JP2018112163A - 内燃機関システム - Google Patents

Abstract

【課題】２種類のカムによって吸気バルブを駆動する多気筒エンジンのシステムにおいて、当該エンジンの再始動を見据えた停止時のカムの切り換えに伴う燃費の悪化を抑える。
【解決手段】エンジンに対する停止要求が出された場合に、駆動カムの全てが大カムであるか否かを判定する。そして、駆動カムの全てが大カムでないと判定された場合、エンジンの停止を暫くの間に亘って延長し、その間に小カムから大カムへの切り換え制御を実行する。小カムから大カムへの切り換えには、自己保持型のソレノイドが使用される。切り換え制御では、最終気筒（＃２）の「ピン突き出し可能区間」が経過したタイミングで、エンジンの停止許可が出力される。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関システムに関する。

特開平７−２１７４１７号公報には、吸気バルブを駆動するカムを、低速域用と高速域用の２種類のカムの間で切り換えるエンジンシステムが開示されている。この従来のシステムでは、エンジンの停止時に所定期間だけエンジンの運転を継続させて高速域用カムから低速域用カムへの切り換えを行い、この所定期間の経過後にエンジンを停止させている。エンジンの停止後の再始動時に低速域用カムへの切り換えを行った場合は、この切り換えが間に合わなかったときにエンジンの始動不良が発生する。この点、従来のシステムによれば、低速域用カムへの切り換えを再始動前に済ませておくことができる。よって、エンジンの再始動を適切に行うことができる。

特開平７−２１７４１７号公報

上記公報に所定期間の詳細に関する記載はない。一般的な考えを当てはめた場合、低速域用カムへの切り換えを確実に完了させるために、所定期間は相応の期間に設定されることが予想される。しかし、所定期間を長い期間に設定すれば、エンジンの運転の継続期間も長くなり、燃費が悪化する。そして、この問題は、エンジンの気筒数が増えるほど顕著となることが明らかである。このように、従来のシステムは、多気筒エンジンの燃費の観点から改善の余地があるといえる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。即ち、２種類のカムによって吸気バルブを駆動する多気筒エンジンのシステムにおいて、当該エンジンの再始動を見据えた停止時のカムの切り換えに伴う燃費の悪化を抑えることを目的とする。

第１の発明は、上述した課題を解決するため、内燃機関システムであって、
複数気筒を有する内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒に設けられた吸気バルブと、
前記吸気バルブを駆動可能なカムプロフィールの異なる２種類の吸気カムと、
前記内燃機関のカムシャフトに設けられて前記吸気カムを気筒単位または気筒群単位で担持する複数のカムキャリアと、
前記カムキャリアのそれぞれに対応して設けられる複数のアクチュエータであって、前記カムキャリアと係合可能なピンの突き出し動作によって前記カムキャリアのそれぞれを前記カムシャフトの軸方向に順番にスライドさせて、前記吸気バルブを実際に駆動する駆動カムを前記吸気カムの間で切り換えるアクチュエータと、
前記内燃機関に対する停止要求が出された場合において、前記駆動カムに所定カムプロフィールを有するカムとは異なるカムが含まれると判定されたときは、前記駆動カムの切り換え指令を前記アクチュエータに対して出力すると共に、前記切り換え指令に基づいたスライド順序が最後となる最終カムキャリアと係合可能な最終ピンの突き出し動作の開始後、且つ、前記最終カムキャリアのスライドの開始前の所定タイミングにおいて前記内燃機関に対して停止指令を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記カムキャリアが、前記カムシャフトの軸方向に対して傾斜する傾斜溝と、前記傾斜溝の両端において前記傾斜溝と連通すると共に前記カムシャフトに対して直交する第１直交溝および第２直交溝と、を備え、
前記切り換え指令が、前記第１直交溝と対向する間に前記ピンに突き出し動作を行わせ、前記第１直交溝、前記傾斜溝および前記第２直交溝の順に当該ピンを移動させる指令であり、
前記所定タイミングが、前記最終カムキャリアが有する前記傾斜溝に前記最終ピンが差し掛かるよりも前のタイミングであることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記所定タイミングが、前記最終ピンの突き出し動作が開始されるタイミングであることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータが、励磁コイルへの通電により前記ピンに突き出し動作を行わせ、前記励磁コイルへの通電の遮断後も前記ピンの突き出し動作を保持する自己保持型のソレノイドであり、
前記切り換え指令が、前記最終ピンの突き出し動作が可能な期間のうちの最も早いタイミングで前記最終ピンの突き出し動作が開始されるように、前記最終カムキャリアに対応するソレノイドが有する前記励磁コイルへの通電を開始する指令を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関に対する停止要求が出された場合に駆動カムを切り換えるときは、停止要求への応答を保留しつつ、駆動カムの切り換え指令をアクチュエータに対して出力することができる。また、スライド順序が最後となる最終カムキャリアと係合可能な最終ピンの突き出し動作の開始後、且つ、最終カムキャリアのスライドの開始前の所定タイミングにおいて内燃機関に対して停止指令を出力することができる。よって、最終カムキャリアのスライドの開始後に停止指令を出力する場合に比べて、燃費の悪化を抑えることができる。なお、上記所定タイミングでは最終ピンの突き出し動作が少なくとも開始されている。そのため、上記所定タイミングで内燃機関を停止したとしても、その後の再始動時におけるクランキングの際に最終ピンの突き出し動作の続きを行わせて、最終カムキャリアと最終ピンを係合させることができる。そして、カムシャフトが回転すれば、係合状態にある最終カムキャリアがスライドするので、最終気筒の駆動カムが切り換えられることになる。

