JP5177300B2 - 弁停止機構を備える内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気弁を閉弁状態で維持可能な弁停止機構を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、吸排気弁を閉弁状態で維持可能な気筒休止機構を有するエンジンの制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、減筒運転に伴う一部気筒の吸排気弁の閉弁停止時に、排気ガスセンサの出力値に基づいて、吸排気弁の停止動作に異常（停止故障）が生じていないかどうかを判定するようにしている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開２００４−１００４８６号公報 日本特開２００２−２２１０５５号公報 日本特開２００２−０９７９７３号公報 日本特開平０６−１４６９３７号公報

上記特許文献１には、吸気弁の停止動作が正常であって排気弁の停止動作が異常である場合には、そのような異常が排気ガスの空燃比に与える影響は不定であると記載されている。このように、上記特許文献１の技術は、排気ガスの空燃比の変化に基づいて排気弁の停止動作の異常を検出するうえで、未だ改善の余地を残すものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気弁を閉弁状態で維持可能な排気弁停止機構を備える内燃機関において、排気弁の停止動作の異常を当該異常検出のための専用のセンサを用いることなく判定可能な制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、弁停止機構を備える内燃機関の制御装置であって、
少なくとも１つの気筒を有する内燃機関の全気筒に備えられた排気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な排気弁停止機構と、
前記全気筒に備えられた吸気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な吸気弁停止機構と、
前記吸気弁停止機構による前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定する吸気弁異常判定手段と、
各気筒から排出されるガスの空燃比を検知する空燃比センサと、
全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリッチ側への変化の有無を判別する判別手段と、
前記吸気弁の停止動作に異常が生じていないと判定された場合において、前記判別手段によって前記ガスの空燃比のリッチ側への変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常判定手段と、
を備えることを特徴とする弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記判別手段および前記排気弁異常判定手段を用いた前記排気弁の停止動作の異常検出処理が完了するまで、前記内燃機関のクランクシャフトの回転駆動を維持するエンジン回転維持手段を更に備えることを特徴とする。

第３の発明は、弁停止機構を備える内燃機関の制御装置であって、
複数の気筒を有する内燃機関の全気筒ではない少なくとも１つの気筒に備えられた排気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な排気弁停止機構と、
前記排気弁停止機構により制御される前記排気弁が属する気筒に備えられた吸気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な吸気弁停止機構と、
前記吸気弁停止機構による前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定する吸気弁異常判定手段と、
各気筒から排出されるガスの空燃比を検知する空燃比センサと、
全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリッチ側への変化の有無、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化の有無を判別する判別手段と、
前記吸気弁の停止動作に異常が生じていないと判定された場合において、前記判別手段によって前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化または前記減量補正量の前記変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記判別手段および前記排気弁異常判定手段を用いた前記排気弁の停止動作の異常検出処理が完了するまで、前記空燃比センサの出力を利用した空燃比のフィードバック制御の実行を禁止するフィードバック制御禁止手段を更に備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１または第２の発明において、
前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
前記判別手段は、全気筒の前記排気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、前記ガスの空燃比のリッチ側への変化率を取得する変化率取得手段を含み、
前記排気弁異常判定手段は、前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化率がより高いほど、より多くの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常気筒数判定手段を含むことを特徴とする。

また、第６の発明は、第３または第４の発明において、
前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
前記判別手段は、全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記ガスの空燃比のリッチ側への変化率、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化率を取得する変化率取得手段を含み、
前記排気弁異常判定手段は、前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化率または前記減量補正量の増加側の前記変化率がより高いほど、より多くの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常気筒数判定手段を含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
前記判別手段は、各気筒から排出される前記ガスが前記空燃比センサに到達するタイミングに基づいて、どの気筒からの前記ガスの空燃比がリッチ側の値に変化したかを判別するリッチ気筒判別手段を含み、
前記排気弁異常判定手段は、前記リッチ気筒判別手段によって前記ガスの空燃比がリッチ側の値に変化したと判別された気筒を、前記排気弁の停止動作の異常が生じている気筒であると特定する排気弁異常気筒特定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１の発明において、
全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリーン側への変化の有無を判別するリーン変化判別手段と、
前記リーン変化判別手段によって前記ガスの空燃比のリーン側への変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記吸気弁および前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する吸排気弁異常判定手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第９の発明は、第３の発明において、
全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリーン側への変化の有無、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の増量補正量の増加側の変化の有無を判別するリーン変化判別手段と、
前記リーン変化判別手段によって前記ガスの空燃比のリーン側への前記変化または前記増量補正量の前記変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記吸気弁および前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する吸排気弁異常判定手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第１０の発明は、第１または第３の発明において、
前記内燃機関は、前記吸気弁の開閉動作の有無を検知するバルブセンサを更に備え、
前記吸気弁異常判定手段は、当該バルブセンサの出力に基づいて、前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定することを特徴とする。

また、第１１の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、吸気圧力を検知する吸気圧力センサを更に備え、
前記吸気弁異常判定手段は、全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、吸気圧力が大気圧力と等しい場合に、前記吸気弁の停止動作が正常であると判定することを特徴とする。

また、第１２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、吸入空気流量を検知するエアフローメータを更に備え、
前記吸気弁異常判定手段は、全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、前記エアフローメータによって吸入空気流量が検知されない場合に、前記吸気弁の停止動作が正常であると判定することを特徴とする。

全気筒の排気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、排気弁の停止動作が正常に行われない場合には、筒内の壁面に付着していた燃料が気化して排気通路に排出されることによって、空燃比センサによって検知されるガスの空燃比がリッチ側の値に変化する。第１の発明によれば、そのような空燃比のリッチ変化の有無に基づいて、排気弁の停止動作の異常を、当該異常検出のための専用のセンサを用いることなく判定することが可能となる。また、吸気弁の停止動作が正常であると判定されている場合には、吸気弁から筒内に新気が流入しないので、筒内から空燃比センサまでを流通する空気流量は変化しない。従って、第１の発明によれば、吸気弁の停止動作が正常に判定されている時に空燃比に応じて排気弁の停止動作の異常の有無を判定することによって、高精度に当該異常判定を行うことができる。

第２の発明によれば、全気筒の吸排気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、排気弁の停止動作の異常診断の機会を確実に確保できるようになる。

第３の発明によれば、吸気弁の停止動作の異常発生に伴う他の運転気筒の空燃比の変化の影響を受けずに、排気弁の停止動作の異常の有無を精度良く判定することが可能となる。

第４の発明によれば、一部の気筒の少なくとも排気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、空燃比のフィードバック制御からの影響を受けずに、空燃比センサの出力を利用した排気弁の停止故障の診断機会を確実に確保できるようになる。

