(57)【要約】【課題】  可変制御と一定制御との切換えに失敗したときに、失敗した切換えを再実行させることで、燃焼不適合状態での機関運転を抑制する。【解決手段】  両弁大リフト領域から片弁小リフト領域に変化したか否かを判別する（ステップ１０２）。片弁小リフト領域に変化した場合に、つまり、切換ピンの挿入が実行された場合に、ＮＯｘ濃度に基づいて機関の燃焼状態が正常であるか否かを判別する（ステップ１０６）。燃焼状態が異常である場合には、機関出力を減少させることで、車両運転者によるアクセルの踏み込み操作を促す（ステップ１０８）。アクセル操作により両弁大リフト領域に復帰した後、再度片弁小リフト領域に変化すると、切換ピンの挿入が再度実行される。【選択図】      図７
2007071115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気側に複数弁を有する内燃機関であって、
前記複数弁のうち特定弁の開弁特性を可変とする可変制御を行う可変動弁機構と、
前記特定弁の開弁特性のみを一定とする一定制御を行う固定動弁機構と、
前記可変動弁機構による前記特定弁の可変制御から、前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御に、内燃機関の運転状態に応じて切り換える切換手段と、
前記切換手段による切換えの失敗を検出する切換失敗検出手段と、
前記切換失敗検出手段により切換えの失敗が検出されたときに、機関出力を低下させる機関出力変更手段とを備えたことを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の可変動弁機構を有する内燃機関において、
前記機関出力変更手段は、運転者によるアクセル操作により前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御が実行される第１運転領域から、前記可変動弁機構による前記特定弁の一定制御が実行される第２運転領域に変化するまで、機関出力を低下させるものであることを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。
【請求項３】
吸気側に複数弁を有する内燃機関であって、
前記複数弁のうち特定弁の開弁特性を可変とする可変制御を行う可変動弁機構と、
前記特定弁の開弁特性を一定とする一定制御を行う固定動弁機構と、
前記可変動弁機構による前記特定弁の可変制御から、前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御に、内燃機関の運転状態に応じて切り換える切換手段と、
前記切換手段による切換えの失敗を検出する切換失敗検出手段と、
前記切換失敗検出手段により切換えの失敗が検出されたときに、失敗した切換えを再実行する切換再実行手段とを備えたことを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の可変動弁機構を有する内燃機関において、
前記切換再実行手段により切換えを再実行する前に、切換えの失敗により低下した機関出力をアクセル開度に基づいた出力に補正する機関出力補正手段を更に備えたことを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構を有する内燃機関に係り、特に、特定バルブの開弁特性を可変制御と一定制御とに切換え可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量や作用角を機械的に変更する可変動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１の可変動弁装置によれば、吸気カムと吸気バルブとの間に、可変動弁伝達機構としての四節リンク機構が設けられている。この四節リンク機構の姿勢を制御して吸気カムと入力アームの入力部との相対位置を変更することで、吸気バルブの開弁特性を機械的に変更することができる。
また、上記可変動弁装置において、第１吸気バルブと第１吸気カムとの間と、第２吸気バルブと第２吸気カムとの間に、それぞれ四節リンク機構（以下、それぞれ「第１リンク機構」，「第２リンク機構」という。）が設けられている。さらに、第２リンク機構の姿勢を保持する固定プレートが設けられ、第２リンク機構と第１リンク機構又は固定プレートとを連結するピンが設けられている。
【０００３】
このピンにより、第１リンク機構と第２リンク機構とが連結されると、第１リンク機構と第２リンク機構とは常に同一の姿勢をとる。この場合、第１吸気バルブと第２吸気バルブとを同一の開弁特性に制御することができる。
一方、ピンにより、第２リンク機構と固定プレートとが連結されると、第２リンク機構の姿勢は一定の姿勢に固定される。この場合、第２吸気バルブの開弁特性を一定の開弁特性（例えば、大リフト量及び大作用角）に固定した状態で、第１リンク機構の姿勢を制御することにより、第１吸気バルブの開弁特性のみを機械的に変更することができる。
【０００４】
つまり、上記可変動弁装置によれば、第１及び第２吸気バルブの開弁特性を同一にする場合と、それらの開弁特性を相違させる場合とを選択的に実行することができる。第１吸気バルブと第２吸気バルブとの開弁特性（特に、リフト量）を相違させることにより、燃焼室内において旋回流（スワール）を発生させることが可能となり、燃焼室内における燃焼の安定化を図ることが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１００５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ピンの挿入位置によって、第２吸気バルブの開弁特性を変更可能な可変制御と、第２吸気バルブの開弁特性が大リフト量及び大作用角に固定される一定制御とが切換え可能である。すなわち、両弁可変制御と片弁可変制御とが切換え可能である。
ところで、ピンの挿入を確実に行うためには、開弁特性の制御を切り換える際に、第１コントロールアームの貫通穴の位置、ピンの位置、及び、固定プレートの貫通穴の位置が、完全に一致することが望ましい。しかし、これらの位置を完全に一致させるのは工作精度上難しく、仮に完全に一致させることができたとしても、実際の切換え時に何らかの外力が作用する場合があり、また、回転制御軸の制御精度等の影響を受ける。このため、これら貫通穴とピンの位置を完全に一致させることは難しい。