第２の発明によれば、最終カムキャリアが有する傾斜溝に最終ピンが差し掛かるよりも前のタイミングにおいて、内燃機関に対して停止指令を出力することができる。つまり、最終カムキャリアが有する第１直交溝を最終ピンが移動している間のタイミングにおいて、内燃機関に対して停止指令を出力することができる。よって、最終カムキャリアが有する第１直交溝から傾斜溝に最終ピンが移動した後のタイミングにおいて停止指令を出力する場合に比べて、燃費の悪化を抑えることができる。

第３の発明によれば、最終ピンの突き出し動作が開始されるタイミングにおいて、内燃機関に対して停止指令を出力することができる。最終ピンの突き出し動作が開始されるタイミングであれば、上述した第２の発明のタイミングに比べ、最終カムキャリアが有する第１直交溝に沿った最終ピンの移動に要する時間の分だけ内燃機関の運転の継続時間を短縮することができる。よって、燃費の悪化を最小限に抑えることが可能になる。

第４の発明によれば、最終ピンの突き出し動作が可能な期間のうちの最も早いタイミングで最終ピンの突き出し動作を開始することができる。よって、上記所定タイミングをより早めることが可能になる。

本発明の実施の形態１に係るシステムの構成例を示す概略図である。 自己保持型のソレノイドの構成例を説明する図である。 図１に示したピン２０と溝１８の係合によるカムキャリア１２の回転動作例を説明する図である。 カムの切り換え動作と、エンジンの４行程との対応関係の例を説明する図である。 本発明の実施の形態１の停止時制御の例を説明する図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態２の停止時制御の例を説明する図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるカムの切り換え制御を説明する図である。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
先ず、本発明の実施の形態１について図１乃至図６を参照しながら説明する。

［システム構成例の説明］
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステムの構成例を示す概略図である。図１に示すシステムは、車両に搭載される内燃機関のシステムである。この内燃機関は、４ストローク型のレシプロエンジンであり、直列４気筒型のエンジンでもある。このエンジンの点火順序は、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒４＃、２番気筒＃２の順である。なお、本発明が適用される内燃機関の気筒数および気筒配列は特に限定されない。また、気筒の点火順序も特に限定されない。

図１に示す動弁系は、カムシャフト１０を備えている。カムシャフト１０は、エンジンのクランクシャフト（図示しない）に接続されており、このクランクシャフトと同期して回転する。カムシャフト１０には、中空軸で形成された４つのカムキャリア１２が間隔をおいて配置されている。カムキャリア１２は、カムシャフト１０の回転方向に固定される一方で、カムシャフト１０の軸方向にスライド可能に配置されている。カムキャリア１２は、カムプロフィール（リフト量および作用角の少なくとも一方を意味する。以下同じ。）の異なる２種類の吸気カム１４，１６を隣接状態で担持している。

本実施の形態１において、吸気カム１４は、吸気カム１６よりも小さい作用角とリフト量を有している。以下、説明の便宜上、相対的に小作用角・小リフト量の吸気カムを「小カム」とも称し、相対的に大作用角・大リフト量の吸気カムを「大カム」とも称する。小カム１４および大カム１６は、１気筒あたり２組担持されている。この理由は、１気筒あたり２つの吸気バルブが配設されているためである。但し、本発明における１気筒あたりの吸気バルブの数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。

カムキャリア１２の表面には、カムシャフト１０の軸方向に回転しながら延びる螺旋状の溝１８が形成されている。溝１８は気筒間で位相差をもって形成されている。具体的に、１番気筒＃１の溝１８と３番気筒＃３の溝１８の間、３番気筒＃３の溝１８と４番気筒４＃の溝１８の間、４番気筒＃４の溝１８と２番気筒＃２の溝１８の間、そして、２番気筒＃２の溝１８と１番気筒＃１の溝１８の間に、それぞれ９０°の位相差が設けられている。各気筒の溝１８は、分岐する２本が途中で１本に合流している。以下、溝１８の部位を特に区別するときは、合流後の溝１８を溝１８ａと称し、合流前の溝１８を溝１８ｂ，１８ｃと称す。溝１８ａの溝深さは一定でなく、溝１８ａの中間部から端部にかけては、端部に向かうほど浅くなるように形成されている。

