JP2001020782A

JP2001020782A - 吸気流制御弁の故障診断装置

Info

Publication number: JP2001020782A
Application number: JP11192693A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawai; 孝史川合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-23
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JP3533997B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸気流制御弁の開度を検出する開度センサな
ど、特別なセンサ等を設けることなく故障診断を行うこ
とのできる吸気流制御弁の故障診断装置を提供する。【解決手段】機関運転状態に応じて開弁位置と閉弁位置
との間で制御されるスワールコントロールバルブ（ＳＣ
Ｖ）４８に故障が発生した場合、ＳＣＶ４８の弁位置が
機関運転状態に対して不適切になる。その結果、燃焼室
１６内に生じるスワールの強さが機関運転状態に対して
不適切になり、これにより燃焼状態が悪化して失火が発
生する。こうした失火が発生したとき、ＳＣＶ４８が一
方の弁位置にある状態に適した機関制御状態から、ＳＣ
Ｖ４８が他方の弁位置にある状態に適した機関制御状態
へと、同機関制御状態の変更が行われる。そして、この
機関制御状態の変更後に燃焼状態の悪化が生じているか
否かに基づき、ＳＣＶ４８に故障が発生しているか否か
の診断が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内におけるガスの流動状態を変更する吸気流制御弁の故
障診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば燃焼室内に直接燃料を
噴射供給する内燃機関においては、良好な混合気の燃焼
を得るために、燃焼室内にガスの流動を生じさせる吸気
流制御弁を設けることが知られている。こうした吸気流
制御弁は内燃機関の吸気通路に設けられる。そして、こ
の吸気流制御弁を制御することで燃焼室内に生じるガス
の流動状態が変化し、空気に対する噴射燃料の拡散の度
合いが変化する。そのため、機関運転状態に応じて上記
吸気流制御弁を制御し、燃焼室内のガスの流動状態を機
関運転状態に応じた適切なものとすることで、燃焼室内
での混合気の良好な燃焼が得られるようになる。

【０００３】このように良好な燃焼を得るために吸気流
制御弁を制御する内燃機関では、吸気流制御弁の故障に
伴う燃焼状態への悪影響が大きいため、内燃機関におけ
る各種故障診断のうち、上記吸気流制御弁の故障診断が
特に重要なものとなっている。そして、上記吸気流制御
弁の故障診断を行う装置としては、例えば特開平８−２
００１１６号公報に記載された故障診断装置が知られて
いる。

【０００４】同公報に記載の故障診断装置が適用される
内燃機関は、モータの駆動によって開閉動作する吸気流
制御弁を備えている。そして、機関運転状態に基づき求
められる開度指令値に基づきモータを駆動して吸気流制
御弁の開度制御を行うことにより、燃焼室内に生じるガ
スの流動状態が機関運転状態に適したものとされる。ま
た、同公報に記載の故障診断装置は、吸気流制御弁の実
際の開度を検出する開度センサを備え、上記吸気流制御
弁を制御すべく機関運転状態に基づき求められる開度指
令値と、上記開度センサからの検出信号に基づき求めら
れる実際の開度とを比較する。そして、開度指令値と実
際の開度との差が過度に大きくなることに基づき、吸気
流制御弁に故障が発生している旨の判断が的確に行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年は、モー
タによって駆動される吸気流制御弁に代えて、負圧式ア
クチュエータによって駆動される吸気流制御弁を採用
し、これにより内燃機関のコストダウンを図ることが考
えられている。ここで、負圧式アクチュエータとは吸気
通路に生じる負圧に基づき作動するものであって、同ア
クチュエータの作動によって吸気流制御弁が開弁位置と
閉弁位置との間で変化するようになる。しかし、こうし
た負圧式アクチュエータによって駆動される吸気流制御
弁を採用したとしても、上記故障診断のために吸気流制
御弁の実際の開度を検出する開度センサを設ける場合に
は、同センサの分のコストアップも無視できないものと
なる。

【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、吸気流制御弁の開度を検出
する開度センサなど、特別なセンサ等を設けることなく
故障診断を行うことのできる吸気流制御弁の故障診断装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機
関の吸気通路に設けられて、機関運転状態に基づき開弁
位置と閉弁位置との間で制御されることにより、燃焼室
内にガスの流動を生じさせる吸気流制御弁の故障診断装
置において、内燃機関の燃焼状態の悪化が検出されたと
き、前記吸気流制御弁が一方の弁位置にある状態に適し
た機関制御状態から、同吸気流制御弁が他方の弁位置に
ある状態に適した機関制御状態へと、内燃機関の制御状
態を変更する変更手段と、前記変更手段による機関制御
状態の変更後に、内燃機関の燃焼状態の悪化が検出され
ないことに基づき、前記吸気流制御弁に故障が発生して
いる旨の診断を行う診断手段とを備えた。

【０００８】開弁位置と閉弁位置との間で切り換えられ
る上記吸気流制御弁に故障が発生した場合、機関運転状
態に適した弁位置に吸気流制御弁が制御されなくなるた
め、燃焼室内に生じるガスの流動状態が機関運転状態に
対して不適切になり、内燃機関の燃焼状態が悪化する。
この内燃機関の燃焼状態の悪化が検出されたとき、その
ときの機関運転状態に基づく吸気流制御弁の弁位置（開
弁位置若しくは閉弁位置）に位置する状態に適した機関
制御状態から、吸気流制御弁が他方の弁位置に位置した
状態に適した機関制御状態へと、内燃機関の制御状態が
変更される。故障によって機関運転状態に適した弁位置
に吸気流制御弁が制御されない状態にあっては、上記の
ように機関制御状態が変更されることにより燃焼状態が
回復することとなる。同構成によれば、上記機関制御状
態変更後において、燃焼状態が回復して同燃焼状態の悪
化が検出されなければ、吸気流制御弁に故障が発生して
いる旨の判断がなされるため、吸気流制御弁の開度を検
出する開度センサなど、特別なセンサ等を設けることな
く吸気流制御弁の故障診断を行うことができ、同センサ
等の分だけ内燃機関のコストダウンを図ることができ
る。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて
燃焼方式を均質燃焼と成層燃焼との間で切り換えるもの
であり、前記変更手段は、内燃機関の成層燃焼運転時に
燃焼状態の悪化が検出されたとき、燃焼方式を成層燃焼
から均質燃焼に切り換えるものとした。

