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JP6107677B2 - 可変バルブ機構の異常診断装置及び異常診断方法 - Google Patents

可変バルブ機構の異常診断装置及び異常診断方法 Download PDF

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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及び異常診断方法に関する。
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を備え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を備え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。
そこで、本発明は、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精度良く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、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、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、排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と、所定の診断条件成立時に、前記第１モードにおける吸入空気量として前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるときに前記吸入空気量検出手段によって検出された第１吸入空気量と、前記第２モードにおける吸入空気量として前記第１吸入空気量が検出された後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに前記吸入空気量検出手段によって検出された第２吸入空気量とを用い、前記第１吸入空気量及び前記第１吸入空気量検出時と前記第２吸入空気量検出時のエンジン状態の変化に応じて前記第２吸入空気量検出時における前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるときの吸入空気量に相当する値として設定された第３吸入空気量と前記第２吸入空気量とに基づいて前記第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算出する排気戻り量算出手段と、所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出手段によって検出された排気ガスの圧力に基づいて前記第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排気ガスの戻り量と前記排気戻り量推定手段によって推定された前記排気ガスの戻り量との差が診断閾値より大き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、前記排気戻り量推定手段は、前記排気ガス圧力検出手段によって検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、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、前記排気戻り量算出手段は、前記第３吸入空気量と前記第２吸入空気量との差に基づいて前記第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算出する、ことを特徴とする。
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記エンジン状態は、エンジン回転数である、ことを特徴とする。
また、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、吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、前記排気戻り量推定手段は、前記吸気圧力検出手段によって検出される吸気圧力が低いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、ことを特徴とする。
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、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段を備え、前記排気戻り量推定手段は、前記排気ガス温度検出手段によって検出される排気ガスの温度が低いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、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、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、前記異常判定手段は、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判定を行う、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、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、前記異常判定手段は、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判定を行う、ことを特徴とする。
また更に、本願の請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７の何れか１項に係る発明において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、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排気ガスの戻り量を補正する排気戻り量補正手段と、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排気ガスの戻り量と前記排気戻り量推定手段によって推定された前記排気ガスの戻り量との差が診断閾値より大き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９に係る発明は、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方法であって、前記第１モードにおける吸入空気量を検出する第１吸入空気量検出ステップと、前記第２モードにおける吸入空気量を検出する第２吸入空気量検出ステップと、排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出ステップと、所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出ステップにおいて検出された前記排気ガスの圧力に基づいて前記第１モードと前記第２モードとの吸入空気量の変化量を推定する吸入空気変化量推定ステップと、前記第１吸入空気量検出ステップにおいて前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるとき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吸入空気変化量推定ステップにおいて推定された吸入空気量の変化量とに基づいて前記第２モードにおける吸入空気量を推定する吸入空気量推定ステップと、前記第２吸入空気量検出ステップにおいて前記第１モードにおける吸入空気量の検出後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに検出された前記第２モードにおける吸入空気量と前記吸入空気量推定ステップにおいて推定された前記第２モードにおける吸入空気量との差が診断閾値より大きい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定ステップと、を備え、前記吸入空気変化量推定ステップは、前記排気ガス圧力検出ステップにおいて検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記吸入空気量の変化量を大きく推定する、ことを特徴とする。
