JP3577945B2 - 内燃機関の動弁装置の異常診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置の異常（故障など）を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関における可変動弁装置としては、種々のものがあり、例えば、特開平７−１９７８４６号公報、前記特開平８−２５４１２６号公報等には、吸気弁の閉弁タイミング｛即ち、開閉タイミング（位相角）｝を制御するものが開示されている。
【０００３】
また、前記特開平７−３１１０６号公報等には、吸気弁の開弁から閉弁までの作動角を可変制御する可変バルブ作動角制御装置を備えると共に、排気弁に開閉タイミング（位相角）を制御するものを備えるようにしたものなどが開示されている。
更に、カムなどを用いることなく、電磁力とバネの反力を利用して吸気弁或いは排気弁を、任意の開閉タイミングと作動角で開閉させることができるようにした可変動弁装置（以下ＥＭＶという）として、例えば、特開平７−３０１１０５号公報や特開平７−３２４６０９号公報等に開示されるようなものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の何れの可変動弁装置においても、一般に、リフトセンサや着座センサなど、吸気弁或いは排気弁の動作を検出するセンサを追加し、これらセンサの検出結果に基づいて可変動弁装置が正常に作動できているか否かを診断するようにしていたため、可変動弁装置の異常診断装置にあっては、センサ追加により製品コストが増加してしまう惧れがあった。特に、前記ＥＭＶなどにおいては、カムにより複数の吸気弁や排気弁を一連動作させる構造ではないため、吸気弁或いは排気弁の数だけセンサを追加する必要があり、その傾向は顕著となる。
【０００５】
また、断線やショート検出などによって、可変動弁装置のアクチュエータの作動異常を検出する方法も考えられるが、かかる方法では、アクチュエータの作動異常を検出することはできても、吸気弁或いは排気弁のスティック｛開固着、閉固着、或いは中間開度（中間リフト）での固着｝や異物噛み込み等による吸気弁或いは排気弁の開閉異常を検出できないため、フェールセーフが十分でないと言った惧れがある。
【０００６】
更に、特開平６−３１７１１７号公報に開示されるものでは、吸気脈動レベルに基づいて可変動弁装置の異常を診断するようにしているが、このものでは、運転状態変化やノイズ等に敏感で誤診断の惧れが高いと共に、異常気筒や異常形態（異常モード）等を特定できるものではなく、可変動弁装置の異常診断装置として十分なものとは言えなかった。
【０００７】
なお、センサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成で、精度よく吸排気弁の駆動装置（動弁装置）の異常を診断できるようにすることは、可変動弁装置に限らず、一般的なカム駆動方式の動弁装置にあっても有意義なことである。本発明は、かかる実状に鑑みなされたものであり、動弁装置の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成で、精度よく動弁装置の異常を診断できるようにした内燃機関の動弁装置の異常診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明に係る内燃機関の動弁装置の異常診断装置は、図１に示すように、
機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段の検出結果を、特定期間内で積算する吸入空気流量積算手段と、
前記吸入空気流量積算手段の積算結果に基づいて、動弁装置の異常を診断する異常診断手段と、
を含んで構成した。ここで、前記吸入空気流量検出手段として、逆流検出が可能なものを採用し、前記特定期間は、該当気筒の吸気弁開時期から開始する期間として、気筒毎に対応させて設定した。
【０００９】
かかる構成とすれば、動弁装置の異常により、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方が開弁固着或いは閉弁固着した場合には、必ず、ある気筒の特定期間の吸入空気流量の積算値が、他の気筒の特定期間の吸入空気流量の積算値と比較して十分小さくなると言う特性を利用して、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁延いては動弁装置に異常が生じたことを診断することができる。
【００１０】
即ち、動弁装置の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設の吸入空気流量検出手段を用いることで、簡単かつ安価な構成でありながら、精度良く動弁装置の異常を診断することができる。
請求項２に記載の発明では、前記異常診断手段を、少なくとも動弁装置に対する作動指令信号から求まる吸入空気流量期待値と、前記吸入空気流量積算手段の積算結果と、の差又は比が、所定レベルを越えたときに、動弁装置が異常であると診断するように構成した。
【００１１】
かかる構成とすれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができるうえに、予め運転状態等に応じて定まる吸入空気流量期待値と、実際に算出された積算結果と、の比較に基づいて、異常を診断するので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁或いは排気弁延いては可変動弁装置の異常を診断することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、前記異常診断手段を、気筒間における積算結果の差或いは比、又は気筒毎の積算結果の平均値と気筒毎の積算結果との差或いは比と、所定レベルと、の比較により、動弁装置の異常を診断するように構成した。
かかる構成とすれば、比較的簡単な構成で、精度良く、異常気筒の特定が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、気筒別の積算結果が負の所定値を越えている場合には開故障と異常診断し、そうでない場合には閉故障と診断する機能を含んで構成するようにした。
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、その異常形態が開故障（吸気弁や排気弁の開弁故障）であるのか、閉故障（吸気弁や排気弁の閉弁故障）であるのか、を区別して診断することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、１つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果又は２つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果に基づいて異常気筒を特定する機能を含んで構成するようにした。
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、比較的簡単な構成で、高精度に異常気筒を特定することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、特定期間内で積算途中の吸入空気流量積算の最小値を検出する手段を備え、
前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、前記最小値と所定レベルとの比較により、吸気弁の閉故障と排気弁の閉故障とを区別する機能を含んで構成するようにした。
【００１７】
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、比較的簡単な構成で、高精度に吸気弁の閉故障と排気弁の閉故障とを区別することが可能となる。
請求項７に記載の発明では、前記特定期間が、吸気行程、或いは吸排気弁の開閉特性変化によって前記吸入空気流量検出手段の検出結果が影響される期間であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記動弁装置が、吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方の開閉特性を可変に制御することができる可変動弁装置であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、前記内燃機関が、スロットル弁を備えないノンスロットルエンジンであることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成では、スロットル弁がないので、動弁装置の異常に伴う吸入空気流量の検出結果の変化を、スロットル弁のある通常のエンジンに比べて、より高精度に検出できるため、異常診断精度を高めることが可能となる。延いては、本発明の利用価値、採用可能性などを一層高めることができる結果となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態に係るシステム構成を示す図２において、内燃機関１の吸気通路２にはスロットル弁３が設けられると共に、このスロットル弁３をバイパスする補助空気通路４が設けられており、該補助空気通路４には電磁式の補助空気制御弁５が介装されている。前記補助空気制御弁５は、デューティ制御によって開度が調整される電磁式の開閉弁である。
【００２１】
なお、本実施形態に係る内燃機関１が、例えば、後述する可変動弁装置１３により、吸気弁の開閉時期を制御して吸気を大気圧状態で取り入れつつスロットル弁無しで吸入空気量を制御できるようにしたノンスロットルエンジン（例えば、ミラーサイクルエンジンなど）である場合には、前記スロットル弁３延いては前記補助空気通路４、前記補助空気制御弁５などは省略することができるものである。
【００２２】
また、吸気通路２の吸気ポート部には各気筒毎（気筒別）に電磁式の燃料噴射弁６が設けられていて、該燃料噴射弁６によって燃料が機関に供給される。
前記補助空気制御弁５及び燃料噴射弁６の作動を制御するコントロールユニット７には各種のセンサ・スイッチから信号が入力される。
具体的には、基準ピストン位置｛例えば、４気筒であれば１８０°ｃａ（クランク角度）｝毎の基準信号（Ｒｅｆ）と、単位クランク角毎の単位角度信号とをそれぞれ出力するクランク角センサ８が設けられ、これによりピストン位置を検出し得ると共に、機関の回転速度Ｎｅを算出可能である。
【００２３】
また、機関の吸入空気流量を検出（逆流検出も可能）するエアフローメータ（ＡＦＭ）９や、スロットル弁３の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１０や、機関の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１等が設けられている。前記エアフローメータ９が、本発明に係る吸入空気流量検出手段に相当する。
コントロールユニット７は、前記エアフローメータ９で検出される吸入空気流量、及び、前記クランク角センサ８で検出される機関回転速度Ｎｅに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算すると共に、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温度Ｔｗ等に応じた各種補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定し、該燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の開弁駆動信号を、機関回転に同期したタイミングで前記燃料噴射弁６に出力して、機関吸入混合気の空燃比を制御する。
【００２４】
更に、機関１には、図２に示すように、吸気弁１２の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝を制御する可変動弁装置１３が備えられている。
当該可変動弁装置１３は、従来同様のものを用いることができ、例えば、カムを用いず電磁力等を利用した所謂ＥＭＶなどを用いることができる。
【００２５】
加えて、機関１には、図２に示すように、排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝を制御する可変動弁装置１５が備えられている。
当該可変動弁装置１５も、前記可変動弁装置１３と同様に、電磁力等を利用した所謂ＥＭＶなどを用いることができる。
【００２６】
なお、コントロールユニット７では、運転状態｛機関負荷（ＱｓやＴｐなど）、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗなど｝に基づいて、最適な吸気弁１２及び排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角など｝を設定し、該開閉特性が得られるように、前記可変動弁装置１３、１５を制御するようになっている。
【００２７】
また、本実施形態に係るコントロールユニット７は、前記可変動弁装置１３、１５延いては吸気弁１２、排気弁１４が正常に作動できているか否か（異常があるかないか）を診断する機能を有して構成されている。
ここで、本実施形態に係るコントロールユニット７が行なう可変動弁装置１３、１５（延いては吸気弁１２、排気弁１４）の異常診断制御を、図３，図４のフローチャートに従って説明する。なお、本発明に係る吸入空気流量積算手段、異常診断手段としての機能は、以下に説明するように、コントロールユニット７がソフトウェア的に備えることになる。
【００２８】
即ち、図３のフローチャートにおいて、
ステップ１（図中ではＳ１と記してある。以下同様）では、Ｒｅｆ予約されているか否かを判断する。なお、Ｒｅｆ予約は、図５のフローチャートの実行により、クランク角センサ８からＲｅｆ信号の入力があったときに行われる。
ＹＥＳ（Ｒｅｆ予約中）であれば、ステップ２へ進み、ＮＯ（Ｒｅｆ予約解除）であれば、ステップ２〜ステップ４を飛ばして、ステップ５へ進む。
【００２９】
