JP4998428B2 - 予混合圧縮自着火機関における故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料と空気とを混合させた混合気を燃焼室で圧縮して自着火させる予混合圧縮自着火機関における故障診断装置に関する。

内燃機関の運転状態に応じて吸気弁あるいは排気弁のバルブタイミングを切り換える可変バルブタイミング機構は、従来より知られている（例えば、特許文献１，２参照）。可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関においては、可変バルブタイミング機構に不具合が生じた場合には、実際のバルブタイミングと所望のバルブタイミングとが一致せず、運転性能が低下するおそれがある。

特許文献１，２では、可変バルブタイミング機構の故障の有無を診断する手段が開示されている。特許文献１では、バルブタイミングの切り換え信号と、検出された吸入空気量信号との比較に基づいて、可変バルブタイミング機構の故障の有無の診断が行われる。

特許文献２では、吸気脈動検出手段によって検出された脈動レベルと、内燃機関の運転条件毎に設定される所定の脈動レベルとの比較に基づいて、可変バルブタイミング機構の故障の有無の診断が行われる。

予混合圧縮自着火機関（例えば特許文献３参照）は、ＮＯｘの発生が少なく、煤が殆ど発生しないという優れた内燃機関であるが、火花点火方式の内燃機関に比べて失火やノッキングが生じやすいという欠点がある。そのため、特許文献３に開示のように、予混合圧縮自着火機関では、必要に応じて火花点火を行なったり、燃焼室に排気ガスを残留あるいは燃焼室に排気ガスを再吸入させ、排気ガスの熱を利用して圧縮自着火燃焼を起こしやすくするといった対策が図られる。この場合、圧縮自着火時と火花点火時とでは適正なバルブタイミングが異なるため、可変バルブタイミング機構が必要となる。
特開平３−９０１０号公報 特開平６−３１７１１７号公報 特開２００５−３１５１２６号公報

しかし、特許文献１，２では、圧縮自着火と火花点火とを併用する予混合圧縮自着火機関に適した故障有無の診断は開示されていない。
本発明は、吸気弁の開閉期間を変更可能な吸気側可変動弁機構と、排気弁の開閉期間を変更可能な排気側可変動弁機構とを用いて内部ＥＧＲを行なう予混合圧縮自着火機関における故障有無の診断に適した故障診断装置を提供することを目的とする。

本発明は、吸気弁の開閉期間を変更可能な吸気側可変動弁機構と、排気弁の開閉期間を変更可能な排気側可変動弁機構とを備え、内部ＥＧＲを伴う圧縮自着火燃焼と、火花点火燃焼とに切り換え可能な予混合圧縮自着火機関における故障診断装置を対象とし、請求項１の発明は、前記燃焼室内へ吸入される前記混合気の吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、吸気流量検出手段によって検出された吸気流量の変動情報に基づいて前記吸気側可変動弁機構及び前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え情報と、前記吸気流量の変動情報と、予め設定された第１基準変動情報とに基づいて、前記故障の有無を判定し、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼への切り換え情報と、前記吸気流量の変動情報と、予め設定された第２基準変動情報とに基づいて、前記故障の有無を判定することを特徴とする。

ここにおける「内部ＥＧＲを行なう」とは、排気行程途中で排気弁を閉じて既燃焼ガスの一部を燃焼室内に閉じ込め、閉じ込められた既燃焼ガスと、次の燃焼サイクルで新たに燃焼室に供給される新気とを混合することである。

吸気流量の変動情報は、例えば吸気流量の検出された最大値あるいは検出された吸気流量の立ち上がり開始時期である。火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された吸気流量の変動情報が第１基準変動情報に比べて不適切である場合、判定手段は、吸気側可変動弁機構又は排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された吸気流量の変動情報が第２基準変動情報に比べて不適切である場合、判定手段は、吸気側可変動弁機構又は排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。このような判定が行われることにより、失火等の不具合を回避することができる。

好適な例では、前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え後に検出された前記吸気流量の最大値と、予め設定された第１基準最大値との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する。

火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された吸気流量の最大値が第１基準最大値に比べて大きい場合、判定手段は、排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。

好適な例では、前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え後に検出された前記吸気流量の立ち上がり開始時期と、予め設定された第１基準開始時期との比較に基づいて、前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する。

火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期が第１基準開始時期に比べて早い場合、判定手段は、吸気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。

好適な例では、請求項３において、前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期と前記第１基準開始時期との比較、及び前記立ち上がり開始の後に検出された前記吸気流量の最大値と予め設定された第１基準最大値との比較に基づいて、前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する。

このような判定は、吸気側可変動弁機構の故障の有無の誤判定を回避する上で有効である。
好適な例では、前記判定手段は、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された前記吸気流量の立ち上がり開始時期と、予め設定された第２基準開始時期との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する。

圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切り換えが行われるタイミング以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期が第２基準開始時期に比べて早い場合、判定手段は、排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。

好適な例では、請求項５において、前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期と前記第２基準開始時期との比較、及び前記立ち上がり開始の後に検出された前記吸気流量の最大値と予め設定された第２基準最大値との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する。

このような判定は、排気側可変動弁機構の故障の有無を判定誤判定を回避する上で有効である。
好適な例では、請求項６において、前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期が前記第２基準開始時期よりも早い場合には、前記排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。

好適な例では、請求項６において、前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期が前記第２基準開始時期よりも遅い場合には、前記吸気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう。