また更に、本願の請求項１０に係る発明は、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、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、排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と、所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出手段によって検出された前記排気ガスの圧力に基づいて前記第１モードと前記第２モードとの吸入吸気量の変化量を推定する吸入空気変化量推定手段と、前記吸入空気量検出手段によって前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるとき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吸入空気変化量推定手段によって推定された吸入空気量の変化量とに基づいて前記第２モードにおける吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、前記吸入空気量検出手段によって前記第１モードにおける吸入空気量の検出後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに検出された前記第２モードにおける吸入空気量と前記吸入空気量推定手段によって推定された前記第２モードにおける吸入空気量との差が診断閾値より大きい場合に、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、前記吸入空気変化量推定手段は、前記排気ガス圧力検出手段によって検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記吸入空気量の変化量を大きく推定する、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、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及び第２モードにおける吸入空気量に基づいて算出した第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、排気ガスの圧力に基づいて推定した第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の差が診断閾値より大き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行う。
これにより、可変バルブ機構の異常診断を、第１及び第２モードにおける吸入空気量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と、排気ガスの圧力に基づいて推定した第２モードにおける排気ガスの戻り量とを比較して、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、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精度良く行うことができる。
また、排気ガスの戻り量は、排気ガスの圧力が高いほど大きく推定することにより、排気ガスの圧力が高い場合は低い場合に比して吸気圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができ、前記効果を有効に奏することができる。
また、本願の請求項２に係る発明によれば、排気ガスの戻り量は、第１モードにおける吸入空気量として検出される第１吸入空気量、及び第１吸入空気量検出時と第２モードにおける吸入空気量として検出される第２吸入空気量を検出する第２吸入空気量検出時のエンジン状態の変化に応じて設定された第３吸入空気量と、第２吸入空気量との差に基づいて算出することにより、前記効果を有効に得ることができる。
また、本願の請求項３に係る発明は、エンジン状態は、エンジン回転数であることにより、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、前記効果を有効に得ることができる。
また、本願の請求項４に係る発明によれば、排気ガスの戻り量は、吸気圧力が低いほど大きく推定することにより、吸気圧力が低い場合は高い場合に比して排気ガスの圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができ、前記効果を有効に奏することができる。
更に、本願の請求項５に係る発明によれば、排気ガスの戻り量は、排気ガスの温度が低いほど大きく推定することにより、排気ガスの温度が低い場合は高い場合に比して排気ガスの密度が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができ、前記効果を有効に奏することができる。
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、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判定を行うことにより、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、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、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判定を行うことにより、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内及び排気通路内の流れが安定した状態にあるので、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。
また更に、本願の請求項８に係る発明によれば、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とが異なる場合に、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９、１０に係る発明によれば、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、排気ガスの圧力に基づいて第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化量を推定し、検出した第１モードにおける吸入空気量と推定した吸入空気量の変化量とに基づいて第２モードにおける吸入空気量を推定し、検出した第２モードにおける吸入空気量と推定した第２モードにおける吸入空気量との差が診断閾値より大き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行う。
これにより、可変バルブ機構の異常診断を、第１モード及び第２モードにおける吸入空気量と、排気ガスの圧力に基づいて推定した第２モードにおける排気ガスの戻り量に対応する第１モードと第２モードの吸入空気量の変化量とを用い、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、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、吸入空気量の変化量は、排気ガスの圧力が高いほど大きく推定することにより、排気ガスの圧力が高い場合は低い場合に比して吸気圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して吸入空気量の変化量を精度良く推定することができ、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。 可変バルブ機構の異常診断処理を示すフローチャートである。 可変バルブ機構の別の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。
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、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、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、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る場合に、アクセル開度が全閉状態にされると、排気バルブ１４の作動を第１モードと第２モードとの間で切り換えるように可変バルブ機構１８の作動を制御し、第１モードにおける吸入空気量と第２モードにおける吸入空気量とに基づいて第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算出し、一方、排気ガスの圧力に基づいて第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推定し、算出した排気ガスの戻り量と推定した排気ガスの戻り量とを比較して可変バルブ機構１８の異常診断処理を行うようになっている。