【００１０】上記内燃機関にあっては、高い機関出力が
要求される内燃機関の高回転高負荷時には、空気に対し
て燃料が均等に混合された混合気を燃焼させる均質燃焼
が行われる。また、あまり高出力が要求されない内燃機
関の低回転低負荷時には、点火プラグ周りに燃料を集め
ることにより同プラグ周りの燃料濃度を高めて着火性を
向上させるとともに、混合気全体の平均空燃比を理論空
燃比よりもリーン側の値とすることが可能な成層燃焼が
行われる。この成層燃焼運転時には、上記のように点火
プラグ周りに燃料を集める必要があることから、燃焼室
内におけるガスの流動状態の影響を受けやすく、吸気流
制御弁に故障が発生して弁位置が不適切になると燃焼状
態に大きな悪影響を及ぼすこととなる。これに対し、均
質燃焼運転時には、空気に対して燃料が均等に混合され
た混合気を燃焼させることから、燃焼室内におけるガス
の流動状態の影響を受けにくい。従って、内燃機関の成
層燃焼運転時において、故障によって吸気流制御弁が不
適切な弁位置にある状態では、燃焼室内におけるガスの
流動状態が成層燃焼に不適切なものとなって燃焼状態が
悪化する。この内燃機関の燃焼状態の悪化が検出された
とき、内燃機関の燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼へと
切り換えられ、機関制御状態が変更されることとなる。
故障により吸気流制御弁が成層燃焼に不適切な弁位置
（開弁位置若しくは閉弁位置）にあるときには、上記の
ように成層燃焼運転からガスの流動状態の影響を受けに
くい均質燃焼運転に切り換えることで、内燃機関の燃焼
状態が回復するようになる。同構成によれば、上記燃焼
方式の切換後において、燃焼状態が回復して同燃焼状態
の悪化が検出されなければ、吸気流制御弁に故障が発生
している旨の判断がなされるため、吸気流制御弁の開度
を検出する開度センサなど、特別なセンサ等を設けるこ
となく吸気流制御弁の故障診断を行うことができ、同セ
ンサ等の分だけ内燃機関のコストダウンを図ることがで
きる。

【００１１】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記変更手段は、成層燃焼が行われると
ともに前記吸気流制御弁が前記ガスの流動を弱くする弁
位置にある機関運転状態で、内燃機関における燃焼様態
の悪化が検出されたとき、燃焼方式を成層燃焼から均質
燃焼に切り換えるものとした。

【００１２】内燃機関の成層燃焼運転時において、故障
により吸気流制御弁がガスの流動を強くする弁位置にあ
り、同吸気流制御弁が不適切な弁位置に位置する状態に
あっては、燃焼室内におけるガスの流動が適正状態より
も強く成層燃焼に不適切なものとなって燃焼状態が悪化
する。この内燃機関の燃焼状態の悪化が検出されたと
き、燃焼室内におけるガスの流動状態の影響を受けにく
い均質燃焼へと燃焼方式が切り換えられる。同構成によ
れば、上記燃焼方式の切換後において、燃焼状態が回復
して同燃焼状態の悪化が検出されなければ、これによっ
て吸気流制御弁の故障としてガスの流動を強くする弁位
置での固着等が生じている旨の判断を行うことができ
る。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて
燃焼方式を均質燃焼と成層燃焼との間で切り換えるもの
であり、前記変更手段は、均質燃焼が行われるとともに
前記吸気流制御弁が前記ガスの流動を強くする弁位置に
ある機関運転状態で、内燃機関における燃焼状態の悪化
が検出されたとき、同機関の点火時期を前記吸気流制御
弁が前記ガスの流動を弱くする弁位置にある状態に適し
た時期へと切り換えるものとした。

【００１４】上記内燃機関にあっては、高い機関出力が
要求される内燃機関の高回転高負荷時には、空気に対し
て燃料が均等に混合された混合気を燃焼させる均質燃焼
が行われる。また、あまり高出力が要求されない内燃機
関の低回転低負荷時には、点火プラグ周りに燃料を集め
ることにより同プラグ周りの燃料濃度を高めて着火性を
向上させるとともに、混合気全体の平均空燃比を理論空
燃比よりもリーン側の値とすることが可能な成層燃焼が
行われる。上記均質燃焼運転時においては、燃焼室内に
おけるガスの流動状態に応じて混合気の燃焼速度が変化
するため、良好な燃焼を得るべく吸気流制御弁の弁位置
に応じて内燃機関の点火時期が制御されることとなる。
内燃機関の均質燃焼運転時において、故障により吸気流
制御弁がガスの流動を弱くする弁位置にあり、同吸気流
制御弁が不適切な弁位置にある状態では、燃焼室内にお
けるガスの流動が適正状態よりも弱く、空気に対する燃
料の拡散が適正になされなくなって燃焼状態が悪化す
る。この内燃機関の燃焼状態の悪化が検出されたとき、
内燃機関の点火時期は、吸気流制御弁がガスの流動を強
くする弁位置にある状態に適した時期から、同吸気流制
御弁がガスの流動を弱くする弁位置にある状態に適した
時期へと切り換えられる。同構成によれば、上記点火時
期の切換後において、燃焼状態が回復して同燃焼状態の
悪化が検出されなければ、これによって吸気流制御弁の
故障としてガスの流動を弱くする弁位置での固着等が生
じている旨の判断を行うことができる。

【００１５】請求項５記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて
燃焼方式を切り換えるものであり、前記変更手段は、内
燃機関の燃焼状態の悪化を検出したときに変更する機関
制御状態の変更対象を燃焼方式毎に異ならせるものとし
た。

【００１６】同構成によれば、吸気流制御弁の故障診断
のために機関制御状態の変更が行われるが、この変更対
象を燃焼方式に応じた適切なものとして吸気流制御弁の
故障診断を的確に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列４気筒の自動
車用直噴ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１
〜図６に従って説明する。

【００１８】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を各
気筒毎に備えている。これらピストン１２の頭部には、
成層燃焼を実行するのに必要な窪み１２ａが形成されて
いる。また、これらピストン１２は、コンロッド１３を
介して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されて
いる。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロ
ッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換
されるようになっている。

【００１９】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２０】シリンダブロック１１ａには、エンジン１
１の冷却水温を検出する水温センサ１１ｂと、シリンダ
ブロック１１ａに発生する振動に基づきノッキングを検
出するノックセンサ１１ｃが設けられている。また、シ
リンダブロック１１ａの上端には、シリンダヘッド１５
が設けられ、シリンダヘッド１５とピストン１２との間
には燃焼室１６が設けられている。この燃焼室１６に
は、シリンダヘッド１５に設けられた一対の吸気ポート
１７ａ，１７ｂと、同じく一対の排気ポート１８ａ、１
８ｂとが連通している（図１には一方の吸気ポート１７
ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図示）。この吸気ポート１
７ａ，１７ｂ及び排気ポート１８ａ，１８ｂには、それ
ぞれ吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が設けられてい
る。

【００２１】一方、シリンダヘッド１５には、上記吸気
バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸
気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
２１，２２は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せ
ず）等を介してクランクシャフト１４に連結され、同ベ
ルト及びギヤ等によりクランクシャフト１４の回転が伝
達されるようになる。そして、吸気カムシャフト２１が
回転すると、吸気バルブ１９が開閉駆動されて、吸気ポ
ート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６とが連通・遮断され
る。また、排気カムシャフト２２が回転すると、排気バ
ルブ２０が開閉駆動されて、排気ポート１８ａ、１８ｂ
と燃焼室１６とが連通・遮断される。

【００２２】また、シリンダヘッド１５において、吸気
カムシャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面
に設けられた突起２１ａを検出して検出信号を出力する
カムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そし
て、吸気カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２
１の突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を
通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ
２１ｂから上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎
に検出信号が出力されるようになる。

【００２３】吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート
１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３
１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート
１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管
３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３
となっている。

【００２４】吸気通路３２の上流部分にはスロットルバ
ルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３
は、直流（ＤＣ）モータからなるスロットル用モータ２
４の駆動により回動されて開度調節がなされる。そし
て、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポジシ
ョンセンサ４４によって検出される。