ステップ２では、Ｒｅｆ予約中であるので、Ｒｅｆ信号に基づいて、従来同様の手法により気筒判別を行う。例えば、Ｒｅｆ信号のＯＮ信号幅などを気筒毎に異ならせておくことで気筒判別することができる。
次のステップ３では、後述するステップ５〜ステップ７により算出されたエアフローメータ（ＡＦＭ）９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量に相当）の特定期間の積分値ＳＱ（Ｑｓ積分用ＲＡＭ）を、ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットすると共に、次気筒の積分値ＳＱの算出に備えてＳＱを０にリセットして、ステップ４へ進む。なお、ＳＱ、ＳＱｎは、質量流量／気筒である。
【００３０】
ステップ４では、Ｒｅｆ予約を解除して、ステップ５へ進む。
ステップ５では、エアフローメータ９の検出信号（電圧信号）をＡ／Ｄ変換する。
ステップ６では、従来同様の手法により、ステップ５で得られたＡ／Ｄ変換値をテーブルルックアップ等によりリニアライズして、Ｑｓを算出する。
【００３１】
ステップ７では、ステップ６で算出されたエアフローメータ９の検出値Ｑｓを、特定期間（Ｒｅｆ信号間）での積算のために加算する。
即ち、積算値ＳＱ＝ＳＱ保持値（前回値）＋Ｑｓ
なる処理を行い、リターンする。
つまり、例えばＲｅｆ信号が入力されてから次のＲｅｆ信号が入力されるまでの特定期間（積分期間）、換言すれば、特定気筒の吸排気弁の開閉特性変化によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量相当値）が影響を受ける特定期間において、エアフローメータ９の検出値Ｑｓを積算して、当該特定期間における積算値ＳＱｎを算出する。
【００３２】
そして、本実施形態では、上記の図３のフローチャートの実行により得られた気筒毎（気筒別）の積算値ＳＱｎに基づいて、可変動弁装置１３、１５の異常診断を行うことになる。
即ち、図４のフローチャートに示すように、
ステップ１１では、診断条件が成立したか否かを判断する。当該判断は、例えば、機関運転状態が定常状態であること｛ＴＶＯ変化度合い（ΔＴＶＯ）、機関回転速度Ｎの変化度合い（ΔＮ）などで判断｝、エアフローメータ９の出力が正常であること（エアフローメータ９が故障等していないこと）、などに基づいて行うことができる。
【００３３】
ＹＥＳであればステップ１２へ進み、ＮＯであればステップ２０へ進む。
ステップ１２では、図３のフローチャートで求めた気筒毎の積算値ＳＱｎのうち、一番小さい値のものを選択し、Ａにセットする。
ステップ１３では、ステップ１２で選択されなかった残りの積算値ＳＱｎを平均して、その平均値を、Ｂにセットする。
【００３４】
ステップ１４では、Ａ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）か否かを判断する。なお、Ａ／Ｂは、偏差（＝Ｂ−｜Ａ｜）等としても良い。
ＹＥＳであれば、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ１６へ進み、異常カウンタＣＥＭＶＮＧをインクリメントする。
【００３５】
ＮＯであれば、可変動弁装置１３、１５は共に正常であると判断して、ステップ１５へ進み、正常カウンタＣＥＭＶＯＫをインクリメントする。
そして、ステップ１７では、サンプル数（例えば、診断ルーチン実行回数）≧ＥＭＶＳ♯（所定値）となったか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ１８へ進み、ＮＯであれば、本フローを終了して、ステップ１７でＹＥＳ判定されるまで、図３のフローチャートや上記ステップ１１〜１６を繰り返す。
【００３６】
ステップ１８では、ＣＥＭＶＮＧ／ＣＥＭＶＯＫ＞ＣＥＭＶＮＧ♯（所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、所定回数サンプリングし、その結果、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が所定以上高い場合であるので、誤診断の惧れは少ないとして、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常があると診断し、ステップ１９で、異常フラグＥＭＶＮＧを１（異常あり）にセットし、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、ステップ２０へ進む。
【００３７】
一方、ＮＯであれば、所定回数サンプリングし、その結果、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が低い或いは無かった場合であるので、可変動弁装置１３、１５は正常であると診断して、ステップ２０へ進む。
ステップ２０では、異常カウンタＣＥＭＶＮＧ＝０、正常カウンタＣＥＭＶＯＫ＝０にリセットして、本フローを終了する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成としながら、精度良く、吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００３９】
ここで、本発明に係る可変動弁装置の異常診断の原理について、以下に説明する。
即ち、
▲１▼吸気弁１２が閉弁固着した場合
図９のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の吸気弁１２が閉弁固着した場合は、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）、言い換えれば第２気筒の吸気行程中において、正常であれば増加するはずの吸入空気流量Ｑｓが略０に維持されることになるから、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）での積算値ＳＱ２ は、略０になる。
【００４０】
一方、正常な気筒（第１、第３、第４気筒）に対応する特定期間（積分区間）での各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ は、各気筒の吸気弁１２の正常な開弁動作に伴う吸入空気流量Ｑｓの増加に応じて、正常値まで増大される。
従って、第２気筒の吸気弁１２が閉弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝略０）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常値である各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００４１】
このため、Ａ／Ｂ＝略０となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の吸気弁１２に異常（閉弁固着）があると診断できることになる。
▲２▼吸気弁１２が開弁固着した場合
図１０のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着した場合は、常時、エアフローメータ９と、第２気筒のシリンダと、が連通することになるから、第２気筒のピストンの動き（シリンダ容積変化）による空気の動き（出し入れ）をエアフローメータ９が検出することになるから、第２気筒のピストンの動き（シリンダ容積変化）による空気の動き（出し入れ）がエアフローメータ９の検出値Ｑｓに第２気筒のピストンの動きに合わせて現れる（重畳する）ことになる。
【００４２】
このため、特定期間の積分値であるＳＱｎが、正の値となる気筒（例えば、第２、第４気筒）と、負の値となる気筒（例えば、第１、第３気筒）と、に分かれることになる。
そして、吸気弁１２が開弁固着している気筒は、ＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）は正の値となるのであるが、吸気弁１２が開弁固着している気筒のＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）には、ＳＱｎが正の値となる正常気筒（第４気筒）のように吸気弁１２が開弁動作したときの吸入空気流量の増加分が重畳することはないので、ＳＱｎが正の値となる気筒のうち吸気弁１２が開弁固着している気筒のＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）が一番小さな値となる。
【００４３】
即ち、ＳＱｎが、正の値となる気筒のうちＳＱｎが一番小さな値となる気筒が、吸気弁１２が開弁固着した気筒と診断できることになる。
ところで、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着していると、第２気筒のピストン上昇による吸気のエアフローメータ９側への逆流の影響を受けて、第２気筒の特定期間より１つ手前の特定期間に対応する気筒（例えば第１気筒）のＳＱ１ は負の値となるのであるが、当該第１気筒の特定期間にあっては、第１気筒の排気弁１４の開弁期間とラップするため、前記ピストン上昇による吸気の逆流と、排気弁１４の開弁による排気逆流の影響と、が相まって、ＳＱｎが負の値とはなるが排気の逆流の影響を受けない第３気筒のＳＱ３ に比べると、一層第１気筒のＳＱ１ は小さな値（負側に大きな値）となる。
【００４４】
従って、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ１ （＝負の大きな値）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには各積算値ＳＱ２ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。なお、図１０のタイミングチャートに示すように、ＳＱ３ は第３気筒の吸気弁１２の開弁動作による吸入空気流量の増加分で負の値が相殺されるから、ＳＱ４ −｜ＳＱ３ ｜＞０となるため、ＳＱ２ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値は正の値となる。
【００４５】
このため、Ａ／Ｂ＝負値となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、図４のフローチャートの実行によって、何れかの気筒の吸気弁１２に異常があると診断できることになるのである。
なお、正の値となる気筒のうちＳＱｎが一番小さな値となる気筒が、吸気弁１２が開弁固着した気筒である、或いは積算値ＳＱｎ（＝負の大きな値）が一番小さい気筒（ここでは第１気筒）の次の気筒（ここでは第２気筒）が吸気弁１２が開弁固着した気筒であると、故障形態や異常気筒を特定して診断することもできるものでもある。
【００４６】
ところで、吸気弁１２が開弁固着すると、既述したように、排気弁１２の開弁に伴い排気が吸気側に逆流することになるため、フェールセーフのために、吸気弁１２が開弁固着した気筒の排気弁１４を常時閉じたままとなるように制御するようにすることが好ましい。
▲３▼排気弁１４が閉弁固着した場合
図１１のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の排気弁１４が閉弁固着した場合は、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）初期において、第２気筒の吸気弁１２の開弁に伴い、第２気筒の排気行程で排気されなかった第２気筒のシリンダ内の燃焼ガスが吸気側へ逆流してエアフローメータ９の検出値Ｑｓとしては大きな負の値となる一方、その後は第２気筒の吸気弁１２の開弁に伴う吸気動作によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓは正常に増加される。
【００４７】
従って、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）での積算値ＳＱ２ は、特定期間開始初期の大きな負の値と、その後の正常な増加分（正の値）と、が相殺されることになるから、略０（或いは非常に小さな値）になる。
よって、第２気筒の排気弁１４が閉弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝略０）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常気筒の各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００４８】
このため、Ａ／Ｂ＝略０となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の排気弁１４に異常（閉弁固着）があると診断できることになる。
なお、図９のタイミングチャートと、図１１のタイミングチャートと、の比較から理解されるように、異常気筒の特定期間におけるエアフローメータ９の検出値Ｑｓの変化の様子、或いは積算値ＳＱｎの変化の様子を観察すれば、吸気弁１２の閉弁固着であるのか、排気弁１４の閉弁固着であるのか、を区別して異常を診断することもできるものである。
【００４９】
▲４▼排気弁１４が開弁固着した場合
図１２のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の排気弁１４が開弁固着した場合は、常時、第２気筒のシリンダと、排気通路と、が連通することになるから、第２気筒の特定期間において、吸気弁１２が開弁しても、吸気弁１２の開弁期間中、排気通路側の比較的圧力の高い排気がシリンダ内延いては吸気側へ逆流する（吹き返す）ことになるから、エアフローメータ９は、この逆流（吹き返し）分を負の値として検出することになる。
【００５０】
従って、第２気筒の特定期間の積分値であるＳＱ２ は、負の値或いは非常に小さな値となる。
よって、第２気筒の排気弁１４が開弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝負の値或いは非常に小さな値）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常気筒の各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００５１】
