(57)【要約】【課題】気筒開閉用の弁を開閉駆動するための電動機の回転数変更時に動弁装置の各部にかかる負荷を抑制可能な内燃機関の動弁装置を提供する。【解決手段】第１のモータ２１及び第２のモータ２２と、各モータ２１、２２の回転運動を吸気弁１０を開閉駆動する直線運動に変換するカム機構２３と、各モータ２１、２２の回転運動をカム機構２３に伝達する第１及び第２の伝達機構２４、２５と、を備え、ＥＣＵ５０が各モータ２１、２２の動作を制御するエンジン１Ａの動弁装置２０Ａにおいて、ＥＣＵ５０は、各モータ２１、２２の回転数が変更される場合に単位時間あたりの各モータ２１、２２の回転数の変化量である回転数変化率を予め設定した許容範囲内に制限する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、前記電動機の回転運動を気筒開閉用の弁を開閉駆動する直線運動に変換する運動変換手段と、前記電動機の回転運動を前記運動変換手段に伝達する動力伝達機構と、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備えた内燃機関の動弁装置において、
前記電動機制御手段は、前記電動機の回転数が変更される場合に単位時間あたりの前記電動機の回転数の変化量である回転数変化率を予め設定した許容範囲内に制限する回転数変化率制限手段を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記許容範囲は、前記動力伝達機構の剛性を考慮して設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒に接続される吸気通路と、前記吸気通路に設けられる燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を決定する燃料噴射量決定手段と、を備え、
前記回転数変化率制限手段は、前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料量に基づいて、前記許容範囲内であり、かつ前記気筒内において燃料が燃焼する作用角及びリフト量で前記弁が開閉駆動される回転数変化率を設定し、この設定した回転数変化率にて前記電動機の回転数が変更されるように前記電動機の回転数変化率を制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記弁によって開閉される気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記回転数変化率制限手段によって制限された回転数変化率、及び制限された回転数変化率により特定可能な物理量の少なくともいずれか一方に基づいて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定する燃料噴射弁動作設定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
前記物理量として、前記弁の作用角及びリフト量から特定される前記弁の開き時間面積及び吸入空気量の少なくともいずれか一方が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項６】
前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を調整する燃焼制御パラメータ調整手段と、前記回転数変化率制限手段によって制限された回転数変化率で前記電動機の回転数が変更されているときに前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記燃焼制御パラメータ調整手段の動作を制御するトルク変動抑制手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項７】
前記燃焼制御パラメータとして、吸入空気量、前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量、及び前記気筒内の燃料混合気に点火する点火時期の少なくともいずれか一つが設定されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項８】
前記燃焼制御パラメータとして吸入空気量が設定されるとともに前記燃焼制御パラメータ調整手段としてスロットル弁が設定され、
前記トルク変動抑制手段は、前記スロットル弁の開度を調整することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒と接続される吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路に設けられる燃料噴射弁と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を決定する燃料噴射量決定手段と、所定の燃料供給停止条件が成立した場合、前記弁が閉弁状態で停止した後に前記燃料噴射弁の動作を禁止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記電動機制御手段は、前記所定の燃料供給停止条件が成立した場合に前記弁を閉弁状態で停止させるべく前記電動機を減速して停止させる電動機停止手段を備え、
前記回転数変化率制限手段は、前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料量に基づいて前記許容範囲内であり、かつ前記気筒内で燃料が燃焼する作用角及びリフト量で前記弁が開閉駆動される回転数変化率を設定し、この設定した回転数変化率で前記電動機停止手段により前記電動機が減速されるように前記電動機の回転数変化率を制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項１０】
前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒と接続される排気通路と、前記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、所定の燃料供給停止条件が成立した場合、前記弁が閉弁状態で停止した後に前記燃料噴射弁の動作を禁止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記電動機制御手段は、前記所定の燃料供給停止条件が成立した場合に前記弁を閉弁状態で停止させるべく前記電動機を減速して停止させる電動機停止手段を備え、
前記回転数変化率制限手段により制限された回転数変化率に基づいて前記気筒内に吸入される吸入空気量を推定するとともに、この推定した吸入空気量の吸気が前記気筒内において燃焼に使用され、かつこの燃焼によって生じる排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定する燃料噴射弁動作設定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項１１】
前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を調整する燃焼制御パラメータ調整手段と、前記電動機停止手段による前記電動機の減速中に前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記燃焼制御パラメータ調整手段の動作を制御するトルク変動抑制手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項１２】