第５または第６の発明によれば、各気筒から排出されるガスの空燃比に関する情報、或いは、空燃比の変化に伴う燃料噴射量の減量補正量に関する情報に基づいて、排気弁の停止動作の異常発生気筒数を判定することが可能となる。

第７の発明によれば、排気弁の停止動作の異常発生気筒から排出されるガスが空燃比センサに到達するタイミングを利用して、当該異常発生気筒を特定することができる。

上記全気筒についての燃料供給停止時、または上記減筒運転時に、同一気筒内で排気弁とともに吸気弁についても停止動作の異常が生じた場合であれば、当該異常発生気筒から排出されるガスは、新気に近いリーンガスとなる。このため、空燃比の検知結果に応じて、そのような両弁の停止動作の異常と排気弁の単独の停止動作の異常とを区別することができる。第８または第９の発明によれば、そのような空燃比のリーン変化の有無、或いは当該リーン変化に伴う燃料噴射量の増量補正量の増加側の変化の有無に基づいて、吸気弁および排気弁の停止動作の異常を判定することが可能となる。

第１０乃至第１２の発明の何れかによれば、それぞれの発明が備える各センサを用いて、吸気弁の停止動作の異常を良好に判定することができる。

本発明の実施の形態１のシステムを説明するための図である。 本発明の実施の形態１のシステムを説明するための図である。 排気可変動弁装置が備える第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームの断面図である。 第１ロッカーアームの側面図である。 第２ロッカーアームの側面図である。 排気可変動弁装置が備える第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームの断面図である。 全気筒の吸排気弁の弁停止要求を伴う全気筒についてのフューエルカット時に、一部の気筒で排気弁の停止故障が生じている場合の排気ガスの空燃比の変化を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 ＃２気筒の運転を休止した減筒運転時に、＃２気筒の排気弁の停止故障が生じた際のガスの流れを表した図である。 本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
１８ａ 排気マニホールド
２０ エアフローメータ
２６ 吸気圧力センサ
２８ 燃料噴射弁
３２ 吸気弁
３４ 排気弁
３６ 吸気可変動弁装置
３８ 排気可変動弁装置
４０ 触媒
４２ メインＡ／Ｆセンサ
４４ サブＯ２センサ
４６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４８ クランクシャフト
５０ クランク角センサ
７６ 弁停止機構
１００ 駆動システム
１０２ モータ
１０４ 発電機
１０６ 動力分割機構

実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１および図２は、それぞれ、本発明の実施の形態１のシステムを説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は特に限定されないが、本実施形態では、内燃機関１０は＃１〜＃４の４つの気筒を有する直列４気筒型エンジンであるものとする。

内燃機関１０の各気筒内には、ピストン１２が設けられている。各気筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。

エアフローメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ２４が設けられている。スロットルバルブ２２の下流には、吸気圧力（吸気管圧力）を検出するための吸気圧力センサ２６が配置されている。また、内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射するための燃料噴射弁２８と、燃焼室１４内の混合気に点火するための点火プラグ３０とが設けられている。

図２に示すように、内燃機関１０の各気筒には、吸気弁３２と排気弁３４とが２個ずつ設けられている。吸気弁３２は、吸気可変動弁装置３６により駆動され、排気弁３４は、排気可変動弁装置３８により駆動される。後述するように、吸気可変動弁装置３６および排気可変動弁装置３８は、それぞれ、吸気弁３２および排気弁３４を閉弁状態で維持させることが可能な弁停止機構７６を備えている。

排気通路１８の途中には、排気ガスを浄化するための触媒４０が配置されている。更に、図２に示すように、触媒４０よりも上流側の排気通路１８（排気マニホールド１８ａにおける各気筒からの排気ガスが合流した後の部位）には、各気筒内から排出されるガスの空燃比を検出するためのメインＡ／Ｆセンサ４２が取り付けられている。メインＡ／Ｆセンサ４２としては、例えば、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサを用いることができる。また、触媒４０の下流には、サブＯ２センサ４４が配置されている。サブＯ２センサ４４としては、例えば、その位置での排気ガスの空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発するセンサを用いることができる。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４６を備えている。ＥＣＵ４６には、上述したメインＡ／Ｆセンサ４２等とともに、クランクシャフト４８の回転角度やエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ５０や、内燃機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの位置を検出するためのアクセルポジションセンサ５２等の内燃機関１０を制御するための各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ４６には、燃料噴射弁２８等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。ＥＣＵ４６は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。

［可変動弁装置の構成］
次に、図３乃至図６を参照して、本実施形態の可変動弁装置の構成およびその動作について説明する。尚、排気可変動弁装置３８と吸気可変動弁装置３６とは、同様の構成であるので、ここでは、排気可変動弁装置３８を例に挙げて説明する。

図３および図６は、それぞれ、排気可変動弁装置３８が備える第１ロッカーアーム５４および第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌの断面図である。また、図４は、第１ロッカーアーム５４の側面図、図５は、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌの側面図である。
図３に示すように、排気可変動弁装置３８は、第１ロッカーアーム５４と、その両側に配置された一対の第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌとを各気筒に備えている。これらのロッカーアーム５４、５６Ｒ、５６Ｌは、共通のロッカーシャフト５８を中心として揺動可能になっている。ロッカーシャフト５８は、一対の油圧ラッシュアジャスタ６０を介して内燃機関１０のシリンダヘッドに支持されている。

図４に示すように、排気可変動弁装置３８は、カムシャフト６２を有している。カムシャフト６２は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフト４８と連結されており、クランクシャフト４８の２分の１の速度で回転する。カムシャフト６２は、排気弁３４を開閉駆動させるためのリフトカム６４を備えている。一方、第１ロッカーアーム５４には、第１ローラ６６が設けられている。第１ロッカーアーム５４は、捩じりコイルばね６８により、図４中で反時計回りに付勢されている。この付勢力により、第１ローラ６６は、リフトカム６４に押し当てられている。このような構成により、リフトカム６４の回転に伴い、第１ロッカーアーム５４が揺動する。

図５に示すように、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌの可動端は、２つの排気弁３４のバルブステムの端部にそれぞれ当接している。排気弁３４は、バルブスプリング７０により、閉弁方向に付勢されている。カムシャフト６２は、リフトカム６４の両側に、一対のゼロリフトカム７２を備えている。ゼロリフトカム７２は、リフトカム６４のベース円と等しい半径を有する真円をなしている。第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌには、それぞれ、第２ローラ７４が設けられている。このローラ７４の外径は、第１ロッカーアーム５４に設けられた第１ローラ６６の外径に等しい。また、ロッカーシャフト５８の中心と第２ローラ７４の中心との距離は、ロッカーシャフト５８の中心と第１ローラ６６の中心との距離に等しい。排気弁３４が閉じているときには、第２ローラ７４は、ゼロリフトカム７２に当接している。

