(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を最遅角位相から最進角位相までの間の所定の位相である中間位相にロックすることが可能であるとともに、機関停止時に前記カムシャフトの位相が前記中間位相よりも遅角した状態の場合には次の機関始動時に前記カムシャフトに作用する負トルクを利用して前記カムシャフトを進角させることが可能なバルブタイミング可変機構と、バルブを駆動するカムを少なくとも第１カムと前記第１カムよりも作用角の大きい第２カムとの間で切替えることが可能なカム切替機構と、を有する内燃機関の前記バルブタイミング可変機構および前記カム切替機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記機関停止時に前記カムシャフトの位相が前記中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の前記機関始動時に、前記第２カムが前記バルブを駆動するように前記カム切替機構を制御し、前記カムシャフトの位相が前記中間位相になった場合に前記第１カムが前記バルブを駆動するように前記カム切替機構を制御する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記カム切替機構は、外周面に溝が形成された溝形成部と前記第１カムと前記第２カムとを備えるとともに前記カムシャフトに対して前記軸線方向に移動可能かつ前記カムシャフトと一体となって回転可能に前記カムシャフトに配置されたカムピースと、前記溝に係合可能な溝係合部材と、前記制御部によって制御されることで前記溝係合部材を駆動する駆動装置と、を備え、
前記溝は、前記溝係合部材が前記溝に係合した状態で前記カムシャフトが回転することで前記カムピースが１回転するまでの間に、前記バルブを駆動する前記カムが前記第２カムから前記第１カムへ切替わるような溝形状を有している請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のバルブを駆動するカムを切替えるカム切替機構を備える内燃機関が知られている。例えば特許文献１には、複数のカムを有するカムピースに形成された溝に溝係合部材を係合させることで、カムピースをカムシャフトの軸線方向にカムシャフトに対して移動させるカム切替機構が開示されている。
【０００３】
また従来、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変更することで、バルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が知られている。このようなバルブタイミング可変機構として、例えば特許文献２および特許文献３には、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を最遅角位相から最進角位相までの間の所定の位相（以下、中間位相と称する）にロックすることが可能なバルブタイミング可変機構が開示されている。このバルブタイミング可変機構によれば、中間位相として内燃機関の始動に適した位相を設定し、機関停止時にクランクシャフトに対するカムシャフトの位相を中間位相にロックすることで、次の機関始動時における内燃機関の始動性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４２７１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−５２５６３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５２４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カム切替機構とバルブタイミング可変機構とを備える内燃機関において、例えばイレギュラーな時期に機関停止された場合、機関停止時にカムシャフトの位相を中間位相にロックすることができなくなるおそれがある。その結果、カムシャフトの位相が中間位相よりも遅角した状態で機関始動されるおそれがある。このような場合、機関始動時にカムシャフトの位相を中間位相に早期に戻すことが、内燃機関の始動性を向上させる点で好ましい。しかしながら、従来、このようなカムシャフトの位相を中間位相に早期に戻すための技術がなかったため、内燃機関の始動性を向上させることは困難であった。
【０００６】
上記問題に鑑みて、本発明は、内燃機関の始動性を向上させることができる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】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を最遅角位相から最進角位相までの間の所定の位相である中間位相にロックすることが可能であるとともに、機関停止時に前記カムシャフトの位相が前記中間位相よりも遅角した状態の場合には次の機関始動時に前記カムシャフトに作用する負トルクを利用して前記カムシャフトを進角させることが可能なバルブタイミング可変機構と、バルブを駆動するカムを少なくとも第１カムと前記第１カムよりも作用角の大きい第２カムとの間で切替えることが可能なカム切替機構と、を有する内燃機関の前記バルブタイミング可変機構および前記カム切替機構を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記機関停止時に前記カムシャフトの位相が前記中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の前記機関始動時に、前記第２カムが前記バルブを駆動するように前記カム切替機構を制御し、前記カムシャフトの位相が前記中間位相になった場合に前記第１カムが前記バルブを駆動するように前記カム切替機構を制御する。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、機関停止時にカムシャフトの位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の機関始動時に第２カムによってバルブを駆動することができる。第２カムの作用角は第１カムの作用角よりも大きいことから、第２カムがバルブを駆動する場合の方が第１カムがバルブを駆動する場合よりも、カムシャフトを進角させる力は大きい。したがって、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、カムシャフトの位相が中間位相よりも遅角した状態で機関停止した場合でも、次の機関始動時に、早期にカムシャフトの位相を中間位相に戻すことができる。それにより、内燃機関の始動性を向上させることができる。またカムシャフトの位相が中間位相に戻った場合には、第１カムでバルブを駆動することができる。それにより、カムシャフトの位相が中間位相に戻った後においても作用角の大きい第２カムでバルブを駆動し続ける場合に比較して、機関始動時の燃焼に必要な燃焼室の圧力を容易に高めることができる。その結果、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００９】
