(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸排気バルブに対応して設けられ、カムプロフィールの異なる第１カムと第２カムを選択的に切り替えることで、前記吸排気バルブのバルブ特性を可変とするカム切替装置であって、
前記第１カム及び前記第２カムは、前記第１カムのバルブリフト量が前記第２カムのバルブリフト量よりも大きい第１カム角度範囲と、前記第２カムのバルブリフト量が前記第１カムのバルブリフト量よりも大きい第２カム角度範囲が形成されるように、それぞれのカムプロフィールが定められており、
前記エンジンのクランク軸と連動して回転し、前記第１カム及び前記第２カムが一体回転可能に設けられたカム軸と、
前記カム軸を軸方向にスライド移動させて前記第１カムと前記第２カムを選択的に切り替えるカム軸移動手段と、
前記吸排気バルブの開閉動作を停止させて気筒を休止可能な気筒休止手段と、
前記第１カムから前記第２カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記吸排気バルブの同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を前記第１カム角度範囲で開始させ、前記第２カムから前記第１カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記吸排気バルブの同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を前記第２カム角度範囲で開始させるカム軸移動制御手段と、を備える
カム切替装置。
【請求項２】
前記第１カム及び前記第２カムのカムプロフィールに応じて揺動し、バルブスプリングの復元力に抗して前記吸排気バルブを押圧するロッカーアームをさらに備え、
前記気筒休止手段は、前記吸排気バルブと当接する点を支点にして前記ロッカーアームを揺動させる
請求項１に記載のカム切替装置。
【請求項３】
前記エンジンは、複数気筒を直列に配置した直列気筒エンジンであり、
前記第１カム及び前記第２カムは、前記複数気筒の各吸排気バルブにそれぞれ対応して設けられ、
前記カム軸移動制御手段は、前記第１カムから前記第２カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記複数気筒に設けられた前記吸排気バルブについて同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての前記第１カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で、前記カム軸移動手段によって前記カム軸を軸方向にスライド移動を開始させ、前記第２カムから前記第１カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記複数気筒に設けられた前記吸排気バルブについて同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての前記第２カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で、前記カム軸移動手段によって前記カム軸を軸方向にスライド移動を開始させる
請求項１又は２に記載のカム切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム切替装置に関し、特に、エンジンの吸排気バルブに対応して設けられたカムプロフィールの異なる一対のカムを選択的に切り替えることで吸排気バルブのバルブ特性を可変とするカム切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カムシャフトにカムプロフィールの異なる２種類のカムを設け、カムシャフトを油圧アクチェータで軸方向にスライド移動させてカムを選択的に切り替えることで、吸排気バルブのバルブ特性を可変とするカム切替装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
吸排気バルブは、バルブスプリングによって常時閉弁方向に付勢されており、カムによって揺動するロッカーアームがバルブスプリングの復元力に抗して吸排気バルブを押圧することで開弁される。すなわち、吸排気バルブが開閉動作する気筒稼働時は、カムとロッカーアームとの間に常時圧接力が作用することになる。このため、カムの切り替えは、吸排気バルブがリフトしていない各カムのベース円上で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８２３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カムを切り替えるカム切替装置は、吸気側と排気側のそれぞれに設ける必要がある。このため、カム切替装置を気筒毎に設けると気筒数の２倍の装置が必要になり、構成が複雑化してしまう。
【０００６】
そこで、切替装置を吸気側と排気側のそれぞれに設け、複数気筒の吸気側と、複数気筒の排気側をまとめて動作させることが考えられる。しかしながら、バルブの開閉タイミングは気筒毎に定められているので、気筒数やカムプロフィールによってはベース円の角度範囲がカムの切り替えに対して不足する虞がある。例えば、吸排気バルブの開閉時期がカム上で１２０°の角度範囲に対応する場合、３気筒エンジンでは位相が１２０°となる。この場合、いずれかの気筒に対応する吸排気バルブがリフトするので、３気筒分のカムをまとめて切り替えることは困難である。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベース円の角度範囲がカムの切り替えに対して不足していても、カムの切り替えを行うことができるカム切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るカム切替装置は、エンジンの吸排気バルブに対応して設けられ、カムプロフィールの異なる第１カムと第２カムを選択的に切り替えることで、前記吸排気バルブのバルブ特性を可変とするカム切替装置であって、前記第１カム及び前記第２カムは、前記第１カムのバルブリフト量が前記第２カムのバルブリフト量よりも大きい第１カム角度範囲と、前記第２カムのバルブリフト量が前記第１カムのバルブリフト量よりも大きい第２カム角度範囲が形成されるように、それぞれのカムプロフィールが定められており、前記エンジンのクランク軸と連動して回転し、前記第１カム及び前記第２カムが一体回転可能に設けられたカム軸と、前記カム軸を軸方向にスライド移動させて前記第１カムと前記第２カムを選択的に切り替えるカム軸移動手段と、前記吸排気バルブの開閉動作を停止させて気筒を休止可能な気筒休止手段と、前記第１カムから前記第２カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記吸排気バルブの同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記外側カム軸のスライド移動を前記第１カム角度範囲で開始させ、前記第２カムから前記第１カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記吸排気バルブの同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記外側カム軸のスライド移動を前記第２カム角度範囲で開始させる。
【０００９】
上記カム切替装置において、前記第１カム及び前記第２カムのカムプロフィールに応じて揺動し、バルブスプリングの復元力に抗して前記吸排気バルブを押圧するロッカーアームをさらに備え、前記気筒休止手段は、前記吸排気バルブと当接する点を支点にして前記ロッカーアームを揺動させてもよい。
【００１０】
また、上記カム切替装置において、前記エンジンは、複数気筒を直列に配置した直列気筒エンジンであり、前記第１カム及び前記第２カムは、前記複数気筒の各吸排気バルブにそれぞれ対応して設けられ、前記カム軸移動制御手段は、前記第１カムから前記第２カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記複数気筒に設けられた前記吸排気バルブについて同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての前記第１カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で、前記カム軸移動手段によって前記カム軸を軸方向にスライド移動を開始させ、前記第２カムから前記第１カムへ切り替える際は、前記気筒休止手段によって前記複数気筒に設けられた前記吸排気バルブについて同一燃焼サイクル内での開閉動作を停止させると共に、前記カム軸移動手段による前記カム軸のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての前記第２カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で、前記カム軸移動手段によって前記カム軸を軸方向にスライド移動を開始させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカム切替装置によれば、ベース円の角度範囲がカムの切り替えに対して不足していてもカムの切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ヘッドカバーを取り外した状態のエンジンブロック上部の構成を説明する模式的な斜視図である。
