JP2017201145A - 内燃機関 - Google Patents

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啓二 四重田
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Abstract

【課題】ツインエントリー型のターボチャージャに独立して接続される排気通路同士を連通させる連通弁を備える内燃機関において、連通弁の動作不良によって機関性能が低下することを抑制する。【解決手段】第１排気通路及び第２排気通路がそれぞれ個別に連通するツインエントリー型のターボチャージャと、第１排気通路と第２排気通路とを連通させる連通路と、連通路を開閉する連通弁と、連通弁の異常の有無を診断する異常診断装置と、内燃機関のバルブオーバーラップの期間を変更可能な可変バルブタイミング機構と、制御装置と、を備える。制御装置は、異常診断装置によって連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、連通弁を閉弁する運転状態におけるバルブオーバーラップを縮小させるように可変バルブタイミング機構を操作する。【選択図】図１６

Description

本発明は、内燃機関に係り、特に、ツインエントリー型のターボチャージャを備えた内燃機関に関する。
従来、例えば特許文献１には、ツインエントリー型ターボチャージャ付きのエンジンに関する技術が開示されている。このエンジンの排気マニホールドは、排気干渉を起こさないシリンダの排気通路同士を集合化するように形成され、連結管を介してツインエントリー型ターボチャージャの備える２つの排気通路にそれぞれ連通されている。また、この連結管には両排気通路を連通或いは遮断させるための切替弁が設けられている。切替弁は、エンジンの小排気流量領域において両排気通路の連通を遮断し、エンジンの大排気流量領域において両排気通路を連通させるように制御される。
特開昭６３−１１７１２４号公報 特開２００３−３２８７６５号公報 特開２０１３−２５６８９５号公報
上記特許文献１のエンジンでは、小排気流量領域では排気干渉を起こさずにエンジン出力を向上させることができ、また、大排気流量領域では排気抵抗を低減させてエンジン出力を効率よく上げることができる。
しかしながら、上記特許文献１の切替弁のように、ツインエントリー型のターボチャージャに独立して接続される排気通路同士を連通させる連通弁は、動作不良の発生が問題となる。すなわち、連通弁は高温の排気通路に配置される可動部品であるため、閉弁すべき運転状態であるにもかかわらず閉弁が不十分となる不良（以下、「閉弁不良」と称する）や、開弁すべき運転状態であるにもかかわらず開弁が不十分となる不良（以下、「開弁不良」と称する）が発生するおそれがある。連通弁に閉弁不良の異常が発生すると、連通弁が閉弁されている場合よりも排気容積が大きくなるため、タービンでの膨張仕事が減少して過給性能が低下してしまう。また、連通弁に閉弁不良の異常が発生すると、他の気筒のバルブオーバーラップ時の排気ポート圧を高めてしまうため、他の気筒の残留ガスが増えることによる体積効率の低下や失火の発生が問題となる。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ツインエントリー型のターボチャージャに独立して接続される排気通路同士を連通させる連通弁を備える内燃機関において、連通弁の動作不良によって機関性能が低下することを抑制することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
複数の気筒を備える内燃機関の第１気筒群から排気されるガスが流通する第１排気通路と、
前記第１気筒群とは異なる気筒により構成される第２気筒群から排気されるガスが流通する第２排気通路と、
前記第１排気通路及び前記第２排気通路がそれぞれ個別に連通するターボチャージャと、
前記第１排気通路と前記第２排気通路とを連通させる連通路と、
前記連通路を開閉する連通弁と、
前記連通弁の異常の有無を診断する異常診断装置と、
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとが共に開弁状態となるバルブオーバーラップの期間を変更可能な可変バルブタイミング機構と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記連通弁を開閉するとともに前記可変バルブタイミング機構を操作する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を閉弁する運転状態における前記バルブオーバーラップを縮小させるように前記可変バルブタイミング機構を操作することを特徴としている。
第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の燃焼室内の混合気への点火を行う点火装置を更に備え、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、点火時期が遅角されるように前記点火装置を操作することを特徴としている。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブの開弁時期を変更可能であり、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を閉弁する運転状態における前記排気バルブの開弁時期を進角させるように前記可変バルブタイミング機構を操作することを特徴としている。
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つに記載の発明において、
前記連通路は、
副室と、
前記第１排気通路と前記副室とを連通させる第１連通路と、
前記第２排気通路と前記副室とを連通させる第２連通路と、を含み、
前記連通弁は、前記第１連通路及び前記第２連通路の開閉を行うように構成され、
前記異常診断装置は、
前記副室内のガスの状態を表す状態パラメータを検出するためのセンサを含み、前記センサによって検出された状態パラメータの時間変化に基づいて、前記連通弁の異常の有無を診断するように構成されていることを特徴としている。
第５の発明は、第１乃至第３の何れか１つに記載の発明において、
前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブの開弁時期を変更可能であり、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を開弁する運転状態における前記排気バルブの開弁時期を進角させるように前記可変バルブタイミング機構を操作することを特徴としている。
第６の発明は、第１乃至第４の何れか１つに記載の発明において、
前記第１排気通路及び前記第２排気通路から前記ターボチャージャの下流の排気通路へと連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路の開度を調整するためのウエストゲートバルブと、を更に備え、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を開弁する運転状態における前記ウエストゲートバルブの開度を開側に調整することを特徴としている。
