JP6107678B2

JP6107678B2 - 可変バルブ機構の異常診断装置

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Publication number: JP6107678B2
Application number: JP2014006055A
Authority: JP
Inventors: 南風原　洋; 洋南風原; 大志池田; 孝宗河野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: JP2015135065A

Description

この発明は、所定の運転状態において吸気行程中にも排気バルブを開くように構成された可変バルブ機構の異常診断装置に関する。

自動車等のエンジンにおいては、吸気バルブや排気バルブの開閉時期を可変する可変バルブ機構を備え、吸気バルブと排気バルブの開状態のオーバーラップ量をエンジンの高回転時に大きくエンジンの低回転時に小さくするように可変バルブ機構の作動を制御し、エンジン性能の向上を図るようにしたものが知られている。

このような可変バルブ機構を備えたエンジンにおいては、可変バルブ機構が故障すると、エンジン性能の低下を引き起こすと共に燃費性能の低下や排気エミッションの悪化を引き起こす畏れがあることから、可変バルブ機構の異常を診断することが求められている。

これに対し、可変バルブ機構の異常を診断するものとして、例えば特許文献１には、吸気バルブの開閉時期を切り換えて吸気バルブと排気バルブの開状態のオーバーラップ量を変化させる可変バルブ機構の異常診断を、実測した吸入空気量と、スロットル弁開度及び回転速度に基づいて予測した吸入空気量との差に基づいて行うようにしたものが開示されている。

特開平６−３１７１１４号公報

ところで、近年、ディーゼルエンジンにおいて、所定の運転状態において吸気行程中にも排気バルブを開き、排気行程にのみ排気バルブを開く第１モードと、排気行程に排気バルブを開くと共に吸気行程中にも排気バルブを開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構が、複数の気筒にそれぞれ設けられたものが知られている。

かかる可変バルブ機構を備えたエンジンでは、例えば、冷間始動時に、可変バルブ機構を第２モードに制御して吸気行程中にも排気バルブを開き、吸気行程において排気通路から排気ガスの一部を気筒内に還流させることにより燃焼室内の温度を高めてエンジンの始動性を向上させることや燃焼安定性を向上させることが行われている。

このように吸気行程中にも排気バルブを開くように構成された可変バルブ機構が複数の気筒にそれぞれ設けられたエンジンにおいても、前記可変バルブ機構が故障すると、エンジン性能及び燃費性能の低下や排気エミッションの悪化を引き起こす畏れがあることから、前記可変バルブ機構の異常を精度良く診断することが望まれる。このように可変バルブ機構が複数の気筒にそれぞれ設けられている場合、複数の可変バルブ機構のうち一部が故障することがある。このとき、前記特許文献１に記載されるように吸入空気量に基づいて異常判定する場合、可変バルブ機構が正常である場合と複数の可変バルブ機構のうち一部が故障している異常である場合との吸入空気量の差が小さくなるため、精度良く異常検出を行うことが難しくなる。一方で、吸入空気量の差が大きくなる運転状態であるときのみ、異常検出を行うようにすることが考えられるが、この場合には診断頻度が低下することとなる。

そこで、本発明は、複数の気筒にそれぞれ設けられ吸気行程中にも排気バルブを開くように構成された可変バルブ機構の異常診断を、診断精度と診断頻度の両立を図りつつ行うことができるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に係る発明は、複数の気筒にそれぞれ設けられ、排気行程にのみ排気バルブを開く第１モードと、排気行程に排気バルブを開くと共に吸気行程中にも排気バルブを開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構の異常診断装置であって、前記可変バルブ機構は、油圧作動式に構成され、吸気通路を流れる吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が所定のアイドル回転数より高回転である所定の回転数以上であるときに、前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を、前記吸入空気量検出手段によって前記第２モードに切り替えられる前の前記第１モード中に検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モード中に検出された前記第２モードにおける吸入空気量とに基づいて算出し、前記複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒に設けられた前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第１診断閾値と比較して一部又は全ての前記可変バルブ機構の異常を診断する第１異常診断手段と、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が前記所定のアイドル回転数であるときに、前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を、前記吸入空気量検出手段によって前記第２モードに切り替えられる前の前記第１モード中に検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モード中に検出された前記第２モードにおける吸入空気量とに基づいて算出し、前記複数の気筒に設けられた全ての前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第２診断閾値と比較して全ての前記可変バルブ機構の異常のみを診断する第２異常診断手段と、を備えていることを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１異常診断手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モードにおける吸入空気量との差を前記第２モードにおける排気通路から気筒内に還流する排気ガスの戻り量として算出する排気戻り量算出手段と、前記第２モードにおける排気通路から気筒内に還流する排気ガスの戻り量を推定する排気戻り量推定手段と、前記排気戻り量算出手段によって算出された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量が、前記排気戻り量推定手段によって推定された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量に基づいて設定された前記第１診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定手段と、を備えていることを特徴とする。

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記第１異常診断手段は、前記エンジン回転数検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と前記第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数との差に基づいて、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量を、前記第２モードにおける吸入空気量を検出したときの前記第１モードにおける吸入空気量に補正することにより、前記排気戻り量算出手段によって算出される前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を補正する排気戻り量補正手段を備え、前記異常判定手段は、前記排気戻り量補正手段によって補正された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量が、前記第１診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定することを特徴とする。

また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明において、エンジンへの燃料の供給を停止する燃料カット手段を備え、前記第１異常診断手段は、前記燃料カット手段による前記エンジンへの燃料の供給が停止されているときに前記可変バルブ機構の異常診断を行うことを特徴とする。

また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明において、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させるＥＧＲ手段を備え、前記第１異常診断手段は、前記ＥＧＲ手段による前記排気通路から前記吸気通路への排気ガスの還流が停止されているときに前記可変バルブ機構の異常診断を行うことを特徴とする。

また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に係る発明において、変速機の変速段を検出する変速段検出手段を備え、前記第１異常診断手段は、前記変速段検出手段によって検出される変速段が最高変速段にあるときに前記可変バルブ機構の異常診断を行うことを特徴とする。