前記燃焼制御パラメータとして、吸入空気量、前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量、及び前記気筒内の燃料混合気に点火する点火時期の少なくともいずれか一つが設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁を開閉駆動する動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁及び排気弁を電磁力により開閉駆動する可変動弁機構を備え、燃料噴射弁の作動を禁止するときに吸気弁と排気弁との少なくとも一方を閉弁状態にする内燃機関が知られている（特許文献１参照）。また、電動機の回転運動をカム機構によって吸気用及び排気用の弁の開閉運動に変換してこれらの弁を開閉駆動する動弁装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８２５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機によって吸気弁及び排気弁を開閉駆動する動弁装置では、通常、電動機の回転数と内燃機関の回転数とが所定の比率を維持しつつ同期して変化するように電動機の回転数を制御している。そのため、動弁装置のギアなどの動力伝達機構の強度は、内燃機関の回転数変化と同期するように電動機の回転数を変化させたときに動力伝達機構にかかる負荷に基づいて設定されている。しかし、このような動弁装置では、内燃機関の運転時に吸気弁及び排気弁を停止させる弁停止運転など特定の運転を行う場合に電動機の回転数を内燃機関の回転数と同期させることなく変化させることがある。例えば、内燃機関の運転時に一部の気筒の弁が閉状態を維持するように電動機を停止させたり、停止していた電動機を内燃機関の回転数と同期させて動作させるべく電動機の回転数を上昇させる制御を行う。この場合、動弁装置の動力伝達機構の慣性を考慮せずに電動機を急停止させたり、電動機の回転数を急変させたりすると、動力伝達機構にかかる負荷が非常に大きくなる。このような電動機の急停止及び回転数の急変を行ったときに動力伝達機構にかかる負荷を想定して設計を行うと動力伝達機構の強度を従来よりも高める必要があり、内燃機関への搭載性に問題が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明では、電動機の回転数を変更するときの単位時間あたりの電動機の回転数の変化量を回転数変化率と呼ぶ。電動機の回転数を上昇させる場合は回転数変化率が正になり、電動機の回転数を低下させる場合は回転数変化率が負になる。以降、正の回転数変化率を加速度と呼び、負の回転数変化率を減速度と呼ぶこともある。
【０００６】
そこで、本発明は、気筒開閉用の弁を開閉駆動するための電動機の回転数変更時に動弁装置の各部にかかる負荷を抑制可能な内燃機関の動弁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】
本発明の内燃機関の動弁装置は、電動機と、前記電動機の回転運動を気筒開閉用の弁を開閉駆動する直線運動に変換する運動変換手段と、前記電動機の回転運動を前記運動変換手段に伝達する動力伝達機構と、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備えた内燃機関の動弁装置において、前記電動機制御手段は、前記電動機の回転数が変更される場合に単位時間あたりの前記電動機の回転数の変化量である回転数変化率を予め設定した許容範囲内に制限する回転数変化率制限手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の内燃機関の動弁装置によれば、電動機の回転数を変更するときの回転数変化率が予め設定した許容範囲内に制限されるので、動弁装置の各部には電動機の回転数が許容範囲の上限又は下限の回転数変化率で変更されたときの負荷までしかかからない。このように回転数変化率を制限し、動弁装置にかかる負荷を制限することにより、電動機の回転数変更時に動弁装置の各部にかかる負荷を抑制できる。
【０００９】
本発明の動弁装置の一形態において、前記許容範囲は、前記動力伝達機構の剛性を考慮して設定されてもよい（請求項２）。この場合、電動機の回転数変更時に動力伝達機構にかかる負荷が動力伝達機構の剛性を上回らないように許容範囲を設定できる。また、このように許容範囲を設定することによって電動機の回転数を急変させたときに動力伝達機構にかかる過大な負荷を考慮した剛性設計が不要になる。そのため、動力伝達機構をコンパクトにし、内燃機関への搭載性の悪化を防止できる。
【００１０】
本発明の動弁装置の一形態において、前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒に接続される吸気通路と、前記吸気通路に設けられる燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を決定する燃料噴射量決定手段と、を備え、前記回転数変化率制限手段は、前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料量に基づいて、前記許容範囲内であり、かつ前記気筒内において燃料が燃焼する作用角及びリフト量で前記弁が開閉駆動される回転数変化率を設定し、この設定した回転数変化率にて前記電動機の回転数が変更されるように前記電動機の回転数変化率を制限してもよい（請求項３）。このように回転数変化率を制限することにより、電動機の回転数変更時に気筒から未燃燃料が排出されることを抑制できる。そのため、排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１１】
本発明の動弁装置の一形態において、前記内燃機関は、前記弁によって開閉される気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記回転数変化率制限手段によって制限された回転数変化率、及び制限された回転数変化率により特定可能な物理量の少なくともいずれか一方に基づいて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定する燃料噴射弁動作設定手段をさらに備えていてもよい（請求項４）。電動機の回転数変更時における弁の作用角及びリフト量などは回転数変化率によって決定されるので、この回転数変化率に基づいて噴射量及び噴射タイミングを設定することにより、気筒内で燃料が燃焼するような噴射量及び噴射タイミングを設定できる。そのため、気筒からの未燃燃料の流出を防止し、排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１２】
この形態においては、前記物理量として、前記弁の作用角及びリフト量から特定される前記弁の開き時間面積及び吸入空気量の少なくともいずれか一方が設定されていてもよい（請求項５）。弁の開き時間面積は、気筒内で燃焼に使用可能な吸気量と相関関係を有している。そのため、これらのいずれか一方に基づいて気筒内に噴射する燃料の量及び噴射タイミングを設定することにより、気筒内において燃焼する量の燃料を適切な噴射タイミングで気筒内に噴射できる。
【００１３】
本発明の動弁装置の一形態においては、前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を調整する燃焼制御パラメータ調整手段と、前記回転数変化率制限手段によって制限された回転数変化率で前記電動機の回転数が変更されているときに前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記燃焼制御パラメータ調整手段の動作を制御するトルク変動抑制手段と、をさらに備えていてもよい（請求項６）。電動機の回転数変更時にこの電動機によって弁が開閉駆動されると、それ以前の動作特性とは異なる動作特性で弁が開閉されるので、内燃機関の燃焼状態が変化して内燃機関のトルクが変動するおそれがある。そこで、弁の動作特性の変化による燃焼状態の変化を燃料制御パラメータの値を調整して抑制し、電動機の回転数変更時における内燃機関のトルク変動を抑制する。
【００１４】
この形態においては、前記燃焼制御パラメータとして、吸入空気量、前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量、及び前記気筒内の燃料混合気に点火する点火時期の少なくともいずれか一つが設定されていてもよいし（請求項７）、前記燃焼制御パラメータとして吸入空気量が設定されるとともに前記燃焼制御パラメータ調整手段としてスロットル弁が設定され、前記トルク変動抑制手段は、前記スロットル弁の開度を調整してもよい（請求項８）。このように吸入空気量、燃料供給量、点火時期の少なくともいずれか一つを変更することによって内燃機関のトルク変動を抑制できる。また、電動機の回転数変更時における弁の動作特性の変化は吸入空気量に影響を及ぼすので、スロットル弁の開度を調整して弁の動作特性の変化に起因する吸入空気量の変化を抑制することによって他の燃料制御パラメータを調整することなく内燃機関のトルク変動を抑制できる。
【００１５】
