WO2012073366A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

　故障判定のための専用のセンサを備える必要なしに、排気弁の停止動作についての故障の有無を良好に判定することのできる内燃機関の制御装置を提供する。　吸気弁（５８）および排気弁（６０）のそれぞれの動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な弁停止機構を備える吸気可変動弁装置（６２）および排気可変動弁装置（６４）を備える。弁稼動状態から閉弁停止状態への吸気弁（５８）の停止動作に故障が生じていないと判定された場合において、吸気弁（５８）および排気弁（６０）のそれぞれの動作状態を弁稼動状態から閉弁停止状態に切り替える弁停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された際の内燃機関（１２）の負トルクの大きさに基づいて、弁稼動状態から閉弁停止状態への排気弁（６０）の停止動作についての故障の有無を判定する。

Description

内燃機関の制御装置
　この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸気弁および排気弁のそれぞれの動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な弁停止機構を備える内燃機関において、弁稼動状態から閉弁停止状態への排気弁の停止動作についての故障の有無を判定するうえで好適な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、吸気弁および排気弁のそれぞれの動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な気筒休止機構を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置は、吸気弁および排気弁のリフト量を検出するリフトセンサを利用して、気筒休止機構の動作異常を検出し、異常状態に応じて適切な処置を実行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２００４－１００４８７号公報 日本特開平７－１８９７５７号公報 日本特開２００４－１００４８６号公報
　上記特許文献１に記載の構成が備えるリフト量センサのように、弁の動きを直接検出するセンサを備えることとすれば、排気弁の停止動作が正常に行われているか否かを容易に検出することができる。しかしながら、排気弁の停止動作の故障判定のために専用のセンサを備えるようにした場合には、当該センサ自体の故障判定が更に必要となり、また、コストの増加を招くこととになる。このため、内燃機関のための何らかの制御に用いるために備えられるセンサを利用して、排気弁の停止動作の故障判定が行えるようになっていることが望ましい。しかしながら、排気弁の停止動作がなされたことを検出することは、基本的に極めて困難なものである。
　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、吸気弁および排気弁のそれぞれの動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な弁停止機構を備える内燃機関において、故障判定のための専用のセンサを備える必要なしに、排気弁の停止動作についての故障の有無を良好に判定することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
　吸気弁および排気弁のそれぞれの動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な弁停止機構と、
　前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記吸気弁の停止動作についての故障の有無を判定する吸気弁故障判定手段と、
　内燃機関の負トルクを取得する負トルク取得手段と、
　前記吸気弁の停止動作に故障が生じていないと判定された場合において、前記吸気弁および前記排気弁のそれぞれの動作状態を前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態に切り替える弁停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された際の前記負トルクの大きさに基づいて、前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記排気弁の停止動作についての故障の有無を判定する排気弁故障判定手段と、
　を備えることを特徴とする。
　また、第２の発明は、第１の発明において、
　前記排気弁故障判定手段は、前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記吸気弁および前記排気弁のそれぞれの停止動作が正常に行われた場合の前記内燃機関の負トルクに対する現在の負トルクのトルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定の第１判定値以上である場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じていると判定することを特徴とする。