【図２】二重カム軸の外観を説明する模式的な斜視図である。
【図３】（Ａ）は標準吸気カムの選択状態における電磁ソレノイドの周辺を模式的に説明する図、（Ｂ）は標準吸気カムとロッカーローラの位置関係を模式的に説明する図である。
【図４】（Ａ）は低速カムの選択状態における電磁ソレノイドの周辺を模式的に説明する図、（Ｂ）は低速カムとロッカーローラの位置関係を模式的に説明する図である。
【図５】吸排気バルブ及びその周辺の構成を説明する模式的な断面図である。
【図６】（Ａ）は吸気カムのカム角とカムリフト量の関係を模式的に説明する図、（Ｂ）は排気カムのカム角とカムリフト量の関係を模式的に説明する図である。
【図７】吸気カムが備える標準カムから低速カムへの切り替えを説明するタイミングチャートである。
【図８】吸気カムが備える低速カムから標準カムへの切り替えを説明するタイミングチャートである。
【図９】排気カムが備える早開カムから標準カムへの切り替えを説明するタイミングチャートである。
【図１０】排気カムが備える標準カムから早開カムへの切り替えを説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１に示すエンジン１００は、例えば直列３気筒であって、エンジン１００の運転状態に応じて一対のカム（後述）を選択的に切り替えるカム切替機構１を備えている。また、エンジン１００の各気筒には、吸排気バルブの開閉動作を停止させることで、気筒を休止させる気筒休止機構２がそれぞれ設けられている。そして、カム切替機構１、気筒休止機構２、並びにこれらの動作を制御するＥＣＵ３（電子制御ユニット）の組は、本発明に係るカム切替装置の一例である。ＥＣＵ３は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。ＥＣＵ３は、カム軸移動制御手段の一例である。ＥＣＵ３の機能要素は、いずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１４】
カム切替機構１は、吸気側カム切替機構１０と、排気側カム切替機構２０を備えている。吸気側カム切替機構１０は、吸気カム１１が設けられた吸気側二重カム軸１２と、吸気側二重カム軸１２をスライド移動させる吸気側スライド溝１３（図３参照）及び吸気側電磁ソレノイド１４とを備えている。排気側カム切替機構２０は、排気カム２１が設けられた排気側二重カム軸２２と、排気側二重カム軸２２をスライド移動させる排気側スライド溝２３及び排気側電磁ソレノイド２４とを備えている。
【００１５】
これらの中で、吸気側スライド溝１３及び吸気側電磁ソレノイド１４の組、及び、排気側スライド溝２３及び排気側電磁ソレノイド２４の組は、ＥＣＵ３と共に、本発明に係るカム軸移動手段の一例を構成する。また、吸気側二重カム軸１２に設けられた吸気カム１１は、カムプロフィールの異なる二種類のカム（標準吸気カム１５，低速カム１６）を備え、排気側二重カム軸２２に設けられた排気カム２１は、カムプロフィールの異なる二種類のカム（早開カム２５，標準排気カム２６）を備えている。そして、標準吸気カム１５及び早開カム２５は本発明に係る第１カムの一例であり、低速カム１６及び標準排気カム２６は本発明に係る第２カムの一例である。
【００１６】
なお、排気側カム切替機構２０が備える各部、排気側二重カム軸２２、排気側スライド溝２３，及び、排気側電磁ソレノイド２４については、切り替え対象である排気カム２１が、早開カム２５と標準排気カム２６を備えている以外は、吸気側カム切替機構１０の各部と同様に構成されている。このため、以下では、吸気側カム切替機構１０について説明し、排気側カム切替機構２０については説明を省略する。
【００１７】
図２に示すように、吸気側二重カム軸１２は、エンジン１００の図示しないクランク軸と連動して回転する内側カム軸３１と、内側カム軸３１の外周とスプライン嵌合し、内側カム軸３１に対して軸方向にスライド移動可能な外側カム軸３２とを備えている。
【００１８】
外側カム軸３２には複数の吸気カム１１が圧入され、外側カム軸３２と一体的に回転可能な状態で取り付けられている。図１に示すように、本実施形態のエンジン１００では、１つの気筒が２つの吸気バルブを備えているため、合計６個の吸気バルブ及び６個の吸気カム１１が設けられている。図２に示すように、各吸気カム１１は、標準吸気カム１５と低速カム１６を備えており、外側カム軸３２を内側カム軸３１の軸方向にスライド移動させることで、標準吸気カム１５と低速カム１６の何れかが選択される。同じ気筒に対応する２つの吸気カム１１は、カムプロフィールが同じ位相となるように取り付けられている。そして、３気筒であることから３組の吸気カム１１は、気筒毎に位相が１２０°ずれた状態で取り付けられている。
【００１９】
外側カム軸３２の端部には２条の吸気側スライド溝１３（第１スライド溝１３Ａ，第２
スライド溝１３Ｂ）が設けられている。これらスライド溝１３Ａ，１３Ｂの形状は、それぞれカム角が後述する所定の角度範囲内の時に、外側カム軸３２がスライド移動を開始するように形成されている。これらのスライド溝１３Ａ，１３Ｂには、外側カム軸３２を内側カム軸３１の軸方向にスライド移動させる際に、吸気側電磁ソレノイド１４が備える切替ピン４１Ａ，４１Ｂが嵌合される（図３（Ａ），図４（Ａ）参照）。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように、標準吸気カム１５の選択時には、同図において左側に位置する第１切替ピン４１Ａが下方に移動し、第１切替ピン４１Ａの下端部が第１スライド溝１３Ａに嵌合する。これにより、図３（Ｂ）に示すように、外側カム軸３２は図における右方向へスライド移動し、吸気カム１１が備える標準吸気カム１５がロッカーローラ５１Ａに当接する。
図４（Ａ）に示すように、低速カム１６の選択時には、同図において右側に位置する第２切替ピン４１Ｂが下方に移動し、第２切替ピン４１Ｂの下端部が第２スライド溝１３Ｂに嵌合する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、外側カム軸３２は図における左方向へスライド移動し、吸気カム１１が備える低速カム１６がロッカーローラ５１Ａに当接する。
【００２１】
図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、第１切替ピン４１Ａ及び第２切替ピン４１Ｂの上下方向の移動は、吸気側電磁ソレノイド１４によって制御される。具体的には、第１切替ピン４１Ａの上方に位置する第１電磁ソレノイド４２Ａと第２切替ピン４１Ｂの上方に位置する第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電によって制御される。
【００２２】
第１電磁ソレノイド４２Ａの中心には第１鉄心４３Ａが配置されており、第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電時に第１鉄心４３Ａの下端がＮ極となる。そして、第１切替ピン４１Ａの上端部には、上面がＮ極となる第１永久磁石４４Ａが設けられている。同様に、第２電磁ソレノイド４２Ｂの中心には第２鉄心４３Ｂが配置されており、第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電時に第２鉄心４３Ｂの下端がＳ極となる。そして、第２切替ピン４１Ｂの上端部には、上面がＳ極となる第２永久磁石４４Ｂが設けられている。加えて、第１鉄心４３Ａと第２鉄心４３Ｂの上端部同士は、板状の透磁性体で作製されたヨーク４５によって連結されている。
【００２３】
図３（Ａ）に示すように、第１電磁ソレノイド４２Ａを通電状態にし、第２電磁ソレノイド４２Ｂを非通電状態にすると、第１鉄芯４３Ａの下端がＮ極になって第１永久磁石４４Ａと反発するため、第１切替ピン４１Ａが下方へ移動する。一方、第２電磁ソレノイド４２Ｂは非通電状態とされるが、第１鉄芯４３Ａからの磁界によって第２鉄心４３Ｂの下端がＮ極に磁化されて第２永久磁石４４Ｂと引き合う。このため、第２切替ピン４１Ｂが第２鉄心４３Ｂの下端に吸着された状態になる。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、第２電磁ソレノイド４２Ｂを通電状態にし、第１電磁ソレノイド４２Ａを非通電状態にすると、第２鉄心４３Ｂの下端がＳ極になって第２永久磁石４４Ｂと反発するため、第２切替ピン４１Ｂが下方へ移動する。一方、第１電磁ソレノイド４２Ａは非通電状態とされるが、第２鉄心４３Ｂからの磁界によって第１鉄芯４３Ａの下端がＳ極に磁化されて第１永久磁石４４Ａと引き合うため、第１切替ピン４１Ａが第１鉄芯４３Ａの下端に吸着された状態になる。
【００２５】
従って、第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電と第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電を選択的に行うことにより、第１切替ピン４１Ａと第２切替ピン４１Ｂを選択的に第１スライド溝１３Ａと第２スライド溝１３Ｂに嵌合させることができ、標準吸気カム１５と低速カム１６を選択的にロッカーローラ５１Ａに当接させることができる。