好適な例では、前記吸気側可変動弁機構は、吸気カム軸に止着された火花点火燃焼用の吸気カムと圧縮自着火燃焼用の吸気カムとを備えた吸気側可変動弁機構であり、前記吸気側可変動弁機構は、前記火花点火燃焼用の吸気カムの動きを前記吸気弁に伝える第１吸気タイミング状態と、前記圧縮自着火燃焼用の吸気カムの動きを前記吸気弁に伝える第２吸気タイミング状態とに切り換え可能であり、前記排気側可変動弁機構は、排気カム軸に止着された火花点火燃焼用の排気カムと圧縮自着火燃焼用の排気カムとを備えた排気側可変動弁機構であり、前記排気側可変動弁機構は、前記火花点火燃焼用の排気カムの動きを前記排気弁に伝える第１排気タイミング状態と、前記圧縮自着火燃焼用の排気カムの動きを前記排気弁に伝える第２排気タイミング状態とに切り換え可能であり、前記吸気カム軸を進角又は遅角させるための吸気側可変バルブタイミング機構及び前記排気カム軸を進角又は遅角させるための排気側可変バルブタイミング機構が備えられており、前記判定手段が故障有りの判定を行なった場合には故障対策用の燃焼制御を行なう制御手段が備えられている。

好適な例では、前記判定手段が請求項２における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火を継続すると共に、火花点火時期を遅らせ、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼へ戻す制御を行なう。

火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構が故障をしていると、内部ＥＧＲが行われず、一方で、吸気バルブがピストン下降し、筒内が負圧になった状態で開くため、断熱圧縮により吸気が過熱され、着火が早過ぎるようになる。火花点火時期を遅らせる制御は、早過ぎる着火を防止する。

好適な例では、前記判定手段が請求項３及び請求項４のいずれか１項における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火を継続すると共に、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼へ戻す制御を行なう。

火花点火燃焼から圧縮自着火燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構が故障をしていると、内部ＥＧＲによる燃焼室内の排気ガスが吸気経路側に吹き返した後に再吸入される。そのため、圧縮自着火燃焼での排気の吹き返しにより、エアフロー値の立ち上がりが早くなる。且つ、燃焼室内の温度が低下して燃焼が不安定になる。火花点火を継続すると共に、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼へ戻す制御は、燃焼不安定を防止する。

好適な例では、前記判定手段が請求項７における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、前記排気弁の開閉タイミングを遅らせる制御と、前記吸気弁の開閉タイミングを早める制御と、火花点火時期を早める制御とを行なう。

圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構が故障をしていると、内部ＥＧＲによる燃焼室内の排気ガスが吸気経路側に吹き返した後に再吸入される。そのため、火花点火燃焼での排気の吹き返しにより、エアフロー値の立ち上がりが早くなる。且つ、内部ＥＧＲによる吸気加熱により自着火やノッキングが発生する可能性がある。排気弁の開閉タイミングを遅らせる制御は、内部ＥＧＲ量を減らし、吸気弁の開閉タイミングを早める制御は、他の燃焼室へも若干の内部ＥＧＲ量を入れ、同じような筒内環境にする火花点火時期を早める制御は、ＥＧＲ増加による火炎伝播燃焼の燃焼不安定を防止する。

好適な例では、前記判定手段が請求項８における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火時期を遅らせる制御と、前記吸気弁の開閉タイミングを早める制御と、火花点火時期を早める制御とを行なう。

圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構が故障をしていると、火花点火燃焼での吸気弁の開タイミングが遅れ、吸入空気量が減少する。火花点火時期を遅らせる制御は、一方で、吸気バルブがピストン下降し、筒内が負圧になった状態で開くため，断熱圧縮により吸気が過熱され、吸入空気量減による燃焼室内の加熱（吸気加熱）に起因する火花点火且つ自着火という点火アシスト自着火の発生を抑制し、吸気弁の開閉タイミングを早める制御、及び一時的に遅角していたものを戻す制御は、吸気加熱を低減する。

本発明は、吸気側可変動弁機構と排気側可変動弁機構とを用いて内部ＥＧＲを行なう予混合圧縮自着火機関における故障有無の診断に適した故障診断装置を提供できるという優れた効果を奏する。

以下、定置式の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置に本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、シリンダブロック１１に形成された気筒１１１にはピストン１２が往復動可能に収容されている。気筒１１１内に燃焼室１１２を区画するピストン１２は、コネクティングロッド１３を介してクランク軸１４に連結されている。ピストン１２の往復運動は、コネクティングロッド１３を介してクランク軸１４の回転運動に変換される。シリンダは、クランク軸１４の軸方向に複数直列に配設されているが、以下においては気筒１１１に関してのみ説明する。

シリンダブロック１１にはシリンダヘッド１５が連結されている。シリンダヘッド１５には一対の吸気ポート１５１Ａ，１５１Ｂ及び一対の排気ポート１５２Ａ，１５２Ｂが形成されている。吸気ポート１５１Ａは、シリンダヘッド１５に装着された吸気弁１６Ａによって開閉され、吸気ポート１５１Ｂは、シリンダヘッド１５に装着された吸気弁１６Ｂによって開閉される。排気ポート１５２Ａは、シリンダヘッド１５に装着された排気弁１７Ａによって開閉され、排気ポート１５２Ｂは、シリンダヘッド１５に装着された排気弁１７Ｂによって開閉される。排気ポート１５２Ａ，１５２Ｂには排気通路４３が接続されている。

燃焼室１１２に臨むシリンダヘッド１５の内側にはスパークプラグ１８が装着されている。スパークプラグ１８は、燃焼室１１２内で火花を発生（点火）する。スパークプラグ１８の点火は、制御コンピュータＣによって制御される。

図２（ａ）に示すように、シリンダヘッド１５の上方には吸気カム軸１９及び排気カム軸２０が配設されている。吸気カム軸１９には一対の低リフト吸気カム２１及び高リフト吸気カム２２が設けられており、排気カム軸２０には一対の低リフト排気カム２３及び高リフト排気カム２４が設けられている。低リフト吸気カム２１は、低リフト吸気カムレバー２５Ａ〔図１（ａ）参照〕を駆動可能であり、高リフト吸気カム２２は、高リフト吸気カムレバー２５Ｂ〔図１（ｂ）参照〕を駆動可能である。低リフト排気カム２３は、低リフト排気カムレバー２６Ａ〔図１（ａ）参照〕を駆動可能であり、高リフト排気カム２４は、高リフト排気カムレバー２６Ｂ〔図１（ｂ）参照〕を駆動可能である。