このため、複数気筒のうち何れかの気筒において、貫通穴へのピンの挿入が失敗する事態が生じ得る。固定プレートの貫通穴へのピンの挿入に失敗した場合には、片弁可変制御を行うことができず、燃焼室内においてスワールが不足してしまい、最適な燃焼状態が得られなくなってしまう。その結果、燃焼不適合状態での機関運転が継続して行われてしまう。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、可変制御と一定制御との切換えに失敗したときに、失敗した切換えを再実行させることで、燃焼不適合状態での機関運転を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、吸気側に複数弁を有する内燃機関であって、
前記複数弁のうち特定弁の開弁特性を可変とする可変制御を行う可変動弁機構と、
前記特定弁の開弁特性のみを一定とする一定制御を行う固定動弁機構と、
前記可変動弁機構による前記特定弁の可変制御から、前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御に、内燃機関の運転状態に応じて切り換える切換手段と、
前記切換手段による切換えの失敗を検出する切換失敗検出手段と、
前記切換失敗検出手段により切換えの失敗が検出されたときに、機関出力を低下させる機関出力変更手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記機関出力変更手段は、運転者によるアクセル操作により前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御が実行される第１運転領域から、前記可変動弁機構による前記特定弁の一定制御が実行される第２運転領域に変化するまで、機関出力を低下させるものであることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、吸気側に複数弁を有する内燃機関であって、
前記複数弁のうち特定弁の開弁特性を可変とする可変制御を行う可変動弁機構と、
前記特定弁の開弁特性を一定とする一定制御を行う固定動弁機構と、
前記可変動弁機構による前記特定弁の可変制御から、前記固定動弁機構による前記特定弁の一定制御に、内燃機関の運転状態に応じて切り換える切換手段と、
前記切換手段による切換えの失敗を検出する切換失敗検出手段と、
前記切換失敗検出手段により切換えの失敗が検出されたときに、失敗した切換えを再実行する切換再実行手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記切換再実行手段により切換えを再実行する前に、切換えの失敗により低下した機関出力をアクセル開度に基づいた出力に補正する機関出力補正手段を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、特定弁の可変制御から一定制御への切換えが失敗した場合に、機関出力を低下させることで、車両運転者にアクセル操作を促すことができる。アクセル操作により運転状態が一時的に変わるため、可変制御から一定制御への切換えを再度実行することができる。よって、一定制御が実行されない状態で、すなわち、燃焼不適合状態での機関運転を抑制することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、車両運転者に確実にアクセル操作をさせて、運転領域を変化させることができるため、切換手段により切換えを確実に再実行することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、特定弁の可変制御から一定制御への切換えが失敗した場合に、切換えを再度実行することによって、燃焼不適合状態での機関運転を抑制することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、切換えを再実行する前に機関出力を補正することで、運転者は出力低下に伴う違和感を感じることなく運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本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。
【００１７】
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００１８】
内燃機関１は、内部にピストン３を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン３は、クランク機構を介してクランクシャフト５と接続されている。クランクシャフト５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランクシャフト５の回転角度を検出するように構成されている。
【００１９】
シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。
【００２０】
シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１２を備えている。吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１４が設けられている。本実施の形態１のシステムは、複数の吸気ポート１２に対応して複数の吸気バルブ１４が設けられている。図１には、吸気ポート１２と吸気バルブ１４とをそれぞれ１つずつ示している。吸気バルブ１４と吸気カム軸１５の吸気カム１６との間には、可変動弁装置１８が設けられている。可変動弁装置１８の詳細については、後述する。吸気カム軸１５は、図示しない連結機構を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００２１】
吸気ポート１２には、吸気通路１９が接続されている。吸気ポート１２の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。吸気通路１９の途中にはサージタンク２１が設けられている。