【００２６】
次に、気筒休止機構２について説明する。この気筒休止機構２は、吸排気バルブを閉弁状態にすることで気筒を休止させる機構であり、ＥＣＵ３と共に本発明に係る気筒休止手段の一例を構成する。図５に示すように、気筒休止機構２は、ロッカーアーム５１と、ブラケット５２と、油圧タペット５３と、ニードル５４と、休止用電磁ソレノイド５５とを備えている。
【００２７】
ロッカーアーム５１は、吸気カム１１（標準吸気カム１５，低速カム１６）や排気カム２１（標準排気カム２６，早開カム２５）によって揺動されて吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２を開弁方向に動作させる部材である。ロッカーアーム５１の一端部は、ロッカーシャフト軸５１Ｂを中心にして、ブラケット５２に回動可能な状態で取り付けられている。ロッカーアーム５１の他端部は、吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２の上端に上方から当接されている。ロッカーアーム５１における長手方向の途中には、吸気カム１１或いは排気カム２１と当接するロッカーローラ５１Ａが形成されている。
【００２８】
ブラケット５２は、ロッカーアーム５１にロッカーシャフト軸５１Ｂでピン連結された部材であり、気筒の休止状態においてロッカーアーム５１の揺動に応じて上下動される。ブラケット５２の内部には、ニードル５４が収納されると共にエンジンオイルで満たされるニードル収納空部５２Ａが形成されている。ブラケット５２の下側部分は、油圧タペット５３に対して進退される有底円筒状のピストン部５２Ｂになっている。ピストン部５２Ｂの底面中心部には、エンジンオイルの通路になると共にニードル５４の先端部が挿入される油孔５２Ｃが、板厚方向を貫通した状態で形成されている。また、ピストン部５２Ｂの側面には、エンジンオイルで満たされた油路ＯＬとニードル収納空部５２Ａとを連通する連通孔５２Ｄが形成されている。
【００２９】
油圧タペット５３は、ブラケット５２のピストン部５２Ｂが進退可能に挿入されると共に、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）を下側から支える部材であり、円筒形のボディ５３Ａと、チェックボールスプリング（不図示）によって上方に付勢されるチェックボール５３Ｂと、ピストン部５２Ｂの下端面に下側から当接すると共に、チェックボール５３Ｂ及びチェックボールスプリングを収納する有底筒状の収納部５３Ｃと、収納部５３Ｃを下側から支えるピストンスプリング５３Ｄ等を備えている。
【００３０】
気筒の動作状態において油圧タペット５３は、チェックボール５３Ｂが上方に付勢され、チェックボール５３Ｂによってピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが塞がれている。油孔５２Ｃが塞がれた状態において、ピストン部５２Ｂよりも下側を満たすエンジンオイルは流れることができない。このため、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）は下方へ移動できず、高さ方向の位置が固定される。
【００３１】
一方、気筒の休止状態において油圧タペット５３は、ニードル５４によってチェックボール５３Ｂが下方に移動されおり、ピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが開放されている。油孔５２Ｃが開放された状態において、ピストン部５２Ｂよりも下側を満たすエンジンオイルは油孔５２Ｃを通じてニードル収納空部５２Ａ内に流れ込むことができる。そして、ニードル収納空部５２Ａ内のエンジンオイルは、ピストン部５２Ｂの側面に形成された連通孔５２Ｄから油路ＯＬへ流れ込むことができる。このため、油孔５２Ｃが開放されると、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）は下方への移動が可能になる。すなわち、カム１１，２１による押圧力がピストンスプリング５３Ｄの復元力よりも高ければ、ピストンスプリング５３Ｄが収縮してブラケット５２が下方に移動する。そして、カム１１，２１による押圧力がピストンスプリング５３Ｄの復元力よりも低くなれば、ピストンスプリング５３Ｄの復元力によってブラケット５２は上方へ移動する。
【００３２】
ニードル５４は、チェックボール５３Ｂを下方に移動させるための棒状部材であり、ブラケット５２のニードル収納空部５２Ａに軸方向へ移動可能な状態で収納されると共に、下端がチェックボール５３Ｂに当接されている。ニードル５４の上端部は、休止用電磁ソレノイド５５の内部に収納されており、休止用電磁ソレノイド５５が備えるプランジャ５５Ｃによって上下方向に移動される。
【００３３】
休止用電磁ソレノイド５５は、ガイド軸５５Ａと、休止用コイル５５Ｂと、プランジャ５５Ｃとを備えている。
【００３４】
ガイド軸５５Ａは、上端が塞がれた筒状部材であり、上端部の内側にはプランジャ５５Ｃをニードル５４の軸方向に移動可能な状態で収納するプランジャ収納空間５５Ｄが形成され、収納空間５５Ｄの下方にはニードル５４が軸方向に移動可能な状態で収納されるニードル収納空部５５Ｅが形成されている。さらに、ガイド軸５５Ａの下端部には、ブラケット５２の上端部がニードル５４の軸方向へスライド移動可能な状態で嵌合されるガイド空部５５Ｆが形成されている。
【００３５】
休止用コイル５５Ｂは、ガイド軸５５Ａの上端部に配置されており、通電によって磁界を発生させてプランジャ５５Ｃを下方に付勢する。プランジャ５５Ｃは、ニードル５４の上端に上方から当接されており、休止用コイル５５Ｂから発生された磁界によってニードル５４を下方に押し下げる。そして、休止用コイル５５Ｂへの通電が停止されると、磁界の発生が停止されるので、チェックボールスプリングの復元力によってチェックボール５３Ｂが上方に移動され、これに伴ってニードル５４とプランジャ５５Ｃも上方に移動される。
【００３６】
以上のように構成された気筒休止機構２では、気筒の動作状態において休止用電磁ソレノイド５５（休止用コイル５５Ｂ）は非通電状態とされ、気筒の休止状態において休止用電磁ソレノイド５５は通電状態とされる。
【００３７】
休止用電磁ソレノイド５５の非通電状態では、チェックボール５３Ｂが上方に移動されてピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが塞がれる。これにより、ブラケット５２の高さ位置が固定される。そして、吸気カム１１や排気カム２１のカムプロフィールに沿ってロッカーローラ５１Ａが押圧されると、ロッカーアーム５１の一端部はロッカーシャフト軸５１Ｂを支点に回動し、他端部がバルブスプリングＳＰの復元力に抗して揺動し、吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２を開閉動作させる。
【００３８】
休止用電磁ソレノイド５５の通電状態では、チェックボール５３Ｂが下方に移動されてピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが開放される。これにより、ブラケット５２が上下方向（ニードル５４の軸方向）へ移動可能な状態になる。そして、吸気カム１１や排気カム２１のカムプロフィールに沿ってロッカーローラ５１Ａが押圧されると、バルブスプリングＳＰの復元力が強力であることから、ロッカーアーム５１の他端部は吸気バルブＶ１の上端や排気バルブＶ２の上端を支点に回動し、一端部はロッカーシャフト軸５１Ｂを介してブラケット５２と共に上下方向へ揺動する。このため、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。
【００３９】
次に、図６に基づいて、吸気カム１１と排気カム２１のカムプロフィールについて説明する。
【００４０】
図６（Ａ）に示すように、第１気筒＃１の吸気カム１１において、カム角θ１からカム角θ３までの角度範囲では、標準吸気カム１５のカムプロフィール＃１ｉｎｓｔｄの方が低速カム１６のカムプロフィール＃１ｉｎＬｏｗよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ３からカム角θ５までの角度範囲では、低速カム１６のカムプロフィール＃１ｉｎＬｏｗの方が標準吸気カム１５のカムプロフィール＃１ｉｎｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４１】
第２気筒＃２の吸気カム１１において、カム角θ４からカム角θ６までの角度範囲では、標準吸気カム１５のカムプロフィール＃２ｉｎｓｔｄの方が低速カム１６のカムプロフィール＃２ｉｎＬｏｗよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ６からカム角θ８までの角度範囲では、低速カム１６のカムプロフィール＃２ｉｎＬｏｗの方が標準吸気カム１５のカムプロフィール＃２ｉｎｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４２】