　また、第３の発明は、第２の発明において、
　前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関のエンジン回転数変動またはトルク変動を取得するエンジン変動取得手段を更に備え、
　前記排気弁故障判定手段は、前記トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が前記第１判定値よりも小さい場合において、前記エンジン回転数変動または前記トルク変動が所定の第２判定値よりも大きい場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じていると判定す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、
　前記内燃機関の制御装置は、エンジン回転加速度を取得する回転加速度取得手段を更に備え、
　前記排気弁故障判定手段は、前記エンジン回転加速度の絶対値が所定の第３判定値よりも小さい場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障の有無の判定を実行することを特徴とする。
　また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
　前記排気弁故障判定手段は、前記トルク偏差がマイナス側に大きい場合には、当該トルク偏差がマイナス側に小さい場合と比較して、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じている気筒数が多いと判定することを特徴とする。
　吸気弁の停止動作が正常に行われている状況下において、排気弁の停止動作が正常に行われている気筒では、作動ガスの流動損失が無くなるのでクランクシャフトが非常に回り易い状態となる。一方、排気弁の停止故障が生じている気筒では、排気弁を介した作動ガスの流動の存在によってクランクシャフトが回りにくい状態となり、内燃機関の負トルクが、吸気弁および排気弁の停止動作が正常に行われた場合と比べて大きくなる。本発明によれば、このような傾向を有する内燃機関の負トルクを利用して、故障判定のための専用のセンサを備える必要なしに、排気弁の停止動作についての故障の有無を良好に判定することができる。
　複数の気筒において排気弁の停止故障が生じた場合には、上記トルク偏差がマイナス側に大きな値となる。第２の発明によれば、そのような場合において、当該トルク偏差のみを利用して、排気弁の停止故障が生じていることを判定することができる。
　第３の発明によれば、停止故障の発生気筒が少ないために上記トルク偏差のみでは停止故障の判定が困難な場合には、エンジン回転数変動またはトルク変動をも故障判定項目に加えることにより、排気弁の停止故障を良好に判定することが可能となる。
　第４の発明によれば、エンジン回転数変動やトルク変動に重畳するノイズが少ない運転領域において、排気弁の停止故障の上記判定が行われるようにすることができるので、停止故障の誤判定を防止することができる。
　第５の発明によれば、排気弁の停止故障の発生気筒数を判定することができる。
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。 図１に示す内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 フューエルカット実行中のＰ－Ｖ線図である。 吸排気弁の停止動作が行われた場合とそうでない場合とで、内燃機関の負トルクとエンジン回転数との関係を表した図である。 排気弁の停止故障が生じている場合の内燃機関のトルク挙動を表した図である。 排気弁の停止故障の態様に応じて、トルク偏差とエンジン回転数変動（ＮＥ変動）とをそれぞれ表した図である。 吸排気弁の停止要求を伴うフューエルカットが実行される場合における内燃機関を備えるハイブリッド車両の動作を表した図である。 本発明の実施の形態１における実行される排気弁の故障判定処理のルーチンを示すフローチャートである。
実施の形態１．
［ＨＶシステムの構成］
　図１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１０の概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、内燃機関１２とともに、車両の第２の動力源として、車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１４を備えている。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。内燃機関１２、モータ１４、および発電機１６は、遊星歯車式の動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８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１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、および高圧バッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介して高圧バッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介して高圧バッテリ３０に充電することもできる。また、高圧バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができる。