図１に示す動弁系は、２本のピン２０，２２を有するアクチュエータ２４を気筒ごとに備えている。ピン２０（またはピン２２）がアクチュエータ２４から突き出されると、ピン２０（またはピン２２）が溝１８ｂ（または溝１８ｃ）に挿入されてピン２０（またはピン２２）と溝１８が係合する。溝１８と係合状態にあるピン２０（またはピン２２）が溝１８ａの溝浅の端部から押されると、ピン２０（またはピン２２）がアクチュエータ２４に引き込まれてピン２０（またはピン２２）と溝１８の係合状態が解除される。以下、ピン２０，２２を特に区別する必要がないときは、単に「ピン」と称す。

アクチュエータ２４は、自己保持型のソレノイドから構成される。図２は、自己保持型のソレノイドの構成例を説明する図である。図２に示すように、ソレノイド２６は、上述したピンに相当する係合部２８を先端に有するプランジャ３０と、プランジャ３０を支持するスリーブ部３２と、スリーブ部３２を支持するハウジング３４とを備えている。ハウジング３４内には、コイル３６と、永久磁石３８と、ベース４０ａ，４０ｂと、ばね４２とが配置されている。

図２に示すように、永久磁石３８およびばね４２は、プランジャ３０の基端側に設けられている。永久磁石３８の両側には、磁性ディスク４４ａ，４４ｂが設けられている。図２においては、プランジャ３０をベース４０ａから離間させる方向にばね４２の付勢力が作用している。但し、図２（Ａ）に示す状態においては、永久磁石３８とベース４０ａの間に発生する磁力がばね４２の付勢力を上回っている。故に、磁性ディスク４４ａがベース４０ａに当接し、プランジャ３０がハウジング３４内に引き込まれている。

図２（Ａ）に示す状態において、コイル３６に通電して永久磁石３８とベース４０ａの間の磁力を打ち消す方向の磁界を発生させると、この磁力が弱められる。永久磁石３８とベース４０ａの間の磁力がばね４２の弾性力を下回ると、磁性ディスク４４ａがベース４０ａから離れ、磁性ディスク４４ｂがベース４０ｂに当接する位置まで永久磁石３８が移動する。これにより、プランジャ３０がハウジング３４から突き出される。プランジャ３０が突き出された段階でコイル３６への通電を遮断すると、今度は永久磁石３８とベース４０ｂの間に磁力が発生する。故に、図２（Ｂ）に示す状態においては、磁性ディスク４４ｂがベース４０ｂに当接し、プランジャ３０がハウジング３４から突き出されている。

このように、図２に示した自己保持型のソレノイドによれば、コイル３６への通電によってハウジング３４からプランジャ３０を突き出すことができる。また、コイル３６への通電を遮断した後も、プランジャ３０の突き出し状態を保持することができる。但し、この突き出し状態は、図１で説明した溝１８ａの溝浅の端部からプランジャ３０が押されることで解消する。溝１８ａの溝浅の端部からプランジャ３０が押されると、磁性ディスク４４ｂがベース４０ｂから離れ、永久磁石３８がベース４０ａの方向に移動する。そうすると、今度は永久磁石３８とベース４０ａの間に磁力が発生し、磁性ディスク４４ａがベース４０ａに当接する位置まで永久磁石３８が移動する。この結果、プランジャ３０がハウジング３４内に引き込まれる。つまり、図２（Ｂ）に示した状態から図２（Ａ）に示した状態に戻る。

［吸気カムの切り換え動作例の説明］
図３は、ピン２０と溝１８の係合によるカムキャリア１２の回転動作例を説明する図である。なお、図３では、上方から下方に向かう方向にカムキャリア１２が回転するものとする。説明の便宜上、図３には、カムキャリア１２およびアクチュエータ２４と、小カム１４または大カム１６と接触するロッカーアームローラ４８のみを示す。図３（Ａ）では、ピン２０，２２が共にアクチュエータ２４に引き寄せられている。また、ピン２０は溝１８ｂと対向し、その一方で、ピン２２はカムキャリア１２の溝１８の形成されていない部分と対向している。

図３（Ｂ）には、図３（Ａ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図３（Ｂ）と図３（Ａ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ａが奥側に移動し、その一方で溝１８ｂ，１８ｃが手前側に移動してくる。図３（Ｂ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃは、カムキャリア１２の軸に対して直交している。この図３（Ｂ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃの部位を、以下「直交部位」とも称す。図３（Ｂ）では、ピン２０がアクチュエータ２４から突き出されている。ピン２０の突き出し動作は、溝１８ｂの直交部位とピン２０が対向している間における、図２に示したコイル３６への通電により行われる。アクチュエータ２４から突き出されたピン２０は、溝１８ｂの直交部位に挿入されて溝１８ｂと係合する。