図４は、可変バルブ機構の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の異常診断処理時には、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、例えば時速７０ｋｍ以上であり、且つ排気バルブ１４の作動が第１モードに設定されている場合に、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、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、後述するような第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を行うに際して、前記エンジン回転数の変動が安定しているとき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ｔ１において吸入空気量Ｑ１とエンジン回転数Ｎ１とを検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ１における吸入空気量Ｑ１とエンジン回転数Ｎ１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ｔ２において吸入空気量Ｑ２とエンジン回転数Ｎ２とを検出すると共に排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０を検出し、コントロールユニットＣに、時間ｔ２における吸入空気量Ｑ２、エンジン回転数Ｎ２、排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０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Ｑ２は第１モードにおける吸入空気量Ｑ１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（Ｑ１−Ｑ２）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Ｑ２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Ｑ１を検出したときのエンジン回転数Ｎ１と、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２を検出したときのエンジン回転数Ｎ２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Ｑ１を、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２を検出したときの第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’に補正する。
そして、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１と第２モードにおける吸入空気量Ｑ２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（Ｑ１−Ｑ２）を、補正した第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’を用いて第２モードにおける排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）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Ｑ２を検出したときの排気ガスの圧力に基づいて、具体的には排気ガスの圧力に加えて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。
Figure 0006107677
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、Ｐ０は排気ガスの圧力、ｐ１は吸気圧力、Ｔ０は排気ガスの温度である。また、Ｃｄは流量係数、Ａｔ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（Ｑ１’−Ｑ２）と推定した排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１’−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１より大きくなると、可変バルブ機構１８が異常であると判定する。
診断閾値Ｘ１は、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、複数設けられた可変バルブ機構１８のうち、検出したい可変バルブ機構１８の異常数に応じた値に設定すればよい。例えば、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の異常を検出する場合には、排気ガスの戻り量の推定値Ｍの１／４の値から推定誤差分を考慮した値に設定すればよく、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ができる。
可変バルブ機構１８が故障して、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ｔ１において吸入空気量Ｑ１が検出されるものの、時間ｔ２において検出される吸入空気量Ｑ２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と推定した排気ガスの戻り量との差が大き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。
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、吸気行程に排気バルブ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、本実施形態では可変バルブ機構１８の異常を検出して燃料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、可変バルブ機構１８が故障して、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ｔ２において吸入空気量Ｑ２が検出されるものの、時間ｔ１において検出される吸入空気量Ｑ１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と推定した排気ガスの戻り量との差が大き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。
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、吸気行程に排気バルブ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。
図８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８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、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）。
異常診断条件として、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、例えば時速７０ｋｍ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。すなわち、本実施形態で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。
ステップＳ１での判定結果がイエス（ＹＥＳ）になると、すなわち異常診断条件が成立すると、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異常診断処理を実行する。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Ｓ２）。前述したように、本実施形態では、コントロールユニットＣが、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しているときに、異常診断が行われる。
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ｔ１になったか否かが判定され（ステップＳ３）、時間ｔ１になると、時間ｔ１において第１モードにおける吸入空気量Ｑ１とエンジン回転数Ｎ１とを検出し、吸入空気量Ｑ１とエンジン回転数Ｎ１とがコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ４）。
吸入空気量Ｑ１とエンジン回転数Ｎ１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可変バルブ機構１８の作動を制御する（ステップＳ５）。そして、時間ｔ１から所定時間経過後の時間ｔ２になったか否かが判定され（ステップＳ６）、時間ｔ２になると、時間ｔ２において第２モードにおける吸入空気量Ｑ２、エンジン回転数Ｎ２、排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０を検出し、吸入空気量Ｑ２、エンジン回転数Ｎ２、排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０がコントロールユニットＣに読み込まれる（ステップＳ７）。