このため、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の排気弁１４に異常（開弁固着）があると診断できることになる。
なお、図１０のタイミングチャートと、図１２のタイミングチャートと、の比較から理解されるように、異常気筒の特定期間におけるエアフローメータ９の検出値Ｑｓの変化の様子、或いは積算値ＳＱｎの変化の様子を観察すれば、吸気弁１２の開弁固着であるのか、排気弁１４の開弁固着であるのか、を区別して異常を診断することもできるものである。
【００５２】
即ち、本実施形態に係る異常診断制御は、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方が開弁固着或いは閉弁固着した場合には、必ず、ある気筒の特定期間の積算値ＳＱｎが、他の残りの気筒の特定期間の積算値ＳＱｎの平均値より十分小さくなると言う特性を利用して、何れかの気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５に異常が生じたことを診断できるようにしたので、可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成でありながら、精度良く可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００５３】
ところで、上記では、特定期間の積算値ＳＱｎに基づいて異常診断する場合について説明したが、例えば特定期間の吸入空気流量Ｑｓの平均値を気筒毎に求め、気筒間での前記平均値の偏差或いは比が所定レベル以上あることに基づいて、可変動弁装置の異常を診断することもできるものである。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
第２の実施形態は、定常運転中の他、過渡運転中においても、可変動弁装置の異常を診断できるようにした場合の実施形態である。
第２の実施形態のシステム構成は第１の実施形態と同様で、図６のフローチャートのみが第１の実施形態における図４のフローチャートと異なるので、ここではシステム構成についての説明は省略し、第２の実施形態に特有の図６のフローチャートについてのみ説明することとする。なお、本フローは、ＳＱｎ読み込み（例えば１８０°ｃａ）毎に実行されるルーチンである。
【００５５】
即ち、
ステップ２１では、Ｒｅｆ信号に基づいて、気筒判別を行う（ｎに気筒番号をセットする）。
ステップ２２では、図３のフローチャートで得られた該当気筒の積算値ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）を読み込み、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対する積算値ＳＱｎの比Ａ｛或いは偏差（＝目標Ｑ−ＳＱｎ）であっても良い｝を求める。
【００５６】
ＳＱｎ／目標Ｑ＝Ａ
ここで、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）は、アクセル開度（或いはＴＶＯ）と機関回転速度Ｎｅから所望のトルクを得るために設定される目標吸入空気量であり、該目標Ｑを達成可能な吸気弁１２或いは排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝延いては可変動弁装置１３或いは可変動弁装置１５の制御量（作動指令信号）が設定されることになる。なお、正常であれば、予め設定される目標Ｑ（体積吸入空気量／気筒）と、積算値ＳＱｎ（質量流量／気筒）と、は比例する。
【００５７】
次のステップ２３では、Ａ＜ＬＥＭＶ♯（診断基準値）か否かを判断する。
ＹＥＳであれば、積算値ＳＱｎが、正常であれば得られるであろう目標Ｑに対して所定レベル以下の小さな値となっていると判断できるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ２５へ進み、該当気筒の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントする。
【００５８】
ＮＯであれば、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は共に正常であろうと判断して、ステップ２４へ進み、該当気筒の正常カウンタＣＥＭＶＯＫｎをインクリメントする。
そして、ステップ２６では、サンプル数≧ＥＭＶＳ♯（所定値）となったか否かを判断する。
【００５９】
ＹＥＳであれば、ステップ２７へ進み、ＮＯであれば、本フローを終了して、ステップ２６でＹＥＳ判定されるまで、上記ステップ２１〜２５を繰り返す。
ステップ２７では、ＣＥＭＶＮＧｎ／ＣＥＭＶＯＫｎ＞ＣＥＭＶＮＧ♯（所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、所定回数サンプリングし、その結果、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が所定レベルより高い場合であるので、誤診断の惧れは少ないとして、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常があると診断し、ステップ２８で、該当気筒の異常フラグＥＭＶＮＧｎを１（異常あり）にセットし、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、ステップ２９へ進む。
【００６０】
一方、ＮＯであれば、所定回数サンプリングし、その結果、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が低い或いは無かった場合であるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は正常であると診断して、ステップ２９へ進む。
【００６１】
ステップ２９では、気筒毎の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＝０、気筒毎の正常カウンタＣＥＭＶＯＫｎ＝０にリセットして、次気筒の診断に備え、ステップ３０ヘ進む。
そして、ステップ３０では、全気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の異常診断が終了したか否かを判断し、終了していなければ、ステップ２１へリターンし、終了していれば、本フローを終了する。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成としながら、気筒毎に、吸気弁１２或いは排気弁１４が正常に作動できているか否か（可変動弁装置１３、１５の異常）を診断することができる。
しかも、本実施形態では、運転状態に応じて設定される目標Ｑ（吸入空気流量期待値）と、実際に検出された特定期間におけるある気筒の積算値ＳＱｎと、に基づいて、異常を診断する構成としたので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の異常を診断することができる。
【００６３】
つまり、本実施形態によれば、機関運転状態が過渡状態にあっても、異常気筒を特定しながら、吸気弁１２或いは排気弁１４の作動異常（延いては可変動弁装置１３、１５の異常）を診断することができる。
ところで、本発明に係る可変動弁装置の異常診断原理の上述の説明で明らかにしたように、本発明の異常診断原理には、簡単かつ安価な構成でありながら、異常気筒の特定や、故障形態（吸気弁側なのか排気弁側なのか、開弁固着であるのか閉弁固着であるのか）の特定も可能であるという特徴がある。
【００６４】
そこで、上記特徴を活かした異常診断制御の一例である第３の実施形態について、以下に説明する。
第３の実施形態のシステム構成は第１の実施形態と同様であり、第３の実施形態にかかる異常診断制御の一例を示す図７、図８のフローチャートについてのみ説明することとする。
【００６５】
なお、本実施形態に係る図７のフローチャートは、各気筒に対応させて、特定期間の積分値ＳＱｎと、該積分値ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎを求めるルーチンである。
ステップ３１では、図３のフローチャートのステップ１と同様に、Ｒｅｆ予約されているか否かを判断する。ＹＥＳ（Ｒｅｆ予約中）であれば、ステップ３２へ進み、ＮＯ（Ｒｅｆ予約解除）であれば、ステップ３５へ進む。
【００６６】
ステップ３２では、図３のフローチャートのステップ２と同様に、気筒判別を行う。
次のステップ３３では、エアフローメータ９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量に相当）の特定期間の積分値ＳＱ（Ｑｓ積分用ＲＡＭ）を、ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットすると共に、取得されたＳＱの最小値ＭＳＱをＭＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットする。そして、ＳＱ、ＭＳＱを０にリセットした後、ステップ３４へ進む。
【００６７】
ステップ３４では、Ｒｅｆ予約を解除して、ステップ３５へ進む。
ステップ３５では、図３のフローチャートのステップ５と同様に、エアフローメータ（ＡＦＭ）９の検出信号（電圧信号）をＡ／Ｄ変換する。
ステップ３６では、図３のフローチャートのステップ５と同様に、ステップ３５で得られたＡ／Ｄ変換値をテーブルルックアップ等によりリニアライズして、Ｑｓを算出する。
【００６８】
ステップ３７では、ステップ３６で算出されたエアフローメータ９の検出値Ｑｓを、特定期間（Ｒｅｆ信号間）での積算のために加算する。
即ち、積算値ＳＱ＝ＳＱ保持値（前回値）＋Ｑｓ
なる処理を行う。
次のステップ３８では、ＳＱ＜ＭＳＱ（ＳＱの最小値、初期値０）であるか否かを判断する。
【００６９】
ＹＥＳであれば、ＳＱは負の最小値に向かって減少している途中であるとして、ステップ３９へ進み、現在のＳＱを最小値ＭＳＱとしてＭＳＱを更新して、リターンする。
一方、ＮＯであれば、ＳＱの値は正値か或いは最小値に向かって減少する傾向は無くなったので、既に最小値ＭＳＱは得られたとして、ＭＳＱを更新せず、そのままリターンする。
【００７０】
このようにして、各気筒に対応させて、特定期間の積分値ＳＱｎと、該積分値ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎを求めた後、本実施形態では、図８のフローチャートを実行して、ＳＱｎ、最小値ＭＳＱｎに基づいて、可変動弁装置１３、１５の異常診断を行う。なお、本フローは、ＳＱｎ読み込み（例えば１８０°ｃａ）毎に実行されるルーチンである。
【００７１】
即ち、
ステップ４１では、図６のフローチャートのステップ２１と同様に、気筒判別を行う。
ステップ４２では、図７のフローチャートで得られた該当気筒の積算値ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）を読み込み、図６のフローチャートのステップ２２と同様に、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対する積算値ＳＱｎの比Ａ｛或いは偏差（＝目標Ｑ−ＳＱｎ）であっても良い｝を求める。
【００７２】
ＳＱｎ／目標Ｑ＝Ａ
ステップ４３では、図３のフローチャートのステップ１１と同様にして、診断条件が成立したか否かを判断する。
ＹＥＳであればステップ４４へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。
ステップ４４では、Ａ＜ＬＥＭＶ♯（診断基準値；正の値）か否かを判断する。
【００７３】
ＹＥＳであれば、積算値ＳＱｎが、正常であれば得られるであろう目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対して所定レベル以下の小さな値となっていると判断できるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ４５へ進む。
【００７４】
ＮＯであれば、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は共に正常（該当気筒の吸気弁１４の開弁固着を除く）であろうと判断して、本フローを終了する。即ち、該当気筒（例えば第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着は、後述するように、他の気筒（例えば第１気筒）が該当気筒となっている異常診断実行時に診断されることになる。
【００７５】
ステップ４５では、異常気筒、異常の形態（吸気弁１２或いは排気弁１４の異常なのか、開弁固着或いは閉弁固着なのかなど）を特定する処理を進めるべく、Ａ＜ＬＥＭＶ２♯（診断基準値；負の値）か否かを判断する。
ＹＥＳであれば、Ａ延いてはＳＱｎが負の値となっていると考えられるので、図１０、図１２のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が開弁固着しているか、排気弁１４が開弁固着している惧れがあるとして、ステップ４６へ進む。
【００７６】
ＮＯであれば、Ａ延いてはＳＱｎは略０近傍の値となっていると考えられるので、図９、図１１のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着しているか、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあるとして、ステップ５２へ進む。
ステップ４６では、直前気筒（例えば第１気筒）のＡ０ （＝直前気筒のＳＱｎ／目標Ｑ）＞ＬＥＭＶ３♯（診断基準値；正の値）か否かを判断する。
【００７７】
ＮＯであれば、図１２のタイミングチャートにおける故障形態に該当すると判断できるので、即ち、該当気筒（例えば第２気筒）の排気弁１４が開弁固着等している惧れがあると判断できるので、ステップ４７へ進む。