第７の発明は、第５又は第６の発明において、
前記内燃機関の燃焼室への燃料供給量を調整する燃料供給装置を更に備え、
前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定されて前記排気バルブの開弁位相を進角させた場合には、前記燃焼室への燃料供給量を増量するように前記燃料供給装置を制御するように構成されていることを特徴としている。
連通弁の閉弁不良の異常がある場合には、第１気筒群の気筒の吸気上死点付近かつ吸気弁開弁前において排気された排気流（以下、「ブローダウン流」と称する）が第２排気通路に伝播されてしまう。第１の発明によれば、連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、連通弁を閉弁する運転状態におけるバルブオーバーラップが縮小される。これにより、第１気筒群の排気ガスによるブローダウン流が連通弁及び第２排気通路を介して第２気筒群のオーバーラップ期間中に第２気筒群へ回り込むことを抑制することができるので、失火の発生を抑制することが可能となる。
バルブオーバーラップが縮小されると、筒内に留まる既燃ガスの割合が増えるため、燃焼室内の温度が上昇する。第２の発明によれば、連通弁の閉弁不良の異常があると判定されてバルブオーバーラップが縮小された場合に、点火時期が遅角される。これにより、バルブオーバーラップを縮小したことによるノッキングの発生を有効に抑制することが可能となる。
第３の発明によれば、排気バルブの開弁時期を進角することによりバルブオーバーラップが縮小される。排気バルブの開弁時期が進角されると排気のブローダウンの発生時期が早まるため、第１気筒群の排気ガスによるブローダウン流が連通弁及び第２排気通路を介して第２気筒群へ回り込むことを抑制することが可能となる。
第４の発明によれば、副室内の状態を表す状態パラメータは、第１排気通路又は第２排気通路と副室との間のガスの流出入に応じて変化する。このため、本発明によれば、センサによって検出された状態パラメータの時間変化に基づいて、連通弁の開弁不良又は閉弁不良の有無を精度よく判定することが可能となる。
第５の発明によれば、連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、連通弁を開弁する運転状態における排気バルブの開弁時期が進角される。これにより、排気行程での燃焼室内の圧力を下げることができるので、排気の押し出し損失を低減して出力の低下を抑制することが可能となる。
第６の発明によれば、連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、連通弁を開弁する運転状態におけるウエストゲートバルブの開度が大きくされる。これにより、排気の押し出し損失を低減することができるので、出力の低下を抑制することが可能となる。
第７の発明によれば、排気バルブの開弁時期を進角させた場合に、燃焼室へ供給される燃料供給量が増量される。排気バルブの開弁時期が進角されると、排気温度が上昇するため、触媒が過昇温となるおそれがある。本発明によれば、このような場合に燃料供給量が増量されるので、触媒の過昇温を抑制することが可能となる。
本発明の実施の形態１として内燃機関の構成を説明するための簡易図である。 実施の形態１のターボチャージャのタービンの内部構造を模式的に示す図である。 図２におけるタービンを図中のＡ−Ａにて切断した断面図である。 連通弁の異常診断を行う場合に実行される制御ルーチンのフローチャートである。 連通弁の異常診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 連通弁が正常に閉弁されている状態における内燃機関の各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開弁特性を示す図である。 連通弁が正常に閉弁されている状態において、バルブオーバーラップ期間における筒内のガスの流れを模式的に示す図である。 連通弁に閉弁不良が発生している状態において、バルブオーバーラップ期間における筒内のガスの流れを模式的に示す図である。 連通弁に閉弁不良が発生している状態における内燃機関の各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開弁特性を示す図である。 連通弁に閉弁不良が発生している状態において、排気バルブの開閉タイミングを進角させた場合の吸気上死点付近かつ吸気弁開弁前の筒内のガスの流れを模式的に示す図である。 連通弁に閉弁不良が発生している状態において、排気バルブの開閉タイミングを進角させた場合の吸気上死点付近かつ吸気弁開弁後の筒内のガスの流れを模式的に示す図である。 所定気筒の高回転速度高負荷時の排気ポートの圧力波形を示す図である。 所定気筒の高回転速度高負荷時のシリンダ容積に対するシリンダ圧力の圧力波形を示す図である。 所定気筒の高回転速度高負荷時の排気ポートの圧力波形を示す図である。 所定気筒の高回転速度高負荷時のシリンダ容積に対するシリンダ圧力の圧力波形を示す図である。 本発明の実施の形態１のシステムにおいて実行される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 変形例としての連通弁及びその周囲の構造を示す図である。 圧力センサによって検出される第１排気通路の圧力変化を示す図である。
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。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
実施の形態１．
１−１.実施の形態１の内燃機関の構成
図１は、本発明の実施の形態１として内燃機関の構成を説明するための簡易図である。図１に示すように、本実施の形態の内燃機関１０は、＃１→＃３→＃４→＃２の順に燃焼を繰り返す直列４気筒エンジンとして構成されている。内燃機関１０には、吸気マニホールド１２を介して、吸気通路１４が接続されており、吸気通路１４の途中には、エアクリーナ１６、インタークーラ１８、スロットルバルブ２０等が設けられている。スロットルバルブ２０は、アクセル開度等に基づいて吸気通路１４を開閉し、その開度に応じて吸入空気量を増減させる。
内燃機関１０の各気筒には、各気筒の筒内に直接に燃料を噴射するための燃料噴射弁２２と、燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ２４と、吸気バルブ（図示せず）と、排気バルブ（図示せず）とが設けられている。なお、本発明では、各気筒の吸気ポート内に燃料を噴射するように燃料噴射弁が設けられていてもよい。また、内燃機関１０のクランク軸の近傍には、クランク軸の回転角度（クランク角）を検出するためのクランク角センサ５２が設けられている。また、アクセルペダルの近傍には、アクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ５４が設置されている。