【００２５】上記スロットル用モータ２４の駆動は、自
動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏込量
（アクセル踏込量）に基づき制御される。即ち、自動車
の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、アク
セル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検
出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロットル用
モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モータ
２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開度調
節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して燃焼
室１６へ吸入される空気の量が調整されるようになる。

【００２６】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。

【００２７】また、シリンダヘッド１５には、燃焼室１
６内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁４０と、燃焼室１
６内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して
点火を行う点火プラグ４１とが設けられている。この点
火プラグ４１による上記混合気への点火時期は、点火プ
ラグ４１の上方に設けられたイグナイタ４１ａによって
調整される。

【００２８】そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して
燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１
６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路３３に送り出される。

【００２９】次に、上記エンジン１１における吸気系の
構造について図２に基づき詳しく説明する。図２に示す
ように、吸気管３０の途中にはサージタンク３４が設け
られ、吸気通路３２はサージタンク３４内を通過してい
る。この吸気通路３２は、サージタンク３４の上流にて
二つに分岐した後、サージタンク３４の下流にてエンジ
ン１１の気筒に対応して四つに分岐している。吸気通路
３２における吸気ポート１７ａに対応する部分には、燃
焼室１６内におけるガスの流動状態を変更するためのス
ワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）４８が設けられて
いる。

【００３０】ＳＣＶ４８は、吸気通路３２に生じる負圧
を作動源とするアクチュエータ４９から延びるロッド５
０と連結され、同アクチュエータ４９の作動に基づくロ
ッド５０の伸縮によって開弁位置と閉弁位置との間で開
閉動作する。そして、ＳＣＶ４８を開いた状態では吸気
ポート１７ａと吸気ポート１７ｂとの両方から燃焼室１
６内に空気が供給され、ＳＣＶ４８を閉じた状態では吸
気ポート１７ｂのみから燃焼室１６内に空気が供給され
る。こうしたＳＣＶ４８の開閉動作は、燃焼室１６内に
おけるガスの流動（スワール）の強さを調整するために
行われる。

【００３１】即ち、ＳＣＶを閉じた状態にあっては、燃
焼室の中心Ｍから外れるように延びる吸気ポート１７ｂ
のみから燃焼室１６内への空気の供給が行われ、こうし
た空気の供給によって燃焼室１６内のスワールは、ＳＣ
Ｖ４８を開いて両吸気ポート１７ａ，１７ｂから燃焼室
１６内に空気を供給した場合よりも強くなる。従って、
ＳＣＶ４８を開弁位置と閉弁位置との間で開閉させるこ
とにより、燃焼室１６内に生じるスワールの強さが調整
されるようになる。

【００３２】ここで、ＳＣＶ４８を開閉動作させるため
のアクチュエータ４９、及びアクチュエータ４９を作動
させる構造について詳しく説明する。アクチュエータ４
９においては、そのハウジング５１内が弾性を有するダ
イヤフラム５２によって大気室５３と負圧室５４とに区
画されている。また、アクチュエータ４９において、ダ
イヤフラム５２にはロッド５０が連結され、負圧室５４
にはロッド５０の伸縮方向について弾性を有するコイル
スプリング５５が設けられている。このコイルスプリン
グ５５により、通常はロッド５０が伸長してＳＣＶ４８
が開いた状態、即ち開弁位置に位置した状態に保持され
る。

【００３３】上記アクチュエータ４９においては、その
大気室５３がハウジング５１外と連通しており、負圧室
５４が負圧通路５８を介してバキュームタンク５７に連
通している。こうして負圧通路５８が繋がるバキューム
タンク５７は、吸引通路５９を介してエンジン１１の吸
気通路３２におけるスロットルバルブ２３の下流側に連
通している。

【００３４】この吸引通路５９には、吸気通路３２から
バキュームタンク５７への吸気の逆流を防止するチェッ
ク弁５９ａが設けられている。チェック弁５９ａは、吸
気通路３２とバキュームタンク５７との圧力差によって
開閉されるものであって、吸気通路３２内の圧力がバキ
ュームタンク５７内の圧力よりも真空側の値になるとき
のみ開かれることとなる。こうしたチェック弁５９ａの
開閉動作により、バキュームタンク５７内の圧力が吸気
通路３２内の圧力よりも真空側の値へと制御される。

【００３５】また、上記負圧通路５８には、バキューム
スイッチングバルブ（ＶＳＶ）６１が設けられている。
このＶＳＶ６１は、電磁ソレノイド（図示せず）を備え
ている。そして、電磁ソレノイドに対する電圧印加を制
御することで、ＶＳＶ６１が開閉して負圧室５４とバキ
ュームタンク５７との間が連通・遮断されるようにな
る。

【００３６】従って、エンジン１１の運転中に吸気通路
３２に発生する負圧がバキュームタンク５７内に蓄圧さ
れた状態で、上記ＶＳＶ６１が開かれて負圧室５４とバ
キュームタンク５７とが連通すると、同タンク５７内の
負圧に基づき負圧室５４からバキュームタンク５７側に
空気が吸引される。このように負圧室５４から空気が吸
引されると、ダイヤフラム５２がコイルスプリング５５
を収縮させる方向に変位する。このダイヤフラム５２の
変位により、ロッド５０が収縮してＳＣＶ４８が閉じ
る、即ち閉弁位置に位置するようになる。

【００３７】次に、上記ＳＣＶ３４の故障診断を行う故
障診断装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。こ
の故障診断装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制
御、点火時期制御、及びスロットル開度制御など、エン
ジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット
（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣ
Ｕ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバ
ックアップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路とし
て構成されている。

【００３８】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時にその保存すべきデータ等を
記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９
３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９
６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外
部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されてい
る。

【００３９】外部入力回路９８には、水温センサ１１
ｂ、ノックセンサ１１ｃ、クランクポジションセンサ１
４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセルポジショ
ンセンサ２６、バキュームセンサ３６、及びスロットル
ポジションセンサ４４等が接続されている。一方、外部
出力回路９９には、スロットル用モータ２４、燃料噴射
弁４０、イグナイタ４１ａ、及びＶＳＶ６１等が接続さ
れている。

【００４０】このように構成されたＥＣＵ９２は、エン
ジン１１の運転状態に応じて燃焼方式を「成層燃焼」と
「均質燃焼」との間で切り換える。即ち、ＥＣＵ９２
は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に
基づきエンジン回転数ＮＥを求める。更に、ＥＣＵ９２
は、バキュームセンサ３６からの検出信号に基づき吸気
圧ＰＭを求めるとともに、アクセルポジションセンサか
らの検出信号に基づきアクセル踏込量ＡＣＣＰを求め
る。そして、吸気圧ＰＭ若しくはアクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐとエンジン回転数ＮＥとに基づき、機関負荷に対応し
た値である基本燃料噴射量Ｑbse を算出する。

【００４１】ＥＣＵ９２は、基本燃料噴射量Ｑbse及び
エンジン回転数ＮＥに基づき、エンジン１１の燃焼方式
を切り換える。例えば、エンジン１１の運転状態が高回
転高負荷領域にあるときに「均質燃焼」を行い、低回転
低負荷領域にあるときには「成層燃焼」を行う。このよ
うに燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高
回転高負荷時には混合気の空燃比をリッチ側の値にして
エンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回
転低負荷時には空燃比をリーン側の値にして燃費の向上
を図るためである。