本発明の動弁装置の一形態において、前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒と接続される吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路に設けられる燃料噴射弁と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射すべき燃料量を決定する燃料噴射量決定手段と、所定の燃料供給停止条件が成立した場合、前記弁が閉弁状態で停止した後に前記燃料噴射弁の動作を禁止する燃料供給停止手段と、を備え、前記電動機制御手段は、前記所定の燃料供給停止条件が成立した場合に前記弁を閉弁状態で停止させるべく前記電動機を減速して停止させる電動機停止手段を備え、前記回転数変化率制限手段は、前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料量に基づいて前記許容範囲内であり、かつ前記気筒内で燃料が燃焼する作用角及びリフト量で前記弁が開閉駆動される回転数変化率を設定し、この設定した回転数変化率で前記電動機停止手段により前記電動機が減速されるように前記電動機の回転数変化率を制限してもよい（請求項９）。この場合、電動機の回転数変更時に気筒から未燃燃料が排出されることを抑制できる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制できる。また、気筒からの新気の排出も抑制されるので、排気浄化触媒の劣化を抑制できる。
【００１６】
本発明の動弁装置の一形態において、前記内燃機関は、前記内燃機関の気筒と接続される排気通路と、前記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、所定の燃料供給停止条件が成立した場合、前記弁が閉弁状態で停止した後に前記燃料噴射弁の動作を禁止する燃料供給停止手段と、を備え、前記電動機制御手段は、前記所定の燃料供給停止条件が成立した場合に前記弁を閉弁状態で停止させるべく前記電動機を減速して停止させる電動機停止手段を備え、前記回転数変化率制限手段により制限された回転数変化率に基づいて前記気筒内に吸入される吸入空気量を推定するとともに、この推定した吸入空気量の吸気が前記気筒内において燃焼に使用され、かつこの燃焼によって生じる排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定する燃料噴射弁動作設定手段をさらに備えていてもよい（請求項１０）。この場合も、電動機の回転数変更時に気筒から未燃燃料が排出されることを抑制できるので、排気エミッションの悪化を防止できる。また、気筒からは空燃比が理論空燃比よりもリッチな排気が排出されるので、排気浄化触媒の劣化を抑制できる。
【００１７】
燃料供給停止手段を備えた内燃機関の動弁装置の一形態においては、前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を調整する燃焼制御パラメータ調整手段と、前記電動機停止手段による前記電動機の減速中に前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記燃焼制御パラメータ調整手段の動作を制御するトルク変動抑制手段と、をさらに備えていてもよいし（請求項１１）、前記燃焼制御パラメータとして、吸入空気量、前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量、及び前記気筒内の燃料混合気に点火する点火時期の少なくともいずれか一つが設定されていてもよい（請求項１２）。この場合、電動機の回転数変更時における内燃機関のトルク変動を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上に説明したように、本発明によれば、電動機の回転数を変化させるときの単位時間あたりの回転数の変化量が制限されるので、この回転数変更時に動弁装置の各部にかかる負荷を抑制できる。また、このように動弁装置の各部にかかる負荷を抑制することによって動力伝達機構をコンパクトにし、内燃機関への搭載性の悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の第１の形態に係る動弁装置が組み込まれた内燃機関の一例を示している。内燃機関（以降、エンジンと称することもある。）１Ａは車両に走行用動力源として搭載される直列４気筒４サイクルエンジンであり、４つ（図２参照）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に取り付けられるシリンダヘッド４とを備えている。各気筒２には、ピストン５が往復動可能にそれぞれ挿入され、このピストン５と気筒２の壁面とシリンダヘッド４とによって各気筒２に燃焼室６がそれぞれ形成される。なお、図２に示したように各気筒２にはそれらの並び方向一端から他端側に向かって＃１〜＃４の気筒番号を付して互いに区別する。ピストン５は、コンロッド７を介して不図示のクランク軸と連結されている。各気筒２には吸気通路８及び排気通路９がそれぞれ接続され、各燃焼室６には、吸気通路８及び排気通路９を燃焼室６に対して開閉するための吸気弁１０及び排気弁１１がそれぞれ２本ずつ設けられるとともに、燃焼室６内の燃料混合気に点火するための点火プラグ１２がそれぞれ設けられている。吸気通路８には、エンジン１Ａの吸入空気量に対応した信号を出力する吸入空気量センサ１３とスロットル弁１４と燃料噴射弁としてのインジェクタ１５とが設けられ、排気通路９には、排気浄化触媒１６が設けられている。
【００２０】
一般に直列４気筒の４サイクルエンジン１Ａでは、外側の一対の気筒（＃１、＃４）２の爆発間隔が３６０°ＣＡ（クランク角を意味する。）ずらされ、内側の一対の気筒（＃２、＃３）２の爆発時期が＃１の気筒２の爆発時期を基準として１８０°ＣＡ、５４０°ＣＡずらされることにより１８０°ＣＡ毎の等間隔爆発が実現されている。なお、＃２の気筒２と＃３の気筒２の爆発時期の前後は適宜に定めてよい。エンジン１Ａでは、爆発間隔が３６０°ＣＡずれる一対の気筒２をまとめて一つの気筒群とする。そこで、以降、４つの気筒２のうち外側の一対の気筒（＃１、＃４）２をまとめて第１の気筒群、内側の一対の気筒（＃２、＃３）２をまとめて第２の気筒群とする。
【００２１】
エンジン１Ａは、各気筒２の吸気弁１０を開閉駆動する動弁装置２０Ａと、各気筒２の排気弁１１を開閉駆動する動弁装置２０Ｂとを備えている。吸気側の動弁装置２０Ａと排気側の動弁装置２０Ｂとは基本的に同一の構成を有しているので、以下では吸気側の動弁装置２０Ａについて説明する。周知のように、吸気弁１０はそのステム１０ａ（図２及び図３参照）の軸線方向に往復運動可能にシリンダヘッド４に設けられている。吸気弁１０の上端にはバルブリフター１７が吸気弁１０と一体的に往復運動可能に設けられ、このバルブリフター１７とシリンダヘッド４との間に装着されたバルブスプリング（不図示）によって吸気弁１０が閉弁方向に付勢される。
【００２２】
図２及び図３は、吸気側の動弁装置２０Ａの詳細を示している。なお、図２は動弁装置２０Ａの斜視図を示し、図３は動弁装置２０Ａの断面図を示している。図２及び図３に示したように、動弁装置２０Ａは、第１の気筒群の弁駆動源としての第１の電動機（以下、第１のモータと呼ぶこともある。）２１及び第２の気筒群の弁駆動源としての第２の電動機（以下、第２のモータと呼ぶこともある。）２２と、吸気弁１０毎に設けられる運動変換手段としてのカム機構２３と、各モータ２１、２２の回転運動を対応する気筒群のカム機構２３に伝達する動力伝達機構としての第１及び第２の伝達機構２４、２５とを備えている。各モータ２１、２２には、回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。また、各モータ２１、２２には、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ５２が内蔵されている。カム機構２３は、全て同一構成である。カム機構２３は回転体としてのカム２６を有し、そのカム２６によりバルブリフター１７を押し込んで吸気弁１０を開弁方向に駆動する。カム２６の外周のプロファイルは、図４に示したようにベース円２６ａの一部にこれを膨らませたノーズ部２６ｂが設けられた周知の形状に設定され、このノーズ部２６ｂによりバルブリフター１７が押し込まれる。
【００２３】
第１の伝達機構２４は、外側の気筒（＃１及び＃４）２のそれぞれのカム２６を相互に連結する第１のカム軸２７と、その第１のカム軸２７に対して第１のモータ２１の回転を伝達する減速機構２８とを有している。減速機構２８はモータ２１の出力軸２１ａに組み合わされるモータギア２９と、第１のカム軸２７の一端に一体回転可能に取り付けられてモータギア２９と噛み合うドリブンギア３０とを有している。第１のカム軸２７は＃１の気筒２のカム２６を駆動する第１軸部３１と、＃４の気筒７のカム２６を駆動する第２軸部３２とを組み合わせた連結構造を有している。第１軸部３１には＃２の気筒２及び＃３の気筒２の上方を通過して＃４の気筒２まで延びる連結軸部３３が同軸かつ一体に形成されている。その連結軸部３３の先端の軸継部３４は第２の軸部３２の軸継穴３５に同軸的に嵌り、これら軸継部３４及び軸継穴３５の間には回り止め手段が施される。それにより、第１軸部３１と第２軸部２３とが一体回転可能に連結される。なお、カム２６は第１軸部３１及び第２軸部３２に対して一体に形成されている。