【００２２】
サージタンク２１の上流にはスロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、スロットルモータ２３により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２２は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度センサ２５が設けられている。スロットル開度センサ２５は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。スロットルバルブ２２の上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流にはエアクリーナ２７が設けられている。
【００２３】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート２８を備えている。排気ポート２８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ２９が設けられている。排気ポート２８には排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、排気ガスを浄化する触媒３３が設けられている。触媒３３の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ３１と、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ３２とが設けられている。
【００２４】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１１、可変動弁装置１８、インジェクタ２０、スロットルモータ２３のほか、後述するポンプ８２及び排出弁８４（図５参照）等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６、スロットル開度センサ２５、アクセル開度センサ２４、エアフロメータ２６、空燃比センサ３１、ＮＯｘセンサ３２等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２により検出されるＮＯｘ濃度に基づいて、内燃機関の燃焼状態の良否を判別する。
【００２５】
［可変動弁装置の構成］
図２は、図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置１８の構成を説明するための斜視図である。
図２に示すように、吸気カム軸１５には、１気筒当たり２つの吸気カム１６，１７が設けられている。そして、第１吸気カム１６を中心にして左右対称に２つの吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒが配置されている。第１吸気カム１６と吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒとの間には、第１吸気カム１６の回転運動に各吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト運動を連動させる可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒがそれぞれ設けられている。一方、第２吸気カム１７は、第１吸気カム１６との間で、第２吸気バルブ１４Ｒを挟むようにして配置されている。第２吸気カム１７と第２吸気バルブ１４Ｒとの間には、第２吸気カム１７の回転運動に第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動を連動させる固定動弁機構７０が設けられている。本可変動弁装置１８は、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト連動の連動先を、可変動弁機構４０Ｒと固定動弁機構７０との間で選択的に切り換えることができるように構成されている。
【００２６】
（１）可変動弁機構の詳細構成
図３は、図２に示す可変動弁装置１８における可変動弁機構４０の構成を説明するための図である。具体的には、図３は、可変動弁機構４０を吸気カム軸１５の軸方向から見た図である。尚、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒは、基本的には、第１吸気カム１６に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別しないときには、単に可変動弁機構４０と表記する。同様に、可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒの各構成部品や吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒ等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するＬ、Ｒの記号は付けないものとする。
【００２７】
図３に示すように、ロッカーアーム３５は吸気バルブ１４によって支持されている。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６とロッカーアーム３５との間に介在している。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６の回転運動とロッカーアーム３５の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
【００２８】
可変動弁機構４０は、吸気カム軸１５と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、中間アーム４４がピン４５によって取り付けられている。ピン４５は、制御軸４１の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム４４は、ピン４５を中心にして揺動するように構成されている。
【００２９】