ステップ４７では、該当気筒（例えば第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ４８で、排気弁１４の開故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００７８】
一方、ステップ４６でＹＥＳ判定された場合は、図１０のタイミングチャートにおける故障形態に該当すると判断できるので、即ち、該当気筒（ここでは例えば第１気筒）の次の気筒（例えば第２気筒）の吸気弁１２が開弁固着等している惧れがあると判断できるので、ステップ４９へ進む。
ステップ４９では、『該当気筒（第２気筒の吸気弁１２の開弁固着判定の場合、例えば第１気筒が該当気筒となる）のＡ（＝ＳＱ１ ／目標Ｑ）』＜『２つ前の気筒（ここでは、例えば第３気筒）のＡ０２（＝ＳＱ３ ／目標Ｑ）』であるか否かを判断する。
【００７９】
ＹＥＳであれば、ステップ５０で、該当気筒の次の気筒（例えば第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１をインクリメントすると共に、ステップ５１で、吸気弁１２の開故障判定をして、ステップ５７へ進む。また、ＮＯの場合には、異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１をインクリメントすることなく、ステップ５１以降へ進む。
【００８０】
なお、ステップ４６でＹＥＳ判定され、ステップ４９へ進む場合は、図１０のタイミングチャートにおける故障形態（吸気弁１２の開弁固着）に該当すると判断できるのであるが、例えば第２気筒の吸気弁１２が開弁固着している場合、ＳＱｎが負の値となりステップ４６でＹＥＳ判定されるケースが、該当気筒が第１気筒の場合と、第３気筒の場合と、２通り存在することになる。このため、第１気筒の次の気筒（第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、第３気筒の次の気筒（第４気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、を区別する必要がある。
【００８１】
そこで、ステップ４９では、Ａ＜Ａ０２を判断することで、第１気筒の次の気筒（第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、第３気筒の次の気筒（第４気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、を区別できるようにしているのである。
ところで、前記ステップ４５で、ＮＯ判定された場合は、Ａ延いてはＳＱｎは略０近傍の値となっていると考えられるので、図９、図１１のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着しているか、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあるとして、ステップ５２へ進むことになるが、
ステップ５２では、最小値ＭＳＱｎ＜ＬＥＭＶ４♯（診断基準値；負の値）であるか否かを判断する。
【００８２】
ＹＥＳであれば、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎが所定レベルより大きな負の値となっていると考えられるので、図１１のタイミングチャートに示したように、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあると判断できるので、ステップ５３で、該当気筒（例えば、第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ５１で、排気弁１４の閉故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００８３】
これに対し、ＮＯであれば、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎは略０近傍の値になっていると考えられるので、図９のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着している惧れがあると判断できるので、ステップ５５で、該当気筒（例えば、第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ５６で、吸気弁１２の閉故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００８４】
そして、ステップ５７では、異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ（或いは異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１）≧ＬＦＳ♯（フェールセーフのための所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ５８へ進み、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、異常が生じているｎ番気筒（或いはｎ＋１番気筒）に対して、吸気弁１２及び排気弁１４に全閉指令を送って、本フローを終了する。
【００８５】
該ステップ５８により、吸気弁１２が異常のときには、排気弁１４が全閉維持されるので、吸気系と排気系とが連通されるような事態を回避できるので、排気が吸気系延いては燃料噴射弁等へ逆流してしまうといった惧れを確実に回避でき、以ってフェールセーフ機能を向上させることができる。
また、排気弁１４が異常のときには、吸気弁１２が全閉維持されるので、吸気系と排気系とが連通されるような事態を回避できるので、排気が吸気系延いては燃料噴射弁等へ逆流してしまうといった惧れを確実に回避でき、以ってフェールセーフ機能を向上させることができる。
【００８６】
以上のように、第３の実施形態によれば、吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成で、異常気筒の特定や故障形態を特定しながら吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断を行うことができる。
【００８７】
しかも、本実施形態では、運転状態に応じて設定される目標Ｑ（吸入空気流量期待値）と、実際に検出された特定期間におけるある気筒の積算値ＳＱｎと、に基づいて、異常を診断する構成としたので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００８８】
つまり、本実施形態によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、機関運転状態が過渡状態にあっても、異常気筒や故障形態を特定しながら、吸気弁１２或いは排気弁１４の作動異常延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
更に、本実施形態では、異常があると診断された場合には、該当気筒の吸気弁１２及び排気弁１４に全閉指令を送るようにしたので、排気が吸気系等へ逆流してしまうといった惧れを回避でき、以ってフェールセーフ機能（安全性、リンプホーム性など）を向上させることができる。
【００８９】
ところで、上記各実施形態では、可変動弁装置１３、１５を備えた場合について説明したが、本発明は、可変動弁装置１３、１５のうち何れか一方を備えたものにも適用できるものである。
そして、上記各実施形態では、可変動弁装置として所謂ＥＭＶを採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、カムシャフトと、これをクランクシャフト回転に連結するカムスプロケットと、の間の位相角を変化させる構成のもの、或いは、異なる位相角を備えた複数のカムを切換えて吸気弁１２の開閉タイミング（位相角）を可変制御する構成のものなどにも適用できる。また、既存のカム駆動方式の吸気弁或いは排気弁の動弁装置であって、油圧ラッシュアジャスタ付のものなどにおいて、油圧系異常やラッシュアジャスタ異常による吸気弁或いは排気弁の開閉異常をも、本発明によれば、簡単かつ安価な構成で、精度良く診断することができるものである。
【００９０】
そして、一般的な油圧ラッシュアジャスタ等を備えない吸排気弁の駆動装置（動弁装置）にあっても、本発明に係る異常診断によれば、別個新たにセンサを追加することなく、簡単かつ安価な構成で精度良く異常診断を行えるので、低コスト化等が図れ有意義なものとなる。
また、特定期間は、特定気筒の吸気弁或いは排気弁の開閉特性によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓが影響を受ける期間であって、診断精度を所定レベルとすることができる期間に設定すれば、各実施形態で説明したＲｅｆ信号間（４気筒機関の場合、１８０°ｃａ）に限定されるものではない。つまり、４気筒機関の場合でも、１８０°ｃａより短くしたり長くしたりすることは可能であるし、他の多気筒機関の場合にも、特定気筒の吸気弁或いは排気弁の開閉特性によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓが影響を受ける期間であって、診断精度を所定レベルとすることができる期間に、適宜設定することができるものである。
【００９１】
ところで、上記各実施形態においては、特定期間における積算値ＳＱｎ（或いは平均値）を該当気筒に対応した積算値ＳＱｎ（或いは平均値）として高精度に検出できるようにするために、吸気弁からエアフローメータ９までの距離（空気の移動距離）を、気筒間バラツキが最小となるようにすることが好ましく、例えば吸気弁からエアフローメータ９までの距離の気筒間バラツキを±１０ｃｍ程度に管理することが好ましい。
【００９２】
つまり、アフローメータ９の検出値に、吸気弁（或いは排気弁）の開閉特性変化に起因した変化が現れるまでの時間は、吸気弁からエアフローメータ９までの距離に応じて変化するから（吸気流速は音速）、吸気弁からエアフローメータ９までの距離に気筒間でバラツキがあると、該当気筒に対応した特定期間から外れたところで、エアフローメータ９の検出値に吸気弁（或いは排気弁）の開閉特性変化に起因した変化が現れる惧れがあり、かかる場合には、該当気筒の積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出精度が低下すると共に、他の気筒の積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出に影響を及ぼす惧れがあり、以って積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出精度の低下、延いては異常診断精度が低下する惧れがあるが、吸気弁からエアフローメータ９までの距離の気筒間バラツキを良好に管理すれば、このような惧れを排除することができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態における可変動弁装置を備えた内燃機関のシステム構成図。
【図３】同上実施形態における特定期間の積算値ＳＱｎの算出ルーチンを説明するフローチャート。
【図４】同上実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の異常診断ルーチンを説明するフローチャート。
【図５】同上実施形態におけるＲｅｆ予約ルーチンを説明するフローチャート。
【図６】第２の実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の気筒毎の異常診断ルーチンを説明するフローチャート（過渡運転時対応）。
【図７】第３の実施形態における特定期間の積算値ＳＱｎ、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎの算出ルーチンを説明するフローチャート。
【図８】第３の実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の気筒毎の異常診断ルーチンを説明するフローチャート（異常気筒特定、異常形態特定）。
【図９】吸気弁の閉故障（閉弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１０】吸気弁の開故障（開弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１１】排気弁の閉故障（閉弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１２】排気弁の開故障（開弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ スロットル弁
６ 燃料噴射弁
７ コントロールユニット
８ クランク角センサ
９ エアフローメータ（ＡＦＭ）
１０ スロットルセンサ
１１ 水温センサ
１２ 吸気弁
１３ 可変動弁装置（吸気弁用）
１４ 排気弁
１５ 可変動弁装置（排気弁用）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置の異常（故障など）を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関における可変動弁装置としては、種々のものがあり、例えば、特開平７−１９７８４６号公報、前記特開平８−２５４１２６号公報等には、吸気弁の閉弁タイミング｛即ち、開閉タイミング（位相角）｝を制御するものが開示されている。
【０００３】
また、前記特開平７−３１１０６号公報等には、吸気弁の開弁から閉弁までの作動角を可変制御する可変バルブ作動角制御装置を備えると共に、排気弁に開閉タイミング（位相角）を制御するものを備えるようにしたものなどが開示されている。