【００２４】
一方、第２の伝達機構２５は、内側の気筒（＃２及び＃３）２のそれぞれのカム２６を相互に連結する第２のカム軸４０と、その第２のカム軸４０に対して第２のモータ２２の回転を伝達する減速機構４１とを有している。減速機構４１は第２のモータ２２の出力軸２２ａに組み合わされるモータギア４２と、そのモータギア４２と噛み合う中間ギア４３と、第２のカム軸４０の中間部に一体回転可能に設けられて中間ギア４３と噛み合うドリブンギア４４とを有している。第２のカム軸４０は軸方向に延びる貫通孔４０ａを備えた中空軸状に形成され、その外周にカム２６が一体に形成されている。第２のカム軸４０の貫通孔４０ａには第１のカム軸２７の連結軸部３３が回転自在に挿入される。これにより第２のカム軸４０は第１のカム軸２７の外周に回転自在な状態で同軸的に配置される。なお、第２のカム軸４０の外径は第１のカム軸２７の第１軸部３１及び第２軸部３２の外径と同じである。
【００２５】
同一気筒群における一の気筒（＃１又は＃３）のカム２６と、他の一の気筒（＃４又は＃２）のカム２６とはそれぞれのノーズ部２６ｂの頂点が周方向に互いに１８０°ずれるようにして第１のカム軸２７又は第２のカム軸４０に連結されている。これらの気筒２間では爆発間隔が３６０°ＣＡずれており、吸気弁１０の開弁時期が３６０°ＣＡずれるためである。
【００２６】
動弁装置２０Ａの各モータ２１、２２の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、点火プラグ１２、スロットル弁１４及びインジェクタ１５などの動作を制御してエンジン１Ａの運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ５０は、例えばエンジン１Ａの運転状態に基づいてインジェクタ１５から噴射すべき燃料量を決定し、この決定した燃料量の燃料が吸気行程時に吸気通路８に噴射されるようにインジェクタ１５の動作を制御する。その他、ＥＣＵ５０は、エンジン１Ａの運転状態に応じて点火時期を決定し、この決定した点火時期に燃焼室６内の燃料混合気に点火されるように点火プラグ１２の動作を制御したり、エンジン１Ａの吸入空気量を調整すべくスロットル弁１４の開度を調整する。このような制御において参照されるべき各種の物理量、及び状態量の検出手段として、ＥＣＵ５０には、吸入空気量センサ１３、クランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ５１、及び位置検出センサ５２などが接続されている。なお、このようにインジェクタ１５から噴射すべき燃料量を決定することで、ＥＣＵ５０は本発明の燃料噴射量決定手段として機能する。
【００２７】
なお、ＥＣＵ５０の他に動弁装置２０Ａ、２０Ｂの制御を専用に行うための電子制御ユニットを設けてもよい。この場合、電子制御ユニットとＥＣＵ５０とを接続し、それぞれに接続されている機器の制御をそれぞれのユニットが実施でき、かつそれぞれに接続されている各センサの出力信号に関する情報を交換可能とする。また、動弁装置の制御専用の電子制御ユニットを設ける場合は、電子制御ユニットの数は１台に限定されない。例えば、２台の電子制御ユニットを設けて吸気側の動弁装置と排気側の動弁装置とを互いに異なる電子制御ユニットで制御してもよいし、モータの数と同数の電子制御ユニットを設け、各電子制御ユニットがそれぞれ互いに異なるモータの動作を制御してもよい。
【００２８】
次にＥＣＵ５０による動弁装置２０Ａの各モータ２１、２２の制御について説明する。なお、以下では、第１のモータ２１について説明するが、第２のモータ２２も同様に制御される。
【００２９】
第１のカム軸２７のカム２６の駆動モードには、第１のモータ２１を一方向に連続回転させて図４（ａ）に示すようにカム２６を吸気弁１０のリフト量が最大となる位置、すなわちカム２６のノーズ２６ｂの頂点がバルブリフター１７と接する位置（以下、最大リフト位置と呼ぶ。）を越えて正転方向（図４（ａ）中の矢印方向）に連続的に回転させる正転駆動モードと、吸気弁１０のリフト途中（気筒２を開く途中）に第１のモータ２１の回転方向を切り替えて図４（ｂ）に示すようにカム２６を往復運動させる揺動駆動モードとがある。
【００３０】
ＥＣＵ５０は、エンジン１Ａの運転状態に基づいて第１のモータ２１の動作を制御する。例えば、正転駆動モードにおいては、第１のカム軸２７がエンジン１Ａのクランク軸の回転数の１／２の回転数（以下、基準回転数と呼ぶ。）で回転するように第１のモータ２１の回転数を調整する。揺動駆動モードにおいては、＃１及び＃４の各気筒２の各吸気弁１０が、正転駆動モードにおいて第１のカム軸２７が基準回転数で回転しているときと同じタイミングで開閉駆動されるように第１のモータ２１の回転方向及び回転速度（以下、回転数と呼ぶこともある。）を制御する。また、正転駆動モードから揺動駆動モードに駆動モードを切り替える際にＥＣＵ５０は、正転駆動モードで駆動されている第１のカム軸２７を＃１及び＃４の各気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態になる位置で一時停止させ、その後第１のカム軸２７が揺動駆動モードで駆動されるように第１のモータ２１の動作を制御する。一方、揺動駆動モードから正転駆動モードに駆動モードを切り替える場合にＥＣＵ５０は、往復運動している第１のカム軸２７を基準回転数で正転方向に連続的に回転させるべく第１のモータ２１の回転数を上昇させる。
【００３１】
また、ＥＣＵ５０は、所定の燃料供給停止条件が成立した場合、＃１〜＃４の各気筒２の吸気弁１０が閉弁状態で停止させるべく各モータ２１、２２を停止させ、その後インジェクタ１５の動作を禁止して各気筒２への燃料供給を停止する燃料カット運転を実施する。このように燃料カット運転を実施することで、ＥＣＵ５０は本発明の燃料供給停止手段として機能する。さらに、ＥＣＵ５０は、所定の減筒運転条件が成立した場合に＃２及び＃３の各気筒２の吸気弁１０を閉弁状態で停止させるべく第２のモータ２２を停止させ、これらの気筒２を休止させる減筒運転を実施する。
【００３２】
エンジン１Ａの運転状態を燃料カット運転又は減筒運転に切り替える際は、動弁装置２０Ｂの各モータ２１、２２に対しても同様の制御が行われる。動弁装置２０Ｂの駆動モードの切り替えはエンジン１Ａの運転状態に応じて適宜行われ、駆動モードを切り替える際の動弁装置２０Ｂの各モータ２１、２２の制御方法は動弁装置２０Ａの各モータ２１、２２の制御方法と同様である。
【００３３】
このように各モータ２１、２２を停止させるべく各モータ２１、２２の回転数を低下させたり各モータ２１、２２の回転数を上昇させる場合、回転数変化率を大きくする、すなわち急加速及び急減速を行うと各伝達機構２４、２５に過負荷がかかるおそれがある。そこで、本発明では、各モータ２１、２２の回転数を変更する際の回転数変化率を予め設定した許容範囲内に制限する。この許容範囲は、例えば、各伝達機構２４、２５の剛性を考慮して設定され、許容範囲の上限値（加速度の上限値）及び許容範囲の下限値（減速度の上限値）には各モータ２１、２２の回転数変更時に各伝達機構２４、２５にかかる負荷が各伝達機構２４、２５の剛性の許容上限未満に抑制されるような回転数変化率がそれぞれ設定される。
【００３４】
次に、図５〜図８を参照して燃料カット運転への運転状態切り替え時、減筒運転への運転状態切り替え時、及び駆動モード変更時における各モータ２１、２２の回転数の制御に関して詳細を説明する。図５は、ＥＣＵ５０が実行する燃料カット制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ５０が実行する他の制御ルーチンと並列にエンジン１Ａの運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。なお、ＥＣＵ５０はこの制御ルーチンを実行することにより、本発明の燃料供給停止手段として機能する。
【００３５】