制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、第１吸気カム１６に対向する側に、スライド面５０ａを有する。スライド面５０ａは、第２ローラ５３に接触するように形成されている。スライド面５０ａは、第２ローラ５３が揺動カムアーム５０の先端側から制御軸４１の軸中心側に向かって移動するほど、第１吸気カム１６との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１を有する。揺動カム面５１は、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１aと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面５１ｂとで構成されている。
【００３０】
スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面との間には、第１ローラ５２と第２ローラ５３が配置されている。より具体的には、第１ローラ５２は、第１吸気カム１６の周面と接触するように配置されている。また、第２ローラ５３は、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａに接触するように配置されている。第１ローラ５２と第２ローラ５３とは、共に中間アーム４４の先端部に固定された連結軸５４によって回転自在に支持されている。中間アーム４４は、ピン４５を支点として揺動するので、これらのローラ５２，５３もピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａおよび第１吸気カム１６の周面に沿って揺動する。
【００３１】
また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング３８の他端は、内燃機関の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング３８は圧縮バネである。ロストモーションスプリング３８から受ける付勢力により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられ、更に、第１ローラ５２が第１吸気カム１６に押し当てられる。これにより、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。
【００３２】
揺動カムアーム５０の下方には、上記ロッカーアーム３５が配置されている。ロッカーアーム３５には、揺動カム面５１に対向するようにロッカーローラ３６が設けられている。ロッカーローラ３６は、ロッカーアーム３５の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム３５の一端は、バルブ１４のバルブシャフト１４ａによって支持されており、ロッカーアーム３５の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３７によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト１４ａは、図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム３５を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ３６は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３７によって揺動カムアーム５０の揺動カム面５１に押し当てられている。
【００３３】
上述した可変動弁機構４０の構成によれば、第１吸気カム１６の回転に伴って、第１吸気カム１６の押圧力が第１ローラ５２及び第２ローラ５３を介してスライド面５０ａに伝達される。その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ５６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂにまで及ぶと、ロッカーアーム３５が押し下げられ、バルブ１４が開弁する。
【００３４】
また、可変動弁機構４０の構成によれば、制御軸４１の回転角度を変化させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。そうすると、第１吸気カム１６の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム５０が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム３５が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転角度は、制御軸４１が図３における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸４１を時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を大きくすることができる。
【００３５】
（２）固定動弁機構の詳細構成
次に、図２及び図４を参照して、固定動弁機構７０の詳細な構成について説明する。図４は、図２に示す可変動弁機構４０及び固定動弁機構７０を示す分解斜視図である。
図２に示すように、固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７と第２揺動カムアーム５０Ｒとの間に介在している。固定動弁機構７０は、第２揺動カムアーム５０Ｒの揺動運動を第２吸気カム１７の回転運動に連動させるものである。固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７によって駆動される大リフトアーム７１と、大リフトアーム７１を第２揺動カムアーム５０Ｒに結合させるアーム結合機構７２（図４参照）とを備えている。アーム結合機構７２は、後述する切換ピン７４、油圧室７５、ピン穴７６、リターンスプリング７７及びピストン７８によって構成されている。
【００３６】
大リフトアーム７１は、制御軸４１上に第２揺動カムアーム５０Ｒと並んで配置され、第２揺動カムアーム５０Ｒとは独立して回転可能となっている。大リフトアーム７１には、第２吸気カム１７の周面に接触する入力ローラ７３が回転可能に支持されている。