【００４２】エンジン１１の燃焼方式を「均質燃焼」と
した場合、ＥＣＵ９２は、吸気圧ＰＭとエンジン回転数
ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算出する。そし
て、燃料噴射弁４０を駆動制御してエンジン１１の吸気
行程中に、基本燃料噴射量Ｑbse から求められる最終燃
料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を燃焼室１６内に噴
射供給する。こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に
形成される混合気においては、空気に対して燃料が均等
に混合されるようになり、その空燃比が理論空燃比若し
くは理論空燃比よりもリッチ側の値になる。なお、混合
気の空燃比を理論空燃比へと制御する際には、ＥＣＵ９
２は、排気中の酸素濃度に基づき燃料噴射量のフィード
バック補正を行う。

【００４３】更に、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣ
ＣＰとエンジン回転数ＮＥとに基づき目標スロットル開
度ＴＡｔを算出し、スロットルポジションセンサ４４か
らの検出信号に基づき算出される実際のスロットル開度
ＴＡｒが上記目標スロットル開度ＴＡｔに近づくようス
ロットル用モータ２４を駆動制御する。また、ＥＣＵ９
２は、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとに基づきマッ
プを参照して目標点火時期を算出し、同目標点火時期に
基づきイグナイタ４１ａを駆動制御する。上記のように
スロットル開度及び点火時期を制御することで、これら
スロットル開度及び点火時期が「均質燃焼」に適したも
のになる。

【００４４】エンジン１１の燃焼方式を「成層燃焼」と
した場合、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰとエ
ンジン回転数ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算
出する。そして、燃料噴射弁４０を駆動制御してエンジ
ン１１の圧縮行程中に、基本燃料噴射量Ｑbse から求め
られる最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を噴射
供給する。こうした燃料噴射により燃焼室１６内に形成
される混合気においては、その空燃比が「均質燃焼」時
の空燃比よりもリーン側の値とされる。

【００４５】更に、ＥＣＵ９２は、基本燃料噴射量Ｑbs
e とエンジン回転数ＮＥとに基づき目標スロットル開度
ＴＡｔを算出し、実際のスロットル開度ＴＡｒが上記目
標スロットル開度ＴＡｔに近づくようスロットル用モー
タ２４を駆動制御する。また、ＥＣＵ９２は、基本燃料
噴射量Ｑbse及びエンジン回転数ＮＥ等の機関運転状態
に基づきマップを参照して目標点火時期を算出し、同目
標点火時期に基づきイグナイタ４１ａを駆動制御する。
上記のようにスロットル開度及び点火時期を制御するこ
とで、これらスロットル開度及び点火時期が「成層燃
焼」に適したものになる。

【００４６】上記「成層燃焼」時において、エンジン１
１の圧縮行程中に燃料噴射弁４０から噴射された燃料
は、ピストン１２の頭部に設けられた窪み１２ａ（図
１）に入り、ピストン１２の移動によって点火プラグ４
１の周りに集められる。このように点火プラグ４１の周
りに燃料を集めることによって、燃焼室１６内の混合気
全体の平均空燃比を「均質燃焼」時より大きくしても、
同プラグ４１周りの混合気の空燃比が着火に適したもの
とされて良好な混合気への着火が行われる。また、燃焼
室１６内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃焼」時よ
り大きくするためにスロットル開度が開き側に制御され
て吸入空気量が多くされるため、「成層燃焼」時にはエ
ンジン１１のポンピングロスが低減されるようになる。

【００４７】次に、燃焼室１６内におけるガスの流動状
態（スワールの強さ）を調整するためのＳＣＶ４８の制
御について説明する。ＥＣＵ９２は、エンジン回転数Ｎ
Ｅ、実際のスロットル開度ＴＡｒ、及び水温センサ１１
ｂによって検出されるエンジン１１の冷却水温に基づ
き、ＶＳＶ６１を駆動制御してＳＣＶ４８を開閉させ
る。ＥＣＵ９２は通常、ＶＳＶ６１を閉じてアクチュエ
ータ４９の負圧室５４とバキュームタンク５７との間を
遮断する。これによりアクチュエータ４９が不作動にな
ってＳＣＶ４８が開いた状態に維持され、燃焼室１６内
で発生するスワールが弱くなる。

【００４８】そして、スロットル開度ＴＡｒ及びエンジ
ン回転数ＮＥがＳＣＶ４８を閉じるべき運転領域に位置
すると、ＳＣＶ４８の閉指令がなされることとなる。こ
のＳＣＶ４８の閉指令に基づき、ＥＣＵ９２は、ＶＳＶ
６１を開いてアクチュエータ４９の負圧室５４をバキュ
ームタンク５７と連通する。これによりアクチュエータ
４９が作動してＳＣＶ４８が閉じられ、燃焼室１６内で
生じるスワールが強くなる。

【００４９】ここで、ＳＣＶ４８の閉指令がなされるエ
ンジン１１の運転領域を図４（ａ）及び（ｂ）に示す。
この図４（ａ）は、エンジン１１の冷却水温が低温（例
えば８０℃未満）である場合にＳＣＶ４８の閉じ要求が
なされるエンジン１１の運転領域を示すものである。ま
た、図４（ｂ）は、エンジン１１の冷却水温が高温（例
えば８０℃以上）である場合にＳＣＶ４８の閉じ要求が
なされるエンジン１１の運転領域を示すものである。こ
れらの図において斜線で示す領域にスロットル開度ＴＡ
ｒ及びエンジン回転数ＮＥが位置するとき、ＳＣＶ４８
の閉指令がなされることとなる。

【００５０】図４（ａ）から明らかなように、冷却水温
が低いときには、エンジン１１が高回転高負荷状態にあ
るとき以外、ＳＣＶ４８が閉じられてスワールが強くさ
れる。また、図４（ｂ）から明らかなにように、冷却水
温が高いときには、エンジン１１が低回転低負荷状態や
高回転高負荷状態にあるとき以外、即ちエンジン１１が
低回転高負荷状態や高回転低負荷状態にあるとき、ＳＣ
Ｖ４８が閉じられてスワールが強くされる。

【００５１】従って、冷却水温が高い状態にあっては、
エンジン１１の成層燃焼運転時にＳＣＶ４８が開かれて
スワールが弱くされる。これは、燃焼室１６内のスワー
ルが弱い状態のとき、燃料が点火プラグ４１周りに集ま
りやすいように設計されているためである。一方、冷却
水温が高い状態でのエンジン１１の均質燃焼運転時に
は、機関負荷（スロットル開度ＴＡｒ）及びエンジン回
転数ＮＥに応じてＳＣＶ４８が開弁位置と閉弁位置との
いずれかに制御され、スワールの強さが調整される。こ
のようにＳＣＶ４８を制御することで、均質燃焼運転時
において、スワールにより燃料を空気に対して好適に拡
散させて良好な燃焼が得られる混合気を形成しつつ、不
必要にＳＣＶ４８が閉じられてポンピングロスが増大す
るのを抑制することができる。