更に、カムなどを用いることなく、電磁力とバネの反力を利用して吸気弁或いは排気弁を、任意の開閉タイミングと作動角で開閉させることができるようにした可変動弁装置（以下ＥＭＶという）として、例えば、特開平７−３０１１０５号公報や特開平７−３２４６０９号公報等に開示されるようなものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の何れの可変動弁装置においても、一般に、リフトセンサや着座センサなど、吸気弁或いは排気弁の動作を検出するセンサを追加し、これらセンサの検出結果に基づいて可変動弁装置が正常に作動できているか否かを診断するようにしていたため、可変動弁装置の異常診断装置にあっては、センサ追加により製品コストが増加してしまう惧れがあった。特に、前記ＥＭＶなどにおいては、カムにより複数の吸気弁や排気弁を一連動作させる構造ではないため、吸気弁或いは排気弁の数だけセンサを追加する必要があり、その傾向は顕著となる。
【０００５】
また、断線やショート検出などによって、可変動弁装置のアクチュエータの作動異常を検出する方法も考えられるが、かかる方法では、アクチュエータの作動異常を検出することはできても、吸気弁或いは排気弁のスティック｛開固着、閉固着、或いは中間開度（中間リフト）での固着｝や異物噛み込み等による吸気弁或いは排気弁の開閉異常を検出できないため、フェールセーフが十分でないと言った惧れがある。
【０００６】
更に、特開平６−３１７１１７号公報に開示されるものでは、吸気脈動レベルに基づいて可変動弁装置の異常を診断するようにしているが、このものでは、運転状態変化やノイズ等に敏感で誤診断の惧れが高いと共に、異常気筒や異常形態（異常モード）等を特定できるものではなく、可変動弁装置の異常診断装置として十分なものとは言えなかった。
【０００７】
なお、センサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成で、精度よく吸排気弁の駆動装置（動弁装置）の異常を診断できるようにすることは、可変動弁装置に限らず、一般的なカム駆動方式の動弁装置にあっても有意義なことである。本発明は、かかる実状に鑑みなされたものであり、動弁装置の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成で、精度よく動弁装置の異常を診断できるようにした内燃機関の動弁装置の異常診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明に係る内燃機関の動弁装置の異常診断装置は、図１に示すように、
機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段の検出結果を、特定期間内で積算する吸入空気流量積算手段と、
前記吸入空気流量積算手段の積算結果に基づいて、動弁装置の異常を診断する異常診断手段と、
を含んで構成した。ここで、前記吸入空気流量検出手段として、逆流検出が可能なものを採用し、前記特定期間は、該当気筒の吸気弁開時期から開始する期間として、気筒毎に対応させて設定した。
【０００９】
かかる構成とすれば、動弁装置の異常により、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方が開弁固着或いは閉弁固着した場合には、必ず、ある気筒の特定期間の吸入空気流量の積算値が、他の気筒の特定期間の吸入空気流量の積算値と比較して十分小さくなると言う特性を利用して、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁延いては動弁装置に異常が生じたことを診断することができる。
【００１０】
即ち、動弁装置の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設の吸入空気流量検出手段を用いることで、簡単かつ安価な構成でありながら、精度良く動弁装置の異常を診断することができる。
請求項２に記載の発明では、前記異常診断手段を、少なくとも動弁装置に対する作動指令信号から求まる吸入空気流量期待値と、前記吸入空気流量積算手段の積算結果と、の差又は比が、所定レベルを越えたときに、動弁装置が異常であると診断するように構成した。
【００１１】
かかる構成とすれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができるうえに、予め運転状態等に応じて定まる吸入空気流量期待値と、実際に算出された積算結果と、の比較に基づいて、異常を診断するので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁或いは排気弁延いては可変動弁装置の異常を診断することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、前記異常診断手段を、気筒間における積算結果の差或いは比、又は気筒毎の積算結果の平均値と気筒毎の積算結果との差或いは比と、所定レベルと、の比較により、動弁装置の異常を診断するように構成した。
かかる構成とすれば、比較的簡単な構成で、精度良く、異常気筒の特定が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、気筒別の積算結果が負の所定値を越えている場合には開故障と異常診断し、そうでない場合には閉故障と診断する機能を含んで構成するようにした。
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、その異常形態が開故障（吸気弁や排気弁の開弁故障）であるのか、閉故障（吸気弁や排気弁の閉弁故障）であるのか、を区別して診断することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、１つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果又は２つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果に基づいて異常気筒を特定する機能を含んで構成するようにした。
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、比較的簡単な構成で、高精度に異常気筒を特定することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、特定期間内で積算途中の吸入空気流量積算の最小値を検出する手段を備え、
前記異常診断手段を、動弁装置に異常があると診断された場合において、前記最小値と所定レベルとの比較により、吸気弁の閉故障と排気弁の閉故障とを区別する機能を含んで構成するようにした。
【００１７】
かかる構成とすれば、上述した各種作用効果に加えて、動弁装置に異常があると診断された場合に、比較的簡単な構成で、高精度に吸気弁の閉故障と排気弁の閉故障とを区別することが可能となる。
請求項７に記載の発明では、前記特定期間が、吸気行程、或いは吸排気弁の開閉特性変化によって前記吸入空気流量検出手段の検出結果が影響される期間であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記動弁装置が、吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方の開閉特性を可変に制御することができる可変動弁装置であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、前記内燃機関が、スロットル弁を備えないノンスロットルエンジンであることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成では、スロットル弁がないので、動弁装置の異常に伴う吸入空気流量の検出結果の変化を、スロットル弁のある通常のエンジンに比べて、より高精度に検出できるため、異常診断精度を高めることが可能となる。延いては、本発明の利用価値、採用可能性などを一層高めることができる結果となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態に係るシステム構成を示す図２において、内燃機関１の吸気通路２にはスロットル弁３が設けられると共に、このスロットル弁３をバイパスする補助空気通路４が設けられており、該補助空気通路４には電磁式の補助空気制御弁５が介装されている。前記補助空気制御弁５は、デューティ制御によって開度が調整される電磁式の開閉弁である。
【００２１】
なお、本実施形態に係る内燃機関１が、例えば、後述する可変動弁装置１３により、吸気弁の開閉時期を制御して吸気を大気圧状態で取り入れつつスロットル弁無しで吸入空気量を制御できるようにしたノンスロットルエンジン（例えば、ミラーサイクルエンジンなど）である場合には、前記スロットル弁３延いては前記補助空気通路４、前記補助空気制御弁５などは省略することができるものである。
【００２２】
また、吸気通路２の吸気ポート部には各気筒毎（気筒別）に電磁式の燃料噴射弁６が設けられていて、該燃料噴射弁６によって燃料が機関に供給される。
前記補助空気制御弁５及び燃料噴射弁６の作動を制御するコントロールユニット７には各種のセンサ・スイッチから信号が入力される。
具体的には、基準ピストン位置｛例えば、４気筒であれば１８０°ｃａ（クランク角度）｝毎の基準信号（Ｒｅｆ）と、単位クランク角毎の単位角度信号とをそれぞれ出力するクランク角センサ８が設けられ、これによりピストン位置を検出し得ると共に、機関の回転速度Ｎｅを算出可能である。
【００２３】
また、機関の吸入空気流量を検出（逆流検出も可能）するエアフローメータ（ＡＦＭ）９や、スロットル弁３の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１０や、機関の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１等が設けられている。前記エアフローメータ９が、本発明に係る吸入空気流量検出手段に相当する。
コントロールユニット７は、前記エアフローメータ９で検出される吸入空気流量、及び、前記クランク角センサ８で検出される機関回転速度Ｎｅに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算すると共に、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温度Ｔｗ等に応じた各種補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定し、該燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の開弁駆動信号を、機関回転に同期したタイミングで前記燃料噴射弁６に出力して、機関吸入混合気の空燃比を制御する。
【００２４】
更に、機関１には、図２に示すように、吸気弁１２の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝を制御する可変動弁装置１３が備えられている。
当該可変動弁装置１３は、従来同様のものを用いることができ、例えば、カムを用いず電磁力等を利用した所謂ＥＭＶなどを用いることができる。
【００２５】
加えて、機関１には、図２に示すように、排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝を制御する可変動弁装置１５が備えられている。
当該可変動弁装置１５も、前記可変動弁装置１３と同様に、電磁力等を利用した所謂ＥＭＶなどを用いることができる。
【００２６】
なお、コントロールユニット７では、運転状態｛機関負荷（ＱｓやＴｐなど）、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗなど｝に基づいて、最適な吸気弁１２及び排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角など｝を設定し、該開閉特性が得られるように、前記可変動弁装置１３、１５を制御するようになっている。
【００２７】
また、本実施形態に係るコントロールユニット７は、前記可変動弁装置１３、１５延いては吸気弁１２、排気弁１４が正常に作動できているか否か（異常があるかないか）を診断する機能を有して構成されている。
ここで、本実施形態に係るコントロールユニット７が行なう可変動弁装置１３、１５（延いては吸気弁１２、排気弁１４）の異常診断制御を、図３，図４のフローチャートに従って説明する。なお、本発明に係る吸入空気流量積算手段、異常診断手段としての機能は、以下に説明するように、コントロールユニット７がソフトウェア的に備えることになる。
【００２８】
即ち、図３のフローチャートにおいて、
ステップ１（図中ではＳ１と記してある。以下同様）では、Ｒｅｆ予約されているか否かを判断する。なお、Ｒｅｆ予約は、図５のフローチャートの実行により、クランク角センサ８からＲｅｆ信号の入力があったときに行われる。
ＹＥＳ（Ｒｅｆ予約中）であれば、ステップ２へ進み、ＮＯ（Ｒｅｆ予約解除）であれば、ステップ２〜ステップ４を飛ばして、ステップ５へ進む。
【００２９】
ステップ２では、Ｒｅｆ予約中であるので、Ｒｅｆ信号に基づいて、従来同様の手法により気筒判別を行う。例えば、Ｒｅｆ信号のＯＮ信号幅などを気筒毎に異ならせておくことで気筒判別することができる。
次のステップ３では、後述するステップ５〜ステップ７により算出されたエアフローメータ（ＡＦＭ）９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量に相当）の特定期間の積分値ＳＱ（Ｑｓ積分用ＲＡＭ）を、ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットすると共に、次気筒の積分値ＳＱの算出に備えてＳＱを０にリセットして、ステップ４へ進む。なお、ＳＱ、ＳＱｎは、質量流量／気筒である。
【００３０】
ステップ４では、Ｒｅｆ予約を解除して、ステップ５へ進む。
ステップ５では、エアフローメータ９の検出信号（電圧信号）をＡ／Ｄ変換する。
ステップ６では、従来同様の手法により、ステップ５で得られたＡ／Ｄ変換値をテーブルルックアップ等によりリニアライズして、Ｑｓを算出する。
【００３１】
ステップ７では、ステップ６で算出されたエアフローメータ９の検出値Ｑｓを、特定期間（Ｒｅｆ信号間）での積算のために加算する。
即ち、積算値ＳＱ＝ＳＱ保持値（前回値）＋Ｑｓ