第３気筒＃３の吸気カム１１において、カム角θ７からカム角θ９までの角度範囲では、標準吸気カム１５のカムプロフィール＃３ｉｎｓｔｄの方が低速カム１６のカムプロフィール＃３ｉｎＬｏｗよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ９からカム角θ１０までの角度範囲では、低速カム１６のカムプロフィール＃３ｉｎＬｏｗの方が標準吸気カム１５のカムプロフィール＃３ｉｎｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４３】
図６（Ａ）から、本実施形態の吸気カム１１では、どのカム角を選択したとしても何れかの気筒の吸気バルブＶ１がリフトしており、吸気カム１１が備えるベース円の角度範囲が標準吸気カム１５と低速カム１６の切り替えに対して不足していることが判る。
【００４４】
図６（Ａ）の例では、カム角θ１からカム角θ３までの角度範囲、カム角θ４からカム角θ６までの角度範囲、及び、カム角θ７からカム角θ９までの角度範囲が、本発明における第１角度範囲に相当する。また、カム角θ３からカム角θ５までの角度範囲、カム角θ６からカム角θ８までの角度範囲、及び、カム角θ９からカム角θ１０までの角度範囲が本発明の第２角度範囲に相当する。本実施形態では、第１角度範囲において、他の気筒のカムリフト量が０でない範囲があるので、標準吸気カム１５から低速カム１６への切り替えを行う際には、第１角度範囲内であって、他の気筒のカムリフト量が０である範囲内、例えば、第１気筒＃１であれば、カム角θ２からカム角θ３の範囲で外側カム軸３２のスライド移動を開始している。また、第２角度範囲において、他の気筒のカムリフト量が０でない範囲があるので、低速カム１６から標準吸気カム１５への切り替えを行う際には、第２角度範囲内であって、他の気筒のカムリフト量が０である範囲内、例えば、第１気筒＃１であれば、カム角θ３からカム角θ４の範囲で外側カム軸３２のスライド移動を開始している。
【００４５】
図６（Ｂ）に示すように、第１気筒＃１の排気カム２１において、カム角θ１１からカム角θ１３までの角度範囲では、早開カム２５のカムプロフィール＃１ｅｘｆｓｔの方が標準排気カム２６のカムプロフィール＃１ｅｘｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ１３からカム角θ１５までの角度範囲では、標準排気カム２６のカムプロフィール＃１ｅｘｓｔｄの方が早開カム２５のカムプロフィール＃１ｅｘｆｓｔよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４６】
第２気筒＃２の排気カム２１において、カム角θ１４からカム角θ１６までの角度範囲では、早開カム２５のカムプロフィール＃２ｅｘｆｓｔの方が標準排気カム２６のカムプロフィール＃２ｅｘｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ１６からカム角θ１８までの角度範囲では、標準排気カム２６のカムプロフィール＃２ｅｘｓｔｄの方が早開カム２５のカムプロフィール＃２ｅｘｆｓｔよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４７】
第３気筒＃３の排気カム２１において、カム角θ１７からカム角θ１９までの角度範囲では、早開カム２５のカムプロフィール＃３ｅｘｆｓｔの方が標準排気カム２６のカムプロフィール＃３ｅｘｓｔｄよりもカムリフト量が大きくなっている。一方、カム角θ１９からカム角θ２０までの角度範囲では、標準排気カム２６のカムプロフィール＃３ｅｘｓｔｄの方が早開カム２５のカムプロフィール＃３ｅｘｆｓｔよりもカムリフト量が大きくなっている。
【００４８】
図６（Ｂ）から、本実施形態の排気カム２１でも、どのカム角を選択したとしても何れかの気筒の排気バルブＶ２がリフトしており、排気カム２１が備えるベース円の角度範囲が早開カム２５と標準排気カム２６の切り替えに対して不足していることが判る。
【００４９】
図６（Ｂ）の例では、カム角θ１１からカム角θ１３までの角度範囲、カム角θ１４からカム角θ１６までの角度範囲、及び、カム角θ１７からカム角θ１９までの角度範囲が、本発明における第１角度範囲に相当する。また、カム角θ１３からカム角θ１５までの角度範囲、カム角θ１６からカム角θ１８までの角度範囲、及び、カム角θ１９からカム角θ２０までの角度範囲が本発明の第２角度範囲に相当する。本実施形態では、第１角度範囲において、他の気筒のカムリフト量が０でない範囲があるので、早開カム２５から標準排気カム２６への切り替えを行う際には、第１角度範囲内であって、他の気筒のカムリフト量が０である範囲内、例えば、第１気筒＃１であれば、カム角θ１２からカム角θ１３の範囲で外側カム軸のスライド移動を開始している。また、第２角度範囲において、他の気筒のカムリフト量が０でない範囲があるので、標準排気カム２６から早開カム２５への切り替えを行う際には、第２角度範囲内であって、他の気筒のカムリフト量が０である範囲内、例えば、第１気筒＃１であれば、カム角θ１３からカム角θ１４の範囲で外側カム軸のスライド移動を開始している。
【００５０】
次に、ＥＣＵ３によるカムの切替制御について説明する。
【００５１】
まず、図７を参照し、標準吸気カム１５から低速カム１６への切替制御について説明する。図７のタイミングチャートにおいて横軸は時間である。そして、同図の上段側から順に説明すると、切替Ｒｅｑ（切替要求信号）は、標準吸気カム１５から低速カム１６への切替要求を示すタイミング信号である。切替要求は、所定の条件が満たされたことをＥＣＵ３が検出した場合に、Ｈレベルの信号として出力される。ＩＮ−ＣＡＭ１ｘは、３つの気筒に対する吸気制御を１サイクルとした際における、各サイクルの開始を示すタイミング信号である。ＩＮ−ＣＡＭ３ｘは、１サイクル期間における各気筒への制御開始を示すタイミング信号である。
【００５２】
＃１ＩＮ−休止は、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１についての気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃１ＩＮ−リフト量は、第１気筒＃１に設けられた一対の吸気バルブＶ１のリフト量を模式的に示す信号である。＃２ＩＮ−休止は、第２気筒＃２の吸気バルブＶ１の気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃２ＩＮ−リフト量は、第２気筒＃２に設けられた一対の吸気バルブＶ１のリフト量を模式的に示す信号である。＃３ＩＮ−休止は、第３気筒＃３の吸気バルブＶ１の気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃３ＩＮ−リフト量は、第３気筒＃３に設けられた一対の吸気バルブＶ１のリフト量を模式的に示す信号である。
【００５３】
第１ＩＮ−ＳＯＬは、第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電電流の大きさを示す信号である。第２ＩＮ−ＳＯＬは、第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電電流の大きさを示す信号である。図７の例では、標準吸気カム１５から低速カム１６への切り替えを行うため、第２電磁ソレノイド４２Ｂに対して通電が行われている。
【００５４】
ＥＸ−ＣＡＭ１ｘは、３つの気筒に対する排気制御を１サイクルとした際における、各サイクルの開始を示すタイミング信号である。ＥＸ−ＣＡＭ３ｘは、１サイクル期間における各気筒への制御開始を示すタイミング信号である。
【００５５】
＃１ＥＸ−休止は、第１気筒＃１の排気バルブＶ２についての気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃１ＥＸ−リフト量は、第１気筒＃１に設けられた一対の排気バルブＶ２のリフト量を模式的に示す信号である。＃２ＥＸ−休止は、第２気筒＃２の排気バルブＶ２の気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃２ＥＸ−リフト量は、第２気筒＃２に設けられた一対の排気バルブＶ２のリフト量を模式的に示す信号である。＃３ＥＸ−休止は、第３気筒＃３の排気バルブＶ２の気筒休止期間に亘ってＨレベルになる制御信号であり、＃３ＥＸ−リフト量は、第３気筒＃３に設けられた一対の排気バルブＶ２のリフト量を模式的に示す信号である。
【００５６】
ＥＣＵ３は切替要求信号を監視しており、切替要求信号の電圧レベルの変化に基づいて標準吸気カム１５から低速カム１６への切替要求が生じたことを認識する。図７の例においてＥＣＵ３は、ＨレベルからＬレベルへの立ち下がりタイミング(時刻ｔ１）で切替要求があったことを認識する。
【００５７】
標準吸気カム１５から低速カム１６への切替要求を認識すると、ＥＣＵ３は、各気筒＃１〜＃３を順に休止状態にさせる。このため、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の制御開始タイミングであることを認識し（時刻ｔ２）、直後のタイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５（休止用コイル５５Ｂ）を通電状態にする（時刻ｔ３）。これにより、第１気筒＃１については、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１は閉弁状態で維持される。