排気可変動弁装置３８は、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌとが連結した状態と分離した状態とを切り換える弁停止機構７６を備えている。弁停止機構７６は、そのような切り換え動作により、リフトカム６４の作用力が第１ロッカーアーム５４を介して第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌに伝達される状態と、当該作用力が第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌに伝達されない状態とを切り換えて、排気弁３４の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができるようになっている。

図３に示すように、第１ロッカーアーム５４は、第１ローラ６６と同心的に設置された第１スリーブ７８を有し、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌは、それぞれ、第２ローラ７４と同心的に設置された第２スリーブ８０Ｒ、８０Ｌを有している。

図３に示す状態では、第２ロッカーアーム５６Ｒの第２スリーブ８０Ｒには、大部分が第１ロッカーアーム５４に挿入された第１ピン８２の一部が挿入されており、第１ロッカーアーム５４の第１スリーブ７８には、大部分が第２ロッカーアーム５６Ｌに挿入された第２ピン８４Ｌの一部が挿入されている。これにより、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｒとが第１ピン８２を介して連結され、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｌとが第２ピン８４Ｌを介して連結される。従って、リフトカム６４の回転に伴って第１ロッカーアーム５４が揺動すると、これに伴って第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌも揺動するので、排気弁３４が開閉動作を行う。

第２ピン８４Ｒの一端は、第２ロッカーアーム５６Ｒの側面を超えて突出している。この突出した第２ピン８４Ｒの一端は、駆動手段８６の変位部材８８に当接している。駆動手段８６は、ＥＣＵ４６の指令に従って、変位部材８８を図３中の左右方向に変位させることができるように構成されている。

第２ロッカーアーム５６Ｌの第２スリーブ８０Ｌの一端は閉じられており、その中にはリターンスプリング９０が設置されている。このリターンスプリング９０は、第２ピン８４Ｌを図３中で右方向へ押圧している。これにより、第１ピン８２および第２ピン８４Ｒ、８４Ｌは、図３中で右方向へ付勢されている。

図３に示す連結状態において、駆動手段８６がリターンスプリング９０の付勢力に打ち勝つ力で変位部材８８を図３中の左方向に変位させると、第１ピン８２および第２ピン８４Ｒ、８４Ｌが図３中の左方向に移動し、図６に示す状態となる。この状態では、第１ピン８２と第２ピン８４Ｌとは、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｌとの隙間において互いに当接しており、第１ピン８２と第２ピン８４Ｒとは、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｒとの隙間において互いに当接している。このため、リフトカム６４の回転に伴って第１ロッカーアーム５４が揺動しても、その揺動は第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌへは伝達されない。そして、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌの第２ローラ７４は、カム山を有しないゼロリフトカム７２と接触している。このため、カムシャフト６２が回転しても、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌは揺動せず、排気弁３４は閉弁停止状態となる。

また、図６に示す状態、すなわち、第１ロッカーアーム５４と、第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌとが分離した状態において、第１ロッカーアーム５４の第１ローラ６６が図４に示すようにリフトカム６４のベース円に接触しているときには、３つのピン８２、８４Ｒ、８４Ｌの中心が一致する。このときに、駆動手段８６を作動させ、これらのピン８２、８４Ｒ、８４Ｌを図６中の右方向に移動させることにより、図３に示す連結状態に切り換えることができる。

以上説明したように、排気可変動弁装置３８は、第１ロッカーアーム５４と第２ロッカーアーム５６Ｒ、５６Ｌとが連結した状態と分離した状態とを切り換えることにより、排気弁３４の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができる。また、そのような排気弁３４の動作状態の切り換えを気筒単位で自在に行うことができる。更に、排気可変動弁装置３８と同様に構成された吸気可変動弁装置３６によって、吸気弁３２の動作状態を、気筒単位で弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができる。

［排気弁の停止動作の異常判定手法］
上述した可変動弁装置３６、３８を備える本実施形態のシステムによれば、減速時等の全気筒を対象としたフューエルカット時に全気筒の吸気弁３２および排気弁３４を閉弁停止状態とすることにより、触媒４０への新気の流入を防止して触媒４０の劣化抑制を図ることができる。上述した構成を有する可変動弁装置３６、３８によれば、吸気弁３２または排気弁３４を閉弁停止状態とする弁停止要求時において、駆動手段８６の故障等により吸気弁３２または排気弁３４の停止動作が正常に行われない場合（以下、単に「停止故障」と称することがある）には、吸気弁３２または排気弁３４は、通常通りの開閉動作が行われる弁稼動状態となる。

図７は、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う全気筒についてのフューエルカット時に、一部の気筒で排気弁３４の停止故障が生じている場合の排気ガスの空燃比の変化を説明するためのタイムチャートである。より具体的には、図７（Ａ）乃至図７（Ｅ）は、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）実行の有無、エンジン回転数（ＮＥ）、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力（Ａ／Ｆ）、スロットル開度、および吸気管圧力のそれぞれの波形を示す図である。

フューエルカットは、図７（Ａ）、（Ｄ）に示すように、内燃機関１０の運転中にスロットル開度が全閉近くのアイドル開度とされた場合に開始される。ここでは、フューエルカットの開始に合わせて吸排気弁３２、３４の弁停止要求が出されるものとする。当該弁停止要求を受けて各気筒の吸気弁３２の停止動作が正常に行われた場合には、図７（Ｅ）に示すように、吸気管圧力は、各気筒のピストン１２の往復動作の影響を受けなくなるので、フューエルカットの実行直前にスロットル開度の減少に応じて一旦大きく負圧化した後に大気圧となる。

図７に示す状態（フューエルカット中にエンジン回転数がゼロになっていない状態）で、少なくとも１つの気筒で排気弁３４の停止故障が生じた場合、言い換えれば、全気筒の吸気弁３２の停止動作が正常に行われている状態で少なくとも１つの気筒で排気弁３４が所定の開閉時期で開閉動作を行っている場合には、当該停止故障が生じた気筒では、次のような動作が行われるようになる。すなわち、当該停止故障気筒では、筒内が負圧下となっている膨張行程の途中で、排気弁３４が開かれることとなる。その結果、排気通路１８（排気マニホールド１８ａ）内のガスが勢い良く筒内に排気弁３４を介して吸入される。吸入されたガスは、その直後の排気行程において再び排気通路１８に排出される。以後、フューエルカット中において図７（Ｂ）に示すように内燃機関１０の回転が継続している間は、停止故障気筒の燃焼室１４と排気通路１８との間でのガスの行き来が繰り返される。