なる処理を行い、リターンする。
つまり、例えばＲｅｆ信号が入力されてから次のＲｅｆ信号が入力されるまでの特定期間（積分期間）、換言すれば、特定気筒の吸排気弁の開閉特性変化によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量相当値）が影響を受ける特定期間において、エアフローメータ９の検出値Ｑｓを積算して、当該特定期間における積算値ＳＱｎを算出する。
【００３２】
そして、本実施形態では、上記の図３のフローチャートの実行により得られた気筒毎（気筒別）の積算値ＳＱｎに基づいて、可変動弁装置１３、１５の異常診断を行うことになる。
即ち、図４のフローチャートに示すように、
ステップ１１では、診断条件が成立したか否かを判断する。当該判断は、例えば、機関運転状態が定常状態であること｛ＴＶＯ変化度合い（ΔＴＶＯ）、機関回転速度Ｎの変化度合い（ΔＮ）などで判断｝、エアフローメータ９の出力が正常であること（エアフローメータ９が故障等していないこと）、などに基づいて行うことができる。
【００３３】
ＹＥＳであればステップ１２へ進み、ＮＯであればステップ２０へ進む。
ステップ１２では、図３のフローチャートで求めた気筒毎の積算値ＳＱｎのうち、一番小さい値のものを選択し、Ａにセットする。
ステップ１３では、ステップ１２で選択されなかった残りの積算値ＳＱｎを平均して、その平均値を、Ｂにセットする。
【００３４】
ステップ１４では、Ａ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）か否かを判断する。なお、Ａ／Ｂは、偏差（＝Ｂ−｜Ａ｜）等としても良い。
ＹＥＳであれば、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ１６へ進み、異常カウンタＣＥＭＶＮＧをインクリメントする。
【００３５】
ＮＯであれば、可変動弁装置１３、１５は共に正常であると判断して、ステップ１５へ進み、正常カウンタＣＥＭＶＯＫをインクリメントする。
そして、ステップ１７では、サンプル数（例えば、診断ルーチン実行回数）≧ＥＭＶＳ♯（所定値）となったか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ１８へ進み、ＮＯであれば、本フローを終了して、ステップ１７でＹＥＳ判定されるまで、図３のフローチャートや上記ステップ１１〜１６を繰り返す。
【００３６】
ステップ１８では、ＣＥＭＶＮＧ／ＣＥＭＶＯＫ＞ＣＥＭＶＮＧ♯（所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、所定回数サンプリングし、その結果、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が所定以上高い場合であるので、誤診断の惧れは少ないとして、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常があると診断し、ステップ１９で、異常フラグＥＭＶＮＧを１（異常あり）にセットし、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、ステップ２０へ進む。
【００３７】
一方、ＮＯであれば、所定回数サンプリングし、その結果、可変動弁装置１３、１５の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が低い或いは無かった場合であるので、可変動弁装置１３、１５は正常であると診断して、ステップ２０へ進む。
ステップ２０では、異常カウンタＣＥＭＶＮＧ＝０、正常カウンタＣＥＭＶＯＫ＝０にリセットして、本フローを終了する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成としながら、精度良く、吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００３９】
ここで、本発明に係る可変動弁装置の異常診断の原理について、以下に説明する。
即ち、
▲１▼吸気弁１２が閉弁固着した場合
図９のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の吸気弁１２が閉弁固着した場合は、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）、言い換えれば第２気筒の吸気行程中において、正常であれば増加するはずの吸入空気流量Ｑｓが略０に維持されることになるから、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）での積算値ＳＱ２ は、略０になる。
【００４０】
一方、正常な気筒（第１、第３、第４気筒）に対応する特定期間（積分区間）での各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ は、各気筒の吸気弁１２の正常な開弁動作に伴う吸入空気流量Ｑｓの増加に応じて、正常値まで増大される。
従って、第２気筒の吸気弁１２が閉弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝略０）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常値である各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００４１】
このため、Ａ／Ｂ＝略０となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の吸気弁１２に異常（閉弁固着）があると診断できることになる。
▲２▼吸気弁１２が開弁固着した場合
図１０のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着した場合は、常時、エアフローメータ９と、第２気筒のシリンダと、が連通することになるから、第２気筒のピストンの動き（シリンダ容積変化）による空気の動き（出し入れ）をエアフローメータ９が検出することになるから、第２気筒のピストンの動き（シリンダ容積変化）による空気の動き（出し入れ）がエアフローメータ９の検出値Ｑｓに第２気筒のピストンの動きに合わせて現れる（重畳する）ことになる。
【００４２】
このため、特定期間の積分値であるＳＱｎが、正の値となる気筒（例えば、第２、第４気筒）と、負の値となる気筒（例えば、第１、第３気筒）と、に分かれることになる。
そして、吸気弁１２が開弁固着している気筒は、ＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）は正の値となるのであるが、吸気弁１２が開弁固着している気筒のＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）には、ＳＱｎが正の値となる正常気筒（第４気筒）のように吸気弁１２が開弁動作したときの吸入空気流量の増加分が重畳することはないので、ＳＱｎが正の値となる気筒のうち吸気弁１２が開弁固着している気筒のＳＱｎ（ここではＳＱ２ ）が一番小さな値となる。
【００４３】
即ち、ＳＱｎが、正の値となる気筒のうちＳＱｎが一番小さな値となる気筒が、吸気弁１２が開弁固着した気筒と診断できることになる。
ところで、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着していると、第２気筒のピストン上昇による吸気のエアフローメータ９側への逆流の影響を受けて、第２気筒の特定期間より１つ手前の特定期間に対応する気筒（例えば第１気筒）のＳＱ１ は負の値となるのであるが、当該第１気筒の特定期間にあっては、第１気筒の排気弁１４の開弁期間とラップするため、前記ピストン上昇による吸気の逆流と、排気弁１４の開弁による排気逆流の影響と、が相まって、ＳＱｎが負の値とはなるが排気の逆流の影響を受けない第３気筒のＳＱ３ に比べると、一層第１気筒のＳＱ１ は小さな値（負側に大きな値）となる。
【００４４】
従って、第２気筒の吸気弁１２が開弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ１ （＝負の大きな値）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには各積算値ＳＱ２ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。なお、図１０のタイミングチャートに示すように、ＳＱ３ は第３気筒の吸気弁１２の開弁動作による吸入空気流量の増加分で負の値が相殺されるから、ＳＱ４ −｜ＳＱ３ ｜＞０となるため、ＳＱ２ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値は正の値となる。
【００４５】
このため、Ａ／Ｂ＝負値となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、図４のフローチャートの実行によって、何れかの気筒の吸気弁１２に異常があると診断できることになるのである。
なお、正の値となる気筒のうちＳＱｎが一番小さな値となる気筒が、吸気弁１２が開弁固着した気筒である、或いは積算値ＳＱｎ（＝負の大きな値）が一番小さい気筒（ここでは第１気筒）の次の気筒（ここでは第２気筒）が吸気弁１２が開弁固着した気筒であると、故障形態や異常気筒を特定して診断することもできるものでもある。
【００４６】
ところで、吸気弁１２が開弁固着すると、既述したように、排気弁１２の開弁に伴い排気が吸気側に逆流することになるため、フェールセーフのために、吸気弁１２が開弁固着した気筒の排気弁１４を常時閉じたままとなるように制御するようにすることが好ましい。
▲３▼排気弁１４が閉弁固着した場合
図１１のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の排気弁１４が閉弁固着した場合は、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）初期において、第２気筒の吸気弁１２の開弁に伴い、第２気筒の排気行程で排気されなかった第２気筒のシリンダ内の燃焼ガスが吸気側へ逆流してエアフローメータ９の検出値Ｑｓとしては大きな負の値となる一方、その後は第２気筒の吸気弁１２の開弁に伴う吸気動作によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓは正常に増加される。
【００４７】
従って、第２気筒に対応する特定期間（積分区間）での積算値ＳＱ２ は、特定期間開始初期の大きな負の値と、その後の正常な増加分（正の値）と、が相殺されることになるから、略０（或いは非常に小さな値）になる。
よって、第２気筒の排気弁１４が閉弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝略０）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常気筒の各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００４８】
このため、Ａ／Ｂ＝略０となるから、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の排気弁１４に異常（閉弁固着）があると診断できることになる。
なお、図９のタイミングチャートと、図１１のタイミングチャートと、の比較から理解されるように、異常気筒の特定期間におけるエアフローメータ９の検出値Ｑｓの変化の様子、或いは積算値ＳＱｎの変化の様子を観察すれば、吸気弁１２の閉弁固着であるのか、排気弁１４の閉弁固着であるのか、を区別して異常を診断することもできるものである。
【００４９】
▲４▼排気弁１４が開弁固着した場合
図１２のタイミングチャートに示したように、例えば、第２気筒の排気弁１４が開弁固着した場合は、常時、第２気筒のシリンダと、排気通路と、が連通することになるから、第２気筒の特定期間において、吸気弁１２が開弁しても、吸気弁１２の開弁期間中、排気通路側の比較的圧力の高い排気がシリンダ内延いては吸気側へ逆流する（吹き返す）ことになるから、エアフローメータ９は、この逆流（吹き返し）分を負の値として検出することになる。
【００５０】
従って、第２気筒の特定期間の積分値であるＳＱ２ は、負の値或いは非常に小さな値となる。
よって、第２気筒の排気弁１４が開弁固着している場合、上記ステップ１２において、Ａには積算値ＳＱ２ （＝負の値或いは非常に小さな値）がセットされ、上記ステップ１３において、Ｂには正常気筒の各積算値ＳＱ１ 、ＳＱ３ 、ＳＱ４ の平均値がセットされることになる。
【００５１】
このため、ステップ１４においてＡ／Ｂ≦ＬＥＭＶ♯（診断基準値）となり、以って何れかの気筒（ここでは第２気筒）の排気弁１４に異常（開弁固着）があると診断できることになる。
なお、図１０のタイミングチャートと、図１２のタイミングチャートと、の比較から理解されるように、異常気筒の特定期間におけるエアフローメータ９の検出値Ｑｓの変化の様子、或いは積算値ＳＱｎの変化の様子を観察すれば、吸気弁１２の開弁固着であるのか、排気弁１４の開弁固着であるのか、を区別して異常を診断することもできるものである。
【００５２】
即ち、本実施形態に係る異常診断制御は、何れかの気筒の吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方が開弁固着或いは閉弁固着した場合には、必ず、ある気筒の特定期間の積算値ＳＱｎが、他の残りの気筒の特定期間の積算値ＳＱｎの平均値より十分小さくなると言う特性を利用して、何れかの気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５に異常が生じたことを診断できるようにしたので、可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、簡単かつ安価な構成でありながら、精度良く可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００５３】