図３（Ｃ）には、図３（Ｂ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図３（Ｃ）と図３（Ｂ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ａの全域が完全に奥側に移動し、その一方で溝１８ｂ，１８ｃが手前側に更に移動してくる。図３（Ｃ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃは、カムキャリア１２の軸に対して傾斜している。この図３（Ｃ）に描かれる溝１８ｂ，１８ｃの部位を、「傾斜部位」とも称す。また、図３（Ｃ）と図３（Ｂ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２は左方向にスライドしている。これは、溝１８ｂと係合状態にあるピン２０が、溝１８ｂの傾斜部位に沿って移動したからである。

図３（Ｄ）には、図３（Ｃ）に示した状態から９０°回転したカムキャリア１２の姿勢が描かれている。図３（Ｄ）と図３（Ｃ）を比較すると分かるように、カムキャリア１２が回転すると、溝１８ｂ，１８ｃの傾斜部位が奥側に移動し、その一方で溝１８ａが手前側に移動してくる。図３（Ｄ）では、ピン２０がアクチュエータ２４に引き込まれている。ピン２０の引き込み動作は、ピン２０が溝１８ａに沿って移動し、溝１８ａの溝浅の端部から押されることにより行われる。

図３から分かるように、カムキャリア１２が左方向にスライドすると、ロッカーアームローラ４８と接触するカムが、小カム１４から大カム１６に切り替わる。

なお、大カム１６から小カム１４への切り換え動作は、次のように行われる。カムキャリア１２が図３（Ｄ）に示した状態から更に回転し、溝１８ｃの直交部位にピン２２が対向している間にアクチュエータ２４からピン２２を突き出す。そうすると、ピン２２が溝１８ｃの直交部位に挿入される。そして、溝１８ｃと係合状態にあるピン２２が溝１８ｃの直交部位および傾斜部位に沿って移動することで、カムキャリア１２が右方向にスライドする。ピン２２が溝１８ｃから溝１８ａに移動し、溝１８ａの溝浅の端部から押されることで、ピン２２がアクチュエータ２４に引き込まれる。以上により、ロッカーアームローラ４８と接触するカムが、大カム１６から小カム１４に切り替わる。

図１に戻り、システムの構成例の説明を続ける。図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等を備えている。ＥＣＵ５０は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込み処理する。各種センサには、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサ５２が含まれる。各種センサには、カムキャリア１２ごとに設けられて、ロッカーアームローラ４８に対向する吸気カム（以下、「駆動カム」とも称す。）を検出するギャップセンサ５４も含まれる。各種センサには、エンジンを始動させる信号（ＩＧ信号）およびエンジンを停止させる信号（ＩＧ−ＯＦＦ信号）を出力するイグニッションキー５６も含まれている。ＥＣＵ５０は、取り込んだ各種センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。各種アクチュエータには、上述したアクチュエータ２４が含まれる。各種アクチュエータには、エンジンの各気筒に設けられる燃料噴射弁５８と点火装置６０も含まれる。

［カム切り換え制御］
本実施の形態１では、エンジン通常時（エンジン始動時を除く。以下同じ。）には主として小カムを使用して吸気バルブを駆動する。一方、エンジン始動時には必ず、大カムを使用して吸気バルブを駆動する。図４は、カムの切り換え動作と、エンジンの４行程との対応関係の例を説明する図である。カムの切り換え動作は、カムシャフトが１回転する間に行われる。より詳細に、カムの切り換え動作は、図４に示す圧縮行程の中期から膨張行程の後期にかけての区間において開始される。この区間は、図３（Ｂ）で説明した溝１８ｂまたは溝１８ｃの直交部位にピンが対向する期間に相当する。つまり、ピンの突き出し動作が可能な期間に相当する。故に、図４ではこの区間を「ピン突き出し可能区間」と示している。ピンの突き出し動作を目的としたコイルへの通電は、この区間内において行われる。

図４に示す膨張行程に続き、排気行程と略一致する区間において実質的なカムの切り換えが行われる。この区間は、図３（Ｃ）で説明した溝１８ｂまたは溝１８ｃの傾斜部位に沿ってピンが移動する期間に相当する。この区間が経過すると、カムの切り換えが完了する。故に、図４ではこの区間を「カム切り換え区間」と示している。なお、「カム切り換え区間」に続き、図３（Ｄ）で説明した溝１８ａの溝浅の端部にピンが押されることで、ピンの引き込み動作が行われる。

［実施の形態１の制御の特徴］
エンジン通常時に主として小カムを使用するシステムにおいては、エンジンに対する停止要求（燃料噴射弁と点火装置の駆動に対する停止要求をいう。以下同じ。）が出されたタイミングにおいて、駆動カムが小カムとなるケースが多発することが予想される。そこで、本実施の形態１では、エンジンに対する停止要求が出された場合に、駆動カムの全てが大カムであるか否かを判定する。そして、駆動カムの一部または全てが小カムであると判定された場合、エンジンの停止を暫くの間に亘って延長し、その間に小カムから大カムへの切り換え制御を実行する。以下、エンジン停止時の小カムから大カムへの切り換え制御を「停止時制御」とも称す。停止時制御においては、大カムへの切り換え指令が出されると共に、停止要求が出される直前の燃料噴射量と点火時期を保持するように、図１に示した燃料噴射弁５８と点火装置６０が制御される。