内燃機関１０の各シリンダ壁面には、供給された燃料の一部が未燃状態で付着している。上記のように排気弁３４の停止故障が生ずることに伴って燃焼室１４と排気通路１８との間でのガスの上記行き来が繰り返し行われると、シリンダ壁面に付着している未燃燃料の気化が促進される。尚、本実施形態の可変動弁装置３６、３８のように、排気弁３４に停止故障が生じた場合に排気弁３４が通常通りに開閉動作を行うものである場合には、当該停止故障発生時には、上記のように負圧下の筒内にガスが勢い良く流入することで、未燃燃料がかき乱されるので、未燃燃料の気化がより促進される。

ガスの上記行き来が繰り返し行われていくことで、未燃燃料の気化分（水素ガス等）の混入により、行き来するガスの空燃比はよりリッチ側の値に変化していく。排気マニホールド１８ａにおける集合部に配置されたメインＡ／Ｆセンサ４２によれば、上記のように行き来するガスの空燃比を検出することができる。

以上のように、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に、各気筒の吸気弁３２が正常に停止している状態で少なくとも１つの気筒で排気弁３４の停止故障が生じた場合には、図７（Ｃ）に示すように、メインＡ／Ｆセンサ４２によって検出されるガスの空燃比は、よりリッチ側の値に一方的に変化していくようになる。一方、各気筒の排気弁３４が正常に停止している状態であれば、排気通路１８内でガスの上記行き来が行われないので、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力は、フューエルカットの前後を通じて変化しない。

そこで、本実施形態では、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるガスの空燃比が所定値よりもリッチな値である場合には、少なくとも１つの気筒において、（同一気筒内の吸気弁３２の停止動作は正常であって）排気弁３４の停止動作が正常に行われていない（すなわち、停止故障が生じている）と判定するようにした。

図８は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図８に示すルーチンでは、先ず、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカットの実行中（Ｆ／Ｃ中）であるか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、当該フューエルカットの実行中であると判定された場合には、吸気弁３２の停止故障の有無が判別される（ステップ１０２）。図７を参照して既述したように、全気筒に対して吸気弁３２の弁停止要求が出された際に、全気筒の吸気弁３２が正常に停止している場合には、吸気管圧力が大気圧力になる。従って、吸気圧力センサ２６により検出される吸気管圧力がフューエルカットの実行中に大気圧力になっているか否かに基づいて、吸気弁３２の停止故障の有無を判定することができる。

上記ステップ１０２において吸気弁３２の停止故障が生じていないと判定された場合には、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が取得される（ステップ１０４）。次いで、取得されたメインＡ／Ｆセンサ４２の出力が所定値よりもリッチであるか否かが判別される（ステップ１０６）。本ステップ１０６における所定値は、図７を参照して既述した排気弁３４の停止故障に伴う空燃比のリッチ変化を判断できるようにするための値として予め実験等により決定された値である。尚、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力を利用した本ステップ１０６の判定手法は、これに限らず、例えば、フューエルカットの実行時点におけるメインＡ／Ｆセンサ４２の出力に対するフューエルカット中の当該センサ出力のリッチ側への変化量を所定値と比較するものであってもよく、また、フューエルカット実行後のメインＡ／Ｆセンサ４２の出力のリッチ側への変化率（変化速度）を所定値と比較するもの等であってもよい。

上記ステップ１０６においてメインＡ／Ｆセンサ４２の出力が上記所定値以上（リーン）であると判定された場合には、次いで、フューエルカットの実行時点から所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ１０８）。本ステップ１０８における所定時間は、排気弁３４の停止故障の有無を判断するのに要する時間として、排気弁３４からメインＡ／Ｆセンサ４２の距離やエンジン回転数等を考慮して予め設定された値である。

上記ステップ１０６の判定が不成立である場合において上記ステップ１０８における所定時間が経過しない間は、上記ステップ１０４および１０６の処理が繰り返し実行される。そして、当該所定時間中に、上記ステップ１０６においてメインＡ／Ｆセンサ４２の出力が上記所定値よりも小さくなった（リッチになった）と判定された場合には、少なくとも１つの気筒において排気弁３４の停止故障が生じている（すなわち、排気弁３４の停止動作が正常に行われていない）と判定される（ステップ１１０）。

一方、上記ステップ１０６の判定が不成立である場合において上記ステップ１０８における所定時間が経過した場合には、各気筒において排気弁３４の停止故障が生じていない（すなわち、排気弁３４の停止動作が正常に行われている）と判定される（ステップ１１２）。

以上説明した図８に示すルーチンによれば、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット中のメインＡ／Ｆセンサ４２の出力に基づいて、排気弁３４の停止故障の有無を判定することができる。また、本実施形態の異常判定手法によれば、異常検出のための専用のセンサを用いることなく、空燃比制御のために設けられる既存のメインＡ／Ｆセンサ４２を用いて排気弁３４の停止故障の有無を判定することができる。

また、吸気弁３２の停止動作が正常であると判定されている場合には、吸気弁３２から筒内に新気が流入しないので、筒内からメインＡ／Ｆセンサ４２までを流通する空気流量は変化しない。従って、吸気弁３２の停止動作が正常であると判定されている時に空燃比に応じて排気弁３４の停止動作の異常の有無を判定することによって、高精度に当該異常判定を行うことができる。更に、本実施形態の手法によれば、動弁系の異常検出のためにフューエルカット中に吸排気弁３２、３４を一時的に開閉させる必要がない。このため、異常判定処理の実行に伴う触媒４０への新気流入の恐れなく、排気弁３４の異常判定が可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力がリッチ側に変化したか否かに基づいて、排気弁３４の停止故障の有無を判定するようにしている。しかしながら、本発明における排気弁３４の停止故障の判定は、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に行われるものに限らず、全気筒ではない少なくとも１つの気筒の排気弁３４（或いは、それとともに全気筒ではない少なくとも１つの気筒の吸気弁３２）の弁停止要求を伴う減筒運転時に行われるものであってもよい。

図９は、＃２気筒の運転を休止した減筒運転時に、＃２気筒の排気弁３４の停止故障が生じた際のガスの流れを表した図である。
例えば、＃２気筒に対して吸排気弁３２、３４の弁停止要求が出されている場合において当該気筒の排気弁３４に停止故障が生じたとした場合には、図９に示すように、＃２気筒に関しては、未燃燃料の気化分を含むリッチなガスが筒内と排気マニホールド１８ａとの間を行き来する。そして、このガスが他気筒から排出される排気ガスと合流することによって、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出される排気ガスが、当該停止故障の未発生時と比べリッチなガスとなる。従って、減筒運転時においても、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力がリッチ側に変化したか否かに基づいて、排気弁３４の停止故障の有無を判定するようにしてもよい。