　以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させた状態で、内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させた状態で、モータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。また、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、発電機１６をスタータとして機能させて内燃機関１２を駆動することで、内燃機関１２の始動を制御することもできる。
　本実施形態の駆動システム１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８等を含む駆動システム１０の全体を総合的に制御している。
［内燃機関のシステム構成］
　図２は、図１に示す内燃機関１２のシステム構成を説明するための図である。ここでは、内燃機関１２は、４つの気筒（＃１～＃４）を有し、＃１→＃３→＃４→＃２の順（一例）で等間隔に爆発行程が行われる直列４気筒型のエンジンであるものとする。内燃機関１２の筒内には、ピストン４２が設けられている。内燃機関１２の筒内には、ピストン４２の頂部側に燃焼室４４が形成されている。燃焼室４４には、吸気通路４６および排気通路４８が連通している。
　吸気通路４６の入口近傍には、吸気通路４６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５０が設けられている。エアフローメータ５０の下流には、スロットルバルブ５２が設けられている。スロットルバルブ５２は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。
　また、スロットルバルブ５２の下流には、内燃機関１２の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁５４が配置されている。また、内燃機関１２が備えるシリンダヘッドには、燃焼室４４の頂部から燃焼室４４内に突出するように点火プラグ５６が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室４４と吸気通路４６、或いは燃焼室４４と排気通路４８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁５８および排気弁６０が設けられている。
　吸気弁５８および排気弁６０は、それぞれ吸気可変動弁装置６２および排気可変動弁装置６４により駆動される。吸気可変動弁装置６２は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で吸気弁５８の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構（図示省略）を有し、同様に、排気可変動弁装置６４は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で排気弁６０の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構（図示省略）を有しているものとする。上記弁停止機構を実現する具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えば、カムの作用力をバルブに伝達するロッカーアームの揺動動作を切換ピンを用いて休止可能な構成によって実現することができる。
　また、排気通路４８には、排気ガスを浄化するための触媒６６が配置されている。また、上述したＥＣＵ４０の入力には、上述したエアフローメータ５０とともに、エンジン回転数（クランク角速度）を検出するためのクランク角センサ６８、内燃機関１２のトルクを検出するためのトルクセンサ７０、および、吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ７２等の内燃機関１２の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力には、上述したスロットルバルブ５２、燃料噴射弁５４、点火プラグ５６、吸気可変動弁装置６２および排気可変動弁装置６４とともに、内燃機関１２を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１２の運転状態を制御することができる。