上記構成において、前記カム切替機構は、外周面に溝が形成された溝形成部と前記第１カムと前記第２カムとを備えるとともに前記カムシャフトに対して前記軸線方向に移動可能かつ前記カムシャフトと一体となって回転可能に前記カムシャフトに配置されたカムピースと、前記溝に係合可能な溝係合部材と、前記制御部によって制御されることで前記溝係合部材を駆動する駆動装置と、を備え、前記溝は、前記溝係合部材が前記溝に係合した状態で前記カムシャフトが回転することで前記カムピースが１回転するまでの間に、前記バルブを駆動する前記カムが前記第２カムから前記第１カムへ切替わるような溝形状を有していてもよい。
【００１０】
この構成によれば、溝係合部材が溝に係合した状態でカシャフトが回転することでカムピースが１回転するまでの間に、バルブを駆動するカムを第２カムから第１カムに切替えることができる。それにより、バルブが１回リフトする間にカムを第２カムから第１カムに切替えることができる。したがって、カムシャフトの位置が中間位相に戻ったときにバルブを駆動するカムを第２カムから第１カムに切替えることが容易にできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の始動性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は実施例１に係る制御装置が適用される内燃機関を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、保持機構を説明するための模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）は溝の詳細を説明するための模式図である。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は溝係合部材の溝への係合態様を説明するための模式図である。
【図４】図４はバルブタイミング可変機構の詳細を説明するための模式図である。
【図５】図５（ａ）はバルブタイミング可変機構の模式的断面図である。図５（ｂ）はクランクシャフトに対するカムシャフトの位相が最遅角位相になった状態を示す模式的断面図である。
【図６】図６（ａ）はカムシャフトに作用するトルクを説明するための模式図である。図６（ｂ）〜図６（ｄ）はロータの進角側への移動の様子を示す模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）は、カムシャフトの位相が最遅角位相から中間位相に戻るまでの間におけるカムシャフトの位相の変化を示す模式図である。図７（ｂ）は、ピンが第１段目〜第３段目に係合する場合のピンの突出時期を説明するための模式図である。図７（ｃ）はピンが第４段目に係合する場合のピンの突出時期を説明するための模式図である。
【図８】図８は、カムシャフトの位相が中間位相よりも遅角した状態で機関停止した場合において制御装置がカム切替機構およびバルブタイミング可変機構を制御する際に実行するフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１に係る内燃機関５の制御装置１００（以下、制御装置１００と略称する）について説明する。まず、制御装置１００が適用される内燃機関５の全体構成について説明し、次いで制御装置１００の詳細について説明する。図１は内燃機関５を示す模式図である。内燃機関５は車両に搭載されている。内燃機関５の種類は特に限定されるものではなく、燃料としてガソリンを用いるガソリンエンジン、燃料として軽油を用いるディーゼルエンジン等、種々の内燃機関を用いることができる。本実施例に係る内燃機関５は、一例としてディーゼルエンジンである。
【００１５】
内燃機関５は、クランクシャフト１０と、バルブ２０と、ロッカーアーム２１と、バルブスプリング２２と、カムシャフト３０とを備えている。クランクシャフト１０は、内燃機関５のシリンダブロックおよびシリンダヘッド（以下、内燃機関本体と称する場合がある）に形成された気筒に配置されたピストンに、コンロッドを介して接続されており、ピストンの往復運動に伴って回転する。これ以降、クランクシャフト１０の回転中心軸線をクランク軸線１１と称する。
【００１６】
バルブ２０は、内燃機関本体の気筒に形成された吸気ポートを開閉する吸気バルブ、または排気ポートを開閉する排気バルブである。本実施例に係る内燃機関本体は、一気筒当たり２つの吸気ポートおよび２つの排気ポートを有している。そのため内燃機関本体は、一気筒当たり２つの吸気バルブおよび排気バルブを有している。本実施例においては、バルブ２０として吸気バルブを用いる。具体的には図１に記載されている２つのバルブ２０は、同じ気筒に配置された吸気バルブである。なお、バルブ２０の種類は吸気バルブに限定されるものではなく、排気バルブであってもよい。バルブ２０は、カム（後述する第１カム６４または第２カム６５）によって駆動されて、吸気ポートを開閉する。
【００１７】
ロッカーアーム２１は、カムの動力をバルブ２０に伝達するカム動力伝達部材としての機能を有している。このように本実施例に係るカムによるバルブ２０の駆動方式は、ロッカーアーム式の駆動方式であるが、カムによるバルブ２０の駆動方式はこれに限定されるものではない。例えばカムによるバルブ２０の駆動方式として、カム動力伝達部材としてバルブリフタを用いる直動式の駆動方式を採用することもできる。バルブスプリング２２は、バルブ２０をロッカーアーム２１の方向へ付勢している。つまりバルブスプリング２２は、バルブ２０を閉弁する方向へ付勢している。カムはバルブスプリング２２の付勢力に抗するように、ロッカーアーム２１を介してバルブ２０をリフトさせる。バルブ２０がリフトすることで、吸気ポートは開になる。
【００１８】
カムシャフト３０は、バルブ２０を駆動するカムを回転させるシャフトである。これ以降、カムシャフト３０の回転中心軸線を軸線３１と称する。本実施例に係るカムシャフト３０の軸線３１は、クランク軸線１１と同じ方向に延びている。
【００１９】
また内燃機関５は、バルブタイミング可変機構４０と、カム切替機構６０と、各種センサ（クランクポジションセンサ９０およびカムポジションセンサ９１）と、制御装置１００とを備えている。バルブタイミング可変機構４０は、バルブ２０のバルブタイミングを変更することが可能な機構である。具体的には本実施例に係るバルブタイミング可変機構４０は、クランクシャフト１０に対するカムシャフト３０の位相を変更することでバルブ２０のバルブタイミングを変更することが可能な機構である。バルブタイミング可変機構４０の詳細は図４において後述する。
【００２０】
カム切替機構６０は、バルブ２０を駆動するカムの種類を切替えることが可能な機構である。カム切替機構６０の具体的な構成はカムの種類を切替可能なものであれば特に限定されるものではないが、本実施例に係るカム切替機構６０は、一例として、カムピース６１と、溝係合部材６２と、駆動装置６３とを備えている。