また、上記のような減筒運転時に行われる場合には、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力がリッチ側に一方的に変化したか否かの判断に代え、当該センサ出力のリッチ変化（空燃比のリッチ変化）を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化の有無に基づいて（具体的には当該減量補正量の絶対量もしくは変化率が所定値以上であるか否かに基づいて）、排気弁３４の停止故障の有無を判断してもよい。より具体的には、本実施形態のシステムでは、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力を利用して、触媒４０の上流の排気ガスの空燃比が所定の制御空燃比（理論空燃比など）となるように燃料噴射量を調整するフィードバック制御が実行される。一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に排気弁３４の停止故障が生じている状況下において、上記フィードバック制御が実行されていると、排気弁３４の停止故障の発生に伴ってメインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるリッチ出力が打ち消されるように、燃料噴射量の減量補正が行われることになる。このような場合には、排気弁３４の停止故障に伴うセンサ出力のリッチ側への一方的な変化を検出することができなくなる。そこで、減筒運転時に上記フィードバック制御が実行される場合には、上記センサ出力のリッチ変化を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化の有無に基づいて、排気弁３４の停止故障の有無を判断してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、吸気弁３２の閉弁停止が正常に行われていると判定したうえで、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるガスの空燃比が所定値よりもリッチである場合に、排気弁３４の停止故障が生じていると判定するようにしている。仮に、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に、同一気筒内で排気弁３４とともに吸気弁３２にも停止故障が生じた場合であれば、当該停止故障気筒から排出されるガスは、新気に近いリーンガスとなる。このため、空燃比の検知結果に応じて、そのような両弁の停止故障と排気弁３４の単独の停止故障とを区別することができる。従って、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時の場合には、吸気弁３２の停止故障の有無の判定を排気弁３４の停止故障の有無の判定に先立って実行することは必ずしも必要ではない。また、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時、更には一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時において、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるガスの空燃比が所定値よりもリーンであることを判定することにより（または、当該センサ出力のリーン変化を打ち消す燃料噴射量の増量補正量の増加側の変化があることを判定することにより）、同一気筒内において排気弁３４とともに吸気弁３２に停止故障が生じていると判定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、吸気弁３２の停止故障の有無を吸気圧力に基づいて判定するようにしている。しかしながら、本発明において、全気筒の吸排気弁の弁停止要求を伴うフューエルカット時における吸気弁の停止動作の有無の判定は、このような手法に限定されるものではない。例えば、エアフローメータ２０によって吸入空気流量が検知されない場合に、吸気弁３２の停止動作が正常であると判定してもよい。或いは、吸気弁３２の開閉動作の有無を検知するバルブセンサ（例えば、吸気弁３２のリフトを検知するリフトセンサ（図示省略））を備えるようにし、当該バルブセンサの出力に基づいて、吸気弁３２の停止故障の有無を判定してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、排気通路１８（排気マニホールド１８ａ）の集合部に配置されたメインＡ／Ｆセンサ４２の出力を利用して、排気弁３４の停止故障の有無を判定するようにしている。しかしながら、本発明における空燃比センサの配置場所は、排気弁３４の停止故障に伴って筒内と排気通路１８との間を行き来するガスの空燃比を検出可能な位置であれば、上記の位置に限定されるものではない。例えば、空燃比センサを、排気マニホールド１８ａにおける各気筒のガスの合流前の部位に気筒毎に備えるようにし、気筒毎に排気弁３４の停止故障の有無を判定してもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、排気可変動弁装置３８が備える弁停止機構７６が前記第１または第３の発明における「排気弁停止機構」に、メインＡ／Ｆセンサ４２が前記第１または第３の発明における「空燃比センサ」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４６が、上記ステップ１００の判定が成立する場合に上記ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「判別手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「排気弁異常判定手段」が、それぞれ実現されている。
また、吸気可変動弁装置３６が備える弁停止機構７６が前記第１または第３の発明における「吸気弁停止機構」に相当している。
また、ＥＣＵ４６が上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁異常判定手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態では、図１に示す内燃機関１０が以下のような駆動システム１００を備えるハイブリッド車両に適用された場合に好適な制御について説明を行う。

［ハイブリッドシステムの構成］
図１０は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システム１００の概略構成を示す図である。この駆動システム１００は、車両の動力源として内燃機関１０と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１０２とを備えている。また、駆動システム１００は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１０４も備えている。内燃機関１０、モータ１０２、および発電機１０４は、遊星歯車式の動力分割機構１０６を介して相互に連結されている。動力分割機構１０６につながるモータ１０２の回転軸には、減速機１０８が接続されている。減速機１０８は、モータ１０２の回転軸と駆動輪１１０につながる駆動軸１１２とを連結している。動力分割機構１０６は、内燃機関１０の駆動力を発電機１０４側と減速機１０８側とに分割する装置である。動力分割機構１０６による駆動力の配分は、任意に変更することができる。

駆動システム１００には、更に、インバータ１１４、コンバータ１１６、および高圧バッテリ１１８が含まれている。インバータ１１４は、発電機１０４およびモータ１０２に接続されているとともに、コンバータ１１６を介して高圧バッテリ１１８にも接続されている。発電機１０４で発電された電力は、インバータ１１４を介してモータ１０２に供給することもできるし、インバータ１１４およびコンバータ１１６を介して高圧バッテリ１１８に充電することもできる。また、高圧バッテリ１１８に充電されている電力は、コンバータ１１６およびインバータ１１４を介してモータ１０２に供給することができる。

以上説明した駆動システム１００によれば、所定の条件に基づいて、モータ１０２を停止させた状態で、内燃機関１０の駆動力のみによって駆動輪１１０を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１０を停止させた状態で、モータ１０２の駆動力のみによって駆動輪１１０を回転させることもできる。また、モータ１０２と内燃機関１０の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪１１０を回転させることもできる。更に、発電機１０４に通電することで、内燃機関１０を駆動させることもできる。

本実施形態の駆動システム１００は、上記ＥＣＵ４６によって制御されている。ＥＣＵ４６は、内燃機関１０、モータ１０２、発電機１０４、動力分割機構１０６、インバータ１１４、およびコンバータ１１６等を含む駆動システム１００の全体を総合的に制御する。

［実施の形態２の特徴的な制御］
ハイブリッド車両では、上述したように、内燃機関１０の運転を停止した状態であっても、モータ１０２によって車両の駆動が可能である。従って、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時においても、駆動輪１１０によって内燃機関１０が回されないようにすることでエンジン回転数を速やかにゼロにしつつ、モータ１０２によって車両の走行を継続することもできる。しかしながら、上述した実施の形態１で説明した排気弁３４の停止故障の判定手法は、排気弁３４の停止故障が生じた気筒から漏れ出るリッチガスを検出することによって行われるものであり、エンジン回転数がゼロになると、ピストン１２の往復運動を利用した筒内と排気通路１８との間の上記リッチガスの行き来が生じなくなる。このため、内燃機関１０の回転が停止した際に、仮に停止故障発生気筒における排気弁３４が開いた状態で停止した場合であったとしても、メインＡ／Ｆセンサ４２によって上記リッチガスを検出することは極めて困難となる。