しかし、大カムへの切り換え指令に従った全てのピンの突き出し動作と引き込み動作が完了するまで燃料噴射弁と点火装置を駆動し続ければ、それだけ燃費が悪化する。そこで、本実施の形態１の停止時制御では、大カムへの切り換え指令を出したタイミングで、スライドの順序が最後となるカムキャリア（「以下、「最終カムキャリア」とも称す。）と、最終カムキャリアに対応する気筒（以下、「最終気筒」とも称す。）と、を特定する。また、最終気筒の吸気カムを切り換えるピン（以下、「最終ピン」とも称す。）の突き出し動作が可能な期間が経過したタイミングにおいて、燃料噴射弁と点火装置の駆動の停止を許可する。

図５は、本発明の実施の形態１の停止時制御の例を説明する図である。図５においては、１番気筒＃１の圧縮行程の初期において、エンジンに対する停止要求が出されたものとする。そして、駆動カムの全てが小カムであると判定されると、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒４＃、２番気筒＃２の順に大カムへの切り換えが行われることになる。従って、最終気筒が２番気筒＃２となることが特定される。

図５に示すように、本実施の形態１の停止時制御では、最終気筒の「ピン突き出し可能区間」が経過したタイミングで、エンジンの停止許可が出力される。停止許可が出されたタイミングにおいては、１番気筒＃１、３番気筒＃３および４番気筒＃４（以下、「非最終気筒」とも称す。）の「カム切り換え区間」が経過している。そのため、非最終気筒においては大カムへの実質的な切り換えが完了している。一方、「ピン突き出し可能区間」が経過したばかりの最終気筒においては「カム切り換え区間」が経過していない。つまり、最終気筒は「カム切り換え区間」に差し掛かったところであり、大カムへの実質的な切り換えは開始すらしていない。

しかしながら、本実施の形態１では、図２で説明した自己保持型のソレノイドが使用される。そのため、エンジンの停止許可が出されたタイミング以降も最終ピンの突き出し状態が保持される。つまり、最終カムキャリアの溝と最終ピンの係合状態が保持される。そして、このタイミングよりも後のエンジンの再始動時におけるクランキングの際にカムシャフトが回転すれば、最終カムキャリアがスライドして図５に示した最終気筒の「カム切り換え区間」が経過することになる。従って、本実施の形態１の停止時制御によれば、最終気筒の「カム切り換え区間」の経過を待たずに燃料噴射弁と点火装置の駆動を停止できる。よって、停止時制御に伴う燃費の悪化を抑えることができる。

［具体的処理］
図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、クランク角が９０°回転するごと）に実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、エンジンに対する停止要求があるか否かが判定される（ステップＳ２）。停止要求の有無は、例えば、ＥＣＵが図１に示したイグニッションキー５６からのＩＧ−ＯＦＦ信号を受け取ったか否かに基づいて判定される。ＩＧ信号は、車両の運転者により所定の操作（例えば、イグニッションキーを所定位置まで回す等の操作）がなされた場合に出力される。本ステップＳ２において停止要求が無いと判定された場合、本ルーチンを抜ける。

ステップＳ２の判定結果が肯定的である場合、駆動カムの全てが大カムであるか否か判定される（ステップＳ４）。大カムに切り替わっているか否かは、図１に示したギャップセンサ５４の出力に基づいて判定される。ステップＳ４の判定結果が肯定的である場合、大カムへの切り換えを目的としたエンジンの運転延長が不要と判断できる。そのため、エンジンの停止許可が出される（ステップＳ６）。これにより、燃料噴射弁と点火装置の駆動が停止される。

一方、ステップＳ４の判定結果が否定的である場合、大カムへの切り換え指令がソレノイドに対して出力される（ステップＳ８）。これにより、カムの切り換え動作が開始される。カムの切り換え動作については、図３乃至図５において既に説明した通りである。なお、ギャップセンサの出力によれば、各気筒の駆動カムを特定できるので、切り換えが必要なカムの切り換え動作のみを行うことができる。

ステップＳ８に続いて、最終ピンの突き出し動作が可能な期間（ピン突き出し可能区間）を経過したか否かが判定される（ステップＳ１０）。この区間については、エンジンに対する停止要求があったタイミングでのエンジン回転速度に応じて別途算出される。なお、ピン突き出し可能区間については、図４乃至図５で既に説明した通りである。そして、ステップＳ１０の判定結果が肯定的である場合、エンジンの停止許可が出される（ステップＳ６）。一方、ステップＳ１０の判定結果が否定的である場合、エンジンの停止が延長されて（ステップＳ１２）、ステップＳ１０の処理に戻る。

以上、図６に示したルーチンによれば、エンジンに対する停止要求があった場合に、大カムへの切り換え指令に伴って延長される燃料噴射弁と点火装置の駆動時間を短くすることができる。従って、停止時制御に伴う燃費の悪化を抑えることができる。