【００５２】上記のようにＳＣＶ４８を開閉させること
でスワールの強さが調整されると、このスワールの強さ
に応じてエンジン１１の運転制御に用いられる機関制御
量、例えば目標点火時期の最適値も変化する。そのた
め、ＥＣＵ９２は、ＳＣＶ４８の開閉状態に応じて、目
標点火時期等の機関制御量を算出するためのマップを切
り換える。即ち、例えば目標点火時期を算出するための
マップとしては、ＳＣＶ４８が開弁状態（スワール弱）
にあるときに適したものと、ＳＣＶ４８が閉弁状態（ス
ワール強）にあるときに適したものとの二種類が用意さ
れる。そして、上記二種類のマップのうちから、ＳＣＶ
４８の弁位置に応じて目標点火時期の算出に用いるマッ
プを選択する。このようにＳＣＶ４８の弁位置に応じて
目標点火時期等の機関制御量を算出するためのマップを
選択することで、ＳＣＶ４８の弁位置に基づくスワール
の強さに係わらず、点火時期等の機関制御量を適切なも
のとして、エンジン１１を好適に運転制御することがで
きる。

【００５３】なお、上記目標点火時期においては、同一
の機関状態である条件のもとで、ＳＣＶ４８の開弁時
（スワール弱）に対応するマップから算出される目標点
火時期が、ＳＣＶ４８の閉弁時（スワール強）に対応す
るマップから算出される目標点火時期よりも進角側の値
になる。これは、ＳＣＶ４８が開弁位置にあってスワー
ルが弱いときには、燃焼室１６内における燃料の空気に
対する拡散度合いが小さくなって混合気の燃焼速度が遅
くなるため、点火プラグ４１による混合気への点火を早
期に行う必要があることがその理由である。

【００５４】ところで、ＳＣＶ４８が設けられたエンジ
ン１１においては、同ＳＣＶ４８の故障に伴いスワール
の強さが不適切になると、混合気の燃焼に大きな悪影響
を及ぼす。そのため、例えばＳＣＶ４８の弁位置（開
度）を検出するセンサを設け、同センサにからの検出信
号に基づきＳＣＶ４８の故障診断を行うことが考えられ
るが、こうしたセンサを設けることによるエンジン１１
のコストアップも無視できないものとなる。

【００５５】そこで本実施形態では、エンジン１１に燃
焼状態の悪化に伴う失火が発生したとき、本来ＳＣＶ４
８が開弁状態であるべき冷却水温高温時の成層燃焼運転
中であれば、ＳＣＶ４８の閉弁時に適した機関制御状態
である均質燃焼運転へと燃焼方式を切り換え、機関制御
状態の変更を行う。故障によりＳＣＶ４８が冷却水温高
温時の成層燃焼運転中に開弁位置にないときには、燃焼
室１６内におけるスワールの強さが「成層燃焼」に適し
たものでなくなり、点火プラグ４１による点火時に同プ
ラグ４１周りに着火に適した空燃比の混合気を存在させ
ることが困難になって燃焼状態が悪化する。こうした状
態にあって、上記のように燃焼方式が「成層燃焼」から
「均質燃焼」に切り換えられると、燃焼状態が回復して
失火が発生しなくなる。これは、「均質燃焼」時には、
空気に対して燃料が均等に混合された混合気を燃焼させ
ることから、燃焼室１６内におけるスワールの強弱の影
響を受けにくいためである。従って、冷却水温高温時で
の成層燃焼運転中に失火が発生したとき、燃焼方式を
「成層燃焼」から「均質燃焼」に切り換え、この切り換
えにより失火が生じなくなることに基づき、ＳＣＶ４８
に閉弁位置に固着される等の故障が発生している旨の判
断がなされる。

【００５６】一方、エンジン１１の均質燃焼運転中であ
って、同エンジン１１の運転状態がＳＣＶ４８を閉弁
（スワール強）すべき運転領域にあるときに、所定の気
筒で失火が発生した場合には、エンジン１１の機関制御
状態として点火時期をＳＣＶ４８の開弁時（スワール
弱）に適した時期へと切り換え、機関制御状態の変更を
行う。均質燃焼運転中にあっては、スワールの強さに応
じて空気に対する燃料の拡散度合いが変化して混合気の
燃焼速度が変化するため、点火時期がＳＣＶ４８の弁位
置に応じて制御される。従って、均質燃焼運転中であっ
てエンジン１１の運転状態がＳＣＶ４８を閉じるべき運
転領域にあるとき、故障によりＳＣＶ４８が閉弁状態
（スワール強）にないと、燃焼室１６内のスワールが適
正よりも弱くなり、燃焼室１６内での空気に対する燃料
の拡散が適正に行われなくなって燃焼状態が悪化し、所
定の気筒で失火が発生することとなる。また、このとき
には点火時期がＳＣＶ４８の閉弁時（スワール強）に適
した時期に制御されるが、実際にはＳＣＶ４８の故障に
よりスワールが適正値よりも弱くなって燃焼速度が遅く
なる。そのため、上記制御される点火時期が適正よりも
遅い時期となる。こうした状態にあって、上記のように
点火時期がＳＣＶ４８の開弁時（スワール弱）に適した
時期へと切り換えられると、同点火時期が進角してスワ
ールが弱く燃焼速度が遅い状態に対応して混合気に対す
る点火が行われ、また、同点火時期の進角に伴いノッキ
ングが発生することもない。従って、均質燃焼運転中で
あってエンジン１１の運転状態がＳＣＶ４８を閉じるべ
き運転領域にあるとき、失火の発生に応じて点火時期を
上記のように切り換えた後、ノッキングの発生がなけれ
ばＳＣＶ４８に開弁位置に固着される等の故障が発生し
ている旨の判断がなされる。

【００５７】上述したように、エンジン１１に燃焼状態
の悪化に伴う失火が発生したとき、そのときの機関運転
状態に応じたＳＣＶ４８の弁位置に適する機関制御状態
（燃焼方式，点火時期）から、ＳＣＶ４８の他方の弁位
置に適する機関制御状態へと同機関制御状態の変更を行
い、この変更後に失火やノッキング等の燃焼状態の悪化
がなくなるか否かに基づき、ＳＣＶ４８に故障が発生し
ているか否かの判断を行うことができる。従って、開度
センサ等を設けることなくＳＣＶ４８の故障を診断する
ことができ、上記センサを設けることに伴うエンジン１
１のコストアップを抑制することができる。

【００５８】次に、ＳＣＶ４８が閉弁位置に固着される
場合など、本来ＳＣＶ４８が開弁位置にあるべきときに
同開弁位置に位置しなくなる故障（以下、閉故障とい
う）を判断するための手順について、図５を参照して説
明する。図５は、上記故障を判断するための閉故障判断
ルーチンを示すフローチャートである。この閉故障判断
ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時
間割り込みにて実行される。

【００５９】閉故障判断ルーチンにおいては、ステップ
Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理によって冷却水温高温時での
成層燃焼運転中に失火が発生したか否かが判断される。
そして、同失火が発生した場合にはステップＳ１０４，
Ｓ１０５の処理によって、上記機関運転状態での失火が
発生したか否かを判断するための成層失火フラグＦ１が
「１」に設定されるとともに、均質燃焼要求がなされる
こととなる。こうした均質燃焼要求に応じて均質燃焼運
転が行われ、このときにステップＳ１０７〜Ｓ１０９の
処理によって、失火が発生したか否かの判断が行われる
とともに、同失火の発生の有無に基づきＳＣＶ４８の閉
故障が発生しているか否かの判断が行われる。