　排気通路４８に配置される触媒６６が高温状態にある場合に、酸素濃度の高い新気が触媒６６に供給されると、触媒６６に劣化が生ずることが懸念される。触媒６６の劣化を抑制するためには、触媒６６への酸素の流入を防ぐことが有効である。上述した可変動弁装置６２、６４を備える本実施形態のシステムによれば、減速時または高エンジン回転時等においてフューエルカット（Ｆ／Ｃ）の実行要求が出された場合に、フューエルカットと同期して、全気筒の吸気弁５８および排気弁６０のうちの少なくとも一方の動作状態を弁稼動状態から閉弁停止状態に切り替えることで、フューエルカット中に触媒６６に酸素が流入するのを防止することができる。これにより、触媒６６の劣化抑制を図ることができる。
［排気弁の停止故障の判定手法］
　以下、図３乃至図７を参照して、弁稼動状態から閉弁停止状態に切り替える排気弁６０の停止動作についての故障の有無の判定手法について説明する。より具体的には、本実施形態では、弁稼動状態から閉弁停止状態に切り替える吸気弁５８および排気弁６０の停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された場合に、弁稼動状態から閉弁停止状態に切り替える排気弁６０の停止動作についての故障、すなわち、フューエルカットと同期した閉弁停止状態への排気弁６０の動作状態の正常な切り替えが行われないという故障（以下、単に「排気弁６０の停止故障」と称する場合がある）の有無の判定が行われる。
　図３は、フューエルカット実行中のＰ－Ｖ線図である。より具体的には、図３（Ａ）は、吸排気弁５８、６０の両弁の停止動作が正常に行われている状況下でのフューエルカット実行中のＰ－Ｖ線図であり、図３（Ｂ）は、吸気弁５８のみの停止動作が正常に行われている状況下でのフューエルカット実行中のＰ－Ｖ線図である。また、図４は、吸排気弁５８、６０の停止動作が行われた場合とそうでない場合とで、内燃機関１２の負トルクとエンジン回転数との関係を表した図である。
　図３（Ａ）に示すように、吸排気弁５８、６０の両弁の停止動作が正常に行われている場合には、停止動作後のサイクル数の経過によって筒内圧力の値自体の変化は見られるが、筒内の作動ガスの流動損失が無い状態となる。このため、この場合には、クランクシャフト７４が非常に回り易い状態となり、図４にも示すように、内燃機関１２（クランクシャフト７４）の負トルクが小さな値となる。
　一方、図３（Ｂ）に示すように、吸気弁５８のみの停止動作が正常に行われている場合には、排気行程において排気弁６０が開かれるので、負の仕事が発生していることが判る。すなわち、吸気弁５８のみの停止動作が正常に行われている場合には、弁稼動状態にある排気弁６０を介した作動ガスの流動が存在する。このため、クランクシャフト７４は、両弁の停止動作時と比べて回りにくい状態となり、図４にも示すように、内燃機関１２の負トルクは、吸排気弁５８、６０の両弁の停止動作が正常に行われた場合と比べて大きくなり、また、吸排気弁５８、６０の停止動作を行われない通常のフューエルカット時の負トルク（図４中に「通常Ｆ／Ｃ」と付して示す値）と同等の値となる。
　従って、以上説明した理由により、吸排気弁５８、６０の停止要求が出された場合において、吸気弁５８のみの停止動作が正常に行われ、排気弁６０の停止動作に故障が生じている場合には、内燃機関１２の負トルクが、排気弁６０の停止動作が正常に行われた場合と比べて増加することになる。また、排気弁６０の停止動作に故障が生じた気筒の数が多いほど、負トルクが増大することになる。
　図５は、排気弁６０の停止故障が生じている場合の内燃機関１２のトルク挙動を表した図である。より具体的には、図５（Ａ）は、内燃機関１２の全気筒の排気弁６０に対して停止故障が発生した場合の内燃機関１２のトルク挙動を示し、図５（Ｂ）は、＃３および＃４気筒の排気弁６０に対して停止故障が発生した場合の内燃機関１２のトルク挙動を示し、図５（Ｃ）は、＃１～＃４気筒のうちの何れか１つの気筒の排気弁６０に対して単独で停止故障が発生した場合の内燃機関１２のトルク挙動を示している。尚、図５に示す例は、＃２気筒から順に吸排気弁５８、６０の停止動作を伴うフューエルカットが実行された場合のものである。また、図５においては、吸気弁５８の停止動作が正常に行われているものとする。
　先ず、図５（Ａ）に示す例について説明する。図５（Ａ）中に「正常」と付して示すように、吸排気弁５８、６０の停止動作が正常に行われている場合には、既述したように負の仕事が発生しないため、内燃機関１２のトルクは、停止動作の開始直後にマイナス側に大きく変化した後に、ゼロ近傍の値をマイナス側で推移するようになる。また、図５（Ａ）中に示すように、排気弁６０の停止動作が１サイクルもしくは２サイクル分遅れた場合には、内燃機関１２のトルクは、正常時に対する遅れが生じた後に、ゼロ近傍の値をマイナス側で推移するようになる。これに対し、図５（Ａ）中に「不停止」と付して示すように、排気弁６０の停止動作が正常に行われない状態が続いた場合には、内燃機関１２のトルクが正常時のトルクに対してマイナス側で大きくなる、すなわち、負トルクが増大する。
　次に、図５（Ｂ）に示す例について説明する。図５（Ｂ）は、爆発順序が連続する２つの気筒（ここでは、＃３および＃４気筒）の排気弁６０に停止故障が生じている場合のものである。このように、この場合には、排気弁６０の停止故障が生じている気筒数が図５（Ａ）に示すケースよりも少ない。このため、図５（Ｂ）中の「不停止」のケースと図５（Ａ）中の「不停止」のケースとを比べて判るように、全気筒の排気弁６０に停止故障が生じている図５（Ａ）のケースと比べ、正常時の負トルクに対する内燃機関１２の負トルクの差が小さくなる、すなわち、負トルクが小さくなる。