【００２１】
カムピース６１は、カムプロフィールの互いに異なる複数のカムと、外周面に溝６６が形成された溝形成部６７とを有している。カムピース６１は、カムプロフィールの互いに異なる複数のカムとして、第１カム６４および第２カム６５を有している。第２カム６５は、第１カム６４よりも作用角が大きなカムプロフィールを有している。また本実施例において、第１カム６４および第２カム６５は、各バルブ２０に対応するように、２組設けられている。その結果、図１に示すカムピース６１は、バルブタイミング可変機構４０が配置されている側（左側）から順に、第１カム６４、第２カム６５、溝形成部６７、第１カム６４および第２カム６５を備えている。図１において溝形成部６７を挟んで左側の第１カム６４および第２カム６５が左側のバルブ２０に対応したカムであり、右側の第１カム６４および第２カム６５が右側のバルブ２０に対応したカムである。
【００２２】
カムピース６１は、カムシャフト３０の軸線３１の方向（以下、軸線方向と称する場合がある）にカムシャフト３０に対して移動可能に、カムシャフト３０に配置されている。カムピース６１が軸線方向にカムシャフト３０に対して移動することで、バルブ２０を駆動するカムを第１カム６４と第２カム６５との間で切替えることができる。
【００２３】
またカムピース６１は、カムシャフト３０と一体となって回転可能にカムシャフト３０に配置されている。本実施例に係るカムシャフト３０の少なくともカムピース６１が摺動する部分には、スプライン３２が形成されており、カムピース６１のカムシャフト３０の内周面にもスプライン３２に対応したスプラインが形成されている。この構成によって、カムシャフト３０が回転したときにカムピース６１はカムシャフト３０と一体となって回転することができるとともに、カムピース６１はカム切替え時においてカムシャフト３０の軸線方向にカムシャフト３０に対して移動することができる。なおカムピース６１のカムシャフト３０に対する軸線方向の移動を許容しつつカムピース６１のカムシャフト３０に対する相対的な回転を抑止してカムピース６１をカムシャフト３０と一体回転させる機構は、本実施例のようなスプライン３２を用いた機構に限定されるものではない。
【００２４】
またカム切替機構６０は、バルブ２０を駆動するカムの切替え終了後においてカムピース６１がカムシャフト３０に対して軸線方向に移動することが抑止されるようにカムピース６１のカムシャフト３０に対する位置を保持する保持機構７０を有している。図２（ａ）および図２（ｂ）は、保持機構７０を説明するための模式的断面図である。具体的には図２（ａ）および図２（ｂ）は、溝形成部６７とカムシャフト３０とが接触する部分（図１の軸線３１より上側の部分）を拡大して模式的に断面図示している。図２（ａ）においてバルブ２０を駆動するカムは第１カム６４であり、図２（ｂ）においてバルブ２０を駆動するカムは第２カム６５である。
【００２５】
保持機構７０は、溝形成部６７のカムシャフト３０に対向する面に形成された第１凹部７１および第２凹部７２と、これらの凹部に係合する係合部材７３と、係合部材７３を付勢する付勢部材７４とを備えている。付勢部材７４は、カムシャフト３０に設けられた穴３３に配置されている。係合部材７３は、付勢部材７４に接続し、付勢部材７４によってカムシャフト３０の軸線方向に垂直な方向（図２（ａ）では上方）に付勢させられている。穴３３は係合部材７３の径よりも大きく設定されている。
【００２６】
本実施例においては付勢部材７４の一例として、ばねを用いる。但し付勢部材７４の構成は、係合部材７３を付勢可能なものであれば、ばねに限定されるものではない。また本実施例においては係合部材７３の一例として、球を用いる。但し係合部材７３の構成は、第１凹部７１および第２凹部７２に係合可能なものであれば、球に限定されるものではない。
【００２７】
第１凹部７１は、第２凹部７２よりも左側に位置している。第１凹部７１、第２凹部７２および穴３３の位置は、バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４の場合に係合部材７３が第１凹部７１に係合し、バルブ２０を駆動するカムが第２カム６５の場合に係合部材７３が第２凹部７２に係合するように設定されている。
【００２８】
図２（ａ）を参照して、バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４に切替わった場合、付勢部材７４によって付勢された係合部材７３は第１凹部７１に係合する。それにより、バルブ２０を駆動するカムを第１カム６４に切替えた後におけるカムピース６１のカムシャフト３０に対する軸線方向の移動が抑制されている。
【００２９】
バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４から第２カム６５に切替わる場合、カムピース６１はカムシャフト３０に対して左側に移動する。カムピース６１の移動によって、係合部材７３は穴３３に入り込むことで第１凹部７１から離脱し、次いで図２（ｂ）に示すように第２凹部７２に係合する。それにより、バルブ２０を駆動するカムを第２カム６５に切替えた後におけるカムピース６１のカムシャフト３０に対する軸線方向の移動が抑制されている。
【００３０】
なお、バルブ２０を駆動するカムが第２カム６５から第１カム６４へ切替わる場合には、カムピース６１はカムシャフト３０に対して右側に移動する。この場合、係合部材７３は上述した場合とは逆の行程を辿る。
【００３１】
以上のようにして本実施例に係る保持機構７０は、バルブ２０を駆動するカムの切替え終了後におけるカムピース６１のカムシャフト３０に対する位置を保持している。なお、保持機構７０の構成は、カムの切替え終了後におけるカムピース６１のカムシャフト３０に対する軸線方向の移動を抑制してカムピース６１のカムシャフト３０に対する位置を保持可能なものであれば、上述した構成に限定されるものではない。
【００３２】
図１を参照して、溝係合部材６２は溝６６に係合可能な部材である。溝係合部材６２は、駆動装置６３によって駆動されることで、駆動装置６３から突出して溝６６に係合する。溝係合部材６２の具体的な構成は、溝６６に係合可能な構成であれば特に限定されるものではない。本実施例においては溝係合部材６２として、棒形状のピンを用いる。溝形成部６７の溝６６は、カムピース６１が溝係合部材６２からの力を受けることで軸線方向に移動し、その結果、バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４と第２カム６５との間で切替わるように構成されている。溝６６の詳細は後述する。
【００３３】