図４に示すように、大リフトアーム７１には、バネ座７１ａが形成されている。このバネ座７１ａには、上記揺動カムアーム５０と同様に、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。このロストモーションスプリングのバネ力によって、入力ローラ７３が第２吸気カム１７の周面に押し当てられる。
【００３７】
大リフトアーム７１は、第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて出し入れ可能な切換ピン７４を備えている。大リフトアーム７１には、第２揺動カムアーム５０Ｒ側に開口部を有する油圧室７５が形成されている。この油圧室７５内に切換ピン７４が嵌め込まれている。油圧室７５は、後述する油圧系に接続されている。油圧系により油圧室７５内の油圧が高められた場合に、切換ピン７４は、その油圧によって油圧室７５から第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて押し出される。
【００３８】
一方、第２揺動カムアーム５０Ｒには、大リフトアーム７１側に開口部を有するピン穴７６が形成されている。切換ピン７４とピン穴７６は、制御軸４１を中心とする同じ円弧上に配置されている。これにより、第２揺動カムアーム５０Ｒが大リフトアーム７１に対して所定の回転角度に位置したとき、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致するようになっている。ピン穴７６内には、その奥側からリターンスプリング７７と、リフタとしてのピストン７８とが配置されている。
【００３９】
図５は、切換ピン７４を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
図５に示すように、制御軸４１内には、油路８１が形成されている。この油路８１は、油圧室７５と、制御軸４１と大リフトアーム７１との摺動隙間と、制御軸４１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの摺動隙間とにそれぞれ接続されている。また、この油路８１は、ポンプ８２に接続されている。油路８１の途中には、排出路８３が接続されている。排出路８３には、排出弁８４が設けられている。さらに、排出路８３における排出弁８４の下流にはオリフィス８５が設けられている。
ポンプ８２で加圧された潤滑油は、油路８１を通って上記摺動隙間に供給される。また、油路８１を流れる潤滑油の一部は、油圧室７５に供給される。よって、油圧室８５内の油圧を上げることができる。一方、排出弁８４を開弁操作すると、排出路８３から潤滑油が排出される。これにより、油圧室８５内の油圧を下げることができる。油圧室７５内の油圧を制御することにより、切換ピン７４を作動させることができる。
【００４０】
［実施の形態１の特徴］
（片弁可変制御）
上記システムでは、第２揺動カムアーム５０Ｒが大リフトアーム７１に対して所定の回転角度に位置したとき、切換ピン７４とピン穴７６の位置が一致する。ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したとき、切換ピン７４はピストン７８に当接する。このとき、リターンスプリング７７がピストン７８を押す力よりも、油圧室７５内の油圧が切換ピン７４を押す力の方が大きければ、切換ピン７４は、ピストン７８をピン穴７６の奥に押し込むようにしてピン穴７６内に進入する。つまり、油圧室７５内の油圧を油圧系により上げることで、切換ピン７４をピン穴７６に挿入することができる。切換ピン７４がピン穴７６内に挿入されると、第２揺動カムアーム５０Ｒと大リフトアーム７１とが連結される。これにより、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を可変動弁機構２０Ｒから固定動弁機構７０へ切り換えることができる。
この場合、第２揺動カムアーム５０Ｒには、吸気カム軸１５の回転運動が第２吸気カム１４から大リフトアーム７１を介して伝達される。第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性は、第２吸気カム１７、大リフトアーム７１および第２揺動カムアーム５０Ｒの形状及び位置関係によって機械的に決まり、制御軸４１の回転角度に関係なく常に一定の開弁特性（大リフト及び大作用角）に固定される。すなわち、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を一定とする一定制御が行われる。これに対し、第１揺動カムアーム５０Ｌには、第１吸気カム１６から第１ローラ５２及び第２ローラ５３Ｌを介して吸気カム軸１５の回転運動が伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性は、制御軸４１の回転角度に連動して変化することになる。
従って、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を固定した状態で、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性のみを制御軸４１の回転角度に連動させて変化させることができる片弁可変制御を行うことができる。
【００４１】
（両弁可変制御）
一方、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したときに、油圧室７５内の油圧を油圧系により下げることで、切換ピン７４をピン穴７６から抜くことができる。これにより、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの連結が解除される。よって、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を固定動弁機構７０から可変動弁機構２０Ｒへ切り換えることができる。
