特開 2023-177877 エンジンの診断方法及びエンジンシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023177877

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】エンジンの診断方法及びエンジンシステム

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20231207BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 366

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090830

(22)【出願日】2022-06-03

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和３年９月２８日 欧州においてマツダ車を取り扱う販売店にて販売を開始

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】大西 毅

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】岡田 茂美

(72)【発明者】

【氏名】松本 忠大

(72)【発明者】

【氏名】吉田 壮太郎

(72)【発明者】

【氏名】岡部 龍之介

【テーマコード（参考）】

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G384AA01

3G384DA42

3G384ED01

3G384ED07

3G384FA01Z

3G384FA08Z

3G384FA28Z

3G384FA58Z

(57)【要約】

【課題】低負荷での車両走行中においても吸気バルブとバルブシート間のデポジットの噛み込みを検出する。
【解決手段】車両走行中常にエアフローセンサからの検出値afから最小値af_min（S３２）と平均値af_mav（S３３）とを算出し、算出された最小値af_minと平均値af_mavに基づいて判定指標ind_diagを算出（S３４）する。当該判定指標ind_diagとエンジンの運転状態から算出（S３５）される判定閾値ind_failとを比較（S３６）し、判定指標ind_diagが判定閾値ind_failを下回った場合、デポジットが噛み込んでいると診断する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダに連通する吸気通路と、往復動することにより前記シリンダと前記吸気通路との連通を開閉する吸気バルブとを備えたエンジンの診断方法であって、
前記吸気通路を通る空気流量を検出する吸気流量検出工程、及び
該吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値又は吸気流量に関連する値が所定値未満であることを条件として、前記吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定するバルブ動作判定工程、
を有するエンジンの診断方法。

【請求項2】

前記吸気流量検出工程は、前記吸気通路に設けられたエアフローセンサを用いて実行されることを特徴とする、
請求項1に記載のエンジンの診断方法。

【請求項3】

前記バルブ動作判定工程は、
前記吸気流量検出工程において検出した吸気流量検出値の所定期間の平均値を算出する平均値算出副工程、
該平均値算出副工程で算出した平均値と前記吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値とから、前記吸気流量に関連する値を算出する関連値算出副工程、及び
該関連値算出副工程で算出した吸気流量に関連する値を閾値と比較する比較副工程、
からなる請求項１又は請求項２に記載のエンジンの診断方法。

【請求項4】

前記関連値算出副工程は、
前記吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値の前記平均値算出副工程で算出した平均値による除算により前記吸気流量に関連する値が算出される、請求項3に記載のエンジンの診断方法。

【請求項5】

シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダに連通する吸気通路と、往復動することにより前記シリンダと前記吸気通路との連通を開閉する吸気バルブとを持つエンジン、
前記吸気通路を通り前記吸気バルブ開弁時に前記シリンダに流入する吸気流量を検出する吸気流量検出部及び、
該吸気流量検出部に電気的に接続され、該吸気流量検出部から受信した検出値又はそれに関連する値が所定値未満であることを条件として、前記吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定するように構成された制御器、
を有するエンジンシステム。

【請求項6】

前記吸気流量検出部が、前記吸気通路の上流部に配置されたエアフローセンサを含む、
請求項5に記載のエンジンシステム。

【請求項7】

前記制御器は、さらに
前記吸気流量検出部から受信した検出値の所定期間の平均値を算出し、
算出した平均値と該吸気流量検出部から受信した検出値とから、検出値に関連する値を算出し、そして
算出した検出値に関連する値を閾値と比較するように構成された、
請求項5又は請求項6に記載のエンジンシステム。

【請求項8】

前記制御器は、さらに
前記吸気流量検出部から受信した検出値の算出した平均値による除算により検出値に関連する値を算出するように構成された、
請求項7に記載のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンにおける吸気バルブの動作異常を検知する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンにおいては、吸気通路に付着したデポジットが剥がれ、燃焼室方向に流れ、吸気バルブとバルブシートとの間にデポジットが噛み込むことがある。吸気バルブとバルブシートとの間にデポジットが噛み込んだ場合には、吸気バルブの閉鎖不良が生じ、圧縮漏れを引き起こす。圧縮漏れを起こすと、圧縮行程において筒内温度が充分に上がらずディーゼルエンジンにおいては着火不良につながることがある。このため、デポジットの噛み込みによる吸気バルブの閉鎖不良を検知する必要がある。