図３は、排気カム軸２０、低リフト排気カム２３、高リフト排気カム２４、高リフト排気カムレバー２６Ｂ及び低リフト排気カムレバー２６Ａを備えた排気側可変動弁機構２７を示す。高リフト排気カムレバー２６Ｂは、低リフト排気カムレバー２６Ａから切り離し可能である。排気側可変動弁機構２７には油圧供給調整機構２８から油圧が供給可能である。油圧供給調整機構２８から排気側可変動弁機構２７へ油圧が供給されると、高リフト排気カムレバー２６Ｂが低リフト排気カムレバー２６Ａに連結され、高リフト排気カムレバー２６Ｂは、高リフト排気カム２４によって駆動される。図２（ｂ）における曲線Ｄ１は、高リフト排気カムレバー２６Ｂが低リフト排気カムレバー２６Ａに連結された状態で高リフト排気カムレバー２６Ｂが駆動されたときの、排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミングの一例を示す。油圧供給調整機構２８から排気側可変動弁機構２７への油圧供給状態は、火花点火燃焼用の高リフト排気カム２４の動きを排気弁１７Ａ，１７Ｂに伝える第１排気タイミング状態である。

油圧供給調整機構２８から排気側可変動弁機構２７へ油圧供給が停止されると、高リフト排気カムレバー２６Ｂが低リフト排気カムレバー２６Ａから切り離される。これにより、高リフト排気カムレバー２６Ｂが空揺動し、低リフト排気カムレバー２６Ａは、低リフト排気カム２３によって駆動される。図２（ｃ）における曲線Ｄ２は、高リフト排気カムレバー２６Ｂが低リフト排気カムレバー２６Ａから切り離された状態で低リフト排気カムレバー２６Ａが駆動されたときの、排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミングの一例を示す。油圧供給調整機構２８から排気側可変動弁機構２７への油圧供給停止状態は、圧縮自着火燃焼用の低リフト排気カム２３の動きを排気弁１７Ａ，１７Ｂに伝える第２排気タイミング状態である。

図２（ａ）に示す吸気カム軸１９、一対の低リフト吸気カム２１、高リフト吸気カム２２、低リフト吸気カムレバー２５Ａ及び高リフト吸気カムレバー２５Ｂは、排気側可変動弁機構２７と同様の吸気側可変動弁機構２９を構成しており、高リフト吸気カムレバー２５Ｂは、低リフト吸気カムレバー２５Ａから切り離し可能である。吸気側可変動弁機構２９には油圧供給調整機構２８から油圧が供給可能である。油圧供給調整機構２８から吸気側可変動弁機構２９へ油圧が供給されると、高リフト吸気カムレバー２５Ｂが低リフト吸気カムレバー２５Ａに連結され、高リフト吸気カムレバー２５Ｂは、高リフト吸気カム２２によって駆動される。図２（ｂ）における曲線Ｅ１は、高リフト吸気カムレバー２５Ｂが低リフト吸気カムレバー２５Ａに連結された状態で高リフト吸気カムレバー２５Ｂが駆動されたときの、吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングの一例を示す。油圧供給調整機構２８から吸気側可変動弁機構２９への油圧供給状態は、火花点火燃焼用の高リフト吸気カム２２の動きを吸気弁１６Ａ，１６Ｂに伝える第１吸気タイミング状態である。

油圧供給調整機構２８から吸気側可変動弁機構２９への油圧供給が停止されると、高リフト吸気カムレバー２５Ｂが低リフト吸気カムレバー２５Ａから切り離される。これにより、高リフト吸気カムレバー２５Ｂが空揺動し、低リフト吸気カムレバー２５Ａは、低リフト吸気カム２１によって駆動される。図２（ｃ）における曲線Ｅ２は、高リフト吸気カムレバー２５Ｂが低リフト排気カムレバー２６Ａから切り離された状態で低リフト吸気カムレバー２５Ａが駆動されたときの、吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングの一例を示す。油圧供給調整機構２８から吸気側可変動弁機構２９への油圧供給停止状態は、圧縮自着火燃焼用の低リフト吸気カム２１の動きを吸気弁１６Ａ，１６Ｂに伝える第２吸気タイミング状態である。

油圧供給調整機構２８は、制御コンピュータＣの制御を受ける。
吸気カム軸１９の端部側には公知の油圧式の吸気側可変バルブタイミング機構３１（以下、吸気側ＶＶＴ３１と記す）が設けられており、排気カム軸２０の端部側には公知の油圧式の排気側可変バルブタイミング機構３２（排気側ＶＶＴ３２と記す）が設けられている。吸気側ＶＶＴ３１は、クランク軸１４の回転駆動力を吸気カム軸１９に伝達し、かつ油圧によって吸気カム軸１９の回転位相を変更可能な構成となっている。排気側ＶＶＴ３２は、クランク軸１４の回転駆動力を排気カム軸２０に伝達し、かつ油圧によって排気カム軸２０の回転位相を変更可能な構成となっている。

吸気側ＶＶＴ３１には油圧供給調整機構３０Ｓが油圧通路を介して接続されており、排気側ＶＶＴ３２には油圧供給調整機構３０Ｅが油圧通路を介して接続されている。油圧供給調整機構３０Ｓは、吸気カム軸１９の回転位相を調整している吸気側ＶＶＴ３１の調整状態を規定し、油圧供給調整機構３０Ｅは、排気カム軸２０の回転位相を調整している排気側ＶＶＴ３２の調整状態を規定する。油圧供給調整機構３０Ｓ，３０Ｅは、制御コンピュータＣの制御を受ける。

図１（ａ）に示すように、吸気ポート１５１Ａ，１５１Ｂに接続された吸気通路３３には噴射ノズル３４が接続されている。噴射ノズル３４は、燃料供給通路３５及び電磁式の流量制御弁３６を介して図示しない燃料供給源に接続されている。燃料は、天然ガスである。噴射ノズル３４は、吸気通路３３内に燃料を噴射する。流量制御弁３６は、制御コンピュータＣの制御を受ける。