排気バルブには、該排気バルブの開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構２６が備えられている。本実施形態では、可変バルブタイミング機構２６として、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角する機構が用いられているものとする。以下、可変バルブタイミング機構２６を、「ＥＸ−ＶＶＴ２６」とも称する。
内燃機関１０には、ターボチャージャ３０が備えられている。ターボチャージャ３０は、内燃機関１０の排気ガスのエネルギによって作動するタービン３０１と、このタービン３０１によって駆動されるコンプレッサ３０２と、を有している。コンプレッサ３０２には、上述した吸気通路１４が接続されている。コンプレッサ３０２により、吸入空気を圧縮することができる。
タービン３０１は、二つの入口を有している。すなわち、このターボチャージャ３０は、ツインエントリー型のターボチャージャとして構成されている。なお、ターボチャージャ３０の内部構成については詳細を後述する。タービン３０１の一方の入口には、第１排気マニホールド３２が接続されており、他方の入口には、第２排気マニホールド３４が接続されている。第１排気マニホールド３２は、＃２気筒および＃３気筒に接続されている。すなわち、＃２気筒から排出される排気ガスと、＃３気筒から排出される排気ガスとは、第１排気マニホールド３２において合流し、タービン３０１の一方の入口に流入する。以下、＃２気筒および＃３気筒で構成される気筒群を「第１気筒群」と称する。
一方、第２排気マニホールド３４は、＃１気筒および＃４気筒に接続されている。すなわち、＃１気筒から排出される排気ガスと、＃４気筒から排出される排気ガスとは、第２排気マニホールド３４において合流し、タービン３０１の他方の入口に流入する。以下、＃１気筒および＃４気筒で構成される気筒群を「第２気筒群」と称する。このようなツインエントリー型のターボチャージャ３０によれば、気筒間の排気脈動の干渉を抑制することができ、優れた過給特性が得られる。
タービン３０１の出口には、排気通路３６が接続されている。排気通路３６の途中には、排気ガスを浄化する触媒３８が設置されている。触媒３８は、例えば三元触媒で構成される。
さらに、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵ（プロセッサ）とを備えている。入出力インタフェースは、内燃機関に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。ＥＣＵ５０が信号を取り込むセンサには、上述したクランク角センサ５２やアクセルポジションセンサ５４、後述する圧力センサ５６等、内燃機関の制御に必要な各種のセンサが含まれる。ＥＣＵ５０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２０、燃料噴射弁２２、ＥＸ−ＶＶＴ２６、後述するＷＧＶ４０等の各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵ（プロセッサ）は、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
１−２．ターボチャージャの構成
図２は、実施の形態１のターボチャージャのタービンの内部構造を模式的に示す図である。また、図３は、図２におけるタービンを図中のＡ−Ａにて切断した断面図である。ターボチャージャ３０は、排気通路３６に配置されたタービンホイール（図示せず）、吸気通路１４に配置されたコンプレッサインペラ（図示せず）、及び、これらタービンホイールとコンプレッサインペラとを回転一体に連結する連結シャフト（図示せず）などを備えている。排気通路３６に配置されたタービンホイールが排気のエネルギによって回転すると、これに伴って吸気通路１４に配置されたコンプレッサインペラが回転する。そして、コンプレッサインペラの回転により吸入空気が過給され、内燃機関１０の各気筒＃１〜＃４の燃焼室に過給空気が強制的に送り込まれる。
タービンホイールは、タービン３０１のタービンハウジング３０３内に収容されている。ターボチャージャ３０のスクロール室は、第１スクロール室と第２スクロール室（何れも図示せず）に区画されている。ターボチャージャ３０は、第１スクロール室へと連通する第１排気通路３０４と第２スクロール室へと連通する第２排気通路３０５を備えている。第１排気通路３０４の入口には上述した第１排気マニホールド３２が接続され、第２排気通路３０５の入口には第２排気マニホールド３４が接続されている。これにより、第１気筒群の排気ガスは第１排気マニホールド３２、第１排気通路３０４を介して第１スクロール室へと導入される。一方、第２気筒群の排気ガスは第２排気マニホールド３４、第２排気通路３０５を介して第２スクロール室へと導入される。
第１排気通路３０４及び第２排気通路３０５の入口の近傍には、閉空間としての副室３０６が設けられている。第１排気通路３０４と副室３０６とは、第１連通路３０７により連通され、第２排気通路３０５と副室３０６とは、第２連通路３０８により連通されている。また、第１連通路３０７及び第２連通路３０８と副室３０６との連通部には、連通弁３０９が設けられている。連通弁３０９は、第１連通路３０７及び第２連通路３０８から副室３０６への連通を開放・遮断するための弁である。ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて連通弁３０９を動作させる。副室３０６には、副室３０６内の排気ガスの状態パラメータを検出するセンサとして、副室３０６内の排気ガスの圧力を検出する圧力センサ５６が設けられている。
タービン３０１の近傍には、第１排気通路３０４及び第２排気通路３０５内の排気ガスの一部を、タービン３０１を通さずに、タービン３０１の下流側の排気通路３６に流すことが可能なバイパス通路３９と、該バイパス通路３９を開閉するウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）４０とが設けられている。ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の運転状態に基づいてＷＧＶ４０を動作させる。
２．実施の形態１のシステムの特徴的動作
２−１．連通弁の開閉制御
上述したように、ツインエントリー型のターボチャージャによれば、気筒間の排気脈動の干渉を抑制することができるので、優れた過給特性が得られる。但し、ツインエントリー型のターボチャージャは、内燃機関の低回転速度域の全負荷トルクを増大させることには適しているが、高負荷域ではその構造上、排気抵抗が高くなり出力が制限されるという問題がある。一方、通常のシングルエントリー型のターボチャージャは、低回転速度域において十分な排気エネルギを取り出すことができないため、低回転速度域における出力性能を得ることができない。