駆動装置６３は、溝係合部材６２を駆動する装置である。駆動装置６３は、溝係合部材６２が溝６６に係合した場合に駆動装置６３がカムシャフト３０の軸線方向に移動しないように、内燃機関５の所定部位によって支持されている。駆動装置６３を支持する内燃機関５の所定部位は、特に限定されるものではなく、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバー等を用いることができる。本実施例に係る駆動装置６３は、内燃機関５のシリンダヘッドに固定される形で内燃機関５によって支持されているものとする。
【００３４】
駆動装置６３は、溝係合部材６２が駆動装置６３に対して出没するように溝係合部材６２を駆動する。駆動装置６３の具体的構成は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、一例として電動式のアクチュエータを用いる。電動式のアクチュエータの一例として、ソレノイドアクチュエータを用いる。ソレノイドアクチュエータは、制御装置１００からの指示を受けて作動し、溝係合部材６２をソレノイドアクチュエータに対して出没させる。
【００３５】
各種センサは、制御装置１００の動作に必要な情報を検出するセンサである。図１においては各種センサの一例として、クランクポジションセンサ９０とカムポジションセンサ９１とが図示されている。クランクポジションセンサ９０は、クランクシャフト１０の位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。カムポジションセンサ９１は、カムシャフト３０の位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。制御装置１００は、カムポジションセンサ９１の検出結果およびクランクポジションセンサ９０の検出結果に基づいてカムシャフト３０のクランクシャフト１０に対する相対位置を取得する。それにより制御装置１００は、カムシャフト３０に形成された溝６６の位置を把握することができる。
【００３６】
制御装置１００は、バルブタイミング可変機構４０およびカム切替機構６０を制御する制御部と、制御部の動作に必要な情報を記憶する記憶部とを備えている。制御装置１００として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置１００の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３を備える電子制御装置を用いる。制御部の機能はＣＰＵ１０１によって実現することができる。記憶部の機能はＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３によって実現することができる。
【００３７】
続いて溝６６の詳細について説明する。図３（ａ）は溝６６の詳細を説明するための模式図である。具体的には図３（ａ）は、溝６６を溝形成部６７の周方向に展開した状態を模式的に図示している。図３（ａ）においてカムピース６１およびカムシャフト３０の回転方向は上方向である。溝６６は、溝係合部材６２が溝６６に係合することでバルブ２０を駆動するカムが第１カム６４と第２カム６５との間で切替わるような構造を有している。具体的には本実施例に係る溝６６は、溝係合部材６２が溝６６に係合した状態でカムシャフト３０が回転することでカムピース６１が１回転するまでの間に、バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４と第２カム６５との間で切替わるような溝形状を有している。
【００３８】
より具体的には溝６６は、カムシャフト３０の軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第１垂直部８０、第２垂直部８２および第３垂直部８４を有している。また溝６６は、カムシャフト３０の軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第１傾斜部８１および第２傾斜部８３を有している。第１垂直部８０、第１傾斜部８１、第２垂直部８２、第２傾斜部８３および第３垂直部８４は、この順に接続している。
【００３９】
バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４から第２カム６５に切替わる場合、溝係合部材６２は、第１垂直部８０、第１傾斜部８１および第２垂直部８２に順に係合する。バルブ２０を駆動するカムが第２カム６５から第１カム６４に切替わる場合、溝係合部材６２は、第２垂直部８２、第２傾斜部８３および第３垂直部８４に順に係合する。
【００４０】
図３（ｂ）〜図３（ｄ）は溝係合部材６２の溝６６への係合態様を説明するための模式図である。図３（ｂ）〜図３（ｄ）の上段には、溝係合部材６２が溝６６に係合した様子が模式的に図示されており、下段にはバルブ２０を駆動するカムが切替わる様子が模式的に図示されている。上段の図においてカムピース６１およびカムシャフト３０の回転方向は上方向である。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、バルブ２０を駆動するカムを第１カム６４から第２カム６５に切替える場合、制御装置１００の制御部は、溝係合部材６２が駆動装置６３から突出して第１垂直部８０のいずれかの箇所に係合するように駆動装置６３を制御する。第１垂直部８０に係合した溝係合部材６２は、カムシャフト３０の回転に伴って溝６６に対して相対的に移動する。
【００４２】
図３（ｃ）に示すように、溝係合部材６２が第１傾斜部８１に係合した場合、カムピース６１は第１傾斜部８１が溝係合部材６２から受けるカムシャフト３０の軸線方向の力によって左側に移動する。このカムピース６１のカムシャフト３０の軸線方向の移動は、図３（ｄ）に示すように溝係合部材６２が第１傾斜部８１への係合を終了して第２垂直部８２への係合を開始するまで継続される。溝係合部材６２が第２垂直部８２に係合した場合、制御部は溝係合部材６２が駆動装置６３に没入するように駆動装置６３を制御する。それにより、溝係合部材６２の溝６６への係合は終了する。以上のように本実施例に係る溝６６は、溝係合部材６２が溝６６に係合した状態でカムシャフト３０が回転することでカムピース６１が１回転するまでの間に、バルブ２０を駆動するカムが第１カム６４から第２カム６５に切替わるような溝形状を有している。
【００４３】
一方、バルブ２０を駆動するカムを第２カム６５から第１カム６４へ切替える場合（図示は省略する）、制御部は、溝係合部材６２が駆動装置６３から突出して第２垂直部８２のいずれかの箇所に係合するように、駆動装置６３を制御する。第２垂直部８２に係合した溝係合部材６２は、カムシャフト３０の回転に伴って溝６６に対して相対的に移動する。溝係合部材６２が第２傾斜部８３に係合した場合、カムピース６１は第２傾斜部８３が溝係合部材６２から受けるカムシャフト３０の軸線方向の力によって右側に移動する。このカムピース６１のカムシャフト３０の軸線方向の移動は、溝係合部材６２が第２傾斜部８３への係合を終了して第３垂直部８４への係合を開始するまで継続される。溝係合部材６２が第３垂直部８４に係合した場合、制御部は、溝係合部材６２を駆動装置６３に没入させることで溝係合部材６２の溝６６への係合を終了させる。以上のように本実施例に係る溝６６は、溝係合部材６２が溝６６に係合した状態でカムシャフト３０が回転することでカムピース６１が１回転するまでの間に、バルブ２０を駆動するカムが第２カム６５から第１カム６４に切替わるような溝形状を有している。