　更に、図５（Ｃ）に示す例について説明する。図５（Ｃ）は、＃１～＃４気筒のうちの何れか１つの気筒の排気弁６０の停止故障が単独で生じている場合のものである。この場合には、図５（Ｂ）に示す例と比べ、正常時の負トルクに対する内燃機関１２の負トルクの差が更に小さくなる、すなわち、負トルクが更に小さくなる。
　そこで、本実施形態では、吸排気弁５８、６０の双方の停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出されている場合に、内燃機関１２の負トルクの大きさに基づいて、排気弁６０の停止故障の有無を判定するようにした。より具体的には、吸排気弁５８、６０の双方の停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出されている場合に、吸排気弁５８、６０の停止動作が正常である場合の負トルクに対する現在の負トルクのトルク偏差（ここでは、現在のトルク値から正常時のトルク値を引いて得た値）がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値以上である場合に、排気弁６０の停止故障が生じていると判定するようにした。
　図６は、排気弁６０の停止故障の態様に応じて、トルク偏差とエンジン回転数変動（ＮＥ変動）とをそれぞれ表した図である。尚、図４（Ａ）において（図４（Ｂ）も同様）、「単独」と付して示す値は、＃１気筒単独で排気弁６０の停止故障が生じている場合のものである。その右隣において「連続」と付して示す値は、爆発順序が連続する＃１および＃２気筒の排気弁６０の停止故障が生じている場合のものである。また、その右隣において「対抗」と付して示す値は、爆発順序が等間隔となる＃１および＃４気筒の排気弁６０の停止故障が生じている場合のものである。更に、その右隣において「連続」と付して示す値は、爆発順序が連続する＃１、＃２および＃３気筒の排気弁６０の停止故障が生じている場合のものである。また、その右隣において「連続」と付して示す値は、全気筒の排気弁６０の停止故障が生じている場合のものである。
　図６（Ａ）に示すように、上記トルク偏差は、排気弁６０の停止故障の発生気筒数が多いほど、マイナス側に大きくなる。そこで、本実施形態では、当該トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値β（例えば、５Ｎｍ）以上である場合には、３つもしくは４つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていると判定するようにした。
　一方、図６（Ａ）からも判るように、排気弁６０の停止故障の発生気筒数が少なくなると、マイナスの値である上記トルク偏差の絶対値が小さくなる。そこで、本実施形態では、上記トルク偏差の絶対値が所定値βよりも小さい場合には、単数もしくは２つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じるケースを検出できるようにするために、エンジン回転数変動（ＮＥ変動）を停止故障の判定項目として追加的に用いるようにした。
　一部の気筒において排気弁６０の停止故障が生じた場合には、気筒間のトルクバランスが乱れるようになる。この気筒間のトルクバランスの乱れの影響が、図６（Ｂ）に示すように、エンジン回転数変動に表れるようになる。図６（Ｂ）に示すように、爆発順序が連続する＃１および＃２気筒が故障発生気筒である場合に、エンジン回転数変動が最も大きくなり、次いで、＃１気筒が単独で故障発生気筒である場合に、エンジン回転数変動が大きくなる。尚、２つの気筒において排気弁６０の停止故障が生ずる場合には、爆発順序が等間隔となる＃１および＃４気筒が故障発生気筒である場合よりも爆発順序が連続する＃１および＃２気筒が故障発生気筒である場合の方が、トルクバランスの乱れがより大きくなるため、エンジン回転数変動が大きくなる。
　そこで、本実施形態では、上記トルク偏差がマイナスの値であり、かつ、当該トルク偏差の絶対値が上記所定値βよりも小さく、かつ所定値α（例えば、３Ｎｍ）以上である場合において、エンジン回転数変動（より具体的には、エンジン回転数の変化量ΔＮＥの絶対値の積算値）が所定値ζ（例えば、３０ｒｐｍ）よりも大きい場合に、単数もしくは２つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていると判定するようにした。
　図７は、吸排気弁５８、６０の停止要求を伴うフューエルカットが実行される場合における内燃機関１２を備えるハイブリッド車両の動作を表した図である。尚、図７（Ｄ）におけるＮＥ変化（エンジン回転加速度）は、ここでは、エンジン回転数の変化量ΔＮＥの積算値として算出される値であるものとする。