そこで、本実施の形態のシステムのツインエントリー型ターボチャージャでは、第１連通路３０７と第２連通路３０８の連通を開放・遮断するための連通弁３０９を備えることとしている。連通弁３０９は、内燃機関１０の運転状態に応じて開閉が制御される。具体的には、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の低回転速度域では第１連通路３０７と第２連通路３０８の連通を遮断すべく連通弁３０９を閉弁する。これにより、ターボチャージャ３０はツインエントリー型のターボチャージャとして機能する。一方、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の高回転速度高負荷域では第１連通路３０７と第２連通路３０８の連通を開放すべく連通弁３０９を開弁する。これにより、ターボチャージャ３０は通常のシングルエントリー型のターボチャージャとして機能する。このように、連通弁３０９を備えたツインエントリー型ターボチャージャによれば、内燃機関１０の運転状態に依らず、高い出力性能を得ることができる。
２−２．連通弁の異常診断
連通弁３０９は高温の排気ガスに晒される可動部品であるため、閉弁不良や開弁不良が発生するおそれがある。連通弁３０９の閉弁不良又は開弁不良は、副室３０６内の圧力の時間変化に基づき判定することができる。すなわち、連通弁３０９が正常に閉弁されている場合には、副室３０６内は第１排気通路３０４及び第２排気通路３０５との連通が遮断された状態にある。この場合、副室３０６内のガスの状態に変化は生じない。一方、連通弁３０９が開弁されている場合には、副室３０６内と第１排気通路３０４及び第２排気通路３０５との間でガス交換が行われるので、副室３０６内のガスの状態に変化が生じる。副室３０６内のガスの状態を表す状態パラメータは、圧力や温度等が考えられるが、特に圧力は副室３０６内のガス交換の量が僅かであったとしても、その変化が値に反映される。このため、圧力センサ５６によって副室３０６内の排気ガスの圧力の時間変化を検出することにより、連通弁３０９に閉弁不良又は開弁不良が発生しているか否かを判定することが可能となる。以下、連通弁３０９の異常を診断する場合に実行される具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。
図４は、連通弁３０９の異常診断を行う場合にＥＣＵ５０により実行される制御ルーチンのフローチャートである。尚、本制御ルーチンは、所定のクランク角（例えば３０deg）毎に実行される。この制御ルーチンでは、先ず、圧力センサ５６により検出された副室３０６内の圧力p(i)（初期値；i＝0）が読み込まれる（ステップＳ２）。次に、変数ｉがｉ＋１にインクリメントされる（ステップＳ４）。次に、ｉ≧ＩＭＡＸの成立が判定される（ステップＳ６）。ＩＭＡＸは、連通弁３０９の異常診断を実行するクランク角周期に対応する値であって、当該クランク角周期が１８０degであればＩＭＡＸ＝６に、７２０degであればＩＭＡＸ＝２４に設定されている。ステップＳ６の判定の結果、ｉ≧ＩＭＡＸの成立が認められない場合には、未だ連通弁３０９の異常診断を実行するクランク角周期に達していないと判断されて、本制御ルーチンは終了される。
一方、上記ステップＳ６の判定の結果、ｉ≧ＩＭＡＸの成立が認められた場合には、連通弁３０９の異常診断を実行するクランク角周期に達したと判断されて、次のステップに移行して、p(i)（i＝0,1,2,…,5）の最大値ＭＡＸが算出される（ステップＳ８）。次に、p(i)の最小値ＭＩＮが算出される（ステップＳ１０）。次に、p(i)の平均値ＡＶＥが算出される（ステップＳ１２）。なお、上記ステップＳ８及びＳ１０では、算出されたＭＡＸ又はＭＩＮが過去のＭＡＸ又はＭＩＮと比較して著しく乖離している場合に、ノイズと判断してそのデータを除外することとしてもよい。
次に、連通弁３０９に開弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≦ＺＣＬＳの成立が判定される（ステップＳ１４）。（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥは、副室３０６内の圧力の時間変動に関連する値であって、副室３０６内の圧力の変動幅が大きいほど大きな値となる。ＺＣＬＳは、連通弁３０９が正常に開弁されているか否かを判定するための（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥの閾値であって、例えば、連通弁３０９が正常に開弁されている場合になり得る（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥの最小値よりも小さい値に設定される。その結果、連通弁３０９に開弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≦ＺＣＬＳの成立が認められた場合には、連通弁３０９が閉弁されているために副室３０６内の圧力の変動が小さいと判断されて、現時点において連通弁３０９に開弁不良が発生していることが判定される（ステップＳ１６）。そして、変数ｉが０にクリアされ（ステップＳ１８）、本制御ルーチンは終了される。
一方、上記ステップＳ１４において、連通弁３０９に開弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≦ＺＣＬＳの成立が認められない場合には、少なくとも現時点において連通弁３０９の開弁不良は発生していないと判断されて、次に連通弁３０９に閉弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≧ＺＯＰＮの成立が判定される（ステップＳ２０）。ＺＯＰＮは、連通弁３０９が正常に閉弁されているか否かを判定するための（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥの閾値であって、例えば、連通弁３０９が正常に閉弁されている場合になり得る（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥの最大値よりも大きい値に設定される。その結果、連通弁３０９に閉弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≧ＺＯＰＮの成立が認められない場合には、現時点において連通弁３０９の開弁不良及び閉弁不良は発生していないと判断されて、連通弁３０９の正常が判定される（ステップＳ２２）。そして、上記ステップＳ１８において変数ｉが０にクリアされ、本制御ルーチンは終了される。
一方、上記ステップＳ２０において、連通弁３０９に閉弁指示中、且つ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ≧ＺＯＰＮの成立が認められた場合には、連通弁３０９が開弁されているために副室３０６内の圧力の変動が大きいと判断されて、現時点において連通弁３０９の閉弁不良が発生していることが判定される（ステップＳ２４）。そして、上記ステップＳ１８において変数ｉが０にクリアされ、本制御ルーチンは終了される。
このように、副室３０６内の圧力の時間変化に基づいて、連通弁３０９の閉弁不良及び開弁不良の有無を判定することができるので、圧力センサの出力が経時劣化によってドリフトしている場合であっても異常有無を診断することができる。
なお、上述した連通弁３０９の異常診断は、異常診断装置１によって実現される。図５は、連通弁３０９の異常診断装置１の構成を示す機能ブロック図である。異常診断装置１は、圧力センサ５６及び制御装置５０１によって構成されている。制御装置５０１は、ＥＣＵ５０の処理回路の一部であり、連通弁３０９の異常の有無を検出するための機能を実現するためのものである。