噴射ノズル３４の設置位置よりも上流の吸気通路３３にはスロットル弁３７が設けられている。スロットル弁３７は、電動モータ３７１によって開度変更される。電動モータ３７１は、制御コンピュータＣの制御を受ける。スロットル弁３７は、エアクリーナ３９を介して吸気通路３３に吸入される空気の吸気流量を規制する。噴射ノズル３４から噴射された燃料は、吸気通路３３に吸気された空気と混合される。空気と燃料との混合気は、ピストン１２が上死点から下死点に向かう行程の時に吸気ポート１５１Ａ，１５１Ｂが開いていると、燃焼室１１２へ吸入される。燃焼室１１２へ吸入された混合気は、ピストン１２が下死点から上死点に向かう行程の時に、排気ポート１５２Ａ，１５２Ｂが閉じていると、圧縮される。

スロットル弁３７の開度は、スロットル開度検出器３８によって検出される。スロットル開度検出器３８によって検出されたスロットル開度の情報は、制御コンピュータＣに送られる。

制御コンピュータＣには運転状態検出手段４０、クランク角度検出器４１及びエアフローメータ４２が信号接続されている。運転状態検出手段４０は、所望のエンジン負荷（本実施形態ではスロットル開度）及びエンジン回転数を制御コンピュータＣに入力するものである。制御コンピュータＣは、入力設定されたエンジン負荷及びエンジン回転数となるように、電動モータ３７１、流量制御弁３６、油圧供給調整機構２８，３０Ｓ，３０Ｅ、スパークプラグ１８を制御する。制御コンピュータＣは、クランク角度検出器４１によって検出されたクランク角度の情報に基づいてエンジン回転数を算出する。吸気流量検出手段であるエアフローメータ４２は、検出した吸気流量情報を制御コンピュータＣへ送る。

制御コンピュータＣは、図４にグラフで示す（エンジン負荷−エンジン回転数）のマップＭを記憶している。制御コンピュータＣは、運転状態検出手段４０によって入力設定されるエンジン負荷Ｆ及びエンジン回転数Ｎの組〔以下、設定組（Ｆ，Ｎ）という〕がマップＭにおける領域Ｓ，Ｈのうちのどの領域にあるかを判定する。設定組（Ｆ，Ｎ）は、クランク角度３６０°毎に１回入力設定される。領域Ｓは、スパークプラグ１８を点火させることによって、燃焼室１１２内の混合気を燃焼させる領域であり、領域Ｈは、圧縮自着火燃焼が可能な領域である。

排気側可変動弁機構２７及び吸気側可変動弁機構２９が正常に機能している場合、設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓに含まれる場合には、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給状態に制御すると共に、スパークプラグ１８を所定タイミングで点火させる制御を行なう。つまり、領域Ｓでは火花点火燃焼（以下、ＳＩ燃焼という）が行われる。油圧供給調整機構２８が油圧供給状態に制御されると、高リフト排気カム２４のカムプロフィルに応じた高リフト排気カムレバー２６Ｂの揺動が排気弁１７Ａ，１７Ｂに伝えられ、排気弁１７Ａ，１７Ｂが図２（ｂ）に示す開閉タイミングＤ１で開閉する。高リフト排気カム２４は、火花点火燃焼用の排気カムである。又、高リフト吸気カム２２のカムプロフィルに応じた高リフト吸気カムレバー２５Ｂの揺動が吸気弁１６Ａ，１６Ｂに伝えられ、吸気弁１６Ａ，１６Ｂが図２（ｂ）に示す開閉タイミングＥ１で開閉する。高リフト吸気カム２２は、火花点火燃焼用の吸気カムである。

排気側可変動弁機構２７及び吸気側可変動弁機構２９が正常に機能している場合、設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｈに含まれる場合には、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態に制御すると共に、スパークプラグ１８を点火させない制御を行なう。つまり、領域Ｈでは圧縮自着火燃焼（以下、ＨＣＣＩ燃焼という）が行われる。油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態に制御されると、低リフト排気カム２３のカムプロフィルに応じた低リフト排気カムレバー２６Ａの揺動が排気弁１７Ａ，１７Ｂに伝えられ、排気弁１７Ａ，１７Ｂが図２（ｃ）に示す開閉タイミングＤ２で開閉する。低リフト排気カム２３は、圧縮自着火燃焼用の排気カムである。又、低リフト吸気カム２１のカムプロフィルに応じた低リフト吸気カムレバー２５Ａの揺動が吸気弁１６Ａ，１６Ｂに伝えられ、吸気弁１６Ａ，１６Ｂが図２（ｃ）に示す開閉タイミングＥ２で開閉する。低リフト吸気カム２１は、圧縮自着火燃焼用の吸気カムである。

図６は、ＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼との切り換えを制御する切り換え制御プログラムを示すフローチャートであり、図７及び図８は、排気側可変動弁機構２７あるいは吸気側可変動弁機構２９が故障したか否かを診断するための故障診断プログラムを示すフローチャートである。制御コンピュータＣは、図６のフローチャートで示す切り換え制御プログラムに基づいて切り換え制御を行ない、又、図７，８のフローチャートで示す故障診断プログラムに基づいて故障診断制御を行なう。以下、図６に示すフローチャートに基づいて切り換え制御を説明する。

制御コンピュータＣは、設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓにあるか否かを判断している（ステップＳ１）。設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓにない場合（ステップＳ１においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓにあったか否かを判断する（ステップＳ２）。前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓになかった場合（ステップＳ２においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、ステップＳ６へ移行する。

前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓにあった場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給状態から油圧供給停止状態への切り換えを指令する（ステップＳ３）。この切り換え指令により油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられる。

ステップＳ１においてＹＥＳの場合〔設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓにある場合〕、制御コンピュータＣは、前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｈにあったか否かを判断する（ステップＳ４）。前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｈになかった場合（ステップＳ４においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、ステップＳ６へ移行する。

前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｈにあった場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態から油圧供給状態への切り換えを指令する（ステップＳ５）。この切り換え指令により油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられる。