そこで、ハイブリッド車両に適用された本実施形態のシステムでは、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時には、排気弁３４の停止故障の検出処理が完了するまで、内燃機関１０の回転停止を禁止するようにした（言い換えれば、内燃機関１０の回転を継続させるようにした）。

図１１は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、図１１において、実施の形態１における図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１１に示すルーチンでは、ステップ１００においてフューエルカットの実行中であると判定された場合には、内燃機関１０の回転停止を禁止する処理が実行される（ステップ２００）。具体的には、エンジン回転数が所定回転数で維持されるように、発電機１０４を利用してクランクシャフト４８を駆動する処理が実行される。尚、本ステップ２００において、エンジン回転数がゼロにならないように維持する手法は、発電機１０４を利用した手法に限られず、例えば、走行継続中の車両の駆動輪１１０によってクランクシャフト４８が回転させられるように動力分割機構１０６を制御することにより実現されるものであってもよい。

以後、本ルーチンでは、ステップ１１０において排気弁３４の停止故障があると判定されることにより、或いは、排気弁３４の停止故障が認められないままステップ１０８の所定時間が経過することにより、排気弁３４の停止故障の検出処理が完了した後に、内燃機関１０の回転停止が許可される（ステップ２０２）。これにより、エンジン回転数が速やかにゼロとされる。

以上説明した図１１に示すルーチンによれば、全気筒のフューエルカット時に内燃機関１０を停止した状態で車両走行を継続可能なハイブリッド車両において、全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に、排気弁３４の停止故障の診断機会を確実に確保できるようになる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４６が上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第２の発明における「エンジン回転維持手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４６に図８に示すルーチンに代えて後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態は、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時における排気弁３４の停止故障の有無の判定を対象としている。このような減筒運転時に排気弁３４の停止故障が生じている状況下では、既述したように、空燃比のフィードバック制御が実行されていると、排気弁３４の停止故障の発生に伴ってメインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるリッチ出力が打ち消されるように、燃料噴射量の減量補正が行われることになる。その結果、メインＡ／Ｆセンサ４２を用いて、排気弁３４の停止故障に伴うセンサ出力のリッチ側への一方的な変化を検出することができなくなる。

そこで、本実施形態では、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時には、排気弁３４の停止故障の検出処理が完了するまで、メインＡ／Ｆセンサ４２（更にはサブＯ２センサ４４）を用いた空燃比（燃料噴射量）のフィードバック制御を禁止するようにした。

図１２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ４６が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１２において、実施の形態１における図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１２に示すルーチンでは、先ず、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時であるか否かが判別される（ステップ３００）。その結果、当該減筒運転中であると判定された場合には、空燃比のフィードバック制御の実行が禁止（中止）される（ステップ３０２）。

次に、吸気弁３２の停止故障の有無が判別される（ステップ３０４）。減筒運転時における本ステップ３０４の判定は、例えば、既述したバルブセンサの出力に基づいて行うことができる。また、本ステップ３０４の判定が成立した後のステップ１０４〜１１２における排気弁３４の停止故障の判定処理は、上記図８に示すルーチンの処理と同様である。本ルーチンでは、ステップ１１２において排気弁３４の停止故障が生じていないと判定された後に、空燃比のフィードバック制御の実行が許可される（ステップ３０６）。

以上説明した図１２に示すルーチンによれば、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に、空燃比のフィードバック制御からの影響を受けずに、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力を用いた排気弁３４の停止故障の診断機会を確実に確保できるようになる。

また、上記ルーチンによれば、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転中に、吸気弁３２の停止故障が生じていないと判定された場合に、排気弁３４の停止故障の判定が実施される。ここで、減筒運転時に２つの気筒に対して吸排気弁３２、３４の弁停止要求が出されており、そのうちの一方の気筒で吸気弁３２のみに停止故障が生じており、他方の気筒で排気弁３４のみに停止故障が生じていると仮定する。このような場合には、運転気筒が存在していない全気筒のフューエルカット時とは異なり、吸気弁３２のみに停止故障が生じている気筒の存在によって、他の運転気筒から排出される排気ガスの空燃比が影響を受けることが考えられる。従って、減筒運転の場合には、上記ルーチンの処理のように、排気弁３４の停止故障の判定に先立って吸気弁３２の停止故障を判定しておくことにより、吸気弁３２の停止故障の発生に伴う他の運転気筒の空燃比の変化の影響を受けずに、排気弁３４の停止故障を精度良く判定することが可能となる。

更に付け加えると、一部の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転中に行われる本実施形態の排気弁３４の停止故障の判定手法によれば、動弁系の異常検出のために弁停止要求が出された気筒の吸排気弁３２、３４を、減筒運転中に一時的に開閉させる必要がない。このため、異常検出処理の実行に伴う内燃機関１０のドライバビリティの悪化を招くことなく、排気弁３４の異常検出が可能となる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４６が、上記ステップ３００の判定が成立する場合に上記ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより前記第３の発明における「判別手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第３の発明における「排気弁異常判定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４６が上記ステップ３０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「吸気弁異常判定手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４６が上記ステップ３０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「フィードバック制御禁止手段」が実現されている。

実施の形態４．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４６に図１２に示すルーチンに代えて後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態は、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時における排気弁３４の停止故障の有無の判定を対象としている。このような減筒運転時において複数の気筒の排気弁３４に停止故障が生じた場合には、停止故障気筒数が多いほど、減筒運転の開始時からメインＡ／Ｆセンサ４２の出力が排気弁３４の停止故障を判定するための所定値に到達するまでの時間が短くなる。

そこで、本実施形態では、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が上記所定値に到達するまでの時間が短いほど（すなわち、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるガスの空燃比のリッチ側への変化率がより高いほど）、排気弁３４の停止故障気筒数が多いと判定するようにした。

図１３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、図１３において、実施の形態３における図１２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１３に示すルーチンでは、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が所定値よりも小さい（リッチである）と判定されたことに伴って排気弁３４の停止故障が生じていると判定された場合には（ステップ１０６、１１０）、次いで、ステップ４００の処理が実行される。

本ステップ４００では、排気弁３４の停止故障判定のための上記所定値へのメインＡ／Ｆセンサ４２の出力の到達時間が取得されたうえで、当該到達時間に応じて、排気弁３４の停止故障気筒数が判定される。ＥＣＵ４６は、当該到達時間およびエンジン回転数との関係で排気弁３４の停止故障気筒数を予め実験等により定めたマップ（図示省略）を記憶している。このマップでは、上記到達時間が短いほど、排気弁３４の停止故障気筒数が多くなるように設定されている。また、エンジン回転数が高いほど、単位時間当たりのピストン１２の往復回数が多くなるので、排気弁３４の停止故障気筒における筒内と排気通路１８との間でのガスの行き来がより激しくなる。その結果、ガスのリッチ化がより促進される。このため、上記マップでは、減筒運転中のエンジン回転数を考慮しつつ、上記到達時間との関係で排気弁３４の停止故障気筒数が設定されている。