【００４４】
なお溝係合部材６２が溝６６に係合することでバルブ２０を駆動するカムを切替えることが可能な構造であれば、溝６６は、図３（ａ）の構造に限定されるものではない。また本実施例に係るカム切替機構６０は、カムピース６１の溝６６に溝係合部材６２を係合させることで、カムピース６１をカムシャフト３０の軸線方向にカムシャフト３０に対して移動させてカムの種類を切替えるカム切替機構であるが、カム切替機構６０の構成は、バルブ２０を駆動するカムを少なくとも第１カム６４と第２カム６５との間で切替えることが可能なものであれば、本実施例で説明した構成に限定されるものではない。
【００４５】
続いてバルブタイミング可変機構４０の詳細について説明する。図４は、バルブタイミング可変機構４０の詳細を説明するための模式図である。具体的には図４は、バルブタイミング可変機構４０の内部構造を模式的に示している。本実施例に係るバルブタイミング可変機構４０は、クランクシャフト１０に対するカムシャフト３０の位相を最遅角位相（最も遅角した位相）から最進角位相（最も進角した位相）までの間の所定の位相（以下、中間位相と称する）にロックすることが可能であるとともに、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の機関始動時にカムシャフト３０に作用する負トルクを利用してカムシャフト３０を進角させることが可能な機構である。なお本実施例において、機関停止時とは、内燃機関５の運転が停止したとき、具体的には内燃機関５のクランクシャフト１０の回転が停止した時をいう。また機関始動時とは、クランキングが開始した時をいう。但し機関停止時および機関始動時の定義は、これに限定されるものではない。
【００４６】
上述したような機構として、本実施例に係るバルブタイミング可変機構４０は、クランクシャフト１０に連結されたスプロケット４１と、スプロケット４１と一体となって回転するハウジング４２と、ハウジング４２の内部に配置され、カムシャフト３０に連結されたロータ４３と、ロータ４３に形成された挿通穴を移動するピン４４とを備えている。
【００４７】
スプロケット４１は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト１０に連結されている。クランクシャフト１０が回転することで、スプロケット４１も回転する。なお図４において、スプロケット４１の回転方向は時計回りの方向である。
【００４８】
ハウジング４２は、ロータ４３を収容する部材である。ハウジング４２は、スプロケット４１の内部に配置されている。具体的にはハウジング４２は、スプロケット４１が回転した場合にスプロケット４１と一体となって回転するように、スプロケット４１の内部に配置されている。
【００４９】
ロータ４３は、円筒部４５と、円筒部４５から外側に突出したベーン４６とを有している。円筒部４５の中心にはカムシャフト３０が、ロータ４３が回転した場合にカムシャフト３０もロータ４３と一体となって回転するように挿通されている。なお図４において、カムシャフト３０の軸線方向は紙面手前側から奥側に向かう方向である。
【００５０】
本実施例において、ロータ４３は３つのベーン４６を有している。またハウジング４２は、回転中心の側に突出した部分（以下、隔壁４７と称する）を３つ有している。各々のベーン４６は、隣接する隔壁４７の間に配置されている。ベーン４６と隔壁４７との間には、第１圧力室４８と第２圧力室４９とが設けられている。内燃機関５の機関運転時において、第１圧力室４８および第２圧力室４９には作動油が供給される。なお第１圧力室４８および第２圧力室４９への作動油の供給の制御は、制御装置１００の制御部が油圧制御装置（図示せず）を制御することで実行される。
【００５１】
ベーン４６が第１圧力室４８の圧力と第２圧力室４９の圧力との差圧を受けることで、ロータ４３はハウジング４２に対して相対的に回転する。ロータ４３が回転することで、ロータ４３に連結されたカムシャフト３０は、スプロケット４１に対して相対的に回転する。その結果、カムシャフト３０の位相を進角または遅角させることができ、バルブ２０を駆動するカムの位相も進角または遅角させることができる。このようにしてバルブタイミング可変機構４０は、バルブタイミングを可変している。
【００５２】
ピン４４は、ロータ４３の３つのベーン４６のうちいずれか一つのベーン４６に設けられた挿通穴に挿通されている。ピン４４の動作は制御装置１００が制御する。
【００５３】
図５（ａ）は、バルブタイミング可変機構４０の模式的断面図である。具体的には図５（ａ）は、図４のバルブタイミング可変機構４０をＸ−Ｘ線に沿う面で切断して回転中心の側から見た断面を模式的に示したものである。図５（ａ）において左側が遅角側に相当し、右側が進角側に相当する。ピン４４は、制御装置１００の制御部によって制御されることで、ベーン４６から出没する。なお制御部によるピン４４の具体的な制御手法は特に限定されるものではなく、例えば制御部は油圧駆動装置を制御することでピン４４を制御してもよく、電磁駆動装置を制御することでピン４４を制御してもよく、その他の手法によってピン４４を制御してもよい。
【００５４】
本実施例においてハウジング４２には、複数の段差を有するラチェット階段５０が設けられている。ラチェット階段５０の段差の個数は複数であれば特に限定されるものではないが、本実施例においては４つである。具体的には本実施例に係るラチェット階段５０は、第１段目５１、第２段目５２、第３段目５３および第４段目５４の４つの段差を有している。
【００５５】
第４段目５４の部分は、ピン４４の径よりも所定のクリアランス分だけ広い径の穴になっている。その結果、ピン４４がベーン４６から突出して第４段目５４に係合した場合、ロータ４３のハウジング４２に対する回転が抑制されるように構成されている。つまりピン４４が第４段目５４に係合した場合に、クランクシャフト１０に対するカムシャフト３０の位相はロックされる。ラチェット階段５０は、第４段目５４の位置が前述した最遅角位相から最進角位相までの間の所定の位相である中間位相になるように設定されている。すなわち、本実施例に係るラチェット階段５０は、ピン４４が第４段目５４に係合した場合に、クランクシャフト１０に対するカムシャフト３０の位相（以下、カムシャフト３０の位相と略称する場合がある）が中間位相になるように設定されている。
【００５６】
制御装置１００の制御部は、通常は、内燃機関５の機関停止時に、ピン４４を第４段目５４に係合させる。それにより、機関停止時において、カムシャフト３０の位相は中間位相にロックされた状態になる。その結果、カムシャフト３０の位相が中間位相にロックされた状態で機関始動させることができる。制御部は、機関始動後においてバルブタイミングを変更する場合には、ピン４４をベーン４６に没入させることで、ピン４４のラチェット階段５０への係合を解除する。そして制御部は、第１圧力室４８および第２圧力室４９の圧力を制御することでロータ４３をハウジング４２に対して回転させる。それにより、カムシャフト３０はクランクシャフト１０に対して回転し、その結果、バルブタイミングが変更される。