この場合、カム軸１５の回転運動は、第１吸気カム１６から第１及び第２ローラ５２，５３を介して、第１及び第２揺動カムアーム５０Ｌ，５０Ｒのそれぞれのスライド面５０ａに伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌ及び第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性は、同一であり、制御軸４１の回転に連動して変化することとなる。すなわち、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性を可変とする可変制御が行われる。
従って、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性と第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性とを制御軸４１の回転角度に連動させて共に変化させることができる両弁可変制御を行うことができる。
【００４２】
図６は、運転領域と吸気バルブの開弁特性制御との関係を示す図である。
図６に示すように、吸気バルブの開弁特性制御の領域は、機関回転数NEと負荷KLとによって定められる運転領域によって定められている。
両弁可変制御が行われる両弁可変制御領域（以下「両弁大リフト領域」ともいう。）では、多くの吸入空気量を得ることが優先されるため、スワールの要求が低い。この領域では、切換ピン７４は大リフトアーム７１内に収まっているため、第２吸気バルブ１４Ｒは可変制御される。よって、機関運転中はＥＣＵ６０により制御軸４１の回転角度を制御することで、両吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒの開弁特性を共に大リフト及び大作用角とされる。
一方、片弁可変制御領域（以下「片弁小リフト領域」ともいう。）では、スワールの要求が高い。この領域では、切換ピン７４の一部は大リフトアーム７１から出て、第２揺動カムアーム５０Ｒ内に挿入されているため、第２吸気バルブ１４Ｒは一定制御される。よって、機関運転中、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁特性は大リフト及び大作用角に固定され、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁特性が連続可変される。
両弁可変制御領域（両弁大リフト領域）と、片弁可変制御領域（片弁小リフト領域）との境界は、切換ピン作動線Ａとなる。
【００４３】
例えば、図６に示す点Ｂで運転しているとする。点Ｂは両弁可変制御領域であるため、切換ピン７４は大リフトアーム７１の油圧室７５内に収まっている。その後、車両運転者によりアクセル開度が小さくされると、矢印Ｅのようにトルク曲線Ｃに沿って運転状態が移動する。そして、このトルク曲線Ｃと切換ピン作動線Ａとの交点Ｄにおいて、切換ピン７４が第２揺動カムアーム５０Ｒのピン穴７６に挿入される。これにより、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとが連結される。そうすると、第２吸気バルブ１４Ｒは、開弁特性が固定される一定制御が実行される。
【００４４】
ところが、切換ピン作動線Ａ上の点Ｄにおいて、複数の気筒において切換ピン７４の挿入が行われる。何れかの気筒で切換ピン７４の挿入が失敗する事態が生じ得る。この場合、要求されるスワールを燃焼室内で生成することができないため、燃焼不適合状態で運転が継続されることとなる。スワールが不足すると、未燃ＨＣが増加し、トルクが低下してしまう。このトルク低下を補うため、燃料噴射量を増量すると、燃費が悪化してしまう。
【００４５】
そこで、本実施の形態１では、切換ピンの挿入が失敗したと判断される場合、機関出力を強制的に一定割合低下させる。これにより、車両運転者にアクセルペダルを踏み込むように促す。車両運転者によりアクセルペダルが踏み込まれると、矢印Ｆで示すように、運転領域が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域に復帰する。すなわち、第２揺動カムアーム５０Ｒから切換ピン７４が引き抜かれる。ここでは、車両運転者により過度にアクセルペダルが踏み込まれているため、車両運転者はアクセルペダルを戻すこととなる。その結果、再度切換ピン作動線を跨ぐことになり、第２揺動カムアーム５０Ｒへの切換ピンの挿入が再度実行される。
従って、切換ピンの挿入に失敗したときに、機関出力を低下させて、運転者によるアクセル踏み込み操作を促す。アクセルの踏み込み操作により、一時的に両弁大リフト領域に復帰させることで、切換ピンを引き抜くことができ、その後切換ピン７４の挿入を再度実行することができる。これにより、燃焼不適合状態での機関運転を抑制することができる。その結果、エミッションの悪化を抑制することができ、運転性能（ドライバビリティー）の悪化を抑制することができる。また、動弁系、燃焼室周辺部品、潤滑油、内燃機関冷却水等の劣化を防止することができるため、内燃機関の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
［実施の形態１における具体的処理］
図７は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図７に示すルーチンによれば、先ず、運転領域が両弁大リフト領域であるか否かを判別する（ステップ１００）。ここで、ＥＣＵ６０は、運転領域を、機関回転数NEと負荷KLとによって把握することができる。
【００４７】
ステップ１００で運転領域が両弁大リフト領域であると判別された場合には、ステップ１０２の処理を実行する。ステップ１０２では、運転領域が片弁小リフト領域に変化したか否かを判別する。このステップ１０２では、図６に示す切換ピン作動線Ａを高回転から低回転の方向に跨いだか否か、すなわち、切換ピン７４の第２揺動カムアーム５０Ｒへの挿入が実行されたか否かが判別される。
【００４８】
ステップ１０２で運転領域が片弁小リフト領域に変化したと判別された場合、つまり、切換ピン７４の第２揺動カムアーム５０Ｒへの挿入が実行されたと判別された場合には、内燃機関１の燃焼状態を検出する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、ＥＣＵ６０は、ＮＯｘセンサ３２からＮＯｘ濃度を読み込む。