また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に係る発明において、前記第２異常診断手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モードにおける吸入空気量の差が、前記複数の気筒に設けられた全ての前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第２診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定手段を備えていることを特徴とする。

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、本願の請求項１に係る発明によれば、複数の気筒にそれぞれ設けられ、排気行程にのみ排気バルブを開く第１モードと排気行程及び吸気行程中に排気バルブを開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構の異常診断を、第１モードと第２モードにおける吸入空気量に基づいて算出された第２モードにおける排気ガスの戻り量をエンジン回転数が高回転であるときは少なくとも１つの気筒に設けられた可変バルブ機構の異常に対応する第１診断閾値と比較して行い、エンジン回転数がアイドル回転数であるときは複数の気筒に設けられた全ての可変バルブ機構の異常に対応する第２診断閾値と比較して行う。

これにより、吸入空気量が多いエンジン回転数が高回転であるときには少なくとも１つの可変バルブ機構の異常を診断することができるので、可変バルブ機構の異常診断を精度良く行うことができる。また、吸入空気量が少ないエンジン回転数がアイドル回転数であるときには全ての可変バルブ機構の異常を診断することができるので、エンジン回転数が高回転であるときにのみ可変バルブ機構の異常を診断する場合に比して診断頻度を多くすることができる。したがって、複数の気筒にそれぞれ設けられ吸気行程中にも排気バルブを開くように構成された可変バルブ機構の異常診断を、診断精度と診断頻度の両立を図りつつ行うことができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、エンジン回転数が高回転であるときには、第１モードと第２モードにおける吸入空気量との差として算出される第２モードにおける排気ガスの戻り量が、推定された第２モードにおける排気ガスの戻り量に基づいて設定された第１診断閾値より小さい場合に、可変バルブ機構が異常であると判定することにより、可変バルブ機構の異常診断を、吸気行程中に排気バルブを開いたときの排気ガスの戻り量を考慮して行うことができるので、可変バルブ機構の異常診断を精度良く行うことができる。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、エンジン回転数が高回転であるときに、第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数との差に基づいて第１モードにおける吸入空気量を補正し、第２モードにおける排気ガスの戻り量を補正することにより、第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数が異なる場合に、排気ガスの戻り量を精度良く算出することができ、可変バルブ機構の異常診断をさらに精度良く行うことができる。

また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、エンジンへの燃料の供給が停止されているときに可変バルブ機構の異常診断を行うことにより、エンジンへの燃料の供給が停止されているときは筒内環境が安定した状態にあるので、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、排気通路から吸気通路への排気ガスの還流が停止されているときに可変バルブ機構の異常診断を行うことにより、排気通路から吸気通路への排気ガスの還流が停止されているときは吸気通路及び排気通路内の流れが安定した状態にあるので、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、変速段が最高変速段にあるときに可変バルブ機構の異常診断を行うことにより、変速段が最高変速段にあるときは他の変速段にある場合に比してアクセル開度が全閉状態にあるときのエンジン回転数の変動が小さいので、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、エンジン回転数がアイドル回転数であるときに、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差が、第２診断閾値より小さい場合に可変バルブ機構が異常であると判定することにより、エンジン回転数が変動の少ないアイドル回転数であるときに比較的簡単に可変バルブ機構の異常診断を行うことができ、前記効果を有効に奏することができる。

本発明の実施形態に係る可変バルブ機構を備えたエンジンのシステム構成を示す図である。エンジンの制御システム図である。排気バルブの開閉時期を示す図である。可変バルブ機構の第１異常診断処理時におけるエンジン回転数、アクセル開度、可変バルブ機構診断許可、可変バルブ機構及び吸入空気量の変化を示す図である。排気ガスの圧力と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフである。吸気圧力と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフである。排気ガスの温度と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフである。可変バルブ機構の第２異常診断処理時における車速、エンジン回転数、アクセル開度、可変バルブ機構診断許可、可変バルブ機構及び吸入空気量の変化を示す図である。可変バルブ機構の異常診断処理を示すフローチャートである。第１異常診断処理を示すフローチャートである。第２異常診断処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る可変バルブ機構を備えたエンジンのシステム構成を示す図であり、図２は、エンジンの制御システム図である。図１に示すエンジン１は、複数の気筒が列状に配置された多気筒のディーゼルエンジンであり、本実施形態では、これに限定されるものではないが、４つの気筒が列状に配置された直列４気筒のディーゼルエンジンである。

エンジン１のエンジン本体は、シリンダヘッド２、シリンダブロック３及びオイルパン４によって外形が形成されている。シリンダブロック３に設けられた気筒５内には、ピストン６が上下動自在に挿通され、ピストン６の頂面とシリンダヘッド２の下面との間に燃焼室７が形成されている。

シリンダヘッド２には、燃焼室７に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が備えられ、燃料噴射弁８の噴口を取り囲むように、１つ又は複数の吸気ポート１１及び排気ポート１２が設けられている。吸気ポート１１及び排気ポート１２にはそれぞれ、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４が配設されている。

吸気バルブ１３は、クランクシャフト１５に駆動連結された吸気カムシャフト１６によってクランクシャフト１５の回転と同期して所定のタイミングで開閉され、排気バルブ１４は、クランクシャフト１５に駆動連結された排気カムシャフト１７によってクランクシャフト１５の回転と同期して所定のタイミングで開閉されるようになっている。

排気バルブ１４には、排気行程にのみ排気バルブ１４を開く第１モードと排気行程に排気バルブ１４を開くと共に吸気行程中にも排気バルブ１４を開く第２モードとに排気バルブ１４の作動を選択的に切り換える油圧作動式の可変バルブ機構１８が設けられ、所定の運転状態において吸気行程中にも開くように構成されている。本実施形態では、４つの気筒５にそれぞれ可変バルブ機構１８が設けられている。

図３は、排気バルブの開閉時期を示す図であり、図３（ａ）は、第１モードにおける排気バルブの開閉時期を示し、図３（ｂ）は、第２モードにおける排気バルブの開閉時期を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、クランク角度を横軸にとり、バルブリフト量を縦軸にとって表示している。