ところで、上記では、特定期間の積算値ＳＱｎに基づいて異常診断する場合について説明したが、例えば特定期間の吸入空気流量Ｑｓの平均値を気筒毎に求め、気筒間での前記平均値の偏差或いは比が所定レベル以上あることに基づいて、可変動弁装置の異常を診断することもできるものである。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
第２の実施形態は、定常運転中の他、過渡運転中においても、可変動弁装置の異常を診断できるようにした場合の実施形態である。
第２の実施形態のシステム構成は第１の実施形態と同様で、図６のフローチャートのみが第１の実施形態における図４のフローチャートと異なるので、ここではシステム構成についての説明は省略し、第２の実施形態に特有の図６のフローチャートについてのみ説明することとする。なお、本フローは、ＳＱｎ読み込み（例えば１８０°ｃａ）毎に実行されるルーチンである。
【００５５】
即ち、
ステップ２１では、Ｒｅｆ信号に基づいて、気筒判別を行う（ｎに気筒番号をセットする）。
ステップ２２では、図３のフローチャートで得られた該当気筒の積算値ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）を読み込み、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対する積算値ＳＱｎの比Ａ｛或いは偏差（＝目標Ｑ−ＳＱｎ）であっても良い｝を求める。
【００５６】
ＳＱｎ／目標Ｑ＝Ａ
ここで、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）は、アクセル開度（或いはＴＶＯ）と機関回転速度Ｎｅから所望のトルクを得るために設定される目標吸入空気量であり、該目標Ｑを達成可能な吸気弁１２或いは排気弁１４の開閉特性｛開閉タイミング（位相角）、リフト量、作動角などの少なくとも１つ｝延いては可変動弁装置１３或いは可変動弁装置１５の制御量（作動指令信号）が設定されることになる。なお、正常であれば、予め設定される目標Ｑ（体積吸入空気量／気筒）と、積算値ＳＱｎ（質量流量／気筒）と、は比例する。
【００５７】
次のステップ２３では、Ａ＜ＬＥＭＶ♯（診断基準値）か否かを判断する。
ＹＥＳであれば、積算値ＳＱｎが、正常であれば得られるであろう目標Ｑに対して所定レベル以下の小さな値となっていると判断できるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ２５へ進み、該当気筒の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントする。
【００５８】
ＮＯであれば、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は共に正常であろうと判断して、ステップ２４へ進み、該当気筒の正常カウンタＣＥＭＶＯＫｎをインクリメントする。
そして、ステップ２６では、サンプル数≧ＥＭＶＳ♯（所定値）となったか否かを判断する。
【００５９】
ＹＥＳであれば、ステップ２７へ進み、ＮＯであれば、本フローを終了して、ステップ２６でＹＥＳ判定されるまで、上記ステップ２１〜２５を繰り返す。
ステップ２７では、ＣＥＭＶＮＧｎ／ＣＥＭＶＯＫｎ＞ＣＥＭＶＮＧ♯（所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、所定回数サンプリングし、その結果、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が所定レベルより高い場合であるので、誤診断の惧れは少ないとして、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常があると診断し、ステップ２８で、該当気筒の異常フラグＥＭＶＮＧｎを１（異常あり）にセットし、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、ステップ２９へ進む。
【００６０】
一方、ＮＯであれば、所定回数サンプリングし、その結果、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断された比率が低い或いは無かった場合であるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は正常であると診断して、ステップ２９へ進む。
【００６１】
ステップ２９では、気筒毎の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＝０、気筒毎の正常カウンタＣＥＭＶＯＫｎ＝０にリセットして、次気筒の診断に備え、ステップ３０ヘ進む。
そして、ステップ３０では、全気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の異常診断が終了したか否かを判断し、終了していなければ、ステップ２１へリターンし、終了していれば、本フローを終了する。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成としながら、気筒毎に、吸気弁１２或いは排気弁１４が正常に作動できているか否か（可変動弁装置１３、１５の異常）を診断することができる。
しかも、本実施形態では、運転状態に応じて設定される目標Ｑ（吸入空気流量期待値）と、実際に検出された特定期間におけるある気筒の積算値ＳＱｎと、に基づいて、異常を診断する構成としたので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の異常を診断することができる。
【００６３】
つまり、本実施形態によれば、機関運転状態が過渡状態にあっても、異常気筒を特定しながら、吸気弁１２或いは排気弁１４の作動異常（延いては可変動弁装置１３、１５の異常）を診断することができる。
ところで、本発明に係る可変動弁装置の異常診断原理の上述の説明で明らかにしたように、本発明の異常診断原理には、簡単かつ安価な構成でありながら、異常気筒の特定や、故障形態（吸気弁側なのか排気弁側なのか、開弁固着であるのか閉弁固着であるのか）の特定も可能であるという特徴がある。
【００６４】
そこで、上記特徴を活かした異常診断制御の一例である第３の実施形態について、以下に説明する。
第３の実施形態のシステム構成は第１の実施形態と同様であり、第３の実施形態にかかる異常診断制御の一例を示す図７、図８のフローチャートについてのみ説明することとする。
【００６５】
なお、本実施形態に係る図７のフローチャートは、各気筒に対応させて、特定期間の積分値ＳＱｎと、該積分値ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎを求めるルーチンである。
ステップ３１では、図３のフローチャートのステップ１と同様に、Ｒｅｆ予約されているか否かを判断する。ＹＥＳ（Ｒｅｆ予約中）であれば、ステップ３２へ進み、ＮＯ（Ｒｅｆ予約解除）であれば、ステップ３５へ進む。
【００６６】
ステップ３２では、図３のフローチャートのステップ２と同様に、気筒判別を行う。
次のステップ３３では、エアフローメータ９の検出値Ｑｓ（吸入空気流量に相当）の特定期間の積分値ＳＱ（Ｑｓ積分用ＲＡＭ）を、ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットすると共に、取得されたＳＱの最小値ＭＳＱをＭＳＱｎ（ｎ；気筒番号）としてセットする。そして、ＳＱ、ＭＳＱを０にリセットした後、ステップ３４へ進む。
【００６７】
ステップ３４では、Ｒｅｆ予約を解除して、ステップ３５へ進む。
ステップ３５では、図３のフローチャートのステップ５と同様に、エアフローメータ（ＡＦＭ）９の検出信号（電圧信号）をＡ／Ｄ変換する。
ステップ３６では、図３のフローチャートのステップ５と同様に、ステップ３５で得られたＡ／Ｄ変換値をテーブルルックアップ等によりリニアライズして、Ｑｓを算出する。
【００６８】
ステップ３７では、ステップ３６で算出されたエアフローメータ９の検出値Ｑｓを、特定期間（Ｒｅｆ信号間）での積算のために加算する。
即ち、積算値ＳＱ＝ＳＱ保持値（前回値）＋Ｑｓ
なる処理を行う。
次のステップ３８では、ＳＱ＜ＭＳＱ（ＳＱの最小値、初期値０）であるか否かを判断する。
【００６９】
ＹＥＳであれば、ＳＱは負の最小値に向かって減少している途中であるとして、ステップ３９へ進み、現在のＳＱを最小値ＭＳＱとしてＭＳＱを更新して、リターンする。
一方、ＮＯであれば、ＳＱの値は正値か或いは最小値に向かって減少する傾向は無くなったので、既に最小値ＭＳＱは得られたとして、ＭＳＱを更新せず、そのままリターンする。
【００７０】
このようにして、各気筒に対応させて、特定期間の積分値ＳＱｎと、該積分値ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎを求めた後、本実施形態では、図８のフローチャートを実行して、ＳＱｎ、最小値ＭＳＱｎに基づいて、可変動弁装置１３、１５の異常診断を行う。なお、本フローは、ＳＱｎ読み込み（例えば１８０°ｃａ）毎に実行されるルーチンである。
【００７１】
即ち、
ステップ４１では、図６のフローチャートのステップ２１と同様に、気筒判別を行う。
ステップ４２では、図７のフローチャートで得られた該当気筒の積算値ＳＱｎ（ｎ；気筒番号）を読み込み、図６のフローチャートのステップ２２と同様に、目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対する積算値ＳＱｎの比Ａ｛或いは偏差（＝目標Ｑ−ＳＱｎ）であっても良い｝を求める。
【００７２】
ＳＱｎ／目標Ｑ＝Ａ
ステップ４３では、図３のフローチャートのステップ１１と同様にして、診断条件が成立したか否かを判断する。
ＹＥＳであればステップ４４へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。
ステップ４４では、Ａ＜ＬＥＭＶ♯（診断基準値；正の値）か否かを判断する。
【００７３】
ＹＥＳであれば、積算値ＳＱｎが、正常であれば得られるであろう目標Ｑ（吸入空気流量期待値）に対して所定レベル以下の小さな値となっていると判断できるので、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）の一方或いは両者に何らかの異常が生じている惧れがあると判断して、ステップ４５へ進む。
【００７４】
ＮＯであれば、該当気筒の吸気弁１２或いは排気弁１４（延いては可変動弁装置１３、１５）は共に正常（該当気筒の吸気弁１４の開弁固着を除く）であろうと判断して、本フローを終了する。即ち、該当気筒（例えば第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着は、後述するように、他の気筒（例えば第１気筒）が該当気筒となっている異常診断実行時に診断されることになる。
【００７５】
ステップ４５では、異常気筒、異常の形態（吸気弁１２或いは排気弁１４の異常なのか、開弁固着或いは閉弁固着なのかなど）を特定する処理を進めるべく、Ａ＜ＬＥＭＶ２♯（診断基準値；負の値）か否かを判断する。
ＹＥＳであれば、Ａ延いてはＳＱｎが負の値となっていると考えられるので、図１０、図１２のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が開弁固着しているか、排気弁１４が開弁固着している惧れがあるとして、ステップ４６へ進む。
【００７６】
ＮＯであれば、Ａ延いてはＳＱｎは略０近傍の値となっていると考えられるので、図９、図１１のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着しているか、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあるとして、ステップ５２へ進む。
ステップ４６では、直前気筒（例えば第１気筒）のＡ０ （＝直前気筒のＳＱｎ／目標Ｑ）＞ＬＥＭＶ３♯（診断基準値；正の値）か否かを判断する。
【００７７】
ＮＯであれば、図１２のタイミングチャートにおける故障形態に該当すると判断できるので、即ち、該当気筒（例えば第２気筒）の排気弁１４が開弁固着等している惧れがあると判断できるので、ステップ４７へ進む。
ステップ４７では、該当気筒（例えば第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ４８で、排気弁１４の開故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００７８】
一方、ステップ４６でＹＥＳ判定された場合は、図１０のタイミングチャートにおける故障形態に該当すると判断できるので、即ち、該当気筒（ここでは例えば第１気筒）の次の気筒（例えば第２気筒）の吸気弁１２が開弁固着等している惧れがあると判断できるので、ステップ４９へ進む。
ステップ４９では、『該当気筒（第２気筒の吸気弁１２の開弁固着判定の場合、例えば第１気筒が該当気筒となる）のＡ（＝ＳＱ１ ／目標Ｑ）』＜『２つ前の気筒（ここでは、例えば第３気筒）のＡ０２（＝ＳＱ３ ／目標Ｑ）』であるか否かを判断する。
【００７９】
ＹＥＳであれば、ステップ５０で、該当気筒の次の気筒（例えば第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１をインクリメントすると共に、ステップ５１で、吸気弁１２の開故障判定をして、ステップ５７へ進む。また、ＮＯの場合には、異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１をインクリメントすることなく、ステップ５１以降へ進む。
【００８０】
なお、ステップ４６でＹＥＳ判定され、ステップ４９へ進む場合は、図１０のタイミングチャートにおける故障形態（吸気弁１２の開弁固着）に該当すると判断できるのであるが、例えば第２気筒の吸気弁１２が開弁固着している場合、ＳＱｎが負の値となりステップ４６でＹＥＳ判定されるケースが、該当気筒が第１気筒の場合と、第３気筒の場合と、２通り存在することになる。このため、第１気筒の次の気筒（第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、第３気筒の次の気筒（第４気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、を区別する必要がある。