制御装置５０１は、センサ信号検出部５１０、算出部５２０及び異常検出部５３０から構成されている。センサ信号検出部５１０は、所定のクランク毎の圧力センサ５６のセンサ信号p(i)（i=0,1,2,…5）を検出する。算出部５２０は、p(i)の入力を受けて、これらの圧力から、ＭＡＸ、ＭＩＮ及びＡＶＥをそれぞれ算出し、圧力の時間変化に関連する値として、（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥを算出する。そして、異常検出部５３０は、連通弁３０９への開弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＣＬＳ以下か否かによって連通弁３０９の開弁不良の異常があるか否かを判定する。また、異常検出部５３０は、連通弁３０９への閉弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＯＰＮ以上か否かによって連通弁３０９の閉弁不良の異常があるか否かを判定する。
制御装置５０１におけるセンサ信号検出部５１０、算出部５２０及び異常検出部５３０の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、制御装置５０１は、所定のクランク毎の圧力センサ５６のセンサ信号p(i)（i=0,1,2,…5）を検出し、これらの圧力p(i)から（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥを算出し、そして、連通弁３０９への開弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＣＬＳ以下か否かによって連通弁３０９の開弁不良の異常があるか否かを判定する、或いは連通弁３０９への閉弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＯＰＮ以上か否かによって連通弁３０９の閉弁不良の異常があるか否かを判定するための処理回路を備える。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）である。
センサ信号検出部５１０、算出部５２０及び異常検出部５３０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、制御装置は、処理回路に実現されるときに、所定のクランク毎の圧力センサ５６のセンサ信号p(i)（i=0,1,2,…5）を検出するステップ、これらの圧力p(i)から（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥを算出するステップ、そして、連通弁３０９への開弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＣＬＳ以下か否かによって連通弁３０９の開弁不良の異常があるか否かを判定するステップ、或いは連通弁３０９への閉弁指示中に入力された（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥがＺＯＰＮ以上か否かによって連通弁３０９の閉弁不良の異常があるか否かを判定するステップが、結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、これらのプログラムは、センサ信号検出部５１０、算出部５２０及び異常検出部５３０の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＰＰＲＯＭ等の不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。
上述した実施の形態１のシステムでは、ＥＣＵ５０が図４に示すステップＳ２乃至Ｓ６の処理を実行することにより、制御装置５０１におけるセンサ信号検出部５１０の機能が実現され、ステップＳ８乃至Ｓ１２の処理を実行することにより、制御装置５０１における算出部５２０の機能が実現され、ステップＳ１４乃至Ｓ２４の処理を実行することにより、制御装置５０１における異常検出部５３０の機能が実現されている。
２−３．連通弁の閉弁不良時の制御
上述したように、連通弁３０９は閉弁不良や開弁不良が発生するおそれがある。図６は、連通弁が正常に閉弁されている状態における内燃機関の各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開弁特性を示す図である。なお、図中のＩＮは吸気バルブの開弁特性を、ＥＸは排気バルブの開弁特性をそれぞれ示している。この図に示す例では、＃１気筒の排気行程の後期において、排気バルブが閉弁される前に吸気バルブが開弁されることにより、排気バルブと吸気バルブの両方が開弁されるいわゆるバルブオーバーラップの期間が設けられている。＃１気筒のバルブオーバーラップ期間には、＃１気筒の次に燃焼が行われる＃３気筒のブローダウン流が排気される期間（以下、「ブローダウン期間」と称する）が同期している。
連通弁３０９が正常に閉弁されている状態においては、＃３気筒の排気経路と＃１気筒の排気経路とが完全に隔絶されている。この場合、＃３のブローダウンによる排気が＃１気筒の排気経路に吹き返すことがないため、＃１気筒のバルブオーバーラップ期間における吸気ポート側の圧力は排気ポート側の圧力よりも高くなっている。図７は、連通弁が正常に閉弁されている状態において、バルブオーバーラップ期間における筒内のガスの流れを模式的に示す図である。この図に示すように、吸気ポート側の圧力が排気ポート側の圧力よりも高い場合には、バルブオーバーラップ期間中に筒内の既燃ガスが新気によって置換される。これにより、充填効率が向上するので機関出力の低下が抑制される。
これに対して、連通弁３０９が正常に閉弁されない閉弁不良が発生している状態では、＃３のブローダウンによる排気が＃１気筒の排気経路に吹き返してしまう。図８は、連通弁に閉弁不良が発生している状態において、バルブオーバーラップ期間における筒内のガスの流れを模式的に示す図である。この図に示すように、連通弁３０９が正常に閉弁されていない状態では、＃３のブローダウンによる排気が＃１気筒の排気経路に吹き返してしまい、その結果＃１気筒の排気ポートの圧力が吸気ポートの圧力よりも高くなってしまう。この場合、排気が吸気ポートの側にも回り込んでしまい、充填効率が低下してしまう。また、連通弁３０９が正常に閉弁されていない状態では、排気経路の容積が増えるため、過給圧の低下に起因する出力低下も起きてしまう。
そこで、本実施の形態のシステムでは、連通弁３０９に閉弁不良が発生した場合に、ＥＸ−ＶＶＴ２６を操作して、排気バルブの開閉タイミングを閉弁不良が発生していない場合（つまり内燃機関の通常制御が行なわれている場合）よりも進角させることが行われる。図９は、連通弁に閉弁不良が発生している状態における内燃機関の各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開弁特性を示す図である。なお、この図において、実線で示す波形は、連通弁が正常に閉弁されている場合の開弁特性を、そして破線で示す波形は連通弁に閉弁不良が発生している場合の排気バルブの開弁特性を、それぞれ示している。また、図１０は、連通弁に閉弁不良が発生している状態において、排気バルブの開閉タイミングを進角させた場合の吸気上死点付近かつ吸気弁開弁前の筒内のガスの流れを模式的に示す図である。また、図１１は、連通弁に閉弁不良が発生している状態において、排気バルブの開閉タイミングを進角させた場合の吸気上死点付近かつ吸気弁開弁後の筒内のガスの流れを模式的に示す図である。