排気バルブ１４はそれぞれ、可変バルブ機構１８によって、図３（ａ）に示すように、第１モードでは排気行程においてのみ開かれ、図３（ｂ）に示すように、第２モードでは排気行程において開かれると共に吸気行程においても再度開かれるように制御される。

吸気バルブ１３によって開閉される吸気ポート１１には吸気通路２１が接続され、排気バルブ１４によって開閉される排気ポート１２には排気通路３１が接続されている。吸気通路２１には、上流側から下流側に向かって、吸入空気を濾過するエアクリーナ２２、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローセンサ２３、燃焼室７に吸気を過給する大型ターボ過給機４１のコンプレッサ４１ａ、燃焼室７に吸気を過給する小型ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ａ、コンプレッサ４１ａ、４２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ２４、各気筒５の燃焼室７への吸入空気量を調節するスロットル弁２５、及び吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段としての吸気圧力センサ２６が配設されている。

スロットル弁２５は、アクセル開度に基づいて通常運転時には全開状態に制御され、アイドル運転時には全閉状態に制御される。なお、スロットル弁２５近傍には、図示されていないが、スロットル弁２５の全閉状態においてもスロットル弁２５をバイパスして吸入空気が流れるバイパス通路が設けられている。

吸気通路２１にはまた、小型ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路２７が接続されている。小型吸気バイパス通路２７には、小型吸気バイパス通路２７へ流れる空気量を調節するための小型吸気バイパス弁２８が配設されている。

一方、排気通路３１には、上流側から下流側に向かって、排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段としての排気ガス圧力センサ３２、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段としての排気ガス温度センサ３３、小型ターボ過給機４２のタービン４２ｂ、大型タービン過給機４１のタービン４１ｂ、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化して浄化するための酸化触媒３４、及び排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ３５が配設されている。

排気通路３１にはまた、小型ターボ過給機４２のタービン４２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路３６が接続され、小型排気バイパス通路３６には、小型排気バイパス通路３６へ流れる排気ガスの流量を調整するための小型排気バイパス弁３７が配設されている。

排気通路３１にはまた、大型ターボ過給機４１のタービン４１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路３８が接続され、大型排気バイパス通路３８には、大型排気バイパス通路３８へ流れる排気ガスの流量を調整するための大型排気バイパス弁３９が配設されている。

エンジン１にはまた、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するために、排気ガスの一部を排気通路３１から吸気通路２１に還流させるＥＧＲ手段としてＥＧＲ装置４５が設けられている。ＥＧＲ装置４５は、排気ガスの流れ方向において小型ターボ過給機４２のタービン４２ｂより上流側の排気通路３１から分岐して、スロットル弁２５より下流側の吸気通路２１に繋がる還流通路４６を備えている。

還流通路４６は、排気ガスを排気通路３１から吸気通路２１へ還流させる還流量を調整するための排気ガス還流弁４７及び排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４８が配設された主通路４６ａと、ＥＧＲクーラ４８をバイパスするためのクーラバイパス通路４６ｂとから構成されている。クーラバイパス通路４６ｂには、クーラバイパス通路４６ｂへ流れる排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁４９が配設されている。

また、エンジン１に関係する構成として、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ５１、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５２、車速を検出する車速検出手段としての車速センサ５３、変速機の変速段を検出する変速段検出手段としての変速機検出センサ５４などの構成が設けられている。

更に、エンジン１及びそれに関係する構成を制御するコントロールユニットＣが設けられている。コントロールユニットＣは、エンジン１の総合的な制御装置であり、図２に示すように、アクセル開度センサ５２、エアフローセンサ２３、エンジン回転数センサ５１、吸気圧力センサ２６、排気ガス圧力センサ３２、排気ガス温度センサ３３、車速センサ５３、変速段検出センサ５４などの各種制御情報に基づいて、燃料噴射弁８、スロットル弁２５、ＥＧＲ装置４５、具体的には排気ガス還流弁４７及びクーラバイパス弁４９、過給機４１、４２、具体的には小型吸気バイパス弁２８、小型排気バイパス弁３７及び大型排気バイパス弁３９、可変バルブ機構１８、後述する警報ランプ５５などの各種制御を行う。なお、コントロールユニットＣは、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。

警報ランプ５５は、運転席の近傍に配備され、後述する可変バルブ機構１８の異常診断処理において、可変バルブ機構１８が異常であると判定した場合に点灯して、乗員に可変バルブ機構１８が異常であることを知らせる警報手段として機能する。

本実施形態では、コントロールユニットＣは、車速センサ５３によって検出される車速が所定の車速以上で、例えば時速７０ｋｍ以上で、アクセル開度センサ５２によって検出されるアクセル開度が全閉状態である場合、エンジン１への燃料の供給を停止する燃料カットを行うように燃料噴射弁８の作動を制御する。

コントロールユニットＣはまた、所定の運転状態において、排気ガスの一部を排気通路３１から吸気通路２１に還流させるようにＥＧＲ装置４５、具体的には排気ガス還流弁４７及びクーラバイパス弁４９の作動を制御するが、車速センサ５３によって検出される車速が所定の車速以上で、例えば７０ｋｍ以上で、アクセル開度センサ５２によって検出されるアクセル開度が全閉状態である場合、排気通路３１から吸気通路２１への排気ガスの還流を停止するようにＥＧＲ装置４５の作動を制御する。

エンジン１では、冷間始動時に、排気バルブ１４の作動を第２モードに制御して吸気行程中にも排気バルブ１４を開き、吸気行程において排気通路３１から排気ガスの一部を気筒５内に還流させることにより燃焼室７内の温度を高めることが行われる。

このようにして構成されたエンジン１では、コントロールユニットＣによって、複数の気筒５にそれぞれ設けられ、排気行程にのみ排気バルブ１４を開く第１モードと、排気行程に排気バルブ１４を開くと共に吸気行程中にも排気バルブ１４を開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構１８の異常診断を行うことができるようになっている。

次に、本発明の実施形態に係る可変バルブ機構の異常診断処理について説明する。
本実施形態では、コントロールユニットＣは、エンジン回転数が高回転である所定の回転数以上であるときに可変バルブ機構１８の異常を診断する第１異常診断処理と、エンジン回転数が所定のアイドル回転数であるときに可変バルブ機構１８の異常を診断する第２異常診断処理とを行うようになっている。