【００５７】
なお中間位相の具体的な値は、特に限定されるものではない。中間位相として、例えばカムシャフト３０の位相が中間位相になった状態で内燃機関５が機関始動した場合に、内燃機関５の始動性が良好となるような位相を用いることができる。本実施例に係る中間位相は、このような内燃機関５の始動性が良好となる位相に設定されているものとする。
【００５８】
ここで、仮に機関停止時期が適切でない場合には、機関停止時においてカムシャフト３０の位相を中間位相にロックすることが困難になるおそれがある。例えば、内燃機関５がストールした場合のようにイレギュラーな状態で機関停止した場合、第１圧力室４８および第２圧力室４９の圧力差を制御してベーン４６を中間位相の位置まで移動させてピン４４を第４段目５４に係合させることが困難になってしまう。その結果、カムシャフト３０の位相を中間位相にロックすることが困難になってしまう。
【００５９】
図５（ｂ）は、クランクシャフト１０に対するカムシャフト３０の位相が最遅角位相になった状態を示す模式的断面図である。例えば、機関停止時においてカムシャフト３０の位相を中間位相にロックすることができなかった場合に、ロータ４３が遅角側に回転した結果、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角側の位相になることが考えられる。具体的には図５（ｂ）に示すように、機関停止時においてカムシャフト３０の位相が最遅角位相になることが考えられる。このような場合に次の機関始動時にカムシャフト３０の位相を中間位相にまで早期に戻すために、本実施例に係る制御部は以下に説明するようなカム切替機構６０の制御を行う。
【００６０】
まず本実施例に係る制御部は、通常の場合、すなわちカムシャフト３０の位相が中間位相にロックされた状態で機関停止した場合には、次の機関始動時において、第１カム６４がバルブ２０を駆動するようにカム切替機構６０を制御する。これに対して、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、制御部は、次の機関始動時に第２カム６５がバルブ２０を駆動するようにカム切替機構６０を制御する。そして、制御部は、カムシャフト３０の位相が中間位相に戻った場合には、第１カム６４がバルブ２０を駆動するようにカム切替機構６０を制御する。
【００６１】
また制御部は、カムシャフト３０の位相が中間位相に戻るまでの間、以下に説明するようなバルブタイミング可変機構４０の制御を行う。続いて、このカムシャフト３０の位相が中間位相に戻るまでの間における制御部によるバルブタイミング可変機構４０の制御について説明する。まず、機関運転時にカムシャフト３０に作用するトルクについて説明する。図６（ａ）は、カムシャフト３０に作用するトルクを説明するための模式図である。図６（ａ）の縦軸はロッカーアーム２１からカムシャフト３０に作用するトルクを示し、横軸は時間を示している。ここでバルブ２０からの力によってカムには正のトルクと負のトルクとが交互に作用する。その結果、カムシャフト３０にも正のトルクと負のトルクとが交互に作用する。
【００６２】
正のトルク（以下、正トルクと称する場合がある）とは、カムおよびカムシャフト３０の回転方向に対して逆方向に作用するトルクであり、別の観点で説明すると、カムおよびカムシャフト３０の回転を阻害する方向に作用するトルクである。具体的には正トルクは、バルブ２０がリフト量がゼロの状態（閉弁状態）からリフト量が最大の状態に向かってリフトしている間（すなわちバルブ２０の開弁動作時）にカムおよびカムシャフト３０に作用するトルクである。また負のトルク（以下、負トルクと称する場合がある）とは、カムおよびカムシャフト３０の回転方向と同方向に作用するトルクであり、別の観点で説明するとカムおよびカムシャフト３０の回転を補助する方向に作用するトルクである。具体的には負トルクは、バルブ２０がリフト量が最大の状態からリフト量がゼロの状態に向かって移動している間（すなわちバルブ２０の閉弁動作時）にカムおよびカムシャフト３０に作用するトルクである。
【００６３】
このようにバルブ２０の開弁〜閉弁動作中において、カムシャフト３０には、正トルクと負トルクとが交互に作用する。以下、この交互に作用する正トルクおよび負トルクを、交番トルクと総称する場合がある。機関始動時においてカムシャフト３０に交番トルクが作用した場合、ロータ４３は遅角側および進角側に揺動する。具体的にはカムシャフト３０に正トルクが作用した場合、ロータ４３は遅角側に移動し、負トルクが作用した場合、ロータ４３は進角側に移動する。
【００６４】
制御装置１００の制御部は、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、機関始動時において、この負トルクを利用してカムシャフト３０を進角側に移動させる。図６（ｂ）〜図６（ｄ）は、ロータ４３の進角側への移動の様子を示す模式的断面図である。図６（ｂ）に示すように、機関始動時においてロータ４３が最遅角位相の位置になっているとする。この場合、カムシャフト３０も最遅角位相になっている。カムシャフト３０に負トルクが作用した場合、ロータ４３は進角側に移動する。その結果、図６（ｃ）を参照して、ロータ４３の位置がピン４４が第１段目５１に係合可能な位置になった場合、制御部はピン４４が第１段目５１に係合するようにピン４４を突出させる。この状態でカムシャフト３０に正トルクが作用しても、ロータ４３が最遅角位相の位置に戻ることは抑制されている。すなわち、カムシャフト３０が最遅角位相に戻ることは抑制されている。
【００６５】
次いでカムシャフト３０に負トルクが作用してロータ４３が進角側に移動し、その結果、図６（ｄ）に示すようにピン４４が第２段目５２に係合可能な位置になった場合、制御部はさらにピン４４を突出させることで、ピン４４を第２段目５２に係合させる。この状態でカムシャフト３０に正トルクが作用しても、ロータ４３が第１段目５１の位置に移動することは抑制されている。すなわち、カムシャフト３０が第１段目５１の位置に相当する位相に戻ることは抑制されている。制御部は、ピン４４が第４段目５４に係合するまで、この動作を繰り返す。
【００６６】
以上のように、本実施例に係る制御装置１００の制御部は、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の機関始動時において、バルブ２０を駆動するカムを第２カム６５に切替えるとともに、カムシャフト３０に作用する負トルクを利用しつつピン４４をラチェット階段５０の各段差に係合させることで、カムシャフト３０を進角させてカムシャフト３０の位相を中間位相にロックしている。
【００６７】