図９に示すように、排気バルブの開弁位相が進角されると、排気バルブの閉時期が早まるので、これに伴い＃１気筒のバルブオーバーラップ期間が短くなる。この場合、図１１に示すように、＃３気筒のブローダウン流が＃１気筒に回り込むことが抑制されるので、充填効率の低下による失火等の燃焼異常が抑制される。また、図１０に示すように、排気バルブの開閉タイミングが進角されると、排気バルブの開時期が早まることとなるが、吸気上死点付近かつ吸気弁開弁前は吸気バルブが開弁していないため既燃ガスが吸気ポートへと回りこむことはない。また、排気バルブの開時期が早まると、これに伴い＃３気筒のブローダウン期間が早まることとなる。これにより、＃１気筒のバルブオーバーラップ期間に対して＃３気筒のブローダウン期間を早めることができるので、＃１気筒への排気ガスの回り込みをより一層抑制することが可能となる。
なお、排気バルブの閉時期が早まることにより、上死点（ＴＤＣ）に到達する前に排気バルブが閉弁されるような場合には、筒内に残留する既燃ガス（残留ガス）が増えてしまう。しかしながら、排気バルブの閉時期が早まることによって増大する残留ガス量は、上述した排気の回り込みの抑制量に比べて小さいため、排気バルブの開閉タイミングを進角することにより筒内に残留する排気ガス量を減らすことが可能となる。
２−４．連通弁の閉弁不良時の点火時期制御
上述したように、連通弁３０９の閉弁不良時にバルブオーバーラップ期間が縮小されると、筒内の既燃ガスの割合が高まるため、失火の可能性が高まってしまう。そこで、本実施の形態のシステムでは、バルブオーバーラップ期間を縮小した場合には、点火時期が通常制御時の点火時期（例えば最適点火時期；ＭＢＴ）よりも遅角される。これにより、失火の発生を有効に抑制することが可能となる。
２−５．連通弁の開弁不良時の制御
上述したように、連通弁３０９は閉弁不良が発生するおそれがある。図１２は、所定気筒の高回転速度高負荷時の排気ポートの圧力波形を示す図である。また、図１３は、所定気筒の高回転速度高負荷時のシリンダ容積に対するシリンダ圧力の圧力波形を示す図である。なお、これらの図中の実線は連通弁３０９が正常に開弁している場合の圧力波形を、破線は連通弁３０９に開弁不良が発生している場合の圧力波形を、それぞれ示している。図１２に示すように、所定気筒（例えば＃１気筒）の排気行程である期間Ａにおいては、開弁不良時の排気ポートの圧力が正常時の圧力よりも全域に渡り大きくなっている。これは、連通弁３０９が正常に開弁している場合には排気容積が大きくなるため、ブローダウン時の圧力上昇が小さくなるためである。このため、開弁不良時の排気押し出し仕事は、正常時の排気押し出し仕事よりも増加することとなる。また、＃１気筒の吸気行程である期間Ｂは、次に燃焼する気筒である＃３気筒の排気行程に同期している。このため、連通弁３０９が正常に開弁している＃１気筒の吸気行程には、＃３気筒のブローダウンの回り込みが発生している。但し、期間Ｂは＃１気筒の排気行程ではないため、排気押し出し仕事の増減には何ら関係しない。このように、連通弁３０９に開弁不良の異常が発生すると、排気押し出し仕事の増加によって機関出力が低下してしまう。
そこで、本実施の形態のシステムでは、連通弁３０９に開弁不良が発生した場合には、排気バルブの開き時期（ＥＶＯ）を進角する制御が行われる。図１４は、所定気筒の高回転速度高負荷時の排気ポートの圧力波形を示す図である。また、図１５は、所定気筒の高回転速度高負荷時のシリンダ容積に対するシリンダ圧力の圧力波形を示す図である。なお、これらの図中の破線は連通弁３０９に開弁不良が発生している場合の圧力波形を、実線は連通弁３０９に開弁不良が発生している場合に排気バルブの開き時期（ＥＶＯ）を進角させた場合の圧力波形を、それぞれ示している。
この図に示すように、排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ）が早められると、対象気筒の排気行程である期間Ａにおいて排気ポートの圧力が低下する。これにより、連通弁３０９に開弁不良の異常が発生した場合の排気押し出し仕事の増加を抑制することができるので、機関出力の低下を防ぐことが可能となる。
２−６．連通弁の開弁不良時の燃料増量制御
排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ）が早められると排気温度が上昇するため、それに伴い触媒の温度が上昇する傾向にある。そこで、本実施の形態のシステムでは、連通弁３０９に開弁不良が発生して排気バルブの開弁時期が進角された場合に、排気バルブの開弁時期が進角されない場合よりも筒内への燃料供給量を増量する燃料増量制御が実行される。これにより、排気バルブの開弁時期を進角したことに起因する触媒の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。
３．連通弁の不良時に実行される制御の具体的処理
図１６は、実施の形態１のシステムにおいて実行される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、この制御ルーチンは、所定の制御周期（例えば、クランク角１８０deg又は７２０deg）毎に実行される。図１６に示す制御ルーチンでは、先ず、連通弁３０９の閉弁不良が発生しているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。ここでは、具体的には、上述した図４に示すルーチンによる診断結果が利用される。その結果、連通弁３０９の閉弁不良が発生していると判定された場合には、次のステップに移行して、ＭＩＬが点灯される（ステップＳ１０４）。これにより、連通弁３０９に異常が発生したことが報知される。次に、内燃機関１０の運転状態が所定回転速度以下且つ高負荷の領域か否かが判定される（ステップＳ１０６）。なお、ここでの所定回転速度以下且つ高負荷の領域は、連通弁３０９に閉弁指令が出される領域のうちの少なくとも過給領域を示している。その結果、ステップＳ１０６の条件の成立が認められない場合には、現時点において連通弁３０９の閉弁不良による不具合は生じていないと判断されて、本制御ルーチンは終了される。
一方、上記ステップＳ１０６の条件の成立が認められた場合には、連通弁３０９の閉弁不良による異常燃焼が生じると判断されて、次のステップに移行して、ＥＸ−ＶＶＴ２６が操作されて排気バルブタイミング位相が進角される（ステップＳ１０８）。これにより、バルブオーバーラップ期間が縮小される。次に、点火時期が通常制御時の点火時期よりも遅角され（ステップＳ１１０）、本制御ルーチンは終了される。