具体的には、エンジン回転数が所定のアイドル回転数より高回転である所定の回転数以上であることに加えて、変速機の変速段が最高変速段にあると共に車速が所定の車速以上であり、且つアクセル開度が全閉状態であるときに４つの気筒５のうち少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常を診断する第１異常診断処理と、エンジン回転数が所定のアイドル回転数であることに加えて、車速がゼロであると共にアクセル開度が全閉状態であるときに４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常を診断する第２異常診断処理とを行うようになっている。

第１異常診断処理は、排気バルブ１４の第１モードにおける吸入空気量と排気バルブ１４の第２モードにおける吸入空気量の差を、４つの気筒５のうち少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応して設定された第１診断閾値と比較して可変バルブ機構１８の異常を診断し、第２異常診断処理は、排気バルブ１４の第１モードにおける吸入空気量と排気バルブ１４の第２モードにおける吸入空気量の差を、４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常に対応して設定された第２診断閾値と比較して可変バルブ機構１８の異常を診断する。ここで、少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常とは複数の可変バルブ機構１８のうち一部において異常が発生した場合をいい、全ての可変バルブ機構１８の異常とは複数の可変バルブ機構１８の全てに異常が発生した場合をいう。

図４は、可変バルブ機構の第１異常診断処理時におけるエンジン回転数、アクセル開度、可変バルブ機構診断許可、可変バルブ機構及び吸入空気量の変化を示す図である。可変バルブ機構１８の第１異常診断処理時には、変速段が最高変速段にあると共に排気バルブ１４の作動が第１モードに設定されている場合に、エンジン回転数が所定の回転数、例えば１２００ｒｐｍ以上であると共に車速が所定の車速、例えば時速７０ｋｍ以上であるときに、図４に示すように、アクセル開度が全閉状態にされると、コントロールユニットＣでは、可変バルブ機構１８の診断許可信号がオフ状態からオン状態にされ、第１異常診断処理が実行される。すなわち、本実施形態に係る異常診断処理は燃料カットが行われると共にＥＧＲ装置４５によるＥＧＲガスの還流が停止されてエンジンの状態が安定しているときに行われ、エンジン回転数の変動が安定している高車速、高変速段からの全閉減速時に異常診断処理が行われる。

図４に示すように、アクセル開度が全閉状態にされると、エンジン回転数が低下すると共に吸入空気量が低下することとなる。そして、可変バルブ機構１８の診断許可信号がオン状態にされた時間ｔ０から所定時間経過後の時間ｔ１１において吸入空気量Ｑ１１とエンジン回転数Ｎ１１とを検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ１１における吸入空気量Ｑ１１とエンジン回転数Ｎ１１とが読み込まれる。そして、コントロールユニットＣは、排気バルブ１４の作動を第２モードに切り換えるように４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の作動を制御する。

その後、所定時間経過後の時間ｔ１２において吸入空気量Ｑ１２とエンジン回転数Ｎ１２とを検出すると共に排気ガスの圧力Ｐ_０、吸気圧力ｐ_１及び排気ガスの温度Ｔ_０を検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ１２における吸入空気量Ｑ１２、エンジン回転数Ｎ１２、排気ガスの圧力Ｐ_０、吸気圧力ｐ_１及び排気ガスの温度Ｔ_０が読み込まれる。

排気バルブ１４の作動を第１モードから第２モードに切り換えると、排気通路３１から気筒５内に排気ガスが還流する、すなわち一旦排気通路３１に排出された排気ガスが逆流して気筒５内に戻されることから、第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２は第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１に比して小さくなり、コントロールユニットＣでは、第１モードと第２モードとの吸入空気量の差（Ｑ１１−Ｑ１２）を、第２モードにおける排気通路３１から気筒５内へ還流する排気ガスの戻り量として算出する。

具体的には、図４において二点鎖線で示すように、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１はエンジン回転数の低下に伴って低下することから、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１を検出したときのエンジン回転数Ｎ１１と、第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２を検出したときのエンジン回転数Ｎ１２との差に基づいて、吸入空気量がエンジン回転数に比例して変化するものとして、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１を、第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２を検出したときの第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１’に補正する。

そして、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１と第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２とに基づいて算出した第２モードにおける排気ガスの戻り量（Ｑ１１−Ｑ１２）を、補正した第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１’を用いて第２モードにおける排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）に補正して算出する。

一方、コントロールユニットＣでは、第２モードにおける排気通路３１から気筒５内に還流する排気ガスの戻り量を、第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２を検出したときの排気ガスの圧力、吸気圧力及び排気ガスの温度に基づいて、以下の数１で示す式を用いて推定する。

前記数１で示す式において、Ｍは排気バルブ１４の作動が第２モードであるときの排気ガスの戻り量の推定値、Ｐ_０は排気ガスの圧力、ｐ_１は吸気圧力、Ｔ_０は排気ガスの温度である。また、Ｃ_ｄは流量係数、Ａ_ｔは吸気行程において排気バルブ１４を開くときの排気ポート１２と排気バルブ１４との開口面積、γは排気ガスの比熱比、Ｒは気体定数をそれぞれ示している。

前記数１で示す式では、排気ガスの戻り量の推定値Ｍは、排気ガスの圧力が大きいほど大きく算出される。図５は、排気ガスの圧力と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフであり、排気ガスの圧力を横軸にとり、排気ガスの戻り量の推定値を縦軸にとって表示している。図５に示すように、排気ガスの戻り量の推定値は、排気ガスの圧力が大きいほど大きく算出される。

前記数１で示す式ではまた、排気ガスの戻り量の推定値Ｍは、吸気圧力が小さいほど大きく算出される。図６は、吸気圧力と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフであり、吸気圧力を横軸にとり、排気ガスの戻り量の推定値を縦軸にとって表示している。図６に示すように、排気ガスの戻り量の推定値は、吸気圧力が小さいほど大きく算出される。