図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ１１においてエンジン１Ａへの燃料供給を停止する燃料カット運転を実施する所定の燃料供給停止条件が成立しているか否か判定する。燃料供給停止条件は、例えばエンジン１Ａの減速時でエンジン１Ａの回転数が所定回転数（例えば、９００回転／分）以上の場合に成立したと判定される。燃料供給停止条件が成立していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、燃料供給停止条件が成立していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ５０は吸気弁１０及び排気弁１１を全閉状態で停止させるべく各動弁装置２０Ａ、２０Ｂの第１のモータ２１及び第２のモータ２２の減速開始タイミング及び減速度をそれぞれ設定する。動弁装置２０Ａの各モータ２１、２２の減速開始タイミング及び減速度は、エンジン１Ａの運転状態に及ぼす影響を抑制しつつ、動弁装置２０Ａの各部に過負荷がかからないような値が設定される。図６を参照して各モータ２１、２２の減速開始タイミング及び減速度の設定方法について説明する。なお、図６（ａ）は第１の気筒群の各気筒２の吸気弁１０のリフトカーブの一例を示し、図６（ｂ）は第１のモータ２１の回転速度の時間変化の一例を示している。また、図６（ｃ）は第２の気筒群の各気筒２の吸気弁１０のリフトカーブの一例を示し、図６（ｄ）は第２のモータ２２の回転速度の時間変化の一例を示している。なお、リフトカーブとは、吸気弁１０が開閉動作するときの吸気弁１０のリフト量の時間変化である。
【００３７】
図６（ｂ）に示したように、第１のモータ２１の減速開始タイミングは、＃１の気筒２の吸気弁１０の開閉動作が終了した後で、かつ＃４の気筒２の吸気弁１０の開閉動作が開始される前の時刻Ｔ１に設定される。また、図６（ｄ）に示したように第２のモータ２２の減速開始タイミングは、＃３の気筒２の吸気弁１０の開閉動作が終了した後で、かつ＃２の気筒２の吸気弁１０の開閉動作が開始される前の時刻Ｔ２に設定される。各モータ２１、２２の減速開始タイミングをこのような時刻に設定することにより、減速中のモータによって開閉駆動される吸気弁１０の数を低減できるので、エンジン１Ａの運転状態への影響を抑制できる。
【００３８】
次に各モータ２１、２２の減速度の設定方法について説明する。図６（ｂ）に点線で示したように、第１の気筒群の各気筒２の吸気弁１０が両方とも閉弁状態を維持している間に第１のモータ２１を停止させた場合、第１のモータ２１を短時間で停止させるので、減速度が大きい。そのため、この回転数変更時に第１の伝達機構２４に過負荷がかかる。そこで、ＥＣＵ５０は、第１のモータ２１の減速度を許容範囲内に制限して第１の伝達機構２４にかかる負荷を抑制する。
【００３９】
また、図６（ａ）に第１のモータ２１が減速前の回転速度で動作していた場合の＃４の気筒２の吸気弁１０のリフトカーブを比較例として想像線で示す。この比較例との比較から明らかなように減速中の第１のモータ２１によって開閉駆動される＃４の気筒２の吸気弁１０は比較例よりも作用角が大きくなるので、＃４の気筒２のピストン５が下死点から上死点に移動している間に吸気弁１０が開いている時間が長くなる。そのため、＃４の気筒２から吸気通路８に戻される燃料混合気の量、いわゆる吹き戻し量が増加する。この吹き戻し量の増加は、圧縮行程時に＃４の気筒２内で圧縮される燃料混合気の量を減少させるので、燃料混合気の量によっては気筒２内で燃料が燃焼しないおそれがある。また、燃料混合気が燃焼しなかった場合、＃４の気筒２から未燃燃料及び新気が排気通路９に排出され、排気エミッションが悪化したり、排気浄化触媒１６の劣化が進行するおそれがある。そこで、ＥＣＵ５０は、＃４の気筒２からの吹き戻し量が抑制され、圧縮行程時に＃４の気筒２内にて燃料混合気が燃焼する作用角及びリフト量で＃４の気筒２の吸気弁１０が開閉駆動されるように減速度を設定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、第１のモータ２１の減速度を、許容範囲内であり、かつ＃４の気筒２内で燃料混合気が燃焼するように設定する。第２のモータ２２の減速度も同様に、許容範囲内であり、かつ＃２の気筒２内において燃料混合気が燃焼するように設定される。
【００４０】
図５に戻って制御ルーチンの説明を続ける。次のステップＳ１３においてＥＣＵ５０は、設定した減速開始タイミング及び減速度で各モータ２１、２２の回転数を低下、すなわち減速させ、各気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止するように各モータ２１、２２を停止させる。また、ＥＣＵ５０は、各モータ２１、２２の減速中にエンジン１Ａのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整するトルク変動抑制処理を実行する。吸入空気量の調整は、例えばスロットル弁１４の開度を調整することによって行い、燃料噴射量の調整はインジェクタ１５の動作を制御して行う。また、点火時期の調整は点火プラグ１２の動作を制御すればよい。このようにトルク変動を抑制することで、スロットル弁１４、インジェクタ１５及び点火プラグ１２が本発明の燃焼制御パラメータ調整手段として機能する。
【００４１】
次のステップＳ１４においてＥＣＵ５０は各気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したか否か判定する。吸気弁１０が全て閉弁状態で停止していないと判断した場合はステップＳ１３に処理を戻し、ステップＳ１３及びＳ１４の処理を繰り返す。一方、吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したと判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ５０はインジェクタ１５の動作を禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４２】
以上に説明したように、図５の制御ルーチンでは、各気筒２の吸気弁１０を閉弁状態で停止させるときの各モータ２１、２２の減速度が各伝達機構２４、２５の剛性に基づいて設定された許容範囲内に制限されるので、各伝達機構２４，２５にかかる負荷を抑制できる。そのため、各伝達機構２４、２５をコンパクトにして動弁装置２０Ａのエンジン１Ａへの搭載性の悪化を防止できる。また、この各モータ２１、２２の減速度は、減速中のモータ２１、２２によって吸気弁１０が開閉駆動される気筒２内において燃料混合気が燃焼するような値に設定されるので、排気通路９への未燃燃料及び新気の排出を防止できる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制でき、かつ排気浄化触媒１６の劣化を抑制できる。さらに、ＥＣＵ５０は、各モータ２１、２２の回転数変更時に吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整してエンジン１Ａのトルク変動を抑制するので、エンジン１Ａの急なトルク変動、いわゆるトルクショックを抑制できる。
【００４３】
図５の制御ルーチンを実行して各モータ２１、２２の動作を制御することにより、ＥＣＵ５０は本発明の電動機制御手段、及び電動機停止手段として機能する。また、図５のステップＳ１２の処理を実行して回転数変化率を制限することにより、ＥＣＵ５０は本発明の回転数変化率制限手段として機能する。さらに、図５のステップＳ１３の処理を実行することにより、ＥＣＵ５０は本発明のトルク変動抑制手段として機能する。
【００４４】
図７は、ＥＣＵ５０がエンジン１Ａの運転中に一部の気筒２を休止させる減筒運転を実施するときにその一部の気筒２の吸気弁１０を閉弁状態で停止させるべく実行する気筒休止制御ルーチンである。なお、エンジン１Ａでは、減筒運転時に＃２及び＃３の気筒３を休止させることとする。この制御ルーチンもエンジン１Ａの動作中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００４５】
図７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ２１において減筒運転を実施する所定の減筒運転条件が成立しているか否か判定する。減筒運転条件は、例えばエンジン１Ａが低負荷で運転されている時間が予め設定した判定時間以上継続している場合などに成立したと判断する。減筒運転条件が成立していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４６】
一方、減筒運転条件が成立していると判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ５０は＃２及び＃３の各気筒２の吸気弁１０を閉弁状態で停止させるべく第２のモータ２２の減速開始タイミング及び減速度を設定する。この設定方法は、上述した燃料カット運転を実施するときの第２のモータ２２の減速開始タイミング及び減速度の設定方法と同様でよい。続くステップＳ２３においてＥＣＵ５０は、第２のモータ２２を設定した減速開始タイミング及び減速度で減速させ、＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が閉弁状態で停止するように第２のモータ２２を停止させる。また、ＥＣＵ５０は、この第２のモータ２２の減速中にエンジン１Ａのトルク変動が抑制されるように＃２及び＃３の気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整する。さらに、第２のモータ２２の減速時に＃１及び＃４の各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整してエンジン１Ａのトルク変動を抑制してもよい。