なお、上述した実施の形態１においては、図３（Ｂ）で説明した溝１８ｂまたは溝１８ｃの直交部位が第２の発明の「第１直交溝」に、図３（Ｃ）で説明した溝１８ｂまたは溝１８ｃの傾斜部位が同発明の「傾斜溝」に、図３（Ｄ）で説明した溝１８ａが同発明の「第２直交溝」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図７乃至図８を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態２のシステムの構成例は、図１に示した構成例と共通する。また、駆動カムの切り換え動作については、図３乃至図５で説明した通りである。従って、システムの構成例と駆動カムの切り換えに関する説明については省略する。

［実施の形態２の制御の特徴］
上記実施の形態１では、エンジンに対する停止要求が出された場合に、最終ピンの突き出し動作が可能な期間が経過したタイミングにおいて、エンジンの停止を許可した。本実施の形態２では、エンジンの停止を許可するタイミングを更に早める。図７は、本発明の実施の形態２の停止時制御の例を説明する図である。図７の前提となる内容は、図５で説明した内容と同じである。即ち、図７においては、１番気筒＃１の圧縮行程の初期において、エンジンに対する停止要求が出される。そして、駆動カムの全てが小カムであると判定され、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒４＃、２番気筒＃２の順に大カムへの切り換えが行われる。

本実施の形態２では、最終気筒である２番気筒＃２の「カム切り換え区間」が到来したタイミングにおいて、エンジンの停止許可が出される。従って、上記実施の形態１に比べ、停止時制御に伴う燃費の悪化をより一層抑えることが可能となる。但し、本実施の形態２では、エンジンの停止許可が出された後において、最終ピンの突き出し動作を行わせる目的でコイルへの通電を行う。なお、最終ピンの突き出し動作が一旦開始されれば、エンジンの再始動時におけるクランキングの際に当該突き出し動作の続きを行わせて、最終カムキャリアと最終ピンを係合させることができる。そして、カムシャフトが回転すれば、係合状態にある最終カムキャリアがスライドするので、図５に示した最終気筒の「カム切り換え区間」が経過することになる。

本実施の形態２において、最終気筒に対応するコイル（以下、「最終コイル」とも称す。）への通電時間αは、図４に「コイル通電」として示した期間よりも短い時間に設定することが可能である。即ち、通電時間αは、最終ピンが突き出し動作を開始することのできる最も短い時間に設定することが可能である。通電期間αをこのような期間に設定すれば、最終コイルの通電に伴う燃費の悪化を最小限に抑えることも可能となる。

［具体的処理］
図８は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、クランク角が９０°回転するごと）に実行されるものとする。

図８に示すルーチンでは、先ず、ステップＳ１４，Ｓ１６の処理が実行される。ステップＳ１４，Ｓ１６の処理は、図６のステップＳ２，Ｓ４の処理とそれぞれ同一である。また、ステップＳ１６の判定結果が肯定的である場合に行われるステップＳ１８の処理は、図６のステップＳ６の処理と同一である。また、ステップＳ１６の判定結果が否定的である場合に行われるステップＳ２０の処理は、図６のステップＳ８の処理と同一である。

ステップＳ２０に続いて、最終ピンの突き出し動作が可能な期間（ピン突き出し可能区間）が到来したか否かが判定される（ステップＳ２２）。この区間については、エンジンに対する停止要求があったタイミングでのエンジン回転速度に応じて別途算出される。なお、ピン突き出し可能区間については、図４乃至図５で既に説明した通りである。そして、ステップＳ２２の判定結果が肯定的である場合、エンジンの停止許可が出される（ステップＳ１８）。一方、ステップＳ２２の判定結果が否定的である場合、エンジンの停止が延長されて（ステップＳ２４）、ステップＳ２２の処理に戻る。

ステップＳ１８に続いて、最終コイルへの通電期間が、通電期間αを上回ったか否かが判定される（ステップＳ２６）。通電期間αについては、既に説明した通りである。そして、ステップＳ２６の判定結果が肯定的である場合、最終気筒に対応するコイルへの通電の停止要求が出される（ステップＳ２８）。一方、ステップＳ２６の判定結果が否定的である場合、最終コイルへの通電の延長要求が出され（ステップＳ３０）、ステップＳ２６の処理に戻る。

以上、図８に示したルーチンによれば、エンジンに対する停止要求があった場合に、大カムへの切り換え指令に伴って延長される燃料噴射弁と点火装置の駆動時間をより一層短くすることができる。従って、停止時制御に伴う燃費の悪化を抑えることができる。また、通電期間αを短く設定することで、エンジンの停止許可を出した後に行われる最終コイルの通電に伴う燃費の悪化を最小限に抑えることも可能となる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図９乃至図１０を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態３のシステムの構成例は、図１に示した構成例と共通する。また、駆動カムの切り換え動作については、図３乃至図５で説明した通りである。従って、システムの構成例と駆動カムの切り換えに関する説明については省略する。