　図７に示すように、吸排気弁５８、６０の停止動作の開始直後や車両のブレーキ時のように、エンジン回転加速度がプラス側もしくはマイナス側に大きく変化する場合（エンジン回転数が急上昇もしくは急低下している場合）には、本実施形態において排気弁６０の停止故障の判定に用いるエンジン回転数変動に重畳するノイズが大きくなる。そこで、本実施形態では、エンジン回転加速度の絶対値が所定値γよりも小さい場合に限って、排気弁６０の停止故障の判定処理を行うようにし、エンジン回転加速度が上記所定値γ以上である場合には、排気弁６０の停止故障の判定処理を禁止するようにした。
［実施の形態１における具体的処理］
　図８は、本発明の実施の形態１における排気弁６０の故障判定処理のルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
　図８に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ６８の出力に基づいてクランクシャフト７４が回転中であるか否かが判定される（ステップ１００）。本実施形態の内燃機関１２は、車両走行中に内燃機関１２の運転を停止可能なハイブリッド車両に搭載されている。このため、本ステップ１００の処理により、排気弁６０の停止故障の判定に先立って、内燃機関１２の運転が停止状態でないことが確認される。
　上記ステップ１００においてクランクシャフト７４の回転中であると判定された場合には、吸排気弁５８、６０の停止要求を伴うフューエルカットの実行要求の発令中であるか否かが判定される（ステップ１０２）。その結果、本ステップ１０２の判定が成立する場合には、本実施形態の排気弁６０の停止故障の判定の前提条件の成立の有無、具体的には、クランク角センサ６８の出力を利用して算出されるエンジン回転加速度の絶対値が所定値γよりも小さいか否かが判定される（ステップ１０４）。尚、上記前提条件の成立の有無を判定する場合には、エンジン回転加速度についての上記判定に加え、エンジン冷却水温度が所定の暖機温度以上であるか等の条件を加えてもよい。
　上記ステップ１０４における判定が成立する場合には、吸気弁５８の停止故障の有無が判定される（ステップ１０６）。全気筒に対して吸気弁５８の停止要求が出された際に、全気筒の吸気弁５８が正常に停止している場合には、吸気圧力が大気圧力に向けて上昇する。従って、例えば、吸気圧力センサ７２により検出される吸気圧力がフューエルカットの実行中に大気圧力になるか否かに基づいて、吸気弁５８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１０６において吸気弁５８の停止故障が生じていないと判定された場合には、上述したトルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が上記所定値βよりも小さいか否かが判定される（ステップ１０８）。本ステップ１０８では、トルク偏差の算出のために、エンジン回転数ＮＥとの関係で吸排気弁５８、６０の停止動作時の負トルクを定めたマップ（上記図４のような関係）を利用して、正常時の負トルク値が取得される。そして、現在の負トルク値から上記マップより取得した負トルク値を引くことにより、上記トルク偏差が算出される。このような算出手法によれば、排気弁６０の停止故障が生じて負トルクが大きい場合には、トルク偏差は、マイナス側に大きな値として算出されることになる。また、上記所定値βは、上記図６（Ａ）に示すように、内燃機関１２の３つもしくは４つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていることを判定可能な値として予め設定された閾値である。
　このため、本ルーチンでは、本ステップ１０８の判定が不成立である場合、つまり、正常時の負トルクに対する現在の負トルクの偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値β以上であると判定された場合には、３つもしくは４つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていると判定される（ステップ１１０）。
　一方、上記ステップ１０８の判定が成立する場合、つまり、トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値βよりも小さいと判定された場合には、次いで、トルク偏差がマイナスの値であり、かつ、当該トルク偏差の絶対値が上記所定値αよりも小さいか否かが判定される（ステップ１１２）。本ステップ１１２における所定値αは、上記所定値βよりも大きな値として設定されている。また、所定値αは、全気筒の排気弁６０の停止動作が正常な状態ではなく、単数もしくは２の気筒において排気弁６０の停止故障が生じていることを判定可能な値として予め設定された閾値である。
　上記ステップ１１２の判定が不成立である場合、つまり、トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値α以上である（α≦トルク偏差＜β）と判定された場合には、更に、エンジン回転数ＮＥ変動が所定値ζよりも大きいか否かが判定される（ステップ１１４）。本ステップ１１４における所定値ζは、上記図６（Ｂ）に示すように、内燃機関１２の単数もしくは２つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていることを判定可能な値として予め設定された閾値である。このため、本ステップ１１４においてエンジン回転数ＮＥ変動が所定値ζよりも大きいと判定された場合には、単数もしくは２つの気筒において排気弁６０の停止故障が生じていると判定される（ステップ１１６）。