【００６０】閉故障判断ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２
は、ステップＳ１０１の処理として、水温センサ１１ｂ
からの検出信号に基づき求められるエンジン１１の冷却
水温が高温（例えば８０℃以上）であるか否かを判断す
る。そして、冷却水温が低温（８０℃未満）であればこ
の閉故障判断ルーチンを一旦終了し、冷却水温が高温
（８０℃以上）であればステップＳ１０２に進む。ＥＣ
Ｕ９２は、現在成層燃焼運転中であるか否かを判断し、
成層燃焼運転中であればステップＳ１０３に進む。

【００６１】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理と
して、クランクポジションセンサ１４ｃ及びカムポジシ
ョンセンサ２１ｂからの検出信号に基づき、エンジン１
１における所定の気筒で失火が発生しているか否かを判
断する。そして、失火が発生していなければこの閉故障
判断ルーチンを一旦終了し、失火が発生してればステッ
プＳ１０４に進む。このように失火が発生する状況の一
例としては、ＳＣＶ４８に故障が発生している場合があ
げられる。

【００６２】通常、冷却水温高温時の成層燃焼運転では
ＳＣＶ４８が開弁状態（スワール弱）となるが、故障に
よりＳＣＶ４８が開弁状態でなく例えば閉弁位置に固着
するという故障（閉故障）が生じると、燃焼室１６内に
おけるスワールの強さが「成層燃焼」に適したものでな
くなる。その結果、点火プラグ４１の点火時に同プラグ
４１周りに着火に適した空燃比を存在させることが困難
になり、燃焼状態が悪化して失火が発生するようにな
る。

【００６３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の処理で
成層失火フラグＦ１として「１」をＲＡＭ９５の所定領
域に記憶し、続くステップＳ１０５の処理で均質燃焼要
求を行った後、この閉故障判断ルーチンを一旦終了す
る。上記のように均質燃焼要求がなされると、現在の燃
焼方式が「成層燃焼」であっても「均質燃焼」へと切り
換えられ、「成層燃焼」が行われる機関運転領域にて
「均質燃焼」が行われることとなる。

【００６４】こうして均質燃焼要求に応じて「均質燃
焼」が行われると、上記ステップＳ１０２の処理で成層
燃焼運転中でない旨判断され、ステップＳ１０６に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０６の処理として、成
層失火フラグＦ１が「１」であるか否か、即ち冷却水温
高温時での成層燃焼運転中に失火が発生したことに基づ
き「均質燃焼」に切り換えられた状態であるのか否かを
判断する。そして、ステップＳ１０６の処理において、
否定判定（ＮＯ）ならばこの閉故障判断ルーチンを一旦
終了し、肯定判定（ＹＥＳ）ならばステップＳ１０７に
進む。

【００６５】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０７の処理と
して、クランクポジションセンサ１４ｃ及びカムポジシ
ョンセンサ２１ｂからの検出信号に基づき、所定の気筒
で失火が発生しているか否かを判断する。このときの失
火の有無により、上述した冷却水温高温時での成層燃焼
運転中の失火がＳＣＶ４８の閉故障によるものか否かを
判断することができる。即ち、ＳＣＶ４８の閉故障が発
生している場合、ステップＳ１０５の処理における均質
燃焼要求に応じて、燃焼方式が燃焼室１６内にのスワー
ルの影響を受けにくい「均質燃焼」に切り換えられる
と、燃焼状態が回復して失火が発生しなくなる。

【００６６】従って、ステップＳ１０７の処理におい
て、失火が発生していない旨判断されることに基づき、
ＳＣＶ４８に閉故障が発生している旨の判断をすること
ができる。そして、ステップＳ１０７の処理で失火が発
生しておらず、ＳＣＶ４８が閉故障している旨の判断が
なされると、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０９の処理で
閉故障フラグＦｃとして「１」をバックアップＲＡＭ９
６の所定領域に記憶した後、ステップＳ１１０に進む。
上記のように閉故障フラグＦｃが「１」とされると、Ｅ
ＣＵ９２は、例えば自動車の計器パネルに設けられた警
告灯を点灯させ、運転者にＳＣＶ４８の閉故障が発生し
ていることを知らせる。

【００６７】一方、上記ステップＳ１０７の処理で失火
が発生しており、冷却水温高温時での成層燃焼運転中の
失火がＳＣＶ４８の閉故障によるものでない旨の判断が
なされると、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０８の処理で
均質燃焼要求を停止した後、ステップＳ１１０に進む。
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１１０の処理で、成層失火フ
ラグＦ１として「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶し
た後、この閉故障判断ルーチンを一旦終了する。

【００６８】次に、ＳＣＶ４８が開弁位置に固着される
場合など、本来ＳＣＶ４８が閉弁位置にあるべきときに
同閉弁位置に位置しなくなる故障（以下、開故障とい
う）を判断するための手順について、図６を参照して説
明する。図６は、上記故障を判断するための開故障判断
ルーチンを示すフローチャートである。この開故障判断
ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時
間割り込みにて実行される。

【００６９】開故障判断ルーチンにおいては、ステップ
Ｓ２０１〜Ｓ２０４の処理により、冷却水温高温時の均
質燃焼中であって、且つＳＣＶ４８の閉指令がなされて
いるときに失火が発生したか否かが判断される。そし
て、同失火が発生した場合にはステップＳ２０６〜Ｓ２
０８の処理によって、点火時期をＳＣＶ４８が開弁位置
にあるときに適した時期へと変更し、この状態でのノッ
キングの有無の判断に基づきＳＣＶ４８の開故障が発生
しているか否かの判断が行われる。

【００７０】開故障判断ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２
は、ステップＳ２０１の処理としてエンジン１１の冷却
水温が高温（例えば８０℃以上）であるか否かを判断
し、ステップＳ２０２の処理として均質燃焼運転中であ
るか否かを判断する。更に、ＥＣＵ９２は、ステップＳ
２０３の処理としてＳＣＶ４８の閉指令がなされている
か否かを判断し、ステップＳ２０４の処理として失火が
発生しているか否かを判断する。

【００７１】そして、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４
のいずれか一つの判断処理でＮＯと判断されると、ＥＣ
Ｕ９２は、この開故障判断ルーチンを一旦終了する。ま
た、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理すべてでＹ
ＥＳと判断されると、ステップＳ２０５に進むこととな
る。こうしてステップＳ２０５に進む状況としては、Ｓ
ＣＶ４８に故障が発生している場合があげられる。

【００７２】ＳＣＶ４８が例えば開弁位置に固着すると
いう故障（開故障）が発生していると、冷却水温高温時
の均質燃焼運転時中にあってＳＣＶ４８の閉指令がなさ
れているとき、燃焼室１６内におけるスワールが適正よ
りも弱くなる。その結果、燃焼室１６内において空気に
対する燃料の拡散度合いが小さくなり、混合気の燃焼状
態が悪化して所定の気筒で失火が発生するようになる。
また、このときには点火時期がＳＣＶ４８の閉弁時（ス
ワール強）に適した時期に制御されるが、実際にはＳＣ
Ｖ４８の開故障によりスワールが適正値よりも弱くなっ
て燃焼速度が遅くなる。そのため、上記制御される点火
時期が適正よりも遅い時期となる。