【００５８】
次に、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ４）。これにより、第２気筒＃２についても、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１は閉弁状態で維持される。同様に、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ６）。これにより、第３気筒＃３についても、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１は閉弁状態で維持される。この時刻ｔ６では、各気筒＃１〜＃３が休止状態とされる。
【００５９】
ＥＣＵ３は、時刻ｔ６において、第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電を開始する。第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電により、第２切替ピン４１Ｂが下方へ移動して下端部が第２スライド溝１３Ｂに嵌合する。これにより、第２スライド溝１３Ｂに沿って外側カム軸３２のスライド移動が開始され、すなわちカム角θ２からθ３までの角度範囲でスライド移動が開始され、吸気カム１１とロッカーローラ５１Ａの相対位置が変化する。具体的には、それまでのロッカーローラ５１Ａと標準吸気カム１５の当接状態から、ロッカーローラ５１Ａの一部が低速カム１６上へ位置するように吸気カム１１が移動される。
【００６０】
ここで、図６（Ａ）で説明したように、カム角θ２からθ３までの角度範囲では、標準吸気カム１５のカムリフト量の方が低速カム１６のカムリフト量よりも大きい。すなわち、低速カム１６は標準吸気カム１５よりも低い位置（回転中心に近い位置）にある。このため、標準吸気カム１５のカム面と低速カム１６のカム面との段差は障害にならず、吸気カム１１を円滑にスライド移動させることができる。そして、各気筒が備える吸気バルブＶ１の開閉動作が停止されているため、ロッカーローラ５１Ａが標準吸気カム１５と低速カム１６の段差を落下しても、ロッカーアーム５１がブラケット５２と共に上下方向へ移動してロッカーアーム５１の揺動が吸収される。その結果、異音の発生を抑制しつつカムを切り替えることができる。
【００６１】
なお、図６（Ａ）から判るように、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気カム１１は、カム角θ２からθ３までの角度範囲においてカムリフト量が０である。すなわち、吸気カム１１のベース円がロッカーローラ５１Ａに当接している。このため、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気カム１１については、標準吸気カム１５から低速カム１６へ円滑に切り替えることができる。
【００６２】
図７に示すように、その後は、時刻ｔ７で第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされて吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられるが、この時点においてロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が低速カム１６の上に位置している。これにより、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１は、低速カム１６のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００６３】
その後、時刻ｔ８で第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、時刻ｔ９で第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、各気筒＃２，＃３が備える吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられる。これらの気筒＃２，＃３についてもロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が低速カム１６の上に位置しているため、吸気バルブＶ１は、低速カム１６のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００６４】
また、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ２）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて、次周期の排気制御開始タイミングを認識する。ここで、次周期の吸気制御と、次周期の排気制御とは、同一燃焼サイクルにおける吸気制御と排気制御である。ここで、燃焼サイクルとは、例えば、４ストロークエンジンであれば、吸入工程、圧縮工程、燃焼行程、排気工程との４工程を含むサイクルを意味している。また、同一燃焼サイクルにおける吸気制御と排気制御とは、１回の燃焼サイクルにおいて実行される吸気制御と排気制御とであることを意味している。
【００６５】
ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の排気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ５）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて、第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５（休止用コイル５５Ｂ）、第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を順次通電状態にする。これにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３については、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。
【００６６】
その後、第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が順次非通電状態とされて排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられる。
【００６７】
上記した標準吸気カム１５から低速カム１６への切替制御においては、吸気バルブＶ１の動作を停止した場合に、同一燃焼サイクルの排気バルブＶ２の動作を適切に停止することができる。すなわち、吸気バルブＶ１が動作せずに吸気が行われていない燃焼サイクルにおいて、排気バルブＶ２が動作しない。これにより、燃焼サイクルにおいて吸気がされていないのに、排気バルブＶ２が開いてしまって、排気下流側から燃焼室内に排気ガスが逆流してしまうことを防ぐことができる。このため、エンジンに対して回転抵抗が発生してしまうことを防止でき、燃費の悪化を防止できる。
【００６８】
次に、図８を参照し、低速カム１６から標準吸気カム１５への切替制御について説明する。図８のタイミングチャートにおいて横軸と縦軸の各項目の内、図７と同じであるものについては説明を省略する。
【００６９】
切替Ｒｅｑ（切替要求信号）は、低速カム１６から標準吸気カム１５への切替要求を示すタイミング信号である。
【００７０】
ＥＣＵ３は切替要求信号を監視しており、切替要求信号の電圧レベルの変化に基づいて低速カム１６から標準吸気カム１５への切替要求が生じたことを認識する。ＥＣＵ３は、時刻ｔ１１で切替要求があったことを認識する。
【００７１】
低速カム１６から標準吸気カム１５への切替要求を認識すると、ＥＣＵ３は、各気筒を順に休止状態にさせる。このため、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の制御開始タイミングであることを認識し（時刻ｔ１２）、その後のタイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて各気筒＃１〜＃３に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ１３，ｔ１４，ｔ１６）。
【００７２】
ＥＣＵ３は、時刻ｔ１６において、第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電を開始する。第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電により、第１切替ピン４１Ａが下方へ移動して下端部が第１スライド溝１３Ａに嵌合する。これにより、第１スライド溝１３Ａに沿って外側カム軸３２のスライド移動が開始され、すなわちカム角θ３からθ４までの角度範囲でスライド移動が開始され、吸気カム１１とロッカーローラ５１Ａの相対位置が変化する。それまでのロッカーローラ５１Ａと低速カム１６の当接状態から、ロッカーローラ５１Ａの一部が標準吸気カム１５上へ位置するように吸気カム１１が移動される。
【００７３】