　一方、上記ステップ１１２の判定が成立する場合、つまり、トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値αよりも小さいと判定された場合には、全気筒の排気弁６０の停止動作が正常であると判定される（ステップ１１８）。
　以上説明した図８に示すルーチンによれば、吸排気弁５８、６０の停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された場合に、吸気弁５８の停止故障が生じていない場合の内燃機関１２の負トルクの大きさに基づいて、排気弁６０の停止故障の有無が判定される。既述したように、各気筒の吸気弁５８の停止動作が正常に行われている状況下において、排気弁６０の停止動作が正常に行われている気筒では、作動ガスの流動損失が無くなるのでクランクシャフト７４が非常に回り易い状態となる。一方、排気弁６０の停止故障が生じている気筒では、排気弁６０を介した作動ガスの流動の存在によってクランクシャフト７４が回りにくい状態となり、内燃機関１２の負トルクが、吸排気弁５８、６０の両弁の停止動作が正常に行われた場合と比べて大きくなる。このため、上記ルーチンの処理によれば、このような傾向を有する負トルクを利用して、故障判定のための専用のセンサを備える必要なしに、排気弁６０の停止動作についての故障の有無を良好に判定することができる。
　また、上記ルーチンによれば、正常時の負トルクに対する現在の負トルクのトルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値β以上である場合には、当該トルク偏差のみを利用して、複数の気筒（本実施形態では、３つもしくは４つの気筒）において排気弁６０の停止故障が生じていることを判定することができる。
　また、上記ルーチンによれば、上記トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値βよりも小さい場合、すなわち、トルク偏差のみでは停止故障の判定が困難な場合には、エンジン回転数変動をも故障判定項目に加えることにより、停止故障の発生気筒が少ない場合（本実施形態では、停止故障の発生気筒が単数もしくは２つである場合）において、排気弁６０の停止故障を良好に判定することが可能となる。
　また、上記ルーチンでは、エンジン回転加速度の絶対値が所定値γよりも小さい場合にのみ、排気弁６０の停止故障についての上記判定を行うようにしている。これにより、エンジン回転数変動に重畳するノイズが少ない運転領域において、排気弁の停止故障の上記判定が行われるようにすることができるので、停止故障の誤判定を防止することができる。
　また、上記ルーチンによれば、上記所定値βおよびαを用いたトルク偏差の判定を行うことにより、トルク偏差がマイナス側に大きい場合には、当該トルク偏差がマイナス側に小さい場合と比較して、排気弁６０の停止動作についての故障が生じている気筒数が多いと判定されることになる。このように、上記ルーチンの処理によれば、排気弁６０の停止故障の発生気筒数を判定することができる。
　ところで、上述した実施の形態１においては、正常時の負トルクに対する現在の負トルクのトルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合、すなわち、トルク偏差のみでは停止故障の検出が困難な場合には、エンジン回転数変動をも故障判定項目に加えるようにしている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、エンジン回転数変動に代え、内燃機関のトルク変動（例えば、トルクセンサ７０を用いて取得可能）をこの場合の故障判定項目として加えるようにしてもよい。そして、トルク変動が所定の第２判定値よりも大きい場合に、排気弁の停止動作についての故障が生じていると判定してもよい。また、本発明を応用し、クランク角度との関係でエンジン回転数変動またはトルク変動のパターンを判定することとすれば、排気弁６０の停止故障が生じている気筒を特定することも可能となる。
　また、上述した実施の形態１においては、トルクセンサ７０の出力を利用して内燃機関１２の負トルクを取得するようにしている。しかしながら、本発明の負トルク取得手段はこれに限定されるものではなく、例えば、クランク角センサ６８を用いて検出されるエンジン回転数またはエンジン回転加速度等に基づいて負トルクもしくは負トルクの相関値を取得（算出）するものであってもよい。
　また、上述した実施の形態１においては、弁停止機構を備える内燃機関１２がハイブリッド車両に搭載されているシステムを例に挙げて、本発明における排気弁の故障判定手法について説明した。しかしながら、本発明は、弁停止機構を備える内燃機関がハイブリッド車両に搭載されているシステムへの適用に限定されるものではなく、弁停止機構を備える内燃機関のみを動力源として駆動される車両に対しても同様に適用可能である。