【００４７】
続くステップＳ２４においてＥＣＵ５０は、＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したか否か判定する。＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止していないと判断した場合はステップＳ２３に処理を戻し、ステップＳ２３及びＳ２４の処理を繰り返す。一方、＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したと判断した場合はステップＳ２５に進み、＃２及び＃３の気筒２のインジェクタ１５の動作をそれぞれ禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４８】
図７の制御ルーチンでは、第２のモータ２２の減速度を許容範囲内に制限するので、第２のモータ２２の減速時に第２の伝達機構２５にかかる負荷を低減できる。また、＃２及び＃３の各気筒２内にて燃料混合気が燃焼する作用角及びリフト量でこれらの気筒２の吸気弁１０が開閉駆動されるように第２のモータ２２の減速度が設定されるので、排気エミッションの悪化及び排気浄化触媒１５の劣化をそれぞれ抑制できる。さらに、第２のモータ２２の減速時に各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整してエンジン１Ａのトルク変動を抑制するので、トルクショックを防止できる。
【００４９】
図８は、ＥＣＵ５０がエンジン１Ａの運転状態に応じて各動弁装置２０Ａ、２０Ｂの駆動モードを切り替えるために実行する駆動モード制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１Ａの運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００５０】
図８の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ３１において動弁装置２０Ａの駆動モードを切り替えるか否か判定する。動弁装置２０Ａの各カム２６は、例えばエンジン１Ａが低負荷、低回転で運転されているときに揺動駆動モードで駆動され、それ以外の状態で運転されているときに正転駆動モードで駆動される。そこで、例えばＥＣＵ５０にエンジン１Ａの運転状態と各駆動モードとを対応させたマップを記憶させ、このマップを参照して駆動モードを切り替えるか否か判定する。駆動モードを切り替える必要がないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、駆動モードを切り替えると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ５０は動弁装置２０Ａの駆動モードの切り替えが、揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えか否か判定する。この判定も上述したエンジン１Ａの運転状態と各駆動モードとを対応させたマップを参照して行う。
【００５２】
揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えと判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ５０は揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えるときの各モータ２１、２２の加速開始タイミング及び加速度を設定する。揺動駆動モードから正転駆動モードに駆動モードを切り替える場合、往復運動している各カム軸２７、４０を基準回転数で正転方向に連続的に回転させるべく各モータ２１、２２の回転数を上昇させるので、許容範囲内であり、かつ各カム軸２７、４０の回転数を速やかに基準回転数に上昇させるように加速度が設定される。加速開始タイミングは、例えば第１のモータ２１によって開閉駆動される＃１及び＃４の各気筒２の吸気弁１０がそれぞれ閉弁しているときが設定される。第２のモータ２２の加速開始タイミングも同様に、＃２及び＃３の各気筒２の吸気弁１０がそれぞれ閉弁しているときが設定される。次のステップＳ３４においてＥＣＵ５０は、各カム軸２７、４０の回転数が基準回転数に達するまで各モータ２１、２２の回転数を設定した加速度で上昇させ、カム２６の駆動モードを正転駆動モードに切り替える。また、ＥＣＵ５０は、この各モータ２１、２２の加速中にエンジン１Ａのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５３】
一方、正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替えと判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ５０は正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替えるときの各モータ２１、２２の減速開始タイミングおよび減速度を設定する。各モータ２１、２２の減速開始タイミング及び減速度は、図５の制御ルーチンのステップＳ１２の処理と同様の方法で設定される。次のステップＳ３６においてＥＣＵ５０は設定した減速開始タイミング及び減速度で各モータ２１、２２の回転数を減速させて一時停止させ、その後エンジン１Ａの運転状態に基づいて各カム２６が揺動駆動モードでそれぞれ駆動されるように各モータ２１、２２の動作を制御する。また、ＥＣＵ５０はこの駆動モード切り替え時にエンジン１Ａのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５４】
以上に説明したように、図８の制御ルーチンでは、カム２６の駆動モードを切り替える場合に各モータ２１、２２の回転数変化率を許容範囲内に調整するので、各カム軸２７、４０の急加速及び急減速を防止して各伝達機構２４、２５への負荷を抑制できる。また、この駆動モード切り替え時にエンジン１Ａのトルク変動を抑制すべく吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整するので、トルクショックを防止できる。
【００５５】
（第２の形態）
図９は、本発明の第２の形態に係る動弁装置が組み込まれたエンジン１Ｂを示している。なお、図９において図１と共通の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図９に示したように、エンジン１Ｂはインジェクタ１５が気筒２内に燃料を噴射するように各気筒２にそれぞれ設けられた、いわゆる筒内直噴式エンジンである点が第１の形態と異なる。
【００５６】
図１０は、エンジン１ＢのＥＣＵ５０にて実行される燃料カット制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ５０が実行する他の制御ルーチンと並列に実行され、エンジン１Ｂの運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。なお、図１０の制御ルーチンにおいて図５の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１０の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ１１で燃料供給停止条件が成立しているか否か判定し、成立しないと判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、燃料供給停止条件が成立していると判断した場合はステップＳ４１に進み、ＥＣＵ５０は各モータ２１、２２の減速開始タイミング及び減速度を設定する。減速開始タイミングは図５のステップＳ１２の処理と同様の設定方法にて設定する。一方、各モータ２１、２２の減速度は、各伝達機構２４、２５の剛性を考慮して設定された許容範囲内の値で、かつ設定した減速開始タイミングから減速を開始した各モータ２１、２２が各気筒２の吸気弁１０が全て全閉状態で停止するような位置で停止するように設定される。続くステップＳ４２においてＥＣＵ５０は、設定した減速開始タイミング及び減速度で各モータ２１、２２の減速を開始する。