ここで、図６（Ａ）で説明したように、カム角θ３からθ４までの角度範囲では、低速カム１６のカムリフト量の方が、標準吸気カム１５のカムリフト量の方がよりも大きい。すなわち、標準吸気カム１５は低速カム１６よりも低い位置（回転中心に近い位置）にある。このため、低速カム１６のカム面と標準吸気カム１５のカム面との段差は障害にならず、吸気カム１１を円滑にスライド移動させることができる。そして、各気筒が備える吸気バルブＶ１の開閉動作が停止されているため、ロッカーローラ５１Ａが低速カム１６と標準吸気カム１５の段差を落下しても、ロッカーアーム５１がブラケット５２と共に上下方向へ移動してロッカーアーム５１の揺動が吸収される。その結果、異音の発生を抑制しつつカムを切り替えることができる。
【００７４】
なお、図６（Ａ）から判るように、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気カム１１は、カム角θ３からθ４までの角度範囲においてカムリフト量が０である。すなわち、吸気カム１１のベース円がロッカーローラ５１Ａに当接している。このため、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気カム１１については、カム角θ４までにロッカーローラ５１Ａの少なくも一部が標準吸気カム１５上へ位置していれば、標準吸気カム１５へ円滑に切り替えることができる。
【００７５】
図８に示すように、その後は、時刻ｔ１７で第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされて吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられるが、この時点においてロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が標準吸気カム１５の上に位置している。これにより、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１は、標準吸気カム１５のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００７６】
その後、時刻ｔ１８で第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、時刻ｔ１９で第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、各気筒＃２，＃３が備える吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられる。これらの気筒＃２，＃３についてもロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が標準吸気カム１５の上に位置しているため、吸気バルブＶ１は、標準吸気カム１５のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００７７】
また、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ１２）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて、次周期の排気制御開始タイミングを認識する。ここで、次周期の吸気制御と、次周期の排気制御とは、同一燃焼サイクルにおける吸気制御と排気制御である。
【００７８】
ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の排気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ１５）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて、第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を順次通電状態にする。これにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３については、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。
【００７９】
その後、第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が順次非通電状態とされて排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられる。
【００８０】
上記した低速カム１６から標準吸気カム１５への切替制御においては、吸気バルブＶ１の動作を停止した場合に、同一燃焼サイクルの排気バルブＶ２の動作を適切に停止することができる。すなわち、吸気バルブＶ１が動作せずに吸気が行われていない燃焼サイクルにおいて、排気バルブＶ２が動作しない。これにより、燃焼サイクルにおいて吸気がされていないのに、排気バルブＶ２が開いてしまって、排気下流側から排気ガスが燃焼室内に逆流してしまうことを防ぐことができる。このため、エンジンに対して回転抵抗が発生してしまうことを防止でき、燃費の悪化を防止できる。
【００８１】
次に、図９を参照し、早開カム２５から標準排気カム２６への切替制御について説明する。図９のタイミングチャートにおいて横軸は時間である。図９のタイミングチャートにおいて、縦軸の図７と同じ項目については、説明を省略する。
【００８２】
切替Ｒｅｑ（切替要求信号）は、早開カム２５から標準排気カム２６への切替要求を示すタイミング信号である。第１ＥＸ−ＳＯＬは、排気側電磁ソレノイド２４の第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電電流の大きさを示す信号である。第２ＥＸ−ＳＯＬは、排気側電磁ソレノイド２４の第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電電流の大きさを示す信号である。図９の例では、早開カム２５から標準排気カム２６への切り替えを行うため、排気側電磁ソレノイド２４の第２電磁ソレノイド４２Ｂに対して通電が行われている。
【００８３】
ＥＣＵ３は切替要求信号を監視しており、切替要求信号の電圧レベルの変化に基づいて早開カム２５から標準排気カム２６への切替要求が生じたことを認識する。図９の例においてＥＣＵ３は、ＨレベルからＬレベルへの立ち下がりタイミング(時刻ｔ２１）で切替要求があったことを認識する。
【００８４】
早開カム２５から標準排気カム２６への切替要求を認識すると、ＥＣＵ３は、各気筒＃１〜＃３の吸気バルブＶ１を順に休止状態にさせる。このため、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識し（時刻ｔ２２）、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５を順次通電状態にする。これにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３については、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１は閉弁状態で維持される。
【００８５】
その後、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が順次非通電状態とされて吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられる。
【００８６】
また、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ２２）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて、次周期の排気制御開始タイミングを認識する。ここで、次周期の吸気制御と、次周期の排気制御とは、同一燃焼サイクルにおける吸気制御と排気制御である。
【００８７】
ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の排気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ２３）には、直後のタイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ２４）。これにより、第１気筒＃１については、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。
【００８８】
次に、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ２５）。これにより、第２気筒＃２についても、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。同様に、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ２６）。これにより、第３気筒＃３についても、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。この時刻ｔ２６では、各気筒＃１〜＃３の排気バルブＶ２が休止状態とされる。
【００８９】