前記数１で示す式ではまた、排気ガスの戻り量の推定値Ｍは、排気ガスの温度が低いほど大きく算出される。図７は、排気ガスの温度と排気ガスの戻り量の推定値との関係を示すグラフであり、排気ガスの温度を横軸にとり、排気ガスの戻り量の推定値を縦軸にとって表示している。図７に示すように、排気ガスの戻り量の推定値は、排気ガスの温度が低いほど大きく算出される。

そして、コントロールユニットＣでは、算出した排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が、推定された排気ガスの戻り量Ｍに基づいて設定された第１診断閾値より小さくなると、可変バルブ機構１８が異常であると判定する。

第１診断閾値は、４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の作動が正常である範囲を設定するものであり、推定された排気ガスの戻り量Ｍに基づいて４つの気筒５のうち少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応して設定され、例えば、排気ガスの戻り量の推定値Ｍの３／４の値から推定誤差分を考慮した値に設定される。また、４つの気筒５のうち少なくとも２つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常を検出する場合には、排気ガスの戻り量の推定値Ｍの１／２の値から推定誤差分を考慮した値に設定すればよい。このように、エミッション性能の要求を鑑みて、検出する故障数に合わせた診断閾値を設定することもできる。

少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８が故障して、少なくとも１つの排気バルブ１４の作動が第１モードから第２モードへ切り換わらない場合、時間ｔ１１において吸入空気量Ｑ１１が検出されるものの、時間ｔ１２において検出される吸入空気量Ｑ１２が大きくなるので、第２モードにおける排気ガスの戻り量が小さく算出され、算出した排気ガスの戻り量が第１診断閾値より小さくなって可変バルブ機構１８の異常を検出することができる。

少なくとも１つの排気バルブ１４の作動が第１モードから第２モードへ切り換わらない場合、冷間始動時に、吸気行程中に少なくとも１つの排気バルブ１４が開くことができず、燃焼室７内の温度を高めることができずに燃焼安定性が低下すると共に触媒の温度上昇が遅れて排気エミッションが悪化することとなるが、本実施形態ではエンジン回転数が高回転であるときに少なくとも１つの可変バルブ機構１８の異常を検出して燃焼安定性の低下や排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

一方、少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８が故障して、少なくとも１つの排気バルブ１４の作動が第２モードから第１モードへ切り換わらない場合には、時間ｔ１２において吸入空気量Ｑ１２が検出されるものの、時間ｔ１１において検出される吸入空気量Ｑ１１が小さくなるので、第２モードにおける排気ガスの戻り量が小さく算出され、算出した排気ガスの戻り量が第１診断閾値より小さくなって可変バルブ機構１８の異常を検出することができる。

少なくとも１つの排気バルブ１４の作動が第２モードから第１モードへ切り換わらない場合、冷間始動時以外においても、吸気行程中に少なくとも１つの排気バルブ１４が開かれることとなり、吸入空気量が減少して燃焼室７内の酸素濃度が低下し、それに応じてＥＧＲ装置４５による排気通路３１から吸気通路２１へ排気ガスを還流することができなくなるため排気エミッションが悪化することとなるが、本実施形態ではエンジン回転数が高回転であるときに可変バルブ機構１８の異常を検出して排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

なお、第１診断閾値は、エミッション性能の要求を鑑みて、推定された排気ガスの戻り量Ｍに基づいて少なくとも２つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応して設定したり、少なくとも３つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応して設定したりすることも可能である。

図８は、可変バルブ機構の第２異常診断処理時における車速、エンジン回転数、アクセル開度、可変バルブ機構診断許可、可変バルブ機構及び吸入空気量の変化を示す図である。可変バルブ機構１８の第２異常診断処理時には、排気バルブ１４の作動が第１モードに設定されると共に所定の車速である場合に、図８に示すように、アクセル開度が全閉状態にされ、エンジン回転数が所定のアイドル回転数、例えば８００ｒｐｍになった後に車速がゼロになったとき、コントロールユニットＣでは、可変バルブ機構１８の診断許可信号がオフ状態からオン状態にされ、第２異常診断処理が実行される。

図８に示すように、アクセル開度が全閉状態にされると、エンジン回転数が低下すると共に吸入空気量が低下することとなる。アクセル開度を全閉状態にした時間ｔ０から所定時間経過後の時間ｔ０’においてエンジン回転数が所定のアイドル回転数Ｎｉになり、時間ｔ０”において車速がゼロになると、可変バルブ機構１８の診断許可信号がオフ状態からオン状態にされる。

可変バルブ機構１８の診断許可信号がオン状態にされた時間ｔ０”から所定時間経過後の時間ｔ２１において吸入空気量Ｑ２１を検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ２１における吸入空気量Ｑ２１が読み込まれる。そして、コントロールユニットＣは、排気バルブ１４の作動を第２モードに切り換えるように４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の作動を制御する。

その後、所定時間経過後の時間ｔ２２において吸入空気量Ｑ２２を検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ２２における吸入空気量Ｑ２２が読み込まれる。

排気バルブ１４の作動を第１モードから第２モードに切り換えると、排気通路３１から気筒５内に排気ガスが還流することから、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２２は第１モードにおける吸入空気量Ｑ２１に比して小さくなり、コントロールユニットＣでは、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）を算出する。

そして、コントロールユニットＣでは、算出した第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）が、第２診断閾値より小さくなると、可変バルブ機構１８が異常であると判定する。

第２診断閾値は、４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常に対応して設定され、例えば、全ての可変バルブ機構１８が故障している時の吸入空気量と全ての可変バルブ機構１８が正常である時の吸入空気量との差分の１／４の値から誤差分を考慮した値に設定される。

このとき、前記吸入空気量の差分は、エンジン回転数に応じて変化するため、すなわちエンジン回転数が大きいほど大きくなるため、エンジン回転数に応じて変化する第２診断閾値のテーブルを予め定めておき、その時々のエンジン回転数に応じて第２診断閾値を設定することが好ましい。所定のアイドル回転数が外気温に応じて設定される場合、アイドル回転数に応じて変化する第２診断閾値のテーブルを予め定めておき、その時々のアイドル回転数に応じて第２診断閾値を設定することが好ましい。また、前記吸入空気量の差分は大気圧によっても変化するため、第２診断閾値を大気圧に応じて補正するようにすることが好ましく、かかる場合には、異常診断の精度をさらに向上させることができる。