次に、コントロールユニットＣでは、時間ｔ２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’が算出される（ステップＳ８）。ステップＳ４において読み込まれたエンジン回転数Ｎ１とステップＳ７において読み込まれたエンジン回転数Ｎ２の差に基づいて、ステップＳ４において読み込まれた第１モードにおける吸入空気量Ｑ１を、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２を検出したときの第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’に補正して算出される。
時間ｔ２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’が算出されると、ステップＳ８において算出した吸入空気量Ｑ１’とステップＳ７において読み込まれた吸入空気量Ｑ２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（Ｑ１’−Ｑ２）が算出される（ステップＳ９）。
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Ｓ７において読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０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Ｓ１０）。
そして、コントロールユニットＣでは、ステップＳ９において算出された実測による排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）とステップＳ１０において算出された推定式による排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１’−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１より大きいか否かが判定される（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１での判定結果がイエスの場合、すなわち実測による排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）と推定式による排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１’−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１より大きい場合、可変バルブ機構１８が異常であると判定し（ステップＳ１２）、警報を作動して警報ランプ５５を点灯させ（ステップＳ１３）、異常診断を終了する。
一方、ステップＳ１１での判定結果がノー（ＮＯ）の場合、すなわち実測による排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）と推定式による排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１’−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１以下である場合、可変バルブ機構１８が正常であると判定し（ステップＳ１４）、異常診断を終了する。
なお、前記異常診断処理では、排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）と推定式による排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１’−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１より大き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、例えばエンジン回転数の変動が十分に小さい、あるいはエミッション性能や診断精度との関係でエンジン回転数による補正を省略可能であると判断できる場合などにおいては、第１モードと第２モードと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（Ｑ１−Ｑ２）と推定式による排気ガスの戻り量Ｍとの差｜Ｍ−（Ｑ１−Ｑ２）｜が診断閾値Ｘ１より大き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、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及び第２モードにおける吸入空気量に基づいて算出した第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と、排気ガスの圧力に基づいて推定した第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との差が診断閾値より大き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行う。
これにより、可変バルブ機構１８の異常診断を、第１及び第２モードにおける吸入空気量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と、排気ガスの圧力に基づいて推定した第２モードにおける排気ガスの戻り量とを比較して、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、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の異常診断を精度良く行うことができる。
また、排気ガスの戻り量は、排気ガスの圧力が高いほど大きく推定することにより、排気ガスの圧力が高い場合は低い場合に比して吸気圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができる。
また、排気ガスの戻り量は、吸気圧力が低いほど大きく推定することにより、吸気圧力が低い場合は高い場合に比して排気ガスの圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができる。
更に、排気ガスの戻り量は、排気ガスの温度が低いほど大きく推定することにより、排気ガスの温度が低い場合は高い場合に比して排気ガスの密度が大きくなるために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が大きくなることを反映して排気ガスの戻り量を精度良く推定することができる。
本実施形態では、エンジン１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の異常判定を行うことにより、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、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、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の異常判定を行うことにより、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、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、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Ｎ１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Ｎ２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することにより排気ガスの戻り量を補正し、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とが異なる場合に、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、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異常診断を行い、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を行うため、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、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。
前述した実施形態（第１実施形態）では、算出した排気ガスの戻り量（Ｑ１’−Ｑ２）と推定した排気ガスの戻り量Ｍとを比較して可変バルブ機構１８の異常を診断しているが、第２モードにおける排気ガスの戻り量に対応して吸入空気量が変化するものとして、第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化量を推定し、検出した第１モードにおける吸入空気量と推定した吸入空気量の変化量とに基づいて第２モードにおける吸入空気量を推定し、検出した第２モードにおける吸入空気量と推定した第２モードにおける吸入空気量とを比較して可変バルブ機構の異常診断を行うようにする別の実施形態（第２実施形態）も可能である。