図７（ａ）は、カムシャフト３０の位相が最遅角位相から中間位相に戻るまでの間におけるカムシャフト３０の位相の変化を示す模式図である。図７（ａ）の縦軸はカムシャフト３０のクランクシャフト１０に対する位相を示し、横軸は時間を示している。カムシャフト３０に交番トルクが作用することで、カムシャフト３０の位相は進角と遅角とを交互に繰り返すが、ピン４４がラチェット階段５０の第１段目５１〜第４段目５４に順に係合することで、カムシャフト３０の位相は段階的に進角していき、最終的に中間位相になる。
【００６８】
具体的には最遅角位相の状態にあるカムシャフト３０は、負トルクを受けて進角する。その結果、ピン４４は第１段目５１に係合可能な位置に移動する。その後、カムシャフト３０は正トルクを受けて遅角するが、ピン４４が第１段目５１に係合可能な状態のときにピン４４が突出して第１段目５１に係合することで、カムシャフト３０の位相が第１段目５１に相当する位相よりも遅角することは抑制される。
【００６９】
次いで負トルクを受けたカムシャフト３０が進角し、その結果、ピン４４は第２段目５２に係合可能な位置に移動する。その後、カムシャフト３０は正トルクを受けて遅角するが、ピン４４が第２段目５２に係合可能な状態のときにピン４４がさらに突出して第２段目５２に係合することで、カムシャフト３０の位相が第２段目５２の位相よりも遅角することは抑制される。このような動作を繰り返して最終的にピン４４が第４段目５４に係合した場合に、カムシャフト３０の位相は中間位相にロックされる。
【００７０】
本実施例に係るラチェット階段５０は、第１段目５１〜第３段目５３まではクランク角（°ＣＡ）でＡ１の段差に設定され、第４段目５４はクランク角（°ＣＡ）でＡ２の段差に設定されている。本実施例においては、Ａ１の一例として７（°ＣＡ）を用い、Ａ２の一例として４（°ＣＡ）を用いる。但しＡ１およびＡ２の具体的な数値は、これに限定されるものではない。
【００７１】
図７（ｂ）は、ピン４４が第１段目５１〜第３段目５３に係合する場合のピン４４の突出時期を説明するための模式図である。具体的には図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ部分を拡大して示した図である。例えば、カムシャフト３０の位相を第１段目５１の位相から第２段目５２の位相に進角させる場合、制御部は、第２段目５２の位相よりも進角した期間（図７（ｂ）において第２段目５２よりもオーバーシュートしている期間）においてピン４４を突出させて第２段目５２に係合させる。カムシャフト３０を最遅角位相から第１段目５１の位相に進角させる場合および第２段目５２の位相から第３段目５３の位相に進角させる場合も、制御部は同様の制御を行う。
【００７２】
図７（ｃ）は、ピン４４が第４段目５４に係合する場合のピン４４の突出時期を説明するための模式図である。具体的には図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ部分を拡大して示した図である。図５（ａ）において前述したように、本実施例において第４段目５４の径は、ピン４４の径よりも所定のクリアランス分だけ広く設定されている。それにより、ピン４４が第４段目５４に係合するときのカムシャフト３０の進角側および遅角側への移動は、このクリアランス分だけの移動に制限されている。そのため、図７（ｃ）に示すように、カムシャフト３０の位相を第３段目５３の位相から第４段目５４の位相に進角させる場合、制御部は、第４段目５４の位相よりもクリアランス分だけ進角した期間（オーバーシュートしている期間）においてピン４４を突出させて第４段目５４に係合させる。
【００７３】
図８は、カムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態で機関停止した場合において制御装置１００がカム切替機構６０およびバルブタイミング可変機構４０を制御する際に実行するフローチャートの一例を示す図である。制御装置１００の制御部は図８のフローチャートを所定期間毎に繰り返し実行する。なお、図８のスタート時点においてバルブ２０を駆動するカムは第１カム６４である。
【００７４】
まず制御部は、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には制御部は、内燃機関５の機関停止時においてクランクポジションセンサ９０およびカムポジションセンサ９１の検出結果に基づいてカムシャフト３０の位相を取得し、取得した位相が中間位相よりも遅角した位相であるか否かを判定する。但しステップＳ１０の具体的な実行手法は、これに限定されるものではない。
【００７５】
ステップＳ１０において機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態であると判定されなかった場合、制御部はフローチャートの実行を終了する。ステップＳ１０において機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態であると判定された場合、制御部は、次の機関始動時において第２カム６５がバルブ２０を駆動するようにカム切替機構６０を制御する（ステップＳ２０）。
【００７６】
具体的にはステップＳ２０において制御部は、内燃機関５が搭載された車両のキースイッチがＯＮにされることでクランキングが開始された場合（すなわち、機関始動時）に、溝係合部材６２が溝６６の第１垂直部８０、第１傾斜部８１および第２垂直部８２にかけて係合するように駆動装置６３を制御する。それにより、バルブ２０を駆動するカムは第１カム６４から第２カム６５に切替わる。
【００７７】
次いで制御部は、バルブタイミング可変機構４０を制御する（ステップＳ３０）。具体的には制御部は、カムシャフト３０の位相が中間位相に戻るように、ピン４４をラチェット階段５０の複数の段差のうち遅角側の段差から進角側の段差にかけて順に係合させる。次いで制御部は、カムシャフト３０の位相が中間位相になったか否かを判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０においてカムシャフト３０の位相が中間位相になったと判定されなかった場合、制御部はステップＳ３０を実行する。すなわち、ステップＳ３０は、ステップＳ４０においてカムシャフト３０の位相が中間位相になったと判定されるまで実行される。なお、カムシャフト３０の位相が中間位相になった場合、ピン４４は第４段目５４に係合している。
【００７８】
ステップＳ４０においてカムシャフト３０の位相が中間位相になったと判定された場合、制御部はバルブ２０を駆動するカムが第１カム６４に切替わるようにカム切替機構６０を制御する（ステップＳ５０）。具体的には制御部は、溝係合部材６２が溝６６の第２垂直部８２、第２傾斜部８３および第３垂直部８４にかけて係合するように、駆動装置６３を制御する。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００７９】