４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８が故障して、４つの気筒に設けられた排気バルブ１４の作動が第１モードから第２モードへ切り換わらない場合、時間ｔ２１において吸入空気量Ｑ２１が検出されるものの、時間ｔ２２において検出される吸入空気量Ｑ２２が大きくなるので、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差が小さくなり、第２診断閾値より小さくなって可変バルブ機構１８の異常を検出することができる。

一方、４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８が故障して、４つの気筒５に設けられた排気バルブ１４の作動が第２モードから第１モードへ切り換わらない場合には、時間ｔ２２において吸入空気量Ｑ２２が検出されるものの、時間ｔ２１において検出される吸入空気量Ｑ２１が小さくなるので、第１モードと第２モードにおける吸入空気量との差が小さくなり、第２診断閾値より小さくなって可変バルブ機構１８の異常を検出することができる。

前述した可変バルブ機構１８の第２異常診断処理は、排気バルブ１４の作動が第１モードに設定されると共に所定の車速である場合に、アクセル開度が全閉状態にされ、エンジン回転数が所定のアイドル回転数になると共に車速がゼロになったときに異常診断処理が実行されるが、可変バルブ機構１８の第２異常診断処理は、エンジン１の始動時にも異常診断処理が実行される。

具体的には、エンジン１の始動時に、エンジン１が始動され、所定時間経過後の図８に示す時間ｔ０”において、排気バルブ１４の作動が第１モードに設定されると共にアクセル開度が全閉状態にある場合に、エンジン回転数が所定のアイドル回転数であると共に車速がゼロであるとき、可変バルブ機構１８の診断許可信号がオフ状態からオン状態にされ、前述した可変バルブ機構１８の第２異常診断処理と同様にして異常診断処理が実行される。

図９は、可変バルブ機構の異常診断処理を示すフローチャートである。図９に示すように、可変バルブ機構の異常診断処理を行う場合、コントロールユニットＣでは先ず、第１又は第２異常診断条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１）。

第１異常診断条件として、エンジン回転数が所定のアイドル回転数より高回転である所定の回転数以上であることに加えて、変速機の変速段が最高変速段にあると共に車速が所定の車速以上であり、且つアクセル開度が全閉状態であることが用いられる。第２異常診断条件として、エンジン回転数が所定のアイドル回転数であることに加えて、車速がゼロであると共にアクセル開度が全閉状態であることが用いられる。

ステップＳ１での判定結果がイエス（ＹＥＳ）になると、すなわち第１又は第２異常診断条件が成立すると、第１異常診断条件が成立しているか否かが判定され（ステップＳ２）、ステップＳ２での判定結果がイエスの場合、すなわち第１異常診断条件が成立している場合、可変バルブ機構１８の診断許可信号をオフ状態からオン状態にして第１異常診断処理を実行する（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ２での判定結果がノー（ＮＯ）の場合、すなわち第１異常診断条件が成立していない場合、第２異常診断条件が成立しているので、可変バルブ機構１８の診断許可信号をオフ状態からオン状態にして第２異常診断処理を実行する（ステップＳ４）。

図１０は、第１異常診断処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ３における第１異常診断処理について、具体的には、コントロールユニットＣでは、スロットル弁２５を全閉状態に固定し、ＥＧＲ装置関連弁、具体的には排気ガス還流弁４７及びクーラバイパス弁４９を全閉状態に固定し、過給機関連弁、具体的には小型吸気バイパス弁２８、小型排気バイパス弁３７及び大型排気バイパス弁３９を全閉状態に固定するようにスロットル弁２５、ＥＧＲ装置関連弁４７、４９及び過給機関連弁２８、３７、３９を制御する（ステップＳ１１）。本実施形態ではまた、コントロールユニットＣは、第１異常診断条件が成立している場合、燃料噴射弁８によるエンジン１への燃料の供給も停止するように制御する。

そして、可変バルブ機構１８の診断許可信号をオン状態にした時間ｔ０から所定時間経過後の時間ｔ１１になったか否かが判定され（ステップＳ１２）、時間ｔ１１になると、時間ｔ１１において第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１とエンジン回転数Ｎ１１とを検出し、吸入空気量Ｑ１１とエンジン回転数Ｎ１１とがコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ１３）。

吸入空気量Ｑ１１とエンジン回転数Ｎ１１とが読み込まれると、排気バルブ１４の作動を第１モードから第２モードに切り換えるように４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の作動を制御する（ステップＳ１４）。そして、時間ｔ１１から所定時間経過後の時間ｔ１２になったか否かが判定され（ステップＳ１５）、時間ｔ１２になると、時間ｔ１２において第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２、エンジン回転数Ｎ１２、排気ガスの圧力Ｐ_０、吸気圧力ｐ_１及び排気ガスの温度Ｔ_０を検出し、吸入空気量Ｑ１２、エンジン回転数Ｎ１２、排気ガスの圧力Ｐ_０、吸気圧力ｐ_１及び排気ガスの温度Ｔ_０がコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ１６）。

次に、コントロールユニットＣでは、時間ｔ１２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１’が算出される（ステップＳ１７）。ステップＳ１３において読み込まれたエンジン回転数Ｎ１１とステップＳ１６において読み込まれたエンジン回転数Ｎ１２の差に基づいて、ステップＳ１３において読み込まれた第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１を、第２モードにおける吸入空気量Ｑ１２を検出したときの第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１’に補正して算出される。

時間ｔ１２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１１’が算出されると、ステップＳ１７において算出した吸入空気量Ｑ１１’とステップＳ１６において読み込まれた吸入空気量Ｑ１２とに基づいて実測による第２モードにおける排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が算出される（ステップＳ１８）。

コントロールユニットＣではまた、前記数１で示す推定式を用いて、ステップＳ１６において読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ_０、吸気圧力ｐ_１及び排気ガスの温度Ｔ_０に基づいて排気バルブ１４の作動が第２モードであるときの推定式による排気ガスの戻り量Ｍが算出される（ステップＳ１９）。