ＥＣＵ３は、時刻ｔ２６において、排気側電磁ソレノイド２４の第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電を開始する。第２電磁ソレノイド４２Ｂへの通電により、第２切替ピン４１Ｂが下方へ移動して下端部が排気側スライド溝２３の第２スライド溝に嵌合する。これにより、第２スライド溝に沿って排気側二重カム軸２２の外側カム軸のスライド移動が開始され、すなわちカム角θ１２からθ１３までの角度範囲でスライド移動が開始され、排気カム２１とロッカーローラ５１Ａの相対位置が変化する。具体的には、それまでのロッカーローラ５１Ａと早開カム２５の当接状態から、ロッカーローラ５１Ａの一部が標準排気カム２６上へ位置するように排気カム２１が移動される。
【００９０】
ここで、図６（Ｂ）で説明したように、カム角θ１２からθ１３までの角度範囲では、早開カム２５のカムリフト量の方が標準排気カム２６のカムリフト量よりも大きい。すなわち、標準排気カム２６は早開カム２５よりも低い位置（回転中心に近い位置）にある。このため、早開カム２５のカム面と標準排気カム２６のカム面との段差は障害にならず、排気カム２１を円滑にスライド移動させることができる。そして、各気筒が備える排気バルブＶ２の開閉動作が停止されているため、ロッカーローラ５１Ａが早開カム２５と標準排気カム２６の段差を落下しても、ロッカーアーム５１がブラケット５２と共に上下方向へ移動してロッカーアーム５１の揺動が吸収される。その結果、異音の発生を抑制しつつカムを切り替えることができる。
【００９１】
なお、図６（Ｂ）から判るように、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の排気カム２１は、カム角θ１２からθ１３までの角度範囲においてカムリフト量が０である。すなわち、排気カム２１のベース円がロッカーローラ５１Ａに当接している。このため、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の排気カム２１については、早開カム２５から標準排気カム２６へ円滑に切り替えることができる。
【００９２】
図９に示すように、その後は、時刻ｔ２７で第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされて排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられるが、この時点においてロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が標準排気カム２６の上に位置している。これにより、第１気筒＃１の排気バルブＶ２は、標準排気カム２６のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００９３】
その後、時刻ｔ２８で第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、時刻ｔ２９で第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、各気筒＃２，＃３が備える排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられる。これらの気筒＃２，＃３についてもロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が標準排気カム２６の上に位置しているため、排気バルブＶ２は、標準排気カム２６のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【００９４】
上記した早開カム２５から標準排気カム２６への切替制御においては、排気バルブＶ２の動作を停止させる場合において、それよりも前に実行される、同一燃焼サイクルの吸気バルブＶ１の動作を適切に停止することができる。すなわち、排気バルブＶ１を停止する燃焼サイクルにおいて、吸気バルブＶ１が動作して吸気がされてしまうことを適切に防止することができる。これにより、吸気した空気が燃焼室に残ったままでピストンを動かすことがないので、エンジンの回転抵抗の増加を防止でき、燃費の悪化を防止できる。また、吸気された空気が燃焼室から排気されずに、次の燃焼サイクルの吸気工程が実行されることがないので、次の燃焼サイクルの吸気工程において、吸気しようとする空気と、燃焼室内から吸気側に逃げようとする空気とが衝突することがなく、異音の発生等を適切に防止することができる。
【００９５】
次に、図１０を参照し、標準排気カム２６から早開カム２５への切替制御について説明する。図１０のタイミングチャートにおいて横軸と縦軸の各項目の内で、図９と同じものについては説明を省略する。
【００９６】
切替Ｒｅｑ（切替要求信号）は、標準吸気カム１５から低速カム１６への切替要求を示すタイミング信号である。
【００９７】
ＥＣＵ３は切替要求信号を監視しており、切替要求信号の電圧レベルの変化に基づいて標準排気カム２６から早開カム２５への切替要求が生じたことを認識する。図１０の例においてＥＣＵ３は、ＨレベルからＬレベルへの立ち下がりタイミング(時刻ｔ３１）で切替要求があったことを認識する。
【００９８】
標準排気カム２６から早開カム２５への切替要求を認識すると、ＥＣＵ３は、各気筒＃１〜＃３を順に休止状態にさせる。このため、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識し（時刻ｔ３２）、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ３ｘに基づいて、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５を順次通電状態にする。これにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３については、ロッカーアーム５１が揺動しても吸気バルブＶ１は閉弁状態で維持される。
【００９９】
その後、第１気筒＃１の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第２気筒＃２の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５、第３気筒＃３の吸気バルブＶ１に対応する休止用電磁ソレノイド５５が順次非通電状態とされて吸気バルブＶ１が動作状態に切り替えられる。
【０１００】
また、ＥＣＵ３は、タイミング信号ＩＮ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の吸気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ３２）には、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて、次周期の排気制御開始タイミングを認識する。ここで、次周期の吸気制御と、次周期の排気制御とは、同一燃焼サイクルにおける吸気制御と排気制御である。
【０１０１】
ＥＣＵ３は、タイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ１ｘに基づいて次周期の排気制御開始タイミングであることを認識した場合（時刻ｔ３３）には、各気筒を順に休止状態にさせる。このため、ＥＣＵ３は、その後のタイミング信号ＥＸ−ＣＡＭ３ｘに基づいて各気筒＃１〜＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５を通電状態にする（時刻ｔ３４〜ｔ３６）。
【０１０２】
ＥＣＵ３は、時刻ｔ３６において、第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電を開始する。第１電磁ソレノイド４２Ａへの通電により、第１切替ピン４１Ａが下方へ移動して下端部が排気側スライド溝２３の第１スライド溝に嵌合する。これにより、第１スライド溝に沿って排気側二重カム軸２２の外側カム軸のスライド移動が開始され、すなわちカム角θ１３からθ１４までの角度範囲でスライド移動が開始され、排気カム２１とロッカーローラ５１Ａの相対位置が変化する。それまでのロッカーローラ５１Ａと標準排気カム２６の当接状態から、ロッカーローラ５１Ａの一部が早開カム２５上へ位置するように排気カム２１が移動される。
【０１０３】
ここで、図６（Ｂ）で説明したように、カム角θ１３からθ１４までの角度範囲では、標準排気カム２６のカムリフト量の方が、早開カム２５のカムリフト量の方がよりも大きい。すなわち、早開カム２５は標準排気カム２６よりも低い位置（回転中心に近い位置）にある。このため、標準排気カム２６のカム面と早開カム２５のカム面との段差は障害にならず、排気カム２１を円滑にスライド移動させることができる。そして、各気筒が備える排気バルブＶ２の開閉動作が停止されているため、ロッカーローラ５１Ａが標準排気カム２６と早開カム２５の段差を落下しても、ロッカーアーム５１がブラケット５２と共に上下方向へ移動してロッカーアーム５１の揺動が吸収される。その結果、異音の発生を抑制しつつカムを切り替えることができる。
【０１０４】
