始動前カムが大カム５４の場合、カムキャリアの外周に着座したピン６２が溝１８ｂと溝１８ｃの合流部から溝１８ａに入り、駆動カムは大カム５４の切り替えは行われない（図１５中央）。また、始動前カムが中カム５６の場合、溝１８ｃに着座したピン６２が溝１８ａへと移動することで、駆動カムが大カム５４に切り替わる（図１５右側）。このように、３種類の吸気カムを前提とする場合であっても、カムキャリアやソレノイドアクチュエータの構成を適宜工夫することで、上述した実施の形態１乃至３の始動時制御を適用可能なシステムに変更することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  カムシャフト
１２，５０  カムキャリア
１４，１６，５２，５４，５６  吸気カム
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  溝
２０，２２，６０，６２，６４  ピン
２４，５８  ソレノイドアクチュエータ
２６  ロッカーアームローラ
２８  カムロータ
３０  燃料インジェクタ
３２  点火装置
３４  始動用モータ
４０  ＥＣＵ
４２  クランク角センサ
４４  カム角センサ
４６  イグニッションキー
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月28日(2018.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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、吸気カムの切り替えをカムキャリア単位で順番に行ってカムプロフィールを変更する多気筒エンジンシステムにおいて、エンジンの始動時の始動用カムプロフィールへの変更に伴う当該エンジンの始動遅延を抑えることを目的とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
少なくとも１つの切り替え機構におけるピンの引き込み動作が当該少なくとも１つの切り替え機構において完了したときに全ての気筒または気筒群での燃焼を許可すれば、内燃機関の初回の爆発時期の遅延が抑えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
そこで、本実施の形態２の始動時制御では、切り替え要求が出された場合にスタータの駆動を待機させつつ、全てのソレノイドアクチュエータでのピンの突き出し動作を開始させる。そして、突き出されたピンがカムキャリアに着座した後に、スタータの駆動の待機状態を解除する。図１０は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵが実行する始動時制御に関する処理ルーチンの一例を示す図である。図１０に示すルーチンは、図６に示したルーチンと同様、所定の制御周期ごと（例えば、１５°ＣＡごと）に繰り返し実行されるルーチンである。