【００５８】
次のステップＳ４３においてＥＣＵ５０は、設定した減速度に基づいてインジェクタ１５から噴射する燃料の噴射量及び噴射タイミングを設定し、各気筒２の吸気行程時又は圧縮行程時にその設定した噴射量の燃料がインジェクタ１５から気筒２内に噴射されるようにインジェクタ１５の動作を制御する。上述したように各モータ２１、２２の減速中に開閉駆動される吸気弁１０は作用角が大きくなるので、気筒２内の吸気が吸気通路８に戻され、圧縮行程時に気筒２内で圧縮される吸気量が減少する。減速中の各モータ２１、２２によって開閉駆動される吸気弁１０の作用角は各モータ２１、２２の減速度に基づいて推定できる。そこで、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１５から噴射する燃料噴射量を、各モータ２１、２２の減速度に基づいて、減少した吸気量でも燃料が気筒２内で燃焼する量に設定する。また、排気浄化触媒１６の劣化は理論空燃比よりも空燃比がリーン側の排気が排気浄化触媒１６に流入しても進行する。そこで、ＥＣＵ５０は、気筒２内から排出される排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比、すなわち理論空燃比よりもリッチに調整されるようにインジェクタ１５から気筒２内に供給する燃料量をさらに調整する。すなわち、各モータ２１、２２の減速中にインジェクタ１５から気筒２に供給される燃料量には、気筒２内で燃料が燃焼し、かつその燃焼で生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比になる量が設定される。また、この処理においてＥＣＵ５０は、各モータ２１、２２の減速中にエンジン１Ａのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整する。
【００５９】
次のステップＳ１４においてＥＣＵ５０は、各気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したか否か判定する。吸気弁１０が全て閉弁状態で停止していないと判断した場合はステップＳ４３に処理を戻し、ＥＣＵ５０はステップＳ４３、Ｓ１４の処理を繰り返す。一方、吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したと判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ５０はインジェクタ１５の動作を禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６０】
以上に説明したように、筒内直噴式のエンジン１Ｂでは、各モータ２１、２２を停止させる際の減速度が許容範囲内に制限されるので、各伝達機構２４、２５への負荷が抑制できる。また、各モータ２１、２２の減速中に各気筒２に供給される燃料量は、気筒２内で燃料が燃焼し、かつその燃焼で生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比になる量に調整されるので、排気浄化触媒１６の劣化が抑制できる。さらに回転数変更時のトルク変動を抑制するので、トルクショックを防止できる。図１０のステップＳ４３の処理を実行することにより、ＥＣＵ５０は本発明の燃料噴射弁動作設定手段として機能する。
【００６１】
なお、各モータ２１、２２の減速中に各気筒２に供給される燃料量及び噴射タイミングは、各モータ２１、２２の減速度の他に、各モータ２１、２２の減速度にて特定可能な物理量に基づいて設定してもよい。このような物理量としては、例えば各気筒２に吸入される吸入空気量がある。また、吸気弁１０の作用角及びリフト量から特性される吸気弁１０の開き時間面積は吸入空気量と相関を有しているので、物理量としてこの吸気弁１０の開き時間面積を使用してもよい。
【００６２】
図１１は、図９のＥＣＵ５０が実行する気筒休止制御ルーチンを示している。なお、エンジン１Ｂにおいても、減筒運転時に＃２及び＃３の気筒２を休止させることとする。図１１の制御ルーチンは、ＥＣＵ５０が実行する他の制御ルーチンと並列に実行され、エンジン１Ｂの運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。図１１の制御ルーチンにおいて図７の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図１１の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ２１において減筒運転を実施する所定の減筒運転条件が成立しているか否か判定する。減筒運転条件が成立していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、減筒運転条件が成立していると判断した場合はステップＳ５１に進み、ＥＣＵ５０は＃２及び＃３の各気筒２の吸気弁１０を閉弁状態で停止させるべく第２のモータ２２の減速開始タイミング及び減速度を設定する。この設定方法は、図１０のステップＳ４１の処理と同様でよい。続くステップＳ５２においてＥＣＵ５０は、設定した減速開始タイミング及び減速度で第２のモータ２２の減速を開始させる。
【００６４】
次のステップＳ５３においてＥＣＵ５０は、設定した第２のモータ２２の減速度に基づいて第２のモータ２２の減速中にインジェクタ１５から＃２及び＃３の各気筒２に供給すべき燃料量をそれぞれ設定し、それら設定した燃料量の燃料が第２のモータ２２の減速中に＃２及び＃３の気筒２にそれぞれ供給されるようにインジェクタ１５の動作を制御する。なお、第２のモータ２２の減速中に＃２の気筒２に供給すべき燃料量及び＃３の気筒２に供給すべき燃料量には、図１０のステップＳ４３の処理と同様に、＃２又は＃３の各気筒２内で燃料が燃焼し、かつその燃焼で生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比に調整される量が設定される。また、ＥＣＵ５０は、この第２のモータ２２の減速中にエンジン１Ｂのトルク変動が抑制されるように＃２及び＃３の気筒２の吸入空気量及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整する。第２のモータ２２の減速時に＃１及び＃４の各気筒２の吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整してエンジン１Ａのトルク変動を抑制してもよい。
【００６５】
続くステップＳ２４においてＥＣＵ５０は、＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したか否か判定する。＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止していないと判断した場合はステップＳ５３に処理を戻し、ステップＳ５３及びＳ２４の処理を繰り返す。一方、＃２及び＃３の気筒２の吸気弁１０が全て閉弁状態で停止したと判断した場合はステップＳ２５に進み、＃２及び＃３の気筒２のインジェクタ１５の動作をそれぞれ禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６６】
図１１の制御ルーチンによれば、第２のモータ２２の減速度を許容範囲内に制限するので、第２の伝達機構２５への負荷を抑制できる。また、この第２のモータ２２の減速度に応じて＃２及び＃３の各気筒２に第２のモータ２２の減速中に供給すべき燃料量を設定するので、＃２及び＃３の各気筒２において燃料を燃焼させて排気通路９への新気の排出を防止できる。また、この第２のモータ２２の減速中に＃２及び＃３の各気筒２に供給すべき燃料量は、燃焼によって生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比に調整される量に調整される。そのため、排気浄化触媒１６の劣化を抑制できる。さらに、第２のモータ２２の減速時に吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期の少なくともいずれか一つを調整してエンジン１Ｂのトルク変動を抑制するので、トルクショックを防止できる。
【００６７】