【００４９】
次に、上記ステップ１０４で読み込まれたＮＯｘ濃度に基づいて、燃焼状態が正常であるか否かを判別する（ステップ１０６）。このステップ１０６において、ＥＣＵ６０は、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、機関回転数NEと負荷KLとに応じたＮＯｘ濃度の許容範囲を読み出す。そして、この許容範囲、つまり、正常な燃焼状態でのＮＯｘ濃度の範囲に、上記ステップ１０４で読み込まれたＮＯｘ濃度が入っているか否かを判別する。
【００５０】
ステップ１０６で燃焼状態が異常であると判別された場合には、少なくとも何れかの気筒で切換ピン７４の挿入に失敗したと判断される。ここで、切換ピン７４の挿入に失敗したまま運転すると、スワール不足のため最適燃焼状態が得られない。その結果、最適燃焼状態の場合（すなわち、上記許容範囲）に比して、通常はＮＯｘ濃度が低くなる。また、燃焼室１０内で部分的に高温になった場合には、上記許容範囲よりも高くなる。このように、ＮＯｘ濃度が許容範囲から外れ、燃焼状態が異常であると判断された場合には、機関出力を一定割合減少させる（ステップ１０８）。ＥＣＵ６０は、機関出力を減少させる方法として、点火時期を遅角させる方法、スロットルバルブを閉じることで空気量を減らす方法、燃料噴射量を減らす方法のうち、少なくとも１つを選択することができる。このように、機関出力を減少させることで、車両運転者によるアクセルペダルの踏み込みが促される。なお、減少割合は、車種や機関特性に応じて定めることができる。
【００５１】
次に、運転領域が両弁大リフト領域に復帰したか否かを判別する（ステップ１１０）。このステップ１１０では、車両運転者によるアクセルペダルが踏み込まれた結果、図６に示す切換ピン作動線を低回転から高回転の方向に跨いだか否かが判別される。
ステップ１１０で両弁大リフト領域に復帰していないと判別された場合には、ステップ１０８の処理に戻る。これにより、機関出力が更に一定割合減少せしめられる。
【００５２】
ステップ１１０で両弁大リフト領域に復帰したと判別された場合には、ステップ１０２の処理に戻る。このようにステップ１０２の処理に戻るということは、車両運転者が過剰にアクセルを踏み込んでいる状態である。よって、通常、車両運転者はアクセルを戻すこととなる。その結果、運転領域は両弁大リフト領域に一旦復帰した後、片弁小リフト領域に移動する。よって、切換ピン７４の挿入が再度実行される。そうすると、ステップ１０２で“YES”と判定され、ステップ１０４，１０６の処理が実行される。すなわち、上記と同様にして、ＮＯｘセンサ３２から取り込んだＮＯｘ濃度に基づいて、燃焼状態が正常であるか否かを判別する。そして、燃焼状態が正常であると判別された場合には、全ての気筒２で切換ピン７４の挿入が正常に行われたと判別され、本ルーチンを終了する。一方、燃焼状態が異常であると判別された場合には、少なくとも何れかの気筒で切換ピン７４の挿入に失敗したと判断され、上記のようにステップ１０８の処理を再び実行する。
【００５３】
以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、運転領域が両弁大リフト領域から片弁小リフト領域に変化した後、すなわち、切換ピン７４の第２揺動カムアーム５０Ｒへの挿入が実行された後、ＮＯｘ濃度に基づいて燃焼状態が正常であるか否かを判別する。そして、燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、何れかの気筒で切換ピン７４の挿入失敗があった場合には、機関出力を減少させ、車両運転者にアクセルを踏み込むように促す。車両運転者がアクセルを踏み込み、運転領域を両弁大リフト領域に復帰させ、更にアクセルを戻し片弁小リフト領域に移行させることで、切換ピン７４の第２揺動カムアーム５０Ｒへの挿入を再度実行することができる。従って、切換ピン７４の挿入が失敗した状態で、つまり、燃焼不適合状態で運転が継続されることを抑制することができる。
【００５４】
ところで、本実施の形態１では、ＮＯｘ濃度に基づいて燃焼状態の良否を判別したが、ＮＯｘセンサ３２に換えてＨＣセンサを設け、ＨＣ濃度に基づいて燃焼状態が正常であるか否かを判別してもよい。また、排気温度センサ或いは筒内圧センサを設け、排気温度や筒内圧センサに基づいて燃焼状態が正常であるか否かを判別してもよい。これらの場合も、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
また、本実施の形態１では、切換ピン７４を大リフトアーム７１に設け、ピン穴７６を第２揺動カムアーム５０Ｒに設けているが、ピン穴を大リフトアームに設け、切換ピンを第２揺動カムアーム５０Ｒに設けてもよい。
また、切換ピン７４を作動させる駆動力として油圧を用いているが、電磁力等の他の駆動力を用いてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態１ではガソリンエンジンについて説明したが、本発明をディーゼルエンジンにも適用することができる。この場合、機関出力を減少させる方法として、噴射時期を遅角する方法、及び／又は、燃料噴射量を減らす方法を選択することができる。
【００５７】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１の発明における「切換失敗検出手段」が、ステップ１０８の処理を実行することにより第１の発明における「機関出力変更手段」が、ステップ１１０の処理を実行することにより第２の発明における「機関出力変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００５８】
実施の形態２．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１〜図５に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５９】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、ＮＯｘ濃度に基づいて切換ピンの挿入が正常に実行されたか否かを判別し、切換ピンの挿入が失敗であると判別されると、機関出力を強制的に低下させて、運転者にアクセルペダルを踏み込むように促した。そして、アクセルの踏み込みにより、運転領域を一時的に両弁大リフト領域に復帰させ、片弁小リフト領域に変化する際に切換ピンの挿入を再度実行できるようにした。