図９は、可変バルブ機構の別の異常診断処理を示すフローチャートである。図９に示す第２実施形態に係る異常診断処理においても、図８に示す第１実施形態に係る異常診断処理と同様に、コントロールユニットＣでは、ステップＳ１〜Ｓ８が行われるが、ステップＳ８において時間ｔ２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’が算出されると、前記数１で示す推定式を用いて、ステップＳ７において読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ０、吸気圧力ｐ１及び排気ガスの温度Ｔ０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排気ガスの戻り量Ｍが算出され、算出された排気ガスの戻り量Ｍに応じて第２モードにおける吸入空気量が変化するものとして、第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化量Ｍが推定される（ステップＳ２１）。
第２モードにおける吸入空気量の変化量Ｍが推定されると、コントロールユニットＣでは、ステップＳ８において算出された時間ｔ２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’とステップＳ２１において算出された吸入空気量の変化量Ｍとに基づいて、時間ｔ２の第１モードにおける吸入空気量Ｑ１’から第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化量Ｍを減じて時間ｔ２の第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１'−Ｍ）が推定される（ステップＳ２２）。
そして、ステップＳ７において読み込まれた第２モードにおける吸入空気量Ｑ２とステップＳ２２において推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１'−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１’−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１より大きいか否かが判定される（ステップＳ２３）。
ステップＳ２３での判定結果がイエスの場合、すなわち読み込まれた第２モードにおける吸入空気量Ｑ２と推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１'−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１’−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１より大きい場合、可変バルブ機構１８が異常であると判定し（ステップＳ２４）、警報を作動して警報ランプ５５を点灯させ（ステップＳ２５）、異常診断を終了する。
一方、ステップＳ２３での判定結果がノーの場合、すなわち読み込まれた第２モードにおける吸入空気量Ｑ２と推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１'−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１’−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１以下である場合、可変バルブ機構１８が正常であると判定し（ステップＳ２６）、異常診断を終了する。
なお、前記異常診断処理では、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２と推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１'−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１’−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１より大き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、例えばエンジン回転数の変動が十分に小さい、あるいはエミッション性能や診断精度との関係でエンジン回転数による補正を省略可能であると判断できる場合などにおいては、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１を補正することなく、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１と吸入空気量の変化量Ｍとに基づいて第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１−Ｍ）を推定し、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２と、推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１より大き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、第１モードにおける吸入空気量Ｑ１を検出し、第２モードにおける吸入空気量Ｑ２を検出し、排気ガスの圧力Ｐ０を検出し、所定の診断条件成立時に排気ガスの圧力Ｐ０に基づいて第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化量Ｍを推定し、検出された第１モードにおける吸入空気量Ｑ１と推定された吸入空気量の変化量Ｍとに基づいて第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１−Ｍ）を推定し、検出された第２モードにおける吸入空気量Ｑ２と推定された第２モードにおける吸入空気量（Ｑ１−Ｍ）との差｜Ｑ２−（Ｑ１−Ｍ）｜が診断閾値Ｘ１より大きい場合に、可変バルブ機構１８が異常であると判定するようにすることも可能である。
かかる場合には、可変バルブ機構１８の異常診断を、第１モード及び第２モードにおける吸入空気量Ｑ１、Ｑ２と、排気ガスの圧力Ｐ０に基づいて推定した第２モードにおける排気ガスの戻り量に対応する第１モードと第２モードの吸入空気量の変化量Ｍとを用い、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、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の異常診断を精度良く行うことができる。
また、吸入空気量の変化量Ｍは、排気ガスの圧力が高いほど大きく推定することにより、排気ガスの圧力が高い場合は低い場合に比して吸気圧力との差が大きくなるために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が大きくなることを反映して吸入空気量の変化量を精度良く推定することができ、前記効果を有効に奏することができる。また、前述した第１実施形態と同様に、吸気圧力、排気ガス温度に基づいて排気ガス戻り量の推定を行うようにすれば、吸入空気量の変化量を更に精度良く推定することができる。
更に、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Ｎ１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Ｎ２との差に基づいて第１モードにおける吸入空気量Ｑ１を補正し、第１モードと第２モードとの吸入空気量の変化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とが異なる場合に、第２モードにおける吸入空気量を精度良く推定することができ、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、第１実施形態と同様に、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異常診断を行い、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を行うため、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、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。
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。
以上のように、本発明によれば、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精度良く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
４５ ＥＧＲ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 (10)