図１２は、図９のＥＣＵ５０が実行する駆動モード制御ルーチンを示している。図１２の制御ルーチンは、エンジン１Ｂの運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１２において図８と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図１２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ３１において動弁装置２０Ａの駆動モードを切り替えるか否か判定する。駆動モードを切り替える必要がないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、駆動モードを切り替えると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ５０は動弁装置２０Ａの駆動モードの切り替えが、揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えか否か判定する。
【００６９】
揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えと判断した場合はステップＳ６１に進み、ＥＣＵ５０は揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えるときの各モータ２１、２２の加速開始タイミング及び加速度を設定する。各モータ２１、２２の加速開始タイミングは、図８のステップＳ３３と同様の設定方法で設定される。各モータ２１、２２の加速度には、許容範囲内であり、かつ各カム軸２７、４０の回転数が速やかに基準回転数に達する値が設定される。
【００７０】
次のステップＳ６２においてＥＣＵ５０は、設定した加速開始タイミングから各カム軸２７、４０の回転数が基準回転数に達するまで各モータ２１、２２の回転数を設定した加速度で上昇させ、正転駆動モードへの切り替えを開始する。続くステップＳ６３においてＥＣＵ５０は、設定した各モータ２１、２２の加速度に基づいて各モータ２１、２２の回転数上昇時にインジェクタ１５から各気筒２に噴射する燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定し、各モータ２１、２２の回転数上昇時で、かつ吸気行程時又は圧縮行程時に設定した燃料量の燃料が対応する気筒２にそれぞれ供給されるように各気筒２のインジェクタ１５の動作をそれぞれ制御する。各気筒２に供給すべき燃料量は、エンジン１Ｂの各気筒２内で燃料が燃焼し、かつその燃焼で生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比に調整される量に設定される。また、ＥＣＵ５０は、この各モータ２１、２２の加速中にエンジン１Ｂのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量及び点火時期のうちの少なくともいずれか一つを調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７１】
一方、正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替えと判断した場合はステップＳ６４に進み、ＥＣＵ５０は正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替えるときの各モータ２１、２２の減速開始タイミングおよび減速度を設定する。各モータ２１、２２の減速開始タイミング及び減速度は、図１０のステップＳ４１の処理の同様の設定方法で設定される。次のステップＳ６５においてＥＣＵ５０は、設定した減速開始タイミング及び減速度各モータ２１、２２の回転数を減速させて一時停止させ、その後各カム２６が揺動駆動モードでそれぞれ駆動されるように駆動モードの切り替えを開始する。続くステップＳ６６においてＥＣＵ５０は、設定した各モータ２１、２２の減速度に基づいて各気筒２に噴射する燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ設定し、各モータ２１、２２の減速時で、かつ吸気行程時又は圧縮行程時に設定した燃料量の燃料が対応する気筒２にそれぞれ供給されるように各気筒２のインジェクタ１５の動作を制御する。各気筒２に供給すべき燃料量は、エンジン１Ｂの各気筒２内で燃料が燃焼し、かつその燃焼で生じた排気の空燃比が排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比に調整される量に調整される。また、ＥＣＵ５０は、この各モータ２１、２２の減速中にエンジン１Ｂのトルク変動が抑制されるように各気筒２の吸入空気量及び点火時期のうちの少なくともいずれか一つを調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７２】
以上に説明したように、図１２の制御ルーチンでは、カム２６の駆動モードを切り替える場合に各モータ２１、２２の加速度及び減速度、すなわち回転数変化率を許容範囲内に制限するので、各カム軸２７、４０の急加速及び急減速を防止して各伝達機構２４、２５にかかる負荷を抑制できる。また、この回転数変更時にも、各気筒２から排気通路９に排気浄化触媒１６の劣化が進行し難い空燃比の排気が流出するように各気筒２に供給する燃料量を調整するので、排気浄化触媒１６の劣化を抑制できる。さらに、この駆動モード切り替え時にエンジン１Ｂのトルク変動を抑制すべく吸入空気量及び点火時期のうちの少なくともいずれか一方を調整するので、トルクショックを防止できる。
【００７３】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、動弁装置の各モータの回転数変化率が許容範囲に制限されるのは、燃料カット運転への移行時、減筒運転への移行時、及び動弁装置の駆動モード変更時に限定されない。
エンジンの回転数に応じたカム軸の回転数変更時に回転数変化率が許容範囲を超える場合にも、回転数変化率を許容範囲内に制限してもよい。
【００７４】
回転数変更時の回転数変化率は一定でなくてもよい。例えば、各モータを停止すべく回転数を低下させている場合、この回転数低下時の減速度をエンジンの運転状態などに応じて適宜変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の形態に係る動弁装置が組み込まれたエンジンを示す図。
【図２】図１の吸気側の動弁装置の斜視図。
【図３】図１の吸気側の動弁装置の断面図。
【図４】各駆動モードにおけるカムの動作を示す図で、（ａ）が正転駆動モードにおけるカムの動作を示し、（ｂ）が揺動駆動モードにおけるカムの動作を示す。
【図５】図１のＥＣＵが実行する燃料カット制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】動弁装置の各モータの減速開始タイミング及び減速度の設定方法について説明するための図で、（ａ）は第１の気筒群の各気筒の吸気弁のリフトカーブの一例を示し、（ｂ）は第１のモータの回転速度の時間変化の一例を示し、（ｃ）は第２の気筒群の各気筒の吸気弁のリフトカーブの一例を示し、（ｄ）は第２のモータの回転速度の時間変化の一例を示す。
【図７】図１のＥＣＵが実行する気筒休止制御ルーチンを示すフローチャート。
【図８】図１のＥＣＵが実行する駆動モード制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の形態に係る動弁装置が組み込まれたエンジンを示す図。
【図１０】図９のＥＣＵが実行する燃料カット制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】図９のＥＣＵが実行する気筒吸気制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】図９のＥＣＵが実行する駆動モード制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ、１Ｂ  エンジン（内燃機関）
２  気筒
８  吸気通路
９  排気通路
１０  吸気弁
１２  点火プラグ（燃焼制御パラメータ調整手段）
１４  スロットル弁（燃焼制御パラメータ調整手段）
１５  インジェクタ（燃料噴射弁、燃焼制御パラメータ調整手段）
１６  排気浄化触媒
２０Ａ、２０Ｂ  動弁装置
２１  第１の電動機
２２  第２の電動機
２３  カム機構（運動変化手段）
２４  第１の伝達機構（動力伝達機構）
２５  第２の伝達機構（動力伝達機構）
５０  エンジンコントロールユニット（電動機制御手段、回転数変化率制限手段、燃料噴射量決定手段、燃料噴射弁動作設定手段、トルク変動抑制手段、燃料供給停止手段、電動機停止手段）
【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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