【００７３】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の
処理で、開故障診断終了フラグＦ２として「１」がＲＡ
Ｍ９５の所定領域に記憶されているか否かを判断する。
この開故障診断終了フラグＦ２は、後述するステップＳ
２０６〜Ｓ２０８の処理によって行われるＳＣＶ４８の
開故障の診断が既に終了しているか、即ちエンジン１１
の始動後において一度でも開故障の診断が行われたか否
かを判断するためのものである。開故障診断終了フラグ
Ｆ２は、上記ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の開故障の診
断処理が行われた後、ステップＳ２０９の処理で「１」
とされるようになる。また、開故障診断終了フラグＦ２
は、エンジン１１が停止する毎に「０」とされるように
なる。

【００７４】そして、上記ステップＳ２０５の処理にお
いて、開故障診断終了フラグＦ２が「１（終了済）」で
あればこの開故障診断ルーチンを一旦終了し、開故障診
断終了フラグＦ２が「０（未終了）」であればステップ
Ｓ２０６に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処
理として、エンジン１１の点火時期をＳＣＶ４８の開弁
時に適した時期へと変更する。即ち、目標点火時期を算
出する際に用いられるマップを、ＳＣＶ４８の閉弁時用
のものから閉弁時用のものへと切り換え、このマップか
ら算出される目標点火時期に基づきイグナイタ４１ａを
駆動制御し、エンジン１１の点火時期を進角側に制御す
る。

【００７５】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の
処理として、ノックセンサ１１ｃからの検出信号に基づ
き、ノッキング発生の有無を判断する。このときのノッ
キング発生の有無により、上記失火がＳＣＶの開故障に
よるものか否かを判断することができる。即ち、ＳＣＶ
４８の開故障が発生している場合、ステップＳ２０６の
処理により点火時期がＳＣＶ４８の開弁時に適した時期
へと制御されると、混合気の燃焼状態が回復し、また、
ノッキングが発生することもない。

【００７６】従って、ステップＳ２０７の処理におい
て、ノッキングが発生していない旨判断されることに基
づき、ＳＣＶ４８に開故障が発生している旨の判断を行
うことができる。そして、ステップＳ２０７の処理でノ
ッキングが発生しておらず、ＳＣＶが開故障している旨
の判断がなされると、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０８
の処理で開故障フラグＦｏとして「１」をバックアップ
ＲＡＭ９６の所定領域に記憶した後、ステップＳ２０９
に進む。上記のように開故障フラグＦｏが「１」とされ
ると、ＥＣＵ９２は、例えば自動車の計器パネルに設け
られた警告灯を点灯させ、運転者にＳＣＶ４８の開故障
が発生していることを知らせる。

【００７７】一方、上記ステップＳ２０７の処理でノッ
キングが発生しており、上記失火がＳＣＶ４８の開故障
によるものでない旨の判断がなされると、ステップＳ２
０９に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０９の処理
で、開故障診断終了フラグＦ２としてＲＡＭ９５の所定
領域に「１」を記憶した後、この開故障診断ルーチンを
一旦終了する。このように開故障診断終了フラグＦ２が
「１」とされると、エンジン１１が停止して開故障診断
終了フラグＦ２が「０」になるまでは上記ステップＳ２
０５の処理でＮＯと判断され、ステップＳ２０６〜Ｓ２
０８におけるＳＣＶ４８の開故障診断のための処理が行
われることはなくなる。

【００７８】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。（１）本来ＳＣＶ４８が開弁状態であるべき冷却水温高
温時の成層燃焼運転中に、エンジン１１に燃焼状態の悪
化に伴う失火が発生したときには、ＳＣＶ４８の閉弁時
に適した機関制御状態である均質燃焼運転へと燃焼方式
が切り換えられ、機関制御状態の変更が行われる。閉故
障によりＳＣＶ４８が冷却水温高温時の成層燃焼運転中
に開弁位置にないときには、燃焼室１６内におけるスワ
ールの強さが「成層燃焼」に適したものでなくなり、点
火プラグ４１による点火時に同プラグ４１周りに着火に
適した空燃比の混合気を存在させることが困難になって
燃焼状態が悪化する。こうした状態にあって、上記のよ
うに燃焼方式が「成層燃焼」から「均質燃焼」に切り換
えられると、燃焼状態が回復して失火が発生しなくな
る。従って、上記「成層燃焼」から「均質燃焼」への切
り換えによって失火が生じなくなることに基づき、ＳＣ
Ｖ４８に閉弁位置に固着される等の故障（閉故障）が発
生している旨の判断を行うことができる。このようにＳ
ＣＶ４８の閉故障診断を行うことで、ＳＣＶ４８の開度
を検出するための開度センサなど、特別なセンサを設け
ることなくＳＣＶ４８の閉故障を診断することができ、
上記センサを設けることに伴うエンジン１１のコストア
ップを抑制することができる。

【００７９】（２）エンジン１１の均質燃焼運転中であ
って、同エンジン１１の運転状態がＳＣＶ４８を閉弁
（スワール強）すべき運転領域にあるときに、所定の気
筒で失火が発生した場合には、エンジン１１の機関制御
状態として点火時期がＳＣＶ４８の開弁時（スワール
弱）に適した時期へと切り換えられ、機関制御状態の変
更が行われる。上記のように均質燃焼運転中であってＳ
ＣＶ４８の閉指令がなされる機関運転状態にあって、開
故障によりＳＣＶ４８が閉弁状態（スワール強）にない
と、燃焼室１６内のスワールが適正よりも弱くなり、燃
焼室１６内での空気に対する燃料の拡散が適正に行われ
なくなって燃焼状態が悪化し、所定の気筒で失火が発生
する。また、このときには点火時期がＳＣＶ４８の閉弁
時（スワール強）に適した時期に制御されるが、実際に
はＳＣＶ４８の開故障によりスワールが適正よりも弱く
なって燃焼速度が遅くなる。そのため、上記制御される
点火時期が適正よりも遅い時期となる。こうした状態に
あって、上記のように点火時期がＳＣＶ４８の開弁時
（スワール弱）に適した時期へと切り換えられると、同
点火時期が進角してスワールが弱く燃焼速度が遅い状態
に対応して混合気に対する点火が行われ、また、同点火
時期の進角に伴いノッキングが発生することもない。従
って、均質燃焼運転中であってエンジン１１の運転状態
がＳＣＶ４８を閉じるべき運転領域にあるとき、失火の
発生に応じて点火時期を上記のように切り換えた後、ノ
ッキングの発生がないことに基づきＳＣＶ４８が開弁位
置に固着される等の故障（開故障）が発生している旨の
判断を行うことができる。このようにＳＣＶ４８の開故
障診断を行うことで、ＳＣＶ４８の開度を検出するため
の開度センサなど、特別なセンサを設けることなくＳＣ
Ｖ４８の開故障を診断することができ、上記センサを設
けることに伴うエンジン１１のコストアップを抑制する
ことができる。

【００８０】（３）エンジン１１の燃焼方式が「成層燃
焼」であるときと「均質燃焼」であるときとで、ＳＣＶ
４８の故障診断を行うために変更される機関制御状態の
変更対象（燃焼方式，点火時期）が異なるものとされ
る。従って、この機関制御状態の変更対象を燃焼方式に
応じた適切なものとすることができ、燃焼方式が切り換
えられるエンジン１１にあってもＳＣＶ４８の故障診断
を的確に行うことができる。