【００８１】
そこで、ステップ４９では、Ａ＜Ａ０２を判断することで、第１気筒の次の気筒（第２気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、第３気筒の次の気筒（第４気筒）の吸気弁１２の開弁固着なのか、を区別できるようにしているのである。
ところで、前記ステップ４５で、ＮＯ判定された場合は、Ａ延いてはＳＱｎは略０近傍の値となっていると考えられるので、図９、図１１のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着しているか、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあるとして、ステップ５２へ進むことになるが、
ステップ５２では、最小値ＭＳＱｎ＜ＬＥＭＶ４♯（診断基準値；負の値）であるか否かを判断する。
【００８２】
ＹＥＳであれば、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎが所定レベルより大きな負の値となっていると考えられるので、図１１のタイミングチャートに示したように、排気弁１４が閉弁固着している惧れがあると判断できるので、ステップ５３で、該当気筒（例えば、第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ５１で、排気弁１４の閉故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００８３】
これに対し、ＮＯであれば、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎは略０近傍の値になっていると考えられるので、図９のタイミングチャートに示したように、吸気弁１２が閉弁固着している惧れがあると判断できるので、ステップ５５で、該当気筒（例えば、第２気筒）の異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎをインクリメントすると共に、ステップ５６で、吸気弁１２の閉故障判定をして、ステップ５７へ進む。
【００８４】
そして、ステップ５７では、異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ（或いは異常カウンタＣＥＭＶＮＧｎ＋１）≧ＬＦＳ♯（フェールセーフのための所定値）であるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ５８へ進み、警告灯（ＭＩＬ）を点灯等して運転者等に可変動弁装置に何らかの異常がある旨を認知させ修理等の処置を促すなどした後、異常が生じているｎ番気筒（或いはｎ＋１番気筒）に対して、吸気弁１２及び排気弁１４に全閉指令を送って、本フローを終了する。
【００８５】
該ステップ５８により、吸気弁１２が異常のときには、排気弁１４が全閉維持されるので、吸気系と排気系とが連通されるような事態を回避できるので、排気が吸気系延いては燃料噴射弁等へ逆流してしまうといった惧れを確実に回避でき、以ってフェールセーフ機能を向上させることができる。
また、排気弁１４が異常のときには、吸気弁１２が全閉維持されるので、吸気系と排気系とが連通されるような事態を回避できるので、排気が吸気系延いては燃料噴射弁等へ逆流してしまうといった惧れを確実に回避でき、以ってフェールセーフ機能を向上させることができる。
【００８６】
以上のように、第３の実施形態によれば、吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断のためのセンサを追加設定することなく、既設のエアフローメータ９の検出結果を用いることで、簡単かつ安価な構成で、異常気筒の特定や故障形態を特定しながら吸気弁１２或いは排気弁１４、延いては可変動弁装置１３、１５の異常診断を行うことができる。
【００８７】
しかも、本実施形態では、運転状態に応じて設定される目標Ｑ（吸入空気流量期待値）と、実際に検出された特定期間におけるある気筒の積算値ＳＱｎと、に基づいて、異常を診断する構成としたので、機関運転状態が過渡状態にあっても、吸気弁１２或いは排気弁１４延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
【００８８】
つまり、本実施形態によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、機関運転状態が過渡状態にあっても、異常気筒や故障形態を特定しながら、吸気弁１２或いは排気弁１４の作動異常延いては可変動弁装置１３、１５の異常を診断することができる。
更に、本実施形態では、異常があると診断された場合には、該当気筒の吸気弁１２及び排気弁１４に全閉指令を送るようにしたので、排気が吸気系等へ逆流してしまうといった惧れを回避でき、以ってフェールセーフ機能（安全性、リンプホーム性など）を向上させることができる。
【００８９】
ところで、上記各実施形態では、可変動弁装置１３、１５を備えた場合について説明したが、本発明は、可変動弁装置１３、１５のうち何れか一方を備えたものにも適用できるものである。
そして、上記各実施形態では、可変動弁装置として所謂ＥＭＶを採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、カムシャフトと、これをクランクシャフト回転に連結するカムスプロケットと、の間の位相角を変化させる構成のもの、或いは、異なる位相角を備えた複数のカムを切換えて吸気弁１２の開閉タイミング（位相角）を可変制御する構成のものなどにも適用できる。また、既存のカム駆動方式の吸気弁或いは排気弁の動弁装置であって、油圧ラッシュアジャスタ付のものなどにおいて、油圧系異常やラッシュアジャスタ異常による吸気弁或いは排気弁の開閉異常をも、本発明によれば、簡単かつ安価な構成で、精度良く診断することができるものである。
【００９０】
そして、一般的な油圧ラッシュアジャスタ等を備えない吸排気弁の駆動装置（動弁装置）にあっても、本発明に係る異常診断によれば、別個新たにセンサを追加することなく、簡単かつ安価な構成で精度良く異常診断を行えるので、低コスト化等が図れ有意義なものとなる。
また、特定期間は、特定気筒の吸気弁或いは排気弁の開閉特性によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓが影響を受ける期間であって、診断精度を所定レベルとすることができる期間に設定すれば、各実施形態で説明したＲｅｆ信号間（４気筒機関の場合、１８０°ｃａ）に限定されるものではない。つまり、４気筒機関の場合でも、１８０°ｃａより短くしたり長くしたりすることは可能であるし、他の多気筒機関の場合にも、特定気筒の吸気弁或いは排気弁の開閉特性によってエアフローメータ９の検出値Ｑｓが影響を受ける期間であって、診断精度を所定レベルとすることができる期間に、適宜設定することができるものである。
【００９１】
ところで、上記各実施形態においては、特定期間における積算値ＳＱｎ（或いは平均値）を該当気筒に対応した積算値ＳＱｎ（或いは平均値）として高精度に検出できるようにするために、吸気弁からエアフローメータ９までの距離（空気の移動距離）を、気筒間バラツキが最小となるようにすることが好ましく、例えば吸気弁からエアフローメータ９までの距離の気筒間バラツキを±１０ｃｍ程度に管理することが好ましい。
【００９２】
つまり、アフローメータ９の検出値に、吸気弁（或いは排気弁）の開閉特性変化に起因した変化が現れるまでの時間は、吸気弁からエアフローメータ９までの距離に応じて変化するから（吸気流速は音速）、吸気弁からエアフローメータ９までの距離に気筒間でバラツキがあると、該当気筒に対応した特定期間から外れたところで、エアフローメータ９の検出値に吸気弁（或いは排気弁）の開閉特性変化に起因した変化が現れる惧れがあり、かかる場合には、該当気筒の積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出精度が低下すると共に、他の気筒の積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出に影響を及ぼす惧れがあり、以って積算値ＳＱｎ（或いは平均値）の算出精度の低下、延いては異常診断精度が低下する惧れがあるが、吸気弁からエアフローメータ９までの距離の気筒間バラツキを良好に管理すれば、このような惧れを排除することができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態における可変動弁装置を備えた内燃機関のシステム構成図。
【図３】同上実施形態における特定期間の積算値ＳＱｎの算出ルーチンを説明するフローチャート。
【図４】同上実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の異常診断ルーチンを説明するフローチャート。
【図５】同上実施形態におけるＲｅｆ予約ルーチンを説明するフローチャート。
【図６】第２の実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の気筒毎の異常診断ルーチンを説明するフローチャート（過渡運転時対応）。
【図７】第３の実施形態における特定期間の積算値ＳＱｎ、ＳＱｎの最小値ＭＳＱｎの算出ルーチンを説明するフローチャート。
【図８】第３の実施形態における可変動弁装置（吸気弁或いは排気弁）の気筒毎の異常診断ルーチンを説明するフローチャート（異常気筒特定、異常形態特定）。
【図９】吸気弁の閉故障（閉弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１０】吸気弁の開故障（開弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１１】排気弁の閉故障（閉弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図１２】排気弁の開故障（開弁固着）時のクランク角度に対する吸入空気流量Ｑｓと積算値ＳＱの変化の様子を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ スロットル弁
６ 燃料噴射弁
７ コントロールユニット
８ クランク角センサ
９ エアフローメータ（ＡＦＭ）
１０ スロットルセンサ
１１ 水温センサ
１２ 吸気弁
１３ 可変動弁装置（吸気弁用）
１４ 排気弁
１５ 可変動弁装置（排気弁用）
Claims (9)
- 内燃機関の動弁装置の異常診断装置であって、
機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段の検出結果を、特定期間内で積算する吸入空気流量積算手段と、
前記吸入空気流量積算手段の積算結果に基づいて、動弁装置の異常を診断する異常診断手段と、を含んで構成され、
前記吸入空気流量検出手段は、逆流検出が可能であり、
前記特定期間は、該当気筒の吸気弁開時期から開始する期間として、気筒毎に対応させて設定されたことを特徴とする内燃機関の動弁装置の異常診断装置。 - 前記異常診断手段が、少なくとも動弁装置に対する作動指令信号から求まる吸入空気流量期待値と、前記吸入空気流量積算手段の積算結果と、の差又は比が、所定レベルを越えたときに、動弁装置が異常であると診断す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の異常診断装置。
- 前記異常診断手段が、気筒間における積算結果の差或いは比、又は気筒毎の積算結果の平均値と気筒毎の積算結果との差或いは比と、所定レベルと、の比較により、動弁装置の異常を診断す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の異常診断装置。
- 前記異常診断手段が、動弁装置に異常があると診断した場合において、気筒別の積算結果が負の所定値を越えている場合には開故障と異常診断し、そうでない場合には閉故障と診断する機能を含んで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。
- 前記異常診断手段が、動弁装置に異常があると診断した場合において、１つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果又は２つ手前の特定期間に対応する気筒の積算結果に基づいて異常気筒を特定する機能を含んで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。
- 特定期間内で積算途中の吸入空気流量積算の最小値を検出する最小値検出手段を備え、
前記異常診断手段が、動弁装置に異常があると診断した場合において、前記最小値と所定レベルとの比較により、吸気弁の閉故障と排気弁の閉故障とを区別する機能を含んで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。 - 前記特定期間が、吸気行程、或いは吸排気弁の開閉特性変化によって前記吸入空気流量検出手段の検出結果が影響される期間であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。
- 前記動弁装置が、吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方の開閉特性を可変に制御することができる可変動弁装置であることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。
- 前記内燃機関が、スロットル弁を備えないノンスロットルエンジンであることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の動弁装置の異常診断装置。
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