また、上記ステップＳ１０２において、連通弁３０９の閉弁不良が発生していないと判定された場合には、次のステップに移行して、連通弁３０９の開弁不良が発生しているか否かが判定される（ステップＳ１１２）。ここでは、具体的には、上述した図４に示すルーチンによる診断結果が利用される。その結果、連通弁３０９の開弁不良が発生していないと判定された場合には、連通弁３０９は正常に動作していると判断されて、内燃機関１０の運転状態に基づく通常制御が実行される（ステップＳ１１４）。
一方、上記ステップＳ１１２において、連通弁３０９の開弁不良が発生していると判定された場合には、次のステップに移行して、ＭＩＬが点灯される（ステップＳ１１６）。これにより、連通弁３０９に異常が発生したことが報知される。次に、内燃機関１０の運転状態が所定回転速度以上且つ高負荷の領域か否かが判定される（ステップＳ１１８）。なお、ここでの所定回転速度以上且つ高負荷の領域は、連通弁３０９に開弁指令が出される領域を示している。その結果、ステップＳ１１８の条件の成立が認められない場合には、現時点において連通弁３０９の開弁不良による不具合は生じていないと判断されて、本制御ルーチンは終了される。
一方、上記ステップＳ１１８の条件の成立が認められた場合には、連通弁３０９の開弁不良による機関出力低下が生じると判断されて、次のステップに移行して、ＥＸ−ＶＶＴ２６が操作されて排気バルブタイミング位相が進角される（ステップＳ１２０）。これにより、排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ）が早められる。次に、筒内への燃料供給量が通常制御時よりも増量され（ステップＳ１２２）、本制御ルーチンは終了される。
以上説明したように、本実施の形態１のシステムによれば、連通弁３０９に閉弁不良又は開弁不良が発生している場合に、失火やノッキング等の燃焼異常の発生を抑制することが可能となる。
なお、上述した実施の形態１のシステムでは、副室３０６、第１連通路３０７及び第２連通路３０８が第１の発明の「連通路」に相当し、ＥＸ−ＶＶＴ２６が第１の発明の「可変バルブタイミング機構」に相当し、異常診断装置１が第１の発明の「異常診断装置」に相当し、ＥＣＵ５０が第１の発明の「制御装置」に相当している。
また、上述した実施の形態１のシステムでは、点火プラグ２４が第２の発明の「点火装置」に相当し、圧力センサ５６が第４の発明の「センサ」に相当し、燃料噴射弁２２が第７の発明の「燃料供給装置」に相当している。
４．変形例
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、以下のような変形例を採用してもよい。
４−１．連通弁の構成について
実施の形態１のシステムでは、連通弁３０９を開弁することにより副室３０６を介して第１排気通路３０４と第２排気通路３０５を連通させる構成としたが、副室３０６を用いずにこれらの排気通路を直接連通させる構成でもよい。図１７は、変形例としての連通弁及びその周囲の構造を示す図である。この図に示す構造では、第１排気通路３０４と第２排気通路３０５とが、連通路３１０によって連通している。そして、連通路３１０には、当該連通路３１０の開放・遮断を行うための連通弁３１１が設けられている。また、第１排気通路３０４における連通路３１０の下流側には、圧力センサ５６が配置されている。このような構造によれば、連通弁３１１を操作して連通路３１０を開放・遮断することにより、第１排気通路３０４と第２排気通路３０５の連通・遮断を切り替えることができる。
なお、上述した連通弁３１１の異常診断は、例えば以下の方法によって行うことができる。図１８は、圧力センサによって検出される第１排気通路の圧力変化を示す図である。なお、図１８中の破線は連通弁３１１の閉弁時の圧力変化を、実線は連通弁３１１の開弁時の圧力変化を、それぞれ示している。この図に示すように、連通弁３１１が正常に開弁されている場合には、圧力の正圧波が１８０deg毎に圧力センサ５６へと到達している。これに対して、連通弁３１１が正常に閉弁されている場合には、圧力の正圧波が３６０deg毎に圧力センサ５６へと到達している。そこで、＃２気筒又は＃３気筒の吸気行程（図中の期間Ｂ）における圧力最大値又は平均値を計測し、所定値と比較することとすれば、連通弁３１１の開閉状態を検出することが可能となる。
なお、上述した変形例のシステムでは、連通弁３１１が第１の発明の「連通弁」に相当し、連通路３１０が第１の発明の「連通路」に相当し、圧力センサ５６が第４の発明の「センサ」に相当している。
４−２．状態パラメータについて
上述した異常判定では、副室３０６内の圧力を利用して連通弁３０９の異常判定を行ったが、異常判定に利用可能な副室３０６内の状態パラメータはこれに限られない。すなわち、例えば、副室３０６内の温度は、連通弁３０９の開閉に応じて変化する。このため、圧力センサ５６に替えて副室３０６内に温度センサを配置し、副室３０６内の温度の変動度合に基づいて、連通弁３０９の閉弁不良及び開弁不良の有無を判定することとしてもよい。また、副室３０６内温度以外にも、例えば、副室３０６内の密度や流量等の状態パラメータを用いることができる。
なお、温度センサを用いると、触媒に流入する排気ガスの温度を正確に把握することができるので、燃料増量制御の実行要否を精度よく判定することができる。これにより、不要な燃料増量を防いで燃費の悪化を抑制することが可能となる。
また、上述した異常判定では、副室３０６内の圧力の時間変動に関連する値として（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥを用いているが、使用可能な値はこれに限られない。すなわち、副室３０６内の状態パラメータに時間変化が生じているか否かを判断することが可能な値であればよく、例えば圧力p(i)の変化率等を用いることもできる。
４−３．閉弁不良時のバルブオーバーラップの縮小制御について
上述した実施の形態１のシステムでは、閉弁不良時のバルブオーバーラップの縮小制御として、ＥＸ−ＶＶＴ２６を操作して、排気バルブのバルブタイミング位相を進角させることとした。しかしながら、吸気バルブのバルブタイミング位相を変更可能な可変バルブタイミング機構（以下、「ＩＮ−ＶＶＴ」と称する）を更に備え、ＩＮ−ＶＶＴを操作して吸気バルブのバルブタイミング位相を遅角させてバルブオーバーラップを縮小させる構成でもよい。また、排気バルブの作用角を変更可能な作用角可変機構を備える内燃機関では、当該作用角可変機構を操作して排気バルブの閉弁時期（ＥＶＣ）を進角させてバルブオーバーラップを縮小させる構成でもよい。さらに、吸気バルブの作用角を変更可能な作用角可変機構を備える内燃機関では、当該作用角可変機構を操作して吸気バルブの開弁時期（ＩＶＯ）を遅角させてバルブオーバーラップを縮小させる構成でもよい。
また、上述した実施の形態のシステムでは、閉弁不良時のバルブオーバーラップの縮小制御の実行条件として、内燃機関１０の運転状態が所定回転速度以下且つ高負荷の領域か否かを判定することとした。しかしながら、閉弁不良時のバルブオーバーラップの縮小制御の実行条件はこれに限られず、例えば、内燃機関１０の運転状態が連通弁３０９に閉弁指令が出される領域であるか否かを判定してもよい。
４−４．閉弁不良時の点火時期遅角制御について