［実施の形態３の制御の特徴］
上記実施の形態１では、ピンの突き出し動作を目的としたコイルへの通電が、図４に示した「ピン突き出し可能区間」において行われた。また、上記実施の形態１では、図４に「コイル通電」として示した期間が、同図に示した「カム切り換え区間」の直前に設定された。この理由は、カムの切り換え指令に対するピンの応答性を考慮し、各ピンの突き出し動作を開始するタイミングを出来る限り遅いタイミングに設定することで、カムを確実に切り換えるためである。

一方、上記実施の形態２で述べたように、エンジンの停止許可が出された後に最終ピンの突き出し動作を行わせる目的でコイルへの通電を行う場合は、通電期間αが経過するタイミングをできる限り早いタイミングに設定することで、最終コイルの通電に伴う燃費の悪化を最小限に抑えることも可能となる。

そこで、本実施の形態３では、エンジン通常時は各ピンの突き出し動作を開始するタイミングを最も遅いタイミングに設定する。また、停止時制御においては、少なくとも最終ピンの突き出し動作を開始するタイミングを最も早いタイミングに設定する。図９は、本発明の実施の形態３におけるカムの切り換え制御を説明する図である。図９に示すように、エンジン通常時においては、「カムの切り換え区間」の直前にコイルへの通電が終了するように「コイル通電」を開始するタイミングを設定する。一方、エンジンに対する停止要求が出された場合は、「ピン突き出し可能区間」の初期からコイルへの通電が開始するように「コイル通電」を開始するタイミングを設定する。

よって、本実施の形態３によれば、エンジン通常時においてはカムの切り替えを確実に行いつつ、停止時制御においては最終コイルの通電に伴う燃費の悪化を最小限に抑えることが可能となる。

［具体的処理］
図１０は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵが実行する処理ルーチンの一例を示す図である。本ルーチンは所定の制御周期ごと（例えば、クランク角が９０°回転するごと）に実行されるものとする。

図１０に示すルーチンでは、先ず、ステップＳ３２，Ｓ３４の処理が実行される。ステップＳ３２，Ｓ３４の処理は、図６のステップＳ２，Ｓ４の処理と同一である。また、ステップＳ３４の判定結果が肯定的である場合に行われるステップＳ３６の処理は、図６のステップＳ６の処理と同一である。また、ステップＳ３４の判定結果が否定的である場合に行われるステップＳ３８の処理は、図６のステップＳ８の処理と同一である。但し、ステップＳ３２の判定結果が否定的である場合には、コイルへの通電開始が最も遅いタイミングに設定される（ステップＳ４０）。

ステップＳ３８に続いて、コイルへの通電開始が最も早いタイミングに設定される（ステップＳ４２）。その後、ステップＳ４４〜ステップＳ５２の処理が実行される。ステップＳ４４〜ステップＳ５２の処理は、図８のステップＳ２２〜Ｓ３０の処理とそれぞれ同一である。

以上、図１０に示したルーチンによれば、エンジン通常時においてはカムの切り替えを確実に行いつつ、停止時制御においては最終コイルの通電に伴う燃費の悪化を最小限に抑えることが可能となる。

その他の実施の形態．
ところで、上述した実施の形態１，２では、図１においてカムシャフト１０に、４つのカムキャリア１２を配置する例を説明した。つまり、カムキャリア１２が気筒ごとに配置される例を説明した。しかし、カムキャリア１２が２気筒以上に跨って配置されていてもよい。このような配置例は、特開２００９−２２８５４３号公報に開示されている通りである。つまり、どの様なカムキャリアの構成を採用した場合であっても、カムキャリアのスライドを利用したカムの切り替えが全気筒一括で行われず、気筒または気筒群を単位として行われるのであれば、上述した実施の形態１乃至３の切り換え制御を適用することができる。

また、上述した実施の形態１乃至３では、エンジン通常時の駆動カムを主として小カムとし、エンジン始動時の駆動カムを大カムとする例を説明した。しかし、エンジンの運転状態と駆動カムとの関係は一例に過ぎず、エンジン通常時の駆動カムを主として大カムとし、エンジン始動時の駆動カムを小カムとしてもよい。つまり、エンジン始動時の駆動カムを小カムとする場合であっても、上述した実施の形態１乃至３の切り換え制御を適用することができる。この場合は、エンジンに対する停止要求が出された場合に、駆動カムの全てが小カムであるか否かを判定し、必要に応じて大カムから小カムへ切り換える切り換え制御を行えばよい。

１０ カムシャフト
１２ カムキャリア
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 溝
２０，２２ ピン
２４ アクチュエータ
２６ ソレノイド
２８ 係合部
３０ プランジャ
３６ コイル
３８ 永久磁石
４８ ロッカーアームローラ
５０ ＥＣＵ
５２ クランク角センサ
５４ ギャップセンサ
５６ イグニッションキー
５８ 燃料噴射弁
６０ 点火装置