  1. 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、
    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、
    排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と、
    所定の診断条件成立時に、前記第１モードにおける吸入空気量として前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるときに前記吸入空気量検出手段によって検出された第１吸入空気量と、前記第２モードにおける吸入空気量として前記第１吸入空気量が検出された後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに前記吸入空気量検出手段によって検出された第２吸入空気量とを用い、前記第１吸入空気量及び前記第１吸入空気量検出時と前記第２吸入空気量検出時のエンジン状態の変化に応じて前記第２吸入空気量検出時における前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるときの吸入空気量に相当する値として設定された第３吸入空気量と前記第２吸入空気量とに基づいて前記第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算出する排気戻り量算出手段と、
    所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出手段によって検出された排気ガスの圧力に基づいて前記第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排気ガスの戻り量と前記排気戻り量推定手段によって推定された前記排気ガスの戻り量との差が診断閾値より大き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、
    前記排気戻り量推定手段は、前記排気ガス圧力検出手段によって検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、
    ことを特徴とする可変バルブ機構の異常診断装置。
  2. 前記排気戻り量算出手段は、前記第３吸入空気量と前記第２吸入空気量との差に基づいて前記第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算出する、
    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。
  3. 前記エンジン状態は、エンジン回転数である、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
  4. 吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
    前記排気戻り量推定手段は、前記吸気圧力検出手段によって検出される吸気圧力が低いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、
    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。
  5. 排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段を備え、
    前記排気戻り量推定手段は、前記排気ガス温度検出手段によって検出される排気ガスの温度が低いほど前記排気ガスの戻り量を大きく推定する、
    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。
  6. 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、
    前記異常判定手段は、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判定を行う、
    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。
  7. 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、
    前記異常判定手段は、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判定を行う、
    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。
  8. 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排気ガスの戻り量を補正する排気戻り量補正手段と、
    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排気ガスの戻り量と前記排気戻り量推定手段によって推定された前記排気ガスの戻り量との差が診断閾値より大き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１から請求項７の何れか１項に記載の可変バルブ機構の異常診断装置。
  9. 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方法であって、
    前記第１モードにおける吸入空気量を検出する第１吸入空気量検出ステップと、
    前記第２モードにおける吸入空気量を検出する第２吸入空気量検出ステップと、
    排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出ステップと、
    所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出ステップにおいて検出された前記排気ガスの圧力に基づいて前記第１モードと前記第２モードとの吸入空気量の変化量を推定する吸入空気変化量推定ステップと、
    前記第１吸入空気量検出ステップにおいて前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるとき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吸入空気変化量推定ステップにおいて推定された吸入空気量の変化量とに基づいて前記第２モードにおける吸入空気量を推定する吸入空気量推定ステップと、
    前記第２吸入空気量検出ステップにおいて前記第１モードにおける吸入空気量の検出後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに検出された前記第２モードにおける吸入空気量と前記吸入空気量推定ステップにおいて推定された前記第２モードにおける吸入空気量との差が診断閾値より大きい場合に、前記可変バルブ機構が異常であると判定する異常判定ステップと、
    を備え、
    前記吸入空気変化量推定ステップは、前記排気ガス圧力検出ステップにおいて検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記吸入空気量の変化量を大きく推定する、
    ことを特徴とする可変バルブ機構の異常診断方法。
  10. 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、
    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、
    排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と、
    所定の診断条件成立時に前記排気ガス圧力検出手段によって検出された前記排気ガスの圧力に基づいて前記第１モードと前記第２モードとの吸入吸気量の変化量を推定する吸入空気変化量推定手段と、
    前記吸入空気量検出手段によって前記排気バルブの作動が前記第１モードにあるとき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吸入空気変化量推定手段によって推定された吸入空気量の変化量とに基づいて前記第２モードにおける吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、
    前記吸入空気量検出手段によって前記第１モードにおける吸入空気量の検出後に前記排気バルブの作動が前記第２モードにあるときに検出された前記第２モードにおける吸入空気量と前記吸入空気量推定手段によって推定された前記第２モードにおける吸入空気量との差が診断閾値より大きい場合に、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、
    前記吸入空気変化量推定手段は、前記排気ガス圧力検出手段によって検出される前記排気ガスの圧力が高いほど前記吸入空気量の変化量を大きく推定する、
    ことを特徴とする可変バルブ機構の異常診断装置。
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