以上説明した図１３に示すルーチンによれば、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が上記所定値に到達するまでの時間に基づいて、排気弁３４の停止故障気筒数を判定することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態４においては、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が上記所定値に到達するまでの時間に基づいて、排気弁３４の停止故障気筒数を判定するようにしている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、上記減筒運転時に、空燃比のフィードバック制御の減量補正量が所定値に到達する時間がより短いほど（すなわち、減筒運転時における減量補正量の増加側の変化率が高いほど）、より多くの気筒における排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定してもよい。

また、上述した実施の形態４においては、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時を対象として、排気弁３４の停止故障気筒数を判定する手法を説明している。しかしながら、本実施形態の排気弁３４の停止故障気筒数の判定手法は、上述した実施の形態１のような全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に対しても同様に適用可能である。

尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ４６が上記ステップ４００の処理を実行することにより前記第６の発明における「変化率取得手段」および「排気弁異常気筒数判定手段」がそれぞれ実現されている。

実施の形態５．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４６に図１２に示すルーチンに代えて後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態においても、実施の形態４と同様に、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時における排気弁３４の停止故障の有無の判定を対象としている。このような減筒運転時において複数の気筒の排気弁３４に停止故障が生じた場合には、停止故障気筒数が多いほど、減筒運転の開始後の所定時間内にメインＡ／Ｆセンサ４２の出力が大きくリッチ側に変化する。

そこで、本実施形態では、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転の開始後の所定時間におけるメインＡ／Ｆセンサ４２の出力のリッチ側への変化量が大きいほど（すなわち、メインＡ／Ｆセンサ４２により検出されるガスの空燃比のリッチ側への変化率がより高いほど）、排気弁３４の停止故障気筒数が多いと判定するようにした。

図１４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態５においてＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、図１４において、実施の形態３における図１２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１４に示すルーチンでは、減筒運転中に、吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う今回の減筒運転の開始時点からの所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ５００）。上記所定時間が経過した場合には、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が取得されたうえで（ステップ１０４）、当該センサ出力が所定値よりもリッチであるか否かが判別される（ステップ５０２）。本ステップ５０２における所定値は、何れか１つの気筒に排気弁３４の停止故障が生じているか否かを判定できる値として設定されたものである。

上記ステップ５０２における判定が成立した場合には、少なくとも１つの気筒において排気弁３４の停止故障が生じていると判定されたうえで（ステップ１１０）、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力のレベルに応じて、排気弁３４の停止故障気筒数が判定される（ステップ５０４）。具体的には、減筒運転の開始後の上記所定時間におけるメインＡ／Ｆセンサ４２の出力のリッチ側への変化量に応じて、排気弁３４の停止故障気筒数が判定される。ＥＣＵ４６は、当該変化量およびエンジン回転数との関係で排気弁３４の停止故障気筒数を予め実験等により定めたマップ（図示省略）を記憶している。このマップでは、上記変化量が大きいほど、排気弁３４の停止故障気筒数が多くなるように設定されている。また、エンジン回転数を考慮する理由は、上述した実施の形態４と同様である。

以上説明した図１４に示すルーチンによれば、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に、当該減筒運転の開始後の所定時間におけるメインＡ／Ｆセンサ４２の出力のリッチ側への変化量に基づいて、排気弁３４の停止故障気筒数を判定することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態５においては、減筒運転の開始後の所定時間におけるメインＡ／Ｆセンサ４２の出力のリッチ側への変化量に基づいて、排気弁３４の停止故障気筒数を判定するようにしている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、上記減筒運転時の上記所定時間における空燃比のフィードバック制御の減量補正量の増加側の変化量がより大きいほど（すなわち、減筒運転時における減量補正量の増加側の変化率が高いほど）、より多くの気筒における排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定してもよい。

また、上述した実施の形態５においては、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時を対象として、排気弁３４の停止故障気筒数を判定する手法を説明している。しかしながら、本実施形態の排気弁３４の停止故障気筒数の判定手法は、上述した実施の形態１のような全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に対しても同様に適用可能である。

尚、上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ４６が上記ステップ５０４の処理を実行することにより前記第６の発明における「変化率取得手段」および「排気弁異常気筒数判定手段」がそれぞれ実現されている。

実施の形態６．
次に、図１５を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４６に図１２に示すルーチンに代えて後述する図１５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態においても、実施の形態４と同様に、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時における排気弁３４の停止故障の有無の判定を対象としている。より具体的には、本実施形態では、当該減筒運転時に排気弁３４の停止故障が生じた場合に、排気マニホールド１８ａの集合部に配置されたメインＡ／Ｆセンサ４２に各気筒からガスが到達するタイミングに基づいて、排気弁３４の停止故障発生気筒を特定することを特徴としている。

図１５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態６においてＥＣＵ４６が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１５において、実施の形態３における図１２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１５に示すルーチンにおいても、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力が所定値よりもリッチであるという判定に伴って少なくとも１つの気筒の排気弁３４の停止故障が生じていると判定する点は、上記図１２に示すルーチンと同様である。そのうえで、本ルーチンでは、排気弁３４の停止故障の発生が認められた場合に、上述したように、メインＡ／Ｆセンサ４２に各気筒からガスが到達するタイミングに基づいて、排気弁３４の停止故障発生気筒が特定される（ステップ６００）。

排気マニホールド１８ａの集合部に配置されたメインＡ／Ｆセンサ４２には、所定の順序（爆発順序）で各気筒の排気弁３４が開くのに伴って、各気筒からのガスが規則正しく到達する。これは、減筒運転時に運転が行われている気筒から到達する排気ガスだけでなく、排気弁３４の停止故障が生じた気筒から到達するリッチなガスについても同様である。各気筒からメインＡ／Ｆセンサ４２までの距離は既知であり、各気筒から排出されるガスの流速はエンジン回転数に比例する。従って、メインＡ／Ｆセンサ４２の応答性が優れたものであれば、メインＡ／Ｆセンサ４２に各気筒からガスが到達するタイミングに基づいて、当該センサ４２が検知した出力がどの気筒から排出されたガスに対するものであるかを把握することが可能である。そこで、本ステップ６００では、メインＡ／Ｆセンサ４２に対してリッチガスが到達するタイミングに基づいて、排気弁３４の停止故障発生気筒を特定する処理が実行される。