第１の発明によれば、内燃機関に対する停止要求が出された場合に駆動カムを切り換えるときは、停止要求への応答を保留しつつ、駆動カムの切り換え指令をアクチュエータに対して出力することができる。また、スライド順序が最後となる最終カムキャリアと係合可能な最終ピンの突き出し動作の開始後、且つ、最終カムキャリアのスライドの開始前の所定タイミングにおいて内燃機関に対して停止指令を出力することができる。よって、最終カムキャリアのスライドの開始後に停止指令を出力する場合に比べて、燃費の悪化を抑えることができる。なお、上記所定タイミングでは最終ピンの突き出し動作が少なくとも開始されている。そのため、上記所定タイミングで内燃機関を停止したとしても、その後の再始動時におけるクランキングの際に最終ピンの突き出し動作の続きを行わせて、最終カムキャリアと最終ピンを係合させることができる。そして、カムシャフトが回転すれば、係合状態にある最終カムキャリアがスライドするので、最終カムキャリアに対応する気筒または気筒群の駆動カムが切り換えられることになる。

本実施の形態２では、最終気筒である２番気筒＃２の「カム切り換え区間」が到来したタイミングにおいて、エンジンの停止許可が出される。従って、上記実施の形態１に比べ、停止時制御に伴う燃費の悪化をより一層抑えることが可能となる。但し、本実施の形態２では、エンジンの停止許可が出された後において、最終ピンの突き出し動作を行わせる目的でコイルへの通電を行う。なお、最終ピンの突き出し動作が一旦開始されれば、エンジンの再始動時におけるクランキングの際に当該突き出し動作の続きを行わせて、最終カムキャリアと最終ピンを係合させることができる。そして、カムシャフトが回転すれば、係合状態にある最終カムキャリアがスライドするので、図７に示した最終気筒の「カム切り換え区間」が経過することになる。

その他の実施の形態．
ところで、上述した実施の形態１では、図１においてカムシャフト１０に、４つのカムキャリア１２を配置する例を説明した。つまり、カムキャリア１２が気筒ごとに配置される例を説明した。しかし、カムキャリア１２が２気筒以上に跨って配置されていてもよい。このような配置例は、特開２００９−２２８５４３号公報に開示されている通りである。つまり、どの様なカムキャリアの構成を採用した場合であっても、カムキャリアのスライドを利用した駆動カムの切り替えが全気筒一括で行われず、気筒または気筒群を単位として行われるのであれば、上述した実施の形態１乃至３の切り換え制御を適用することができる。

Claims (4)

1. 複数気筒を有する内燃機関と、
   前記内燃機関の各気筒に設けられた吸気バルブと、
   前記吸気バルブを駆動可能なカムプロフィールの異なる２種類の吸気カムと、
   前記内燃機関のカムシャフトに設けられて前記吸気カムを気筒単位または気筒群単位で担持する複数のカムキャリアと、
   前記カムキャリアのそれぞれに対応して設けられる複数のアクチュエータであって、前記カムキャリアと係合可能なピンの突き出し動作によって前記カムキャリアのそれぞれを前記カムシャフトの軸方向に順番にスライドさせて、前記吸気バルブを実際に駆動する駆動カムを前記吸気カムの間で切り換えるアクチュエータと、
   前記内燃機関に対する停止要求が出された場合において、前記駆動カムに所定カムプロフィールを有するカムとは異なるカムが含まれると判定されたときは、前記駆動カムの切り換え指令を前記アクチュエータに対して出力すると共に、前記切り換え指令に基づいたスライド順序が最後となる最終カムキャリアと係合可能な最終ピンの突き出し動作の開始後、且つ、前記最終カムキャリアのスライドの開始前の所定タイミングにおいて前記内燃機関に対して停止指令を出力する制御装置と、
   を備えることを特徴とする内燃機関システム。
2. 前記カムキャリアが、前記カムシャフトの軸方向に対して傾斜する傾斜溝と、前記傾斜溝の両端において前記傾斜溝と連通すると共に前記カムシャフトに対して直交する第１直交溝および第２直交溝と、を備え、
   前記切り換え指令が、前記第１直交溝と対向する間に前記ピンに突き出し動作を行わせ、前記第１直交溝、前記傾斜溝および前記第２直交溝の順に当該ピンを移動させる指令であり、
   前記所定タイミングが、前記最終カムキャリアが有する前記傾斜溝に前記最終ピンが差し掛かるよりも前のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
3. 前記所定タイミングが、前記最終ピンの突き出し動作が開始されるタイミングであることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関システム。
4. 前記アクチュエータが、励磁コイルへの通電により前記ピンに突き出し動作を行わせ、前記励磁コイルへの通電の遮断後も前記ピンの突き出し動作を保持する自己保持型のソレノイドであり、
   前記切り換え指令が、前記最終ピンの突き出し動作が可能な期間のうちの最も早いタイミングで前記最終ピンの突き出し動作が開始されるように、前記最終カムキャリアに対応するソレノイドが有する前記励磁コイルへの通電を開始する指令を含むことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関システム。

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