　また、上述した実施の形態１においては、直列４気筒型の内燃機関１２を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、直列４気筒型に限定されるものではない。すなわち、本発明は、故障判定処理に用いるトルク偏差、更にはエンジン回転数変動もしくはトルク変動の判定値を適宜変更することにより他の形式の内燃機関に対しても適用することができる。
　尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁故障判定手段」が、トルクセンサ７０の出力を利用して内燃機関１２の負トルクを取得することにより前記第１の発明における「負トルク取得手段」が、上記図８に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「排気弁故障判定手段」が、それぞれ実現されている。
　また、上述した実施の形態１においては、所定値βが前記第２の発明における「第１判定値」に相当している。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第３の発明における「エンジン変動取得手段」が実現されている。また、所定値ζが前記第３の発明における「第２判定値」に相当している。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第４の発明における「回転加速度取得手段」が実現されている。また、所定値αが前記第４の発明における「第３判定値」に相当している。
１０　駆動システム
１２　内燃機関
１４　モータ
４０　ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２　ピストン
４６　吸気通路
４８　排気通路
５４　燃料噴射弁
５８　吸気弁
６０　排気弁
６２　吸気可変動弁装置
６４　排気可変動弁装置
６８　クランク角センサ
７０　トルクセンサ
７２　吸気圧力センサ
７４　クランクシャフト

Claims (5)

  1. 　吸気弁および排気弁のそれぞれの動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り替え可能な弁停止機構と、
    　前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記吸気弁の停止動作についての故障の有無を判定する吸気弁故障判定手段と、
    　内燃機関の負トルクを取得する負トルク取得手段と、
    　前記吸気弁の停止動作に故障が生じていないと判定された場合において、前記吸気弁および前記排気弁のそれぞれの動作状態を前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態に切り替える弁停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された際の前記負トルクの大きさに基づいて、前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記排気弁の停止動作についての故障の有無を判定する排気弁故障判定手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記排気弁故障判定手段は、前記弁稼動状態から前記閉弁停止状態への前記吸気弁および前記排気弁のそれぞれの停止動作が正常に行われた場合の前記内燃機関の負トルクに対する現在の負トルクのトルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が所定の第１判定値以上である場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じていると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関のエンジン回転数変動またはトルク変動を取得するエンジン変動取得手段を更に備え、
    　前記排気弁故障判定手段は、前記トルク偏差がマイナスの値であり、かつ当該トルク偏差の絶対値が前記第１判定値よりも小さい場合において、前記エンジン回転数変動または前記トルク変動が所定の第２判定値よりも大きい場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じていると判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記内燃機関の制御装置は、エンジン回転加速度を取得する回転加速度取得手段を更に備え、
    　前記排気弁故障判定手段は、前記エンジン回転加速度の絶対値が所定の第３判定値よりも小さい場合に、前記排気弁の前記停止動作についての故障の有無の判定を実行することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記排気弁故障判定手段は、前記トルク偏差がマイナス側に大きい場合には、当該トルク偏差がマイナス側に小さい場合と比較して、前記排気弁の前記停止動作についての故障が生じている気筒数が多いと判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
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