【００８１】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。・本実施形態では、ＳＣＶ４８における開故障の有無を
判断するために、ＳＣＶ４８の開弁時に対応した時期へ
の点火時期の切り換え後におけるノッキング発生の有無
を診断するようにしたが、本発明はこれに限定されな
い。例えば、上記ＳＣＶ４８の開故障に伴う所定気筒で
の失火が回復したか否かに基づき、ＳＣＶ４８における
開故障の有無を判断してもよい。また、上記点火時期の
切り換え後に排気温度が適正な温度になっているか否か
に基づき、ＳＣＶ４８における開故障の有無を判断して
もよい。即ち、ＳＣＶ４８の開故障時にあって点火時期
がＳＣＶ４８の閉弁時に対応した時期となっている場
合、この点火時期が適正よりも遅い状態となって排気温
度が適正値よりも高くなる。そして、上述した点火時期
の切り換え後において、ＳＣＶ４８の開故障が発生して
いれば点火時期が適正な時期になって排気温度が適正値
になる。従って、上記点火時期の切り換え後における排
気温度が適正値であるか否かに基づき、ＳＣＶ４８の開
故障が発生しているか否を判断することができる。

【００８２】・本実施形態では、冷却水温高温時での成
層燃焼運転中にＳＣＶ４８が開かれてスワールが弱くさ
れるエンジン１１に本発明を適用したが、これに代えて
冷却水温高温時での成層燃焼運転中にＳＣＶ４８が閉じ
られれてスワールが強くされるエンジンに本発明を適用
してもよい。この場合、冷却水温高温時での成層燃焼運
転中に失火が発生した場合、燃焼方式が「成層燃焼」か
ら「均質燃焼」へと切り換えられ、この均質燃焼運転に
よって失火が発生しなくなることに基づき、ＳＣＶ４８
に故障が発生している旨の判断を行うことができる。

【００８３】・本実施形態では、ＳＣＶ４８の故障を判
断するために変更される機関制御状態の変更対象として
燃焼方式及び点火時期を例示したが、これら機関制御状
態の変更対象を必ずしも上記の二種類に限定する必要は
ない。

【００８４】・本実施形態では、ＳＣＶ４８を閉じたと
きにスワールが強くなり、ＳＣＶ４８を開いたときにス
ワールが弱くなる吸気系の構造を採用したが、本発明は
これに限定されない。即ち、これに代えて、ＳＣＶ４８
を閉じたときにスワールが弱くなり、ＳＣＶ４８が開い
たときにスワールが強くなる吸気系の構造を採用しても
よい。

【００８５】・本実施形態では、燃焼方式が切り換えら
れるエンジン１１に本発明を適用したが、必ずしも燃焼
方式が切り換えられるエンジン１１に本発明を適用する
必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるＳＣＶの故障診断装置が適
用されたエンジン全体を示す断面図。

【図２】同エンジンにおける吸気系の構造を示す平断面
図。

【図３】上記故障診断装置の電気的構成を示すブロック
図。

【図４】ＳＣＶの閉指令がなされるエンジンの運転領域
を示す図。

【図５】閉故障の判断手順を示すフローチャート。

【図６】開故障の判断手順を示すフローチャート。

【符号の説明】１１…エンジン、１１ｃ…ノックセンサ、１４ｃ…クラ
ンクポジションセンサ、２１ｂ…カムポジションセン
サ、２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モー
タ、３２…吸気通路、４０…燃料噴射弁、４１…点火プ
ラグ、４１ａ…イグナイタ、４４…スロットルポジショ
ンセンサ、４８…スワールコントロールバルブ（ＳＣ
Ｖ）、４９…アクチュエータ、５７…バキュームタン
ク、５８…負圧通路、５９…吸引通路、６１…ＶＳＶ、
９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５Ｇ 41/22 ３０５ 41/22 ３０５Ｍ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｕ３０１Ｂ３０１Ｅ 45/00 ３４５ 45/00 ３４５Ａ３６８３６８Ｅ３６８ＺＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＬＢＦターム(参考） 3G022 AA07 AA08 BA01 CA06 CA08 CA09 DA01 EA08 FA06 GA00 GA01 GA05 GA07 GA09 GA13 GA16 3G023 AA01 AA18 AB03 AC05 AD07 AD09 AF01 AG01 3G084 AA04 BA09 BA13 BA15 BA17 BA21 CA03 CA04 CA09 DA13 DA27 DA33 EA11 EB08 EC02 EC03 FA00 FA10 FA11 FA20 FA24 FA25 FA27 FA29 FA33 FA38 3G301 HA04 HA16 HA17 JA20 JB02 JB09 JB10 KA08 KA09 KA24 KA25 LA01 LA05 LB04 LC01 LC03 LC07 MA01 MA11 MA19 NA08 NC02 NE13 NE15 PA00Z PA07Z PA11A PA11Z PA17Z PC08Z PC09Z PD03A PD11Z PE01Z PE03Z PE04Z PE05Z PE08Z PE09Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路に設けられ、機関運転
状態に基づき開弁位置と閉弁位置との間で制御されるこ
とにより燃焼室内のガスの流動状態を変更する吸気流制
御弁の故障診断装置において、内燃機関の燃焼状態の悪化が検出されたとき、前記吸気
流制御弁が一方の弁位置にある状態に適した機関制御状
態から、同吸気流制御弁が他方の弁位置にある状態に適
した機関制御状態へと、内燃機関の制御状態を変更する
変更手段と、前記変更手段による機関制御状態の変更後に、内燃機関
の燃焼状態の悪化が検出されないことに基づき、前記吸
気流制御弁に故障が発生している旨の診断を行う診断手
段と、を備えることを特徴とする吸気流制御弁の故障診断装
置。
【請求項２】請求項１記載の吸気流制御弁の故障診断装
置において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて燃焼方式を均質
燃焼と成層燃焼との間で切り換えるものであり、前記変更手段は、内燃機関の成層燃焼運転時に燃焼状態
の悪化が検出されたとき、燃焼方式を成層燃焼から均質
燃焼に切り換えるものであることを特徴とする吸気流制
御弁の故障診断装置。
【請求項３】請求項２記載の吸気流制御弁の故障診断装
置において、前記変更手段は、成層燃焼が行われるとともに前記吸気
流制御弁が前記ガスの流動を弱くする弁位置にある機関
運転状態で、内燃機関における燃焼様態の悪化が検出さ
れたとき、燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼に切り換え
るものであることを特徴とする吸気流制御弁の故障診断
装置。
【請求項４】請求項１記載の吸気流制御弁の故障診断装
置において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて燃焼方式を均質
燃焼と成層燃焼との間で切り換えるものであり、前記変更手段は、均質燃焼が行われるとともに前記吸気
流制御弁が前記ガスの流動を強くする弁位置にある機関
運転状態で、内燃機関における燃焼状態の悪化が検出さ
れたとき、同機関の点火時期を前記吸気流制御弁が前記
ガスの流動を弱くする弁位置にある状態に適した時期へ
と切り換えるものであることを特徴とする吸気流制御弁
の故障診断装置。
【請求項５】請求項１記載の吸気流制御弁の故障診断装
置において、前記内燃機関は、機関運転状態に応じて燃焼方式を切り
換えるものであり、前記変更手段は、内燃機関の燃焼状態の悪化を検出した
ときに変更する機関制御状態の変更対象を燃焼方式毎に
異ならせることを特徴とする吸気流制御弁の故障診断装
置。