以上説明した図１５に示すルーチンによれば、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時に、複数の気筒の排気弁３４に停止故障が生じた場合において、排気弁３４の停止故障発生気筒を特定することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態６においては、全気筒ではない複数の気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴う減筒運転時を対象として、排気弁３４の停止故障気筒を特定する手法を説明している。しかしながら、本実施形態の排気弁３４の停止故障気筒の特定手法は、上述した実施の形態１のような全気筒の吸排気弁３２、３４の弁停止要求を伴うフューエルカット時に対しても同様に適用可能である。また、当該フューエルカット時には、上述した実施の形態６の手法に代え、以下のような手法によっても排気弁３４の停止故障気筒の特定することが可能である。

すなわち、上記フューエルカット時において排気弁３４の停止故障が発生している気筒がある場合には、当該停止故障発生気筒では、他の正常気筒（吸排気弁３２、３４が共に閉弁状態になっている気筒）よりもポンプロスが大きくなる。従って、フューエルカットの実施に伴ってエンジン回転数が低下する場合において、クランク角センサ５０の出力には、上記停止故障発生気筒の影響で、周期的に急峻な変化が現れる。そこで、先ず、各気筒の吸気弁３２に停止故障が生じていないことを判定したうえで、メインＡ／Ｆセンサ４２の出力がリッチであるか否かの判定によって、排気弁３４の停止故障の有無を判定する。そして、排気弁３４の停止故障が生じていると判定された場合に、クランク角センサ５０の出力に現れた急峻な上記変化のタイミングから停止故障発生気筒を特定するようにする。このような手法によれば、気筒数の多い内燃機関において、ある気筒の排気弁の開弁期間と他の気筒の吸気弁の開弁期間とが重なっているために、クランク角センサの出力のみでは停止故障気筒が吸気側であるのか排気側であるのかを特定することが困難な場合において、好適に排気弁の停止故障発生気筒を特定することが可能となる。

尚、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ４６が上記ステップ６００の処理を実行することにより前記第７の発明における「リッチ気筒判別手段」および「排気弁異常気筒特定手段」がそれぞれ実現されている。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの気筒を有する内燃機関の全気筒に備えられた排気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な排気弁停止機構と、
   前記全気筒に備えられた吸気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な吸気弁停止機構と、
   前記吸気弁停止機構による前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定する吸気弁異常判定手段と、
   各気筒から排出されるガスの空燃比を検知する空燃比センサと、
   全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリッチ側への変化の有無を判別する判別手段と、
   前記吸気弁の停止動作に異常が生じていないと判定された場合において、前記判別手段によって前記ガスの空燃比のリッチ側への変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
2. 前記判別手段および前記排気弁異常判定手段を用いた前記排気弁の停止動作の異常検出処理が完了するまで、前記内燃機関のクランクシャフトの回転駆動を維持するエンジン回転維持手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
3. 複数の気筒を有する内燃機関の全気筒ではない少なくとも１つの気筒に備えられた排気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な排気弁停止機構と、
   前記排気弁停止機構により制御される前記排気弁が属する気筒に備えられた吸気弁の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な吸気弁停止機構と、
   前記吸気弁停止機構による前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定する吸気弁異常判定手段と、
   各気筒から排出されるガスの空燃比を検知する空燃比センサと、
   全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリッチ側への変化の有無、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化の有無を判別する判別手段と、
   前記吸気弁の停止動作に異常が生じていないと判定された場合において、前記判別手段によって前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化または前記減量補正量の前記変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
4. 前記判別手段および前記排気弁異常判定手段を用いた前記排気弁の停止動作の異常検出処理が完了するまで、前記空燃比センサの出力を利用した空燃比のフィードバック制御の実行を禁止するフィードバック制御禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
5. 前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
   前記判別手段は、全気筒の前記排気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての燃料供給停止時に、前記ガスの空燃比のリッチ側への変化率を取得する変化率取得手段を含み、
   前記排気弁異常判定手段は、前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化率がより高いほど、より多くの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常気筒数判定手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
6. 前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
   前記判別手段は、全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記ガスの空燃比のリッチ側への変化率、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の減量補正量の増加側の変化率を取得する変化率取得手段を含み、
   前記排気弁異常判定手段は、前記ガスの空燃比のリッチ側への前記変化率または前記減量補正量の増加側の前記変化率がより高いほど、より多くの気筒における前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する排気弁異常気筒数判定手段を含むことを特徴とする請求項３または４記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
7. 前記空燃比センサは、複数の気筒から排出される排気ガスが集合した部位に配置されており、
   前記判別手段は、各気筒から排出される前記ガスが前記空燃比センサに到達するタイミングに基づいて、どの気筒からの前記ガスの空燃比がリッチ側の値に変化したかを判別するリッチ気筒判別手段を含み、
   前記排気弁異常判定手段は、前記リッチ気筒判別手段によって前記ガスの空燃比がリッチ側の値に変化したと判別された気筒を、前記排気弁の停止動作の異常が生じている気筒であると特定する排気弁異常気筒特定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
8. 全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリーン側への変化の有無を判別するリーン変化判別手段と、
   前記リーン変化判別手段によって前記ガスの空燃比のリーン側への変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記吸気弁および前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する吸排気弁異常判定手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
9. 全気筒ではない少なくとも１つの気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う減筒運転時に、前記空燃比センサによって検知される前記ガスの空燃比のリーン側への変化の有無、または空燃比の当該変化を打ち消す燃料噴射量の増量補正量の増加側の変化の有無を判別するリーン変化判別手段と、
   前記リーン変化判別手段によって前記ガスの空燃比のリーン側への前記変化または前記増量補正量の前記変化があると判別された場合に、少なくとも１つの気筒における前記吸気弁および前記排気弁の停止動作が正常に行われていないと判定する吸排気弁異常判定手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
10. 前記内燃機関は、前記吸気弁の開閉動作の有無を検知するバルブセンサを更に備え、
    前記吸気弁異常判定手段は、当該バルブセンサの出力に基づいて、前記吸気弁の停止動作の異常の有無を判定することを特徴とする請求項１または３記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
11. 前記内燃機関は、吸気圧力を検知する吸気圧力センサを更に備え、
    前記吸気弁異常判定手段は、全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、吸気圧力が大気圧力と等しい場合に、前記吸気弁の停止動作が正常であると判定することを特徴とする請求項１記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。
12. 前記内燃機関は、吸入空気流量を検知するエアフローメータを更に備え、
    前記吸気弁異常判定手段は、全気筒の前記排気弁および前記吸気弁の弁停止要求を伴う全気筒についての前記燃料供給停止時に、前記エアフローメータによって吸入空気流量が検知されない場合に、前記吸気弁の停止動作が正常であると判定することを特徴とする請求項１記載の弁停止機構を備える内燃機関の制御装置。

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