そして、コントロールユニットＣでは、ステップＳ１８において算出された排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が、ステップＳ１９において推定された排気ガスの戻り量Ｍに基づいて、４つの気筒５のうち少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応して設定された第１診断閾値Ｘ１より小さいか否かが判定される（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０での判定結果がイエスの場合、すなわち算出された排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が第１診断閾値Ｘ１より小さい場合、可変バルブ機構１８が異常であると判定し（ステップＳ２１）、警報を作動して警報ランプ５５を点灯させ（ステップＳ２２）、異常診断を終了する。一方、ステップＳ２０での判定結果がノーの場合、すなわち算出された排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が第１診断閾値Ｘ１以上である場合、可変バルブ機構１８が正常であると判定し（ステップＳ２３）、異常診断を終了する。

図１１は、第２異常診断処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、ステップＳ４における第２異常診断処理について、具体的には、コントロールユニットＣでは、スロットル弁２５を全閉状態に固定し、ＥＧＲ装置関連弁、具体的には排気ガス還流弁４７及びクーラバイパス弁４９を全閉状態に固定し、過給機関連弁、具体的には小型吸気バイパス弁２８、小型排気バイパス弁３７及び大型排気バイパス弁３９を全閉状態に固定するようにスロットル弁２５、ＥＧＲ装置関連弁４７、４９及び過給機関連弁２８、３７、３９を制御する（ステップＳ３１）。

そして、可変バルブ機構１８の診断許可信号をオン状態にした時間ｔ０”から所定時間経過後の時間ｔ２１になったか否かが判定され（ステップＳ３２）、時間ｔ２１になると、時間ｔ２１において第１モードにおける吸入空気量Ｑ２１を検出し、吸入空気量Ｑ２１がコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ３３）。

吸入空気量Ｑ２１が読み込まれると、排気バルブ１４の作動を第１モードから第２モードに切り換えるように４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の作動を制御する（ステップＳ３４）。そして、時間ｔ２１から所定時間経過後の時間ｔ２２になったか否かが判定され（ステップＳ３５）、時間ｔ２２になると、時間ｔ２２において第２モードにおける吸入空気量Ｑ２２を検出し、吸入空気量Ｑ２２がコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ３６）。

次に、コントロールユニットＣでは、ステップＳ３３において読み込まれた吸入空気量Ｑ２１とステップＳ３６において読み込まれた吸入空気量Ｑ２２とに基づいて第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）が算出される（ステップＳ３７）。

そして、コントロールユニットＣでは、ステップＳ３７において算出された吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）が、４つの気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常に対応して設定された第２診断閾値Ｘ２より小さいか否かが判定される（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８での判定結果がイエスの場合、すなわち算出された吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）が第２診断閾値Ｘ２より小さい場合、可変バルブ機構１８が異常であると判定し（ステップＳ３９）、警報を作動して警報ランプ５５を点灯させ（ステップＳ４０）、異常診断を終了する。一方、ステップＳ３８での判定結果がノーの場合、すなわち算出された吸入空気量の差（Ｑ２１−Ｑ２２）が第２診断閾値Ｘ２以上である場合、可変バルブ機構１８が正常であると判定し（ステップＳ４１）、異常診断を終了する。

なお、第１異常診断処理では、排気ガスの戻り量（Ｑ１１’−Ｑ１２）が第１診断閾値Ｘ１より小さい場合に可変バルブ機構１８が異常であると判定しているが、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差に基づいて算出した排気ガスの戻り量（Ｑ１１−Ｑ１２）が第１診断閾値Ｘ１より小さい場合に可変バルブ機構１８が異常であると判定することも可能である。

このように、本実施形態では、複数の気筒５にそれぞれ設けられ、排気行程にのみ排気バルブ１４を開く第１モードと排気行程及び吸気行程中に排気バルブ１４を開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構１８の異常診断を、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差をエンジン回転数が高回転であるときは少なくとも１つの気筒５に設けられた可変バルブ機構１８の異常に対応する第１診断閾値と比較して行い、エンジン回転数がアイドル回転数であるときは複数の気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常に対応する第２診断閾値と比較して行う。

これにより、吸入空気量が多いエンジン回転数が高回転であるときには少なくとも１つの可変バルブ機構１８の異常を診断することができるので、複数の可変バルブ機構１８のうち一部の可変バルブ機構１８のみが故障している場合であっても可変バルブ機構１８の異常診断を精度良く行うことができる。また、吸入空気量が少ないエンジン回転数がアイドル回転数であるときには全ての可変バルブ機構１８の異常を診断することができるので、エンジン回転数が高回転であるときにのみ可変バルブ機構１８の異常を診断する場合に比して診断頻度を多くすることができるとともに、アイドル回転数であるときには吸入空気量の差が小さくなることから全ての可変バルブ機構１８に異常が発生しているときの異常を検出するようにしているため、可変バルブ機構１８の全数に係る異常診断を精度良く行うことができる。したがって、このように第１異常診断処理と第２異常診断処理とを使い分けることにより、複数の気筒５にそれぞれ設けられ吸気行程中にも排気バルブ１４を開くように構成された可変バルブ機構１８の異常診断を、診断精度と診断頻度の両立を図りつつ行うことができる。

また、エンジン回転数が高回転であるときには、第１モードと第２モードにおける吸入空気量との差として算出される第２モードにおける排気ガスの戻り量が、推定された第２モードにおける排気ガスの戻り量に基づいて設定された第１診断閾値より小さい場合に、可変バルブ機構１８が異常であると判定することにより、可変バルブ機構１８の異常診断を、吸気行程中に排気バルブ１４を開いたときの排気ガスの戻り量を考慮して行うことができるので、可変バルブ機構１８の異常診断を精度良く行うことができる。

更に、エンジン回転数が高回転であるときに、第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数との差に基づいて第１モードにおける吸入空気量を補正し、第２モードにおける排気ガスの戻り量を補正することにより、第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数が異なる場合に、排気ガスの戻り量を精度良く算出することができ、可変バルブ機構１８の異常診断をさらに精度良く行うことができる。