【0003】

特許文献１には、クランク角センサからのクランク角速度情報に基づいてデポジットの噛み込みによる吸気バルブの閉鎖不良を検知する手法が開示されている。

【0004】

特許文献1に開示の技術は、車両の減速燃料カット中にクランク各センサからのクランク角速度情報に基づいて、デポジットの噛み込みによる吸気バルブの閉鎖不良を検知するものである。クランク角速度情報は、圧縮上死点を中心とする３０°CAの区間の通過時間T５とその後の膨張行程における３０°CAの区間の通過時間T７とから算出された各通過時間の比率（T５／T７）を閾値と比較することによってデポジットの噛み込みによる吸気バルブの閉鎖不良を検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１８４８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献1に記載の手法は減速燃料カット中における検出である。しかしながら、吸気通路内に流れが発生する状況下であればデポジットの噛み込みによる吸気バルブの閉鎖不良は生じるため、車両走行中のいかなる状況においても吸気バルブの閉鎖不良を検知する必要がある。そこで、特許文献1に記載の手法を燃焼中にも用いることが考えられる。

【0007】

特許文献1に記載の技術を用いた燃焼中における検出方法は、各気筒の同サイクル内の通過時間の比率（T５／T７）を全気筒平均と比較することにより、平均を大きく下回った時に吸気バルブの閉鎖不良を検知する手法となることが考えられる。ここで、燃焼中での検出は燃料噴射弁の個体差による気筒間の燃料噴射量の微量な差異が生じることが問題となる。燃料噴射量の微量な差異はエンジンの発生トルクの差異を生じさせる。それに伴って膨張行程でのクランク角速度の差異を引き起こすため、燃焼中の検出では気筒間の燃料噴射量の差異を考慮しなければならない。

【0008】

中負荷以上においては、1回の燃料噴射弁からの燃料噴射総量に対する各気筒間の燃料噴射量の差異の比率が小さい。そのため、クランク角速度の差異が小さく吸気バルブの閉鎖不良の検出に影響を及ぼさない。一方で低負荷においては、1回の燃料噴射弁からの燃料噴射総量に対する各気筒間の燃料噴射量の差異の比率が大きくなるため、吸気バルブが正常に閉鎖していてもクランク角速度の差異が大きくなり、吸気バルブの閉鎖不良を検知することが困難となる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本件発明者は、上記課題の解決に向け、まず吸気バルブの閉鎖不良を起こした車両から異常発生前所定期間の各センサの出力データを収集した。そのデータを解析した結果、吸気バルブの閉鎖不良発生時にエアフローセンサが出力する吸気流量値が著しく低下するという現象を発見した。当該現象について以下のように考察をした。本来、吸気バルブが正常に閉鎖している場合、エアフローセンサの出力するデータは吸気行程にある気筒が吸引する空気量のみを示す。しかしながら、吸気バルブの閉鎖不良を起こした気筒が圧縮行程にある際、吸気バルブの閉鎖不良を起こした気筒は吸気通路への筒内の空気の吹き返しを発生させる。そのため、吸気バルブの閉鎖不良を起こした気筒からの圧縮行程で吹き返される空気の量と、その時に吸気行程にある別の気筒へ吸引される空気の量とがほぼ等しくなりエアフローセンサが検出する吸気流量が著しく低下する。この考察から、吸気バルブの閉鎖不良と吸気流量の著しい低下とに強い相関があることが分かった。

【0010】

この知見に基づく第１の発明は、シリンダと、当該シリンダ内を往復動するピストンと、シリンダに連通する吸気通路と、往復動することによりシリンダと吸気通路との連通を開閉する吸気バルブとを備えたエンジンの診断方法である。この方法は、吸気通路を通る吸気流量を検出する吸気流量検出工程、当該吸気流量検出工程で検出した前記吸気流量又はそれに関連する値が所定値未満であることを条件として、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定するバルブ動作判定工程、を有する。

【0011】

このように構成された本発明によれば、バルブ動作判定工程では吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値またはそれに関する値が所定未満であることを条件として、吸気バルブの閉鎖不良の診断を行う。これにより、吸気バルブの閉鎖不良を起こした気筒からの圧縮行程で吹き返される空気の量と、その時に吸気行程にある別の気筒へ吸引される空気の量とがほぼ等しくなることに基づき、吸気バルブの閉鎖不良を診断することができる。従って、従来のクランク角速度情報による吸気バルブの閉鎖不良の検知手法と比較して、本発明の診断方法は空気の流量情報のみで診断を行うことができ、低負荷での車両走行中でも正確に吸気バルブの閉鎖不良を検知することが可能である。