しかし、運転者にアクセルペダルを踏み込ませるために機関出力を一定割合低下させるため、運転者が運転中に違和感を感じる可能性がある。
【００６０】
そこで、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に切換ピンの挿入が正常に実行されたか否かを判別し、切換ピンの挿入が失敗したと判別されると、機関出力をアクセル開度からの要求出力とする。すなわち、切換ピンの挿入失敗により低下した機関出力の補正を実行する。その上で、運転領域に関わらず、切換ピン７４を一旦引き抜き、再度挿入を実行する。よって、運転者が違和感を感じることなく、切換ピンの挿入のリトライを実行することができる。
【００６１】
［実施の形態２における具体的処理］
図７は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図７に示すルーチンは、上記実施の形態１のフローチャートのステップ１０８，１１０に代えて、ステップ１１２，１１４が加えられている。
【００６２】
つまり、本ルーチンによれば、上記実施の形態１と同様に、ステップ１０６の判別処理まで実行される。ステップ１０６で燃焼状態が異常であると判別された場合には、少なくとも何れかの気筒で切換ピン７４の挿入に失敗したと判断される。この場合、切換ピン７４の挿入に失敗した気筒では、第２吸気バルブ１４Ｒの一定制御が実行できないため、片弁小リフト運転が実行できなくなる。その結果、要求スワールに対してスワール不足となり、最適な燃焼状態が得られない。このため、アクセル開度からの要求出力に比して、実際の機関出力が低くなってしまう。ステップ１１２では、アクセル開度からの要求出力となるように、機関出力を増加させる。ここで、ＥＣＵ６０は、出力増加の補正を行う方法として、点火時期を進角させる方法、燃焼噴射量を増加させる方法、スロットル開度TAを大きくすることで空気量を増加させる方法のうち、少なくとも１つを選択することができる。このように、機関出力を増大させることで、切換ピン７４の挿入ミスがあった場合でも、車両運転者は出力不足に伴う違和感を感じることなく走行することができる。
【００６３】
そして、切換ピン７４を第２揺動カムアーム５０Ｒから一旦抜いて、大作用角アーム７１の油圧室７５内に収まっている状態にした後、切換ピン７４を第２揺動カムアーム５０Ｒへの挿入を実行する（ステップ１１４）。すなわち、強制的に一旦両弁大リフト状態にした後、切換ピン７４の挿入のリトライを実行して片弁小リフト状態にする。
【００６４】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、燃焼状態が異常であると判別された場合、つまり、何れかの気筒で切換ピン７４の挿入ミスがあった場合には、挿入ミスに伴う機関出力の低下を補正し、切換ピン７４を強制的に一旦抜いて再度挿入する。従って、運転者に違和感を感じさせることなく、切換ピンの挿入を再度実行することができる。
【００６５】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０６の処理を実行することにより第３の発明における「切換失敗検出手段」がステップ１１４の処理を実行することにより第３の発明における「切換再実行手段」が、ステップ１１２の処理を実行することにより第４の発明における「機関出力補正手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置１８の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図２に示す可変動弁装置における可変動弁機構の構成を説明するための図である。
【図４】図２に示す可変動弁機構４０及び固定動弁機構７０を示す分解斜視図である。
【図５】切換ピン７４を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
【図６】運転領域と吸気バルブの開弁特性制御との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１    内燃機関
２    気筒
３    ピストン
４    シリンダブロック
５    クランクシャフト
６    クランク角センサ
８    シリンダヘッド
１０  燃焼室
１１  点火プラグ
１２  吸気ポート
１４  吸気バルブ
１５  吸気カム軸
１６，１７  吸気カム
１８  可変動弁装置
１９  吸気通路
２０  インジェクタ
２１  サージタンク
２２  スロットルバルブ
２３  スロットルモータ
２４  アクセル開度センサ
２５  スロットル開度センサ
２６  エアフロメータ
２７  エアクリーナ
２８  排気ポート
３０  排気通路
３１  空燃比センサ
３２  ＮＯｘセンサ
３３  触媒
３５  ロッカーアーム
３６  ロッカーローラ
３７  油圧式ラッシュアジャスタ
３８  ロストモーションスプリング
４０  可変動弁機構
４１  制御軸
４２  制御アーム
４３  ボルト
４４  中間アーム
４５  ピン
５０  揺動カムアーム
５２  第１ローラ
５３  第２ローラ
５４  連結軸
６０  ＥＣＵ
７０  固定動弁機構
７１  大リフトアーム
７２  アーム結合機構
７３  入力ローラ
７４  切換ピン
７５  油圧室
７６  ピン穴
７７  リターンスプリング
７８  ピストン
８１  油路
８２  ポンプ
８３  排出路
８４  排出弁
８５  オリフィス
【図１】
2007071115.tif 000003
【図２】
2007071115.tif 000004
【図３】
2007071115.tif 000005
【図４】
2007071115.tif 000006
【図５】
2007071115.tif 000007
【図６】
2007071115.tif 000008
【図７】
2007071115.tif 000009
【図８】
2007071115.tif 000010