また更に、エンジンへの燃料の供給が停止されているときに可変バルブ機構１８の異常診断を行うことにより、エンジン１への燃料の供給が停止されているときは筒内環境が安定した状態にあるので、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構１８の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、排気通路３１から吸気通路２１への排気ガスの還流が停止されているときに可変バルブ機構１８の異常診断を行うことにより、排気通路３１から吸気通路２１への排気ガスの還流が停止されているときは吸気通路２１及び排気通路３１内の流れが安定した状態にあるので、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構１８の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、変速段が最高変速段にあるときに可変バルブ機構１８の異常診断を行うことにより、変速段が最高変速段にあるときは他の変速段にある場合に比してアクセル開度が全閉状態にあるときのエンジン回転数の変動が小さいので、前述した第１モードにおける吸入空気量検出時と第２モードにおける吸入空気量検出時とのエンジン回転数の変化に応じた補正がしやすくなり、エンジン回転数が高回転であるときの可変バルブ機構１８の異常診断を精度良く行うことができる。

また更に、エンジン回転数がアイドル回転数であるときに、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差を、複数の気筒５に設けられた全ての可変バルブ機構１８の異常に対応する第２診断閾値より小さい場合に可変バルブ機構１８が異常であると判定することにより、エンジン回転数が変動の少ないアイドル回転数であるときに比較的簡単に可変バルブ機構１８の異常診断を行うことができる。具体的には、第１異常診断処理において実施した排気ガスの戻り量の推定や、第１モードと第２モードにおける吸入空気量の差の算出におけるエンジン回転数での補正等を行わない簡単な方法で異常診断を行うことができる。このように第１異常診断処理と第２異常診断処理とを使い分けることにより、複数の気筒５に設けられた複数の可変バルブ機構１８の異常診断を、演算負荷と診断精度と診断頻度との両立を図りつつ行うことが可能となる。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。例えば、エンジン回転数をエンジン温度に基づいて変更する場合は、エンジン温度に基づいて第１異常診断処理と第２異常診断処理とを使い分けることもできる。

以上のように、本発明によれば、複数の気筒にそれぞれ設けられ吸気行程中にも排気バルブを開くように構成された可変バルブ機構の異常診断を、診断精度と診断頻度の両立を図りつつ行うことが可能となるから、かかる可変バルブ機構を備えたディーゼルエンジンないし車両の製造技術分野において、好適に利用される可能性がある。

１エンジン
５気筒
８燃料噴射弁
１３吸気バルブ
１４排気バルブ
１８可変バルブ機構
２１吸気通路
２３エアフローセンサ
２５スロットル弁
２６吸気圧力センサ
３１排気通路
３２排気ガス圧力センサ
３３排気ガス温度センサ
４５ＥＧＲ装置
５１エンジン回転数センサ
５２アクセル開度センサ
５３車速センサ
５４変速段検出センサ
Ｃコントロールユニット

Claims

複数の気筒にそれぞれ設けられ、排気行程にのみ排気バルブを開く第１モードと、排気行程に排気バルブを開くと共に吸気行程中にも排気バルブを開く第２モードとを選択可能に構成された可変バルブ機構の異常診断装置であって、
前記可変バルブ機構は、油圧作動式に構成され、
吸気通路を流れる吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が所定のアイドル回転数より高回転である所定の回転数以上であるときに、前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を、前記吸入空気量検出手段によって前記第２モードに切り替えられる前の前記第１モード中に検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モード中に検出された前記第２モードにおける吸入空気量とに基づいて算出し、前記複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒に設けられた前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第１診断閾値と比較して一部又は全ての前記可変バルブ機構の異常を診断する第１異常診断手段と、
前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が前記所定のアイドル回転数であるときに、前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を、前記吸入空気量検出手段によって前記第２モードに切り替えられる前の前記第１モード中に検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モード中に検出された前記第２モードにおける吸入空気量とに基づいて算出し、前記複数の気筒に設けられた全ての前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第２診断閾値と比較して全ての前記可変バルブ機構の異常のみを診断する第２異常診断手段と、
を備えていることを特徴とする可変バルブ機構の異常診断装置。
前記第１異常診断手段は、
前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モードにおける吸入空気量との差を前記第２モードにおける排気通路から気筒内に還流する排気ガスの戻り量として算出する排気戻り量算出手段と、
前記第２モードにおける排気通路から気筒内に還流する排気ガスの戻り量を推定する排気戻り量推定手段と、
前記排気戻り量算出手段によって算出された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量が、前記排気戻り量推定手段によって推定された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量に基づいて設定された前記第１診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定手段と、を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
前記第１異常診断手段は、
前記エンジン回転数検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数と前記第２モードにおける吸入空気量を検出したときのエンジン回転数との差に基づいて、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量を、前記第２モードにおける吸入空気量を検出したときの前記第１モードにおける吸入空気量に補正することにより、前記排気戻り量算出手段によって算出される前記第２モードにおける排気ガスの戻り量を補正する排気戻り量補正手段を備え、
前記異常判定手段は、前記排気戻り量補正手段によって補正された前記第２モードにおける排気ガスの戻り量が、前記第１診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
エンジンへの燃料の供給を停止する燃料カット手段を備え、
前記第１異常診断手段は、前記燃料カット手段による前記エンジンへの燃料の供給が停止されているときに前記可変バルブ機構の異常診断を行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させるＥＧＲ手段を備え、
前記第１異常診断手段は、前記ＥＧＲ手段による前記排気通路から前記吸気通路への排気ガスの還流が停止されているときに前記可変バルブ機構の異常診断を行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
変速機の変速段を検出する変速段検出手段を備え、
前記第１異常診断手段は、前記変速段検出手段によって検出される変速段が最高変速段にあるときに前記可変バルブ機構の異常診断を行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
前記第２異常診断手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記第１モードにおける吸入空気量と前記第２モードにおける吸入空気量の差が、前記複数の気筒に設けられた全ての前記可変バルブ機構の異常に対応して設定された第２診断閾値より小さい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。