なお、図６（Ｂ）から判るように、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の排気カム２１は、カム角θ１３からθ１４までの角度範囲においてカムリフト量が０である。すなわち、排気カム２１のベース円がロッカーローラ５１Ａに当接している。このため、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の排気カム２１については、カム角θ１４までにロッカーローラ５１Ａの少なくも一部が早開カム２５上へ位置していれば、早開カム２５へ円滑に切り替えることができる。
【０１０５】
図１０に示すように、その後は、時刻ｔ３７で第１気筒＃１の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされて排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられるが、この時点においてロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が早開カム２５の上に位置している。これにより、第１気筒＃１の排気バルブＶ２は、早開カム２５のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【０１０６】
その後、時刻ｔ３８で第２気筒＃２の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、時刻ｔ３９で第３気筒＃３の排気バルブＶ２に対応する休止用電磁ソレノイド５５が非通電状態とされ、各気筒＃２，＃３が備える排気バルブＶ２が動作状態に切り替えられる。これらの気筒＃２，＃３についてもロッカーローラ５１Ａの少なくとも一部が早開カム２５の上に位置しているため、排気バルブＶ２は、早開カム２５のカムプロフィールに従って円滑に開閉動作が開始される。
【０１０７】
上記した標準排気カム２６から早開カム２５への切替制御においては、排気バルブＶ２の動作を停止させる場合において、それよりも前に実行される、同一燃焼サイクルの吸気バルブＶ１の動作を適切に停止することができる。すなわち、排気バルブＶ１を停止する燃焼サイクルにおいて、吸気バルブＶ１が動作して吸気がされてしまうことを適切に防止することができる。これにより、吸気した空気が燃焼室に残ったままでピストンを動かすことがないので、エンジンの回転抵抗の増加を防止でき、燃費の悪化を防止できる。また、吸気された空気が燃焼室から排気されずに、次の燃焼サイクルの吸気工程が実行されることがないので、次の燃焼サイクルの吸気工程において、吸気しようとする空気と、燃焼室内から吸気側に逃げようとする空気とが衝突することがなく、異音の発生等を適切に防止することができる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態のエンジン１００では、エンジン１００の運転状態に応じて吸気カム１１や排気カム２１が備える一対のカムを選択的に切り替えるカム切替機構１を備えている。また、エンジン１００の各気筒には、吸排気バルブＶ１，Ｖ２の開閉動作を停止させることで、気筒を休止させる気筒休止機構２が設けられている。
【０１０９】
吸気カム１１が備える標準吸気カム１５や排気カム２１が備える早開カム２５（第１カム）、及び、吸気カム１１が備える低速カム１６や排気カム２１が備える標準排気カム２６（第２カム）は、標準吸気カム１５及び早開カム２５のバルブリフト量が低速カム１６及び標準排気カム２６のバルブリフト量よりも大きい第１カム角度範囲と、低速カム１６及び標準排気カム２６のバルブリフト量が標準吸気カム１５及び早開カム２５のバルブリフト量よりも大きい第２カム角度範囲が形成されるように、それぞれのカムプロフィールが定められている。
【０１１０】
標準吸気カム１５や早開カム２５から低速カム１６や標準排気カム２６へ切り替える際は、気筒休止機構２とＥＣＵ３の組（気筒休止手段）によって吸排気バルブＶ１，Ｖ２の開閉動作を停止させると共に、カム切替機構１とＥＣＵ３の組（カム切替手段）による外側カム軸３２のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての第１カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で開始させ、低速カム１６や標準排気カム２６から標準吸気カム１５や早開カム２５へ切り替える際は、気筒休止機構２とＥＣＵ３の組によって吸排気バルブＶ１，Ｖ２の開閉動作を停止させると共に、カム切替機構１とＥＣＵ３の組による外側カム軸３２のスライド移動を一の気筒に対応する第１カム及び第２カムについての第２カム角度範囲内であって、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロである範囲内で開始させている。
【０１１１】
これにより、標準吸気カム１５と低速カム１６の段差や早開カム２５と標準排気カム２６の段差に影響を受けることなく吸気カム１１や排気カム２１をスライド移動させることができる。その結果、吸気カム１１や排気カム２１において、ベース円の角度範囲がカムの切り替えに対して不足していてもカムの切り替えを行うことができる。
【０１１２】
また、上記実施形態では、吸気カム１１を切り替える際に、吸気バルブＶ１だけでなく、同一燃焼サイクル内の排気バルブＶ２の動作を停止させるようにしたので、燃焼サイクルにおいて吸気がされていないのに、排気バルブＶ２が開いてしまって、排気下流側から排気ガスが燃焼室内に逆流してしまうことを防ぐことができる。このため、エンジンに対して回転抵抗が発生してしまうことを防止でき、燃費の悪化を防止できる。
【０１１３】
また、上記実施形態では、排気カム２１を切り替える際に、同一燃焼サイクルに関わる吸気バルブＶ１と排気バルブＶ２との動作を停止させるようにしたので、吸気した空気が排気されずに燃焼室に残ったままでピストンを動かすことがないので、エンジンの回転抵抗の増加を防止でき、燃費の悪化を防止できる。また、吸気された空気が燃焼室から排気されずに、次の燃焼サイクルの吸気工程が実行されることがないので、次の燃焼サイクルの吸気工程において、吸気しようとする空気と、燃焼室内から吸気側に逃げようとする空気とが衝突することがなく、異音の発生等を適切に防止することができる。
【０１１４】
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。
【０１１５】
例えば、上記実施形態では、一の気筒に対応する第１カム及び第２カムの第１カム角度範囲内（第２カム角度範囲内）において、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量がゼロでないカム角度が存在するようなカムプロファイルとなっていたために、第１カム角度範囲（第２カム角度範囲）よりも狭い範囲内において外側カム軸のスライド移動を開始するようにしていたが、一の気筒に対応する第１カム及び第２カムの第１カム角度範囲内（第２カム角度範囲内）において、他の気筒に対応する第１カム及び第２カムのバルブリフト量が常にゼロである場合には、第１カム角度範囲内（第２カム角度範囲内）のいずれかにおいて、外側カム軸のスライド移動を開始するようにすることができる。
【０１１６】
また、エンジン１００は複数気筒を有していれば３気筒に限定されない。カムプロフィールの関係でベース円の角度範囲がカムの切り替えに対して不足している構成であれば、本発明を適用できる。また、気筒休止機構２は、実施形態の例に限定されるものではなく、各気筒を休止できるものであれば、本発明を適用できる。
【０１１７】
また、上記実施形態では、内側カム軸３１の外周に軸方向に移動可能な外側カム軸３２を備えた二重カム軸としていたが、本発明はこれに限られず、第１カム及び第２カムが一体回転可能に設けられ、且つ軸方向に移動可能なカム軸であれば、任意の構造でよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１…カム切替機構，２…気筒休止機構，３…ＥＣＵ，１０…吸気側カム切替機構，１１…吸気カム，１２…吸気側二重カム軸，１３…吸気側スライド溝，１３Ａ…第１スライド溝，１３Ｂ…第２スライド溝，１４…吸気側電磁ソレノイド，１５…標準吸気カム，１６…低速カム，２０…排気側カム切替機構，２１…排気カム，２２…排気側二重カム軸，２３…排気側スライド溝，２４…排気側電磁ソレノイド，２５…早開カム，２６…標準排気カム，３１…内側カム軸，３２…外側カム軸，４１Ａ…第１切替ピン，４１Ｂ…第２切替ピン，４３Ａ…第１鉄心，４３Ｂ…第２鉄心，４４Ａ…第１永久磁石，４４Ｂ…第２永久磁石，４５…ヨーク，５１…ロッカーアーム，５１Ａ…ロッカーローラ，５１Ｂ…ロッカーシャフト軸，５２…ブラケット，５２Ａ…ニードル収納空部，５２Ｂ…ピストン部，５２Ｃ…油孔，５２Ｄ…連通孔，５３…油圧タペット，５３Ａ…ボディ，５３Ｂ…チェックボール，５３Ｃ…収納部，５３Ｄ…ピストンスプリング，５４…ニードル，５５…休止用電磁ソレノイド，５５Ａ…ガイド軸，５５Ｂ…休止用コイル，５５Ｃ…プランジャ，５５Ｄ…プランジャ収納空間，５５Ｅ…ニードル収納空部，５５Ｆ…ガイド空部，１００…エンジン，ＯＬ…油路，Ｖ１…吸気バルブ，Ｖ２…排気バルブ，ＳＰ…バルブスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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