以上説明したように、本実施例に係る制御装置１００によれば、機関停止時にカムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態の場合には、次の機関始動時に第２カム６５によってバルブ２０を駆動することができる。ここで第２カム６５の作用角は第１カム６４の作用角よりも大きいことから、第２カム６５がバルブ２０を駆動する場合におけるカムシャフト３０に負トルクが作用する時間は、第１カム６４がバルブを駆動する場合におけるカムシャフト３０に負トルクが作用する時間よりも大きい。すなわち、第２カム６５がバルブ２０を駆動する場合の方が第１カム６４がバルブ２０を駆動する場合よりも、カムシャフト３０を進角させる力は大きい。したがって、本実施例に係る制御装置１００によれば、カムシャフト３０の位相が中間位相よりも遅角した状態で機関停止した場合でも、次の機関始動時に、早期にカムシャフト３０の位相を中間位相に戻すことができる。それにより、内燃機関５の始動性を向上させることができる。
【００８０】
また制御装置１００によれば、カムシャフト３０の位相が中間位相に戻った場合にはバルブ２０を駆動するカムを第１カム６４に切替えることで、第１カム６４でバルブ２０を駆動することができる。それにより、カムシャフト３０の位相が中間位相に戻った後においても作用角の大きい第２カム６５でバルブ２０を駆動し続ける場合に比較して、機関始動時の燃焼に必要な燃焼室の圧力を容易に高めることができる。それにより、例えば、燃焼室において燃料が燃焼せずにピストン等に付着してしまい、その結果、燃料が燃焼室に多量に溜まってしまうこと（いわゆる、かぶりの発生）を抑制することができる。この点においても、制御装置１００によれば、内燃機関５の始動性を向上させることができる。
【００８１】
また本実施例において制御装置１００が適用される内燃機関５のカム切替機構６０は、外周面に溝６６が形成された溝形成部６７と第１カム６４と第２カム６５とを備えるカムピース６１と、溝６６に係合可能な溝係合部材６２と、制御部によって制御されることで溝係合部材６２を駆動する駆動装置６３とを備えており、溝６６は、溝係合部材６２が溝６６に係合した状態でカムシャフト３０が回転することでカムピース６１が１回転するまでの間に、バルブ２０を駆動するカムが第２カム６５から第１カム６４へ切替わるような溝形状を有している。それにより、制御装置１００によれば、溝係合部材６２が溝６６に係合した状態でカムシャフト３０が回転することでカムピース６１が１回転するまでの間に、バルブ２０を駆動するカムを第２カム６５から第１カム６４に切替えることができる。その結果、バルブ２０が１回リフトする間にカムを第２カム６５から第１カム６４に切替えることができる。したがって、カムシャフト３０の位置が中間位相に戻ったときにバルブ２０を駆動するカムを第２カム６５から第１カムに切替えることが容易にできる。但し、内燃機関５は、バルブ２０を駆動するカムを切替えることが可能な機構であれば、本実施例のようなカム切替機構６０以外のカム切替機構を備えていてもよい。
【００８２】
また本実施例に係るカム切替機構６０の駆動装置６３は電動式のアクチュエータ（具体的にはソレノイドアクチュエータ）であることから、駆動装置６３として、例えば内燃機関５によって駆動されることで回転する油圧ポンプからの油圧によって駆動される油圧アクチュエータを用いる場合に比較して、油圧アクチュエータの動作に必要な油圧を確保することが困難な状態（例えば、内燃機関５の回転数が低回転の場合や作動温度が低温の場合）であっても、溝係合部材６２を溝６６に係合させることができる。
【００８３】
なお本実施例において、カムピース６１は、カムプロフィールの異なるカムとして、第１カム６４および第２カム６５を有しているが、これ以外のカムをさらに有していてもよい。すなわちカムピース６１は、少なくとも第１カム６４および第２カム６５を有していればよい。
【００８４】
例えばカムピース６１が、第１カム６４および第２カム６５の他に第３カムを有している場合、第２カム６５の作用角は第１カム６４および第３カムの作用角よりも大きく設定される。またカム切替機構６０は、本実施例に係る第１カム６４と第２カム６５とを切替える構成の他に、第１カム６４と第３カムとを切替える構成および第２カム６５と第３カムとを切替える構成を備えている。具体的にはカム切替機構６０は、溝として、本実施例に係る溝６６の他に、第１カム６４と第３カムとを切替えるための溝と、第３カムと第２カム６５とを切替えるための溝とをさらに有している。またカム切替機構６０は、必要であれば、第１カム６４と第３カムとを切替えるための溝に係合する溝係合部材およびこれを駆動する駆動装置と、第３カムと第２カム６５とを切替えるための溝係合部材およびこれを駆動する駆動装置とを有している。
【００８５】
そして制御部は、例えば図８のステップＳ５０においてバルブ２０を駆動するカムを第２カム６５から第１カム６４に切替えた後に、さらに所定のカム切替条件が満たされた場合には、第１カム６４を第３カムに切替える。第１カム６４を第３カムに切替えるカム切替条件は、特に限定されるものではなく、例えば内燃機関５の暖機運転が終了したとの条件（例えば内燃機関５の冷媒の温度が所定温度以上となったとの条件）を用いることができる。また制御部は、ステップＳ１０で肯定判定された場合に実行されるステップＳ２０において、バルブ２０を駆動するカムを第３カムまたは第１カム６４から第２カム６５に切替える。
【００８６】
また本実施例に係るバルブタイミング可変機構４０は、一つのピン４４がラチェット階段５０に係合する構成を採用しているが、これに限定されるものではない。例えばバルブタイミング可変機構４０は、複数のピン４４がラチェット階段５０に係合する構成を有していてもよい。この場合、例えばバルブタイミング可変機構４０は、図４においてピン４４が配置されていない２つのベーン４６のうち、いずれか一方のベーン４６にさらにピン４４を備え、ハウジング４２は、各々のピン４４に対応したラチェット階段５０を備えていればよい。
【００８７】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
５  内燃機関
１０  クランクシャフト
２０  バルブ
３０  カムシャフト
４０  バルブタイミング可変機構
５０  ラチェット階段
５１  第１段目
５２  第２段目
５３  第３段目
５４  第４段目
６０  カム切替機構
６１  カムピース
６２  溝係合部材
６３  駆動装置
６４  第１カム
６５  第２カム
１００  制御装置
【図１】
0005811039.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005811039.tif 000004
【図４】
0005811039.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005811039.tif 000007
【図７】
0005811039.tif 000008
【図８】
0005811039.tif 000009