ステップＳ２においてＮＯの場合（前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｓになかった場合）、又は、ステップＳ４においてＮＯの場合（前回の設定組（Ｆ，Ｎ）が領域Ｈになかった場合）、制御コンピュータＣは、ステップＳ１の開始から所定時間（例えば数１０μ秒）が経過したか否かを判断する（ステップＳ６）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ６においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、ステップＳ１へ移行する。所定時間が経過した場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、新たな制御サイクルの開始としてのステップＳ１へ移行する。

次に、図７，８に示すフローチャートに基づいて故障診断制御を説明する。
制御コンピュータＣは、前記した切り換え指令の有無を判断する（ステップＳ１１）。切り換え指令がない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、ステップＳ１１の開始からエンジン回転が基準サイクル数（エンジン１回転を１サイクルとする）だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ２６）。基準サイクル数は、エンジン回転数に応じて設定されている。基準サイクル数だけ経過していない場合、制御コンピュータＣは、ステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１１においてＹＥＳの場合（切り換え指令がある場合）、制御コンピュータＣは、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動情報に基づいて、吸気側可変動弁機構２９及び排気側可変動弁機構２７の異常有無の判断を行なう。

図５（ａ），（ｂ）のグラフに実線で示す波形Ｇｏ及び図５（ｃ），（ｄ）のグラフに鎖線で示す波形Ｇｏは、吸気側可変動弁機構２９及び排気側可変動弁機構２７に異常がなく、且つＳＩ燃焼が行われる場合に、エアフローメータ４２によって検出される吸気流量の変動を表す。図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフにおける横軸は、時間を表し、縦軸は、検出吸気流量を表す。時刻Ｔｏは、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ、又は油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられる時刻を表す。

図５（ａ），（ｂ）のグラフに鎖線で示す波形Ｈｏ及び図５（ｃ），（ｄ）のグラフに実線で示す波形Ｈｏは、吸気側可変動弁機構２９及び排気側可変動弁機構２７に異常がなく、且つＨＣＣＩ燃焼が行われる場合に、エアフローメータ４２によって検出される吸気流量の変動を表す。

図５（ａ）のグラフにおける波形Ｈ１は、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた際に、つまりＳＩ燃焼（火花点火燃焼）からＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）へ切り換えられた際に、排気側可変動弁機構２７に異常があった場合に、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動の一例を表す。ここにおける排気側可変動弁機構２７の異常とは、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられたにも関わらず、排気弁１７Ａ，１７Ｂが低リフト排気カム２３のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＤ２で駆動されないで高リフト排気カム２４のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＤ１で駆動されてしまうという異常である。

図５（ｅ）のタイミングチャートに実線で示す曲線Ｄ１，Ｅ２は、図５（ａ）に示す異常状況における排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミング及び吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングを表す。このような異常の発生が生じた場合には、内部ＥＧＲが行われず、一方で、吸気バルブがピストン下降し、筒内が負圧になった状態で開くため、断熱圧縮により吸気が加熱され、圧縮自着火燃焼での吸気流量が過大になり、着火が早過ぎるようになる。

図５（ｂ）のグラフにおける波形Ｈ２は、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた際に、つまりＳＩ燃焼（火花点火燃焼）からＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）へ切り換えられた際に、吸気側可変動弁機構２９に異常があった場合に、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動の一例を表す。ここにおける吸気側可変動弁機構２９の異常とは、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられたにも関わらず、吸気弁１６Ａ，１６Ｂが低リフト吸気カム２１のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＥ２で駆動されないで高リフト吸気カム２２のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＥ１で駆動されてしまうという異常である。

図５（ｆ）のタイミングチャートに実線で示す曲線Ｄ２，Ｅ１は、図５（ｂ）に示す異常状況における排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミング及び吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングを表す。このような異常の発生が生じた場合には、内部ＥＧＲによる燃焼室内の排気ガスが吸気経路側に吹き返した後に再吸入される。そのため、圧縮自着火燃焼での吸入空気の立ち上がり開始時期が早まり、且つ燃焼室１１２内の温度が低下して燃焼が不安定になる。

ステップＳ１１においてＹＥＳの場合（切り換え指令がある場合）、制御コンピュータＣは、切り換え指令が油圧供給状態から油圧供給停止状態への切り換えか否かを判断する（ステップ１２）。切り換え指令が油圧供給状態から油圧供給停止状態への切り換えである場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、図５（ａ），（ｂ）において油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘと、予め設定された基準最大値Ｍ２との大小比較、及び時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘと予め設定された基準開始時期Ｔ１との早さ比較を行なう（ステップＳ１３）。ステップＳ１３は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構２９が故障しているか否かを判定するステップである。Ｍ２≧Ｍｘ又はＴ１≦Ｔｘという判定は、吸気側可変動弁機構２９が故障していないという判定であり、Ｍ２＜Ｍｘ且つＴ１＞Ｔｘという判定は、吸気側可変動弁機構２９が故障しているという判定である。基準最大値Ｍ２は、第１基準変動情報としての第１基準最大値であり、基準開始時期Ｔ１は、第１基準変動情報としての第１基準開始時期である。

Ｍ２≧Ｍｘ又はＴ１≦Ｔｘの場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘと、予め設定された基準最大値Ｍ１（＞Ｍ２）との大小比較を行なう（ステップＳ１７）。ステップＳ１７は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構２７が故障しているか否かを判定するステップである。Ｍ１≧Ｍｘの判定は、排気側可変動弁機構２７が故障していないという判定であり、Ｍ１＜Ｍｘの判定は、排気側可変動弁機構２７が故障しているという判定である。基準最大値Ｍ１は、第１基準変動情報としての第１基準最大値である。