閉弁不良時の点火時期遅角制御は必ずしも実行する必要はなく、バルブオーバーラップの縮小制御によってノッキングが発生するおそれがある場合のみでもよい。
４−５．開弁不良時の排気バルブ開弁時期（ＥＶＯ）進角制御について
上述した実施の形態１のシステムでは、開弁不良時の排気バルブ開弁時期（ＥＶＯ）進角制御として、ＥＸ−ＶＶＴ２６を操作して、排気バルブのバルブタイミング位相を進角させることとした。しかしながら、排気バルブの作用角を変更可能な作用角可変機構を備える内燃機関では、当該作用角可変機構を操作して排気バルブの開弁時期（ＥＶＯ）を進角させる構成でもよい。なお、開弁不良時の排気バルブ開弁時期進角制御は、ＷＧＶ４０を通常時より開側に操作する制御によって代用することもできる。この制御では、排気温度を過度に上昇させることなく排気押し出し損失の増加を抑止することができる点において有効である。
また、上述した実施の形態のシステムでは、開弁不良時のバルブオーバーラップの縮小制御の実行条件として、内燃機関１０の運転状態が所定回転速度以上且つ高負荷の領域か否かを判定することとした。しかしながら、開弁不良時の排気バルブ開弁時期進角制御の実行条件はこれに限られず、例えば、内燃機関１０の運転状態が連通弁３０９に開弁指令が出される領域であるか否かを判定してもよい。
４−６．開弁不良時の燃料増量制御について
開弁不良時の燃料増量制御は必ずしも実行する必要はなく、排気バルブ開弁時期（ＥＶＯ）進角制御によって触媒が過剰に昇温するおそれがある場合のみでもよい。
１ 異常診断装置
１０ 内燃機関
１２ 吸気マニホールド
１４ 吸気通路
１６ エアクリーナ
１８ インタークーラ
２０ スロットルバルブ
２２ 燃料噴射弁
２４ 点火プラグ
２６ 可変バルブタイミング機構（ＥＸ−ＶＶＴ）
３０ ターボチャージャ
３２ 第１排気マニホールド
３４ 第２排気マニホールド
３６ 排気通路
３８ 触媒
３９ バイパス通路
４０ ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２ クランク角センサ
５４ アクセルポジションセンサ
５６ 圧力センサ
３０１ タービン
３０２ コンプレッサ
３０３ タービンハウジング
３０４ 第１排気通路
３０５ 第２排気通路
３０６ 副室
３０７ 第１連通路
３０８ 第２連通路
３０９ 連通弁
３１０ 連通路
３１１ 連通弁
５０１ 制御装置
５１０ センサ信号検出部
５２０ 算出部
５３０ 異常検出部

Claims (7)

  1. 複数の気筒を備える内燃機関の第１気筒群から排気されるガスが流通する第１排気通路と、
    前記第１気筒群とは異なる気筒により構成される第２気筒群から排気されるガスが流通する第２排気通路と、
    前記第１排気通路及び前記第２排気通路がそれぞれ個別に連通するターボチャージャと、
    前記第１排気通路と前記第２排気通路とを連通させる連通路と、
    前記連通路を開閉する連通弁と、
    前記連通弁の異常の有無を診断する異常診断装置と、
    前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとが共に開弁状態となるバルブオーバーラップの期間を変更可能な可変バルブタイミング機構と、
    前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記連通弁を開閉するとともに前記可変バルブタイミング機構を操作する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を閉弁する運転状態における前記バルブオーバーラップを縮小させるように前記可変バルブタイミング機構を操作することを特徴とする内燃機関。
  2. 前記内燃機関の燃焼室内の混合気への点火を行う点火装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、点火時期が遅角されるように前記点火装置を操作することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  3. 前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブの開弁時期を変更可能であり、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の閉弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の閉弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を閉弁する運転状態における前記排気バルブの開弁時期を進角させるように前記可変バルブタイミング機構を操作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。
  4. 前記連通路は、
    副室と、
    前記第１排気通路と前記副室とを連通させる第１連通路と、
    前記第２排気通路と前記副室とを連通させる第２連通路と、を含み、
    前記連通弁は、前記第１連通路及び前記第２連通路の開閉を行うように構成され、
    前記異常診断装置は、
    前記副室内のガスの状態を表す状態パラメータを検出するためのセンサを含み、前記センサによって検出された状態パラメータの時間変化に基づいて、前記連通弁の異常の有無を診断するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関。
  5. 前記可変バルブタイミング機構は、前記排気バルブの開弁時期を変更可能であり、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を開弁する運転状態における前記排気バルブの開弁時期を進角させるように前記可変バルブタイミング機構を操作することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関。
  6. 前記第１排気通路及び前記第２排気通路から前記ターボチャージャの下流の排気通路へと連通するバイパス通路と、
    前記バイパス通路の開度を調整するためのウエストゲートバルブと、を更に備え、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定された場合には、前記連通弁の開弁不良の異常がないと判定された場合よりも、前記連通弁を開弁する運転状態における前記ウエストゲートバルブの開度を開側に調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関。
  7. 前記内燃機関の燃焼室への燃料供給量を調整する燃料供給装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記異常診断装置によって前記連通弁の開弁不良の異常があると判定されて前記排気バルブの開弁位相を進角させた場合には、前記燃焼室への燃料供給量を増量するように前記燃料供給装置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関。
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