Ｍ１≧Ｍｘの場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、新たな制御サイクルの開始としてのステップＳ１１へ移行する。
Ｍ１＜Ｍｘの場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火を継続させる（ステップＳ１８）。スパークプラグ１８の点火の継続は、火花点火でＨＣＣＩ燃焼をアシストして異常燃焼及び失火を防止する。そして、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火時期を遅角させる（ステップＳ１９）。スパークプラグ１８の点火時期の遅角は、早すぎる着火を抑制する。その後、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換える（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５の処理後、制御コンピュータＣは、ＳＩ燃焼を行なわせる（ステップＳ１６）。
ステップＳ１３においてＹＥＳの場合（Ｍ２＜Ｍｘ且つＴ１＞Ｔｘの場合）、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火を継続させる（ステップＳ１４）。スパークプラグ１８の点火の継続は、火花点火でＨＣＣＩ燃焼をアシストして異常燃焼及び失火を防止する。その後、制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換える（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５の処理後、制御コンピュータＣは、ＳＩ燃焼を行なわせる（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の処理後、制御コンピュータＣは、新たな制御サイクルの開始としてのステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１２においてＮＯの場合（切り換え指令が油圧供給停止状態から油圧供給状態への切り換えの場合）、制御コンピュータＣは、吸気側可変動弁機構２９及び排気側可変動弁機構２７の異常有無の判断を行なう。制御コンピュータＣは、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動情報に基づいて、吸気側可変動弁機構２９又は排気側可変動弁機構２７の異常有無の判断を行なう。

図５（ｃ）のグラフにおける波形Ｇ１は、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた際に、つまりＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）からＳＩ燃焼（火花点火燃焼）へ切り換えられた際に、排気側可変動弁機構２７に異常があった場合に、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動の一例を表す。ここにおける排気側可変動弁機構２７の異常とは、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられたにも関わらず、排気弁１７Ａ，１７Ｂが高リフト排気カム２４のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＤ１で駆動されないで低リフト排気カム２３のカムプロフィルに応じた開閉タイミングＤ２で駆動されてしまうという異常である。

図５（ｇ）のタイミングチャートに実線で示す曲線Ｄ２，Ｅ１は、図５（ｃ）に示す異常状況における排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミング及び吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングを表す。このような異常の発生が生じた場合には、内部ＥＧＲによる燃焼室１１２内の排気ガスが吸気通路３３側に吹き返した後に再吸入される。そのため、火花点火燃焼での排気の吹き返しにより、エアフロー値の立ち上がりが早くなる。且つ、内部ＥＧＲによる吸気加熱により着火が早過ぎるようになる。

図５（ｄ）のグラフにおける波形Ｇ２は、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた際に、つまりＨＣＣＩ燃焼（圧縮自着火燃焼）からＳＩ燃焼（火花点火燃焼）へ切り換えられた際に、吸気側可変動弁機構２９に異常があった場合に、エアフローメータ４２によって検出された吸気流量の変動の一例を表す。

図５（ｈ）のタイミングチャートに実線で示す曲線Ｄ１，Ｅ２は、図５（ｄ）に示す異常状況における排気弁１７Ａ，１７Ｂの開閉タイミング及び吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開閉タイミングを表す。このような異常の発生が生じた場合には、火花点火燃焼での吸気弁の開タイミングが遅れ、吸入空気量が減少する。

ステップ１２においてＮＯの場合（切り換え指令が油圧供給停止状態から油圧供給状態への切り換えの場合）、制御コンピュータＣは、図５（ｃ），（ｄ）において油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘと、予め設定された基準最大値Ｍ３との大小比較、及び時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘと予め設定された基準開始時期Ｔ２との早さ比較を行なう（ステップＳ２０）。ステップＳ２０は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構２７が故障しているか否かかを判定するステップである。Ｍ３≦Ｍｘ又はＴ２≦Ｔｘという判定は、排気側可変動弁機構２７が故障していないという判定であり、Ｍ３＞ＭｘかつＴ２＞Ｔｘという判定は、排気側可変動弁機構２７が故障しているという判定である。基準最大値Ｍ３は、第２基準変動情報としての第２基準最大値であり、基準開始時期Ｔ２は、第２基準変動情報としての第２基準開始時期である。

Ｍ３≦Ｍｘ又はＴ２≦Ｔｘの場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘと、予め設定された基準最大値Ｍ４との大小比較、及び時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘと予め設定された基準開始時期Ｔ３との早さ比較を行なう（ステップＳ２３）。ステップＳ２３は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構２９が故障しているか否かを判定するステップである。Ｍ４≦Ｍｘ又はＴ３≧Ｔｘという判定は、吸気側可変動弁機構２９が故障していないという判定であり、Ｍ４＞Ｍｘ且つＴ３＜Ｔｘという判定は、吸気側可変動弁機構２９が故障しているという判定である。基準最大値Ｍ４は、第２基準変動情報としての第２基準最大値である。基準開始時期Ｔ３は、第２基準変動情報としての第２基準開始時期である。

Ｍ４≦Ｍｘ又はＴ３≧Ｔｘの場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、制御コンピュータＣは、新たな制御サイクルの開始としてのステップＳ１１へ移行する。
Ｍ４＞Ｍｘ且つＴ３＜Ｔｘの場合（ステップＳ２６においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火時期を遅角させる（ステップＳ２１）。スパークプラグ１８の点火は、火花点火でＨＣＣＩ燃焼をアシストして異常燃焼及び失火を防止し、スパークプラグ１８の点火時期の遅角は、早すぎる着火を抑制する。その後、制御コンピュータＣは、吸気側ＶＶＴ３１及びスパークプラグ１８の点火時期を進角させてゆく（ステップＳ２２）。吸気側ＶＶＴ３１及びスパークプラグ１８の点火時期の進角は、吸気加熱を低減する。ステップＳ２２は、気筒間のトルクのバラツキによるエンジン回転数の変動が許容範囲に収まるまで遂行される。

その後、制御コンピュータＣは、ＳＩ燃焼を行なう（ステップＳ１６）。
ステップＳ２０においてＹＥＳの場合（Ｍ３＞Ｍｘ且つＴ２＞Ｔｘの場合）、制御コンピュータＣは、排気側ＶＶＴ３２を遅角させる（ステップＳ２４）。排気側ＶＶＴ３２の遅角は、燃焼室１１２内への排気ガスの閉じ込め量を減らして燃焼室１１２内の排気ガスが吸気通路３３側に吹き返すのを減らすために行われる。吸気通路３３側への排気ガスの吹き返しの低減は、吸気流量の減少を防止する。又、制御コンピュータＣは、吸気側ＶＶＴ３１及びスパークプラグ１８の点火時期を進角させる（ステップＳ２５）。この場合の吸気側ＶＶＴ３１の進角は、排気側可変動弁機構２７が正常である他の気筒に内部ＥＧＲを行なうためであり、スパークプラグ１８の点火時期の進角は、燃焼安定化のために行われる。

その後、制御コンピュータＣは、ＳＩ燃焼を行なわせる（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の処理後、制御コンピュータＣは、新たな制御サイクルの開始としてのステップＳ１１へ移行する。

制御コンピュータＣは、エアフローメータ４２（吸気流量検出手段）によって検出された吸気流量の変動情報に基づいて吸気側可変動弁機構２９及び排気側可変動弁機構２７の故障の有無を判定する判定手段である。又、制御コンピュータＣは、判定手段が故障有りの判定を行なった場合には故障対策用の燃焼制御を行なう制御手段である。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）排気側可変動弁機構２７が故障している場合、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘは、基準最大値Ｍ１より大きい。制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘが基準最大値Ｍ１より大きいことを把握した場合には、排気側可変動弁機構２７の故障有りの判定を行なう。

このような判定に基づいて、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火を継続すると共に、スパークプラグ１８の点火時期を遅らせ、さらに油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態から油圧供給状態へ戻す制御を行なう。そのため、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構２７が故障していても、火花点火でＨＣＣＩ燃焼がアシストされて早すぎる着火が抑制され、異常燃焼及び失火が防止される。

（２）吸気側可変動弁機構２９が故障している場合、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘは、基準最大値Ｍ２より大きく、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ１よりも早い。制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８が油圧供給状態から油圧供給停止状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘが基準最大値Ｍ２より大きく、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ１よりも早いことを把握した場合には、吸気側可変動弁機構２９の故障有りの判定を行なう。

このような判定に基づいて、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火を継続させ、さらに油圧供給調整機構２８を油圧供給停止状態から油圧供給状態へ戻す制御を行なう。そのため、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構２９が故障していても、火花点火でＨＣＣＩ燃焼がアシストされて異常燃焼及び失火が防止される。

予め設定された基準最大値Ｍ２と基準開始時期Ｔ１とを用いた判定は、吸気側可変動弁機構２９の故障有無の誤判定を回避する上で有効である。
（３）排気側可変動弁機構２７が故障している場合、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘは、基準最大値Ｍ３に満たず、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ２よりも早い。制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘが基準最大値Ｍ３に満たず、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ２よりも早いことを把握した場合には、排気側可変動弁機構２７の故障有りの判定を行なう。

このような判定に基づいて、制御コンピュータＣは、排気側ＶＶＴ３２を遅角させ、吸気側ＶＶＴ３１及びスパークプラグ１８の点火時期を進角させる制御を行なう。そのため、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への切り換えの際に排気側可変動弁機構２７が故障していても、吸気流量減の防止、排気側ＶＶＴ３２が正常である他の気筒における内部ＥＧＲの遂行、燃焼安定化が図られ、異常燃焼及び失火が防止される。

予め設定された基準最大値Ｍ３と基準開始時期Ｔ２とを用いた判定は、排気側可変動弁機構２７の故障有無の誤判定を回避する上で有効である。
（４）吸気側可変動弁機構２９が故障している場合、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘは、基準最大値Ｍ４に満たず、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ３よりも遅い。制御コンピュータＣは、油圧供給調整機構２８が油圧供給停止状態から油圧供給状態へ切り換えられた時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の最大値Ｍｘが基準最大値Ｍ４に満たず、且つ時期Ｔｏ以後に検出された吸気流量の立ち上がり開始時期Ｔｘが基準開始時期Ｔ３よりも遅いことを把握した場合には、吸気側可変動弁機構２９の故障有りの判定を行なう。

このような判定に基づいて、制御コンピュータＣは、スパークプラグ１８の点火時期を遅角させた後、吸気側ＶＶＴ３１及びスパークプラグ１８の点火時期を進角させてゆく制御を行なう。そのため、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への切り換えの際に吸気側可変動弁機構２９が故障していても、異常燃焼及び失火が防止される。

予め設定された基準最大値Ｍ４と基準開始時期Ｔ３とを用いた判定は、吸気側可変動弁機構２９の故障有無の誤判定を回避する上で有効である。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

（１）第１の実施形態において、吸気流量の最大値と基準最大値との比較にのみ基づいて故障有無の判定を行なってもよい。
（２）第１の実施形態において、立ち上がり開始時期と基準時間との比較にのみ基づいて故障有無の判定を行なってもよい。

（３）故障有りの判定を行なった後には、故障有りの警報を行なうようにしてもよい。

一実施形態を示し、（ａ），（ｂ）は予混合圧縮自着火機関における故障診断装置の概略構成図。 （ａ）は部分平面図。（ｂ）は、ＳＩ燃焼時における排気弁及び吸気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。（ｃ）は、ＨＣＣＩ燃焼時における排気弁及び吸入弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。 排気側可変動弁機構を示す斜視図。 圧縮自着火燃焼が可能な範囲を示すグラフ。 （ａ）は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼へ切り換えられたときに排気側可変動弁機構が故障している場合の吸気流量の変動の例を示すグラフ。（ｂ）は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼へ切り換えられたときに吸気側可変動弁機構が故障している場合の吸気流量の変動の例を示すグラフ。（ｃ）は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り換えられたときに排気側可変動弁機構が故障している場合の吸気流量の変動の例を示すグラフ。（ｄ）は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り換えられたときに吸気側可変動弁機構が故障している場合の吸気流量の変動の例を示すグラフ。（ｅ）は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼へ切り換えられたときに排気側可変動弁機構が故障している場合の排気弁及び吸気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。（ｆ）は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼へ切り換えられたときに吸気側可変動弁機構が故障している場合の排気弁及び吸気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。（ｇ）は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り換えられたときに排気側可変動弁機構が故障している場合の排気弁及び吸気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。（ｈ）は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り換えられたときに吸気側可変動弁機構が故障している場合の排気弁及び吸気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート。 切り換え制御プログラムを示すフローチャート。 故障診断プログラムを示すフローチャート。 故障診断プログラムを示すフローチャート。

符号の説明

１１２…燃焼室。１６Ａ，１６Ｂ…吸気弁。１７Ａ，１７Ｂ…排気弁。１９…吸気カム軸。２０…排気カム軸。２１…圧縮自着火燃焼用の吸気カムである低リフト吸気カム。２２…火花点火燃焼用の吸気カムである高リフト吸気カム。２３…圧縮自着火燃焼用の排気カムである低リフト排気カム。２４…火花点火燃焼用の排気カムである高リフト排気カム。２７…排気側可変動弁機構。２９…吸気側可変動弁機構。３１…吸気側可変バルブタイミング機構。３２…排気側可変バルブタイミング機構。４２…吸気流量検出手段としてのエアフローメータ。Ｃ…判定手段及び制御手段としての制御コンピュータ。Ｍ１，Ｍ２…第１基準変動情報である第１基準最大値としての最大値。Ｍ３，Ｍ４…第２基準変動情報である第２基準最大値としての最大値。Ｔ１…第１基準変動情報である第１基準開始時期としての開始時期。Ｔ２，Ｔ３…第２基準変動情報である第２基準開始時期としての開始時期。Ｔｘ…立ち上がり開始時期。

Claims (13)

1. 吸気弁の開閉期間を変更可能な吸気側可変動弁機構と、排気弁の開閉期間を変更可能な排気側可変動弁機構とを備え、内部ＥＧＲを伴う圧縮自着火燃焼と、火花点火燃焼とに切り換え可能な予混合圧縮自着火機関における故障診断装置において、
   燃焼室内へ吸入される混合気の吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、
   前記吸気流量検出手段によって検出された吸気流量の変動情報に基づいて前記吸気側可変動弁機構及び前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え情報と、前記吸気流量の変動情報と、予め設定された第１基準変動情報とに基づいて、前記故障の有無を判定し、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼への切り換え情報と、前記吸気流量の変動情報と、予め設定された第２基準変動情報とに基づいて、前記故障の有無を判定する予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
2. 前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え後に検出された前記吸気流量の最大値と、予め設定された第１基準最大値との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構の故障の有無を判定する請求項１に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
3. 前記判定手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切り換え後に検出された前記吸気流量の立ち上がり開始時期と、予め設定された第１基準開始時期との比較に基づいて、前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する請求項１に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
4. 前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期と前記第１基準開始時期との比較、及び前記立ち上がり開始の後に検出された前記吸気流量の最大値と予め設定された第１基準最大値との比較に基づいて、前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する請求項３に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
5. 前記判定手段は、前記圧縮自着火燃焼から前記火花点火燃焼への切り換え後に検出された前記吸気流量の立ち上がり開始時期と、予め設定された第２基準開始時期との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構又は前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する請求項１に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
6. 前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期と前記第２基準開始時期との比較、及び前記立ち上がり開始の後に検出された前記吸気流量の最大値と予め設定された第２基準最大値との比較に基づいて、前記排気側可変動弁機構又は前記吸気側可変動弁機構の故障の有無を判定する請求項５に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
7. 前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期が前記第２基準開始時期よりも早い場合には、前記排気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう請求項６に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
8. 前記判定手段は、前記立ち上がり開始時期が前記第２基準開始時期よりも遅い場合には、前記吸気側可変動弁機構の故障発生有りの判定を行なう請求項６に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
9. 前記吸気側可変動弁機構は、吸気カム軸に止着された火花点火燃焼用の吸気カムと圧縮自着火燃焼用の吸気カムとを備えた吸気側可変動弁機構であり、前記吸気側可変動弁機構は、前記火花点火燃焼用の吸気カムの動きを前記吸気弁に伝える第１吸気タイミング状態と、前記圧縮自着火燃焼用の吸気カムの動きを前記吸気弁に伝える第２吸気タイミング状態とに切り換え可能であり、前記排気側可変動弁機構は、排気カム軸に止着された火花点火燃焼用の排気カムと圧縮自着火燃焼用の排気カムとを備えた排気側可変動弁機構であり、前記排気側可変動弁機構は、前記火花点火燃焼用の排気カムの動きを前記排気弁に伝える第１排気タイミング状態と、前記圧縮自着火燃焼用の排気カムの動きを前記排気弁に伝える第２排気タイミング状態とに切り換え可能であり、前記吸気カム軸を進角又は遅角させるための吸気側可変バルブタイミング機構及び前記排気カム軸を進角又は遅角させるための排気側可変バルブタイミング機構が備えられており、前記判定手段が故障有りの判定を行なった場合には故障対策用の燃焼制御を行なう制御手段が備えられている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
10. 前記判定手段が請求項２における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火を継続すると共に、火花点火時期を遅らせ、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼へ戻す制御を行なう請求項９に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
11. 前記判定手段が請求項３及び請求項４のいずれか１項における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火を継続すると共に、圧縮自着火燃焼から火花点火燃焼へ戻す制御を行なう請求項９に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
12. 前記判定手段が請求項７における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、前記排気カム軸を遅角させて前記排気弁の開閉タイミングを遅らせる制御と、前記吸気カム軸を進角させて前記吸気弁の開閉タイミングを早める制御と、火花点火時期を早める制御とを行なう請求項９に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。
13. 前記判定手段が請求項８における故障有りの判定を行なった場合、前記制御手段は、火花点火時期を遅らせる制御と、前記吸気カム軸を進角させて前記吸気弁の開閉タイミングを早める制御と、火花点火時期を早める制御とを行なう請求項９に記載の予混合圧縮自着火機関における故障診断装置。

Images