【0012】

第１の発明は、吸気流量検出工程は吸気通路に設けられたエアフローセンサを用いて実行される態様であってもよい。

【0013】

この態様によれば、吸気流量検出部としてエアフローセンサを用いることで、直接の検出によって吸気流量を精度よく検出することができる。

【0014】

第１の発明は、バルブ動作判定工程は、吸気流量検出工程において検出した吸気流量検出値の所定期間の平均値を算出する平均値算出副工程、当該平均値算出副工程で算出した平均値と吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値とから、前記吸気流量に関連する値を算出する関連値算出副工程、及び当該関連値算出副工程で算出した前記吸気流量に関連する値を閾値と比較する比較副工程、を有する態様としてもよい。

【0015】

この態様によれば、前記吸気流量に関する値は吸気流量検出値の所定期間の平均値から算出される。従って、吸気流量検出値が大きくなる場合、あるいは小さくなる場合においても平均値に基づいて算出されるため、より正確に吸気流量値の著しい低下を検出することができる。

【0016】

上記態様において、関連値算出副工程は、吸気流量検出工程で検出した吸気流量検出値の平均値算出副工程で算出された平均値による除算により前記吸気流量に関連する値を算出するものであってもよい。

【0017】

この態様によれば、吸気流量検出値から平均値算出副工程で算出された平均値を除算することにより、吸気流量が著しく低下した場合の平均値からの偏差をより高い精度で検出することができる。このことから、吸気バルブの閉鎖不良をより正確に判定することができる。

【0018】

吸気バルブの閉鎖不良と吸気流量の著しい低下とに強い相関があるという知見に基づく第２の発明は、シリンダと、当該シリンダ内を往復動するピストンと、シリンダに連通する吸気通路と、往復動することによりシリンダと吸気通路との連通を開閉する吸気バルブと吸気流量検出部に電気的に接続された制御器を持つエンジンのエンジンシステムである。この制御器は吸気流量検出部から受信した検出値又はそれに関連する値が所定値未満であることを条件として、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定するように構成されている。

【0019】

第2の発明によれば、制御器は吸気流量検出部から受信した検出値又はそれに関連する値が所定値未満であることを条件として、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定を行う。これにより、吸気バルブの閉鎖不良を起こした気筒からの圧縮行程で吹き返される空気の量と、その時に吸気行程にある別の気筒へ吸引される空気の量とがほぼ等しくなることに基づき、吸気バルブの閉鎖不良を判定することができる。従って、従来のクランク角速度情報による吸気バルブの閉鎖不良の判定システムと比較して、本発明のエンジンシステムは空気の流量情報のみで判定を行うことができ、低負荷での車両走行中でも正確に吸気バルブの閉鎖不良を判定することが可能である。

【0020】

第２の発明において、吸気流量検出部に吸気通路の上流部に配置されたエアフローセンサが含まれるものであってよい。

【0021】

この態様によれば、吸気流量検出部としてエアフローセンサを用いることにより、直接の検出によって吸気流量を精度よく検出する。

【0022】

第２の発明において、制御器は、さらに吸気流量検出部から受信した検出値の所定期間の平均値を算出し、算出した平均値と吸気流量検出部から受信した検出値とから、検出値に関連する値を算出し、そして算出した検出値又はそれに関連する値を閾値と比較するように構成されていてもよい。

【0023】

この態様によれば、制御器は吸気流量検出値の所定期間の平均値を算出し、算出した平均値と吸気流量検出部から受信した検出値とから、検出値又はそれに関連する値を算出し、そして算出した検出値に関連する値を閾値と比較する。これにより、エアフローセンサが出力する吸気流量値の著しい低下をより正確に検出することができる。

【0024】

第２の発明において、制御器は、さらに吸気流量検出部から受信した検出値から抽出したデータによる除算により検出値に関連する値を算出するよう構成されていてもよい。

【0025】

この態様によれば、制御器は、吸気流量検出部から受信した吸気流量検出値から、抽出したデータを除算することによって検出値に関連する値を算出する。これにより、エアフローセンサが示す値の著しい低下をより正確に検出することができる。

【発明の効果】

【0026】

以上述べたように、本発明によれば、低負荷での車両走行中においても、吸気バルブの閉鎖不良を正確に診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示すシステム図である。

【図2】吸排気弁及びその動弁機構の詳細を示す断面図である。

【図3】エンジンと車輪との間の動力伝達系の構造を概略的に示す平面図である。

【図4】エンジン及び自動変速機の制御系統を示す機能ブロック図である。

【図5】（a）は吸気流量検出値af、（b）は（a）の一部を拡大したタイムチャートである。

【図6】PMCが実行する吸気バルブ閉鎖不良診断の各制御方法を示すフローチャートである。

【図7】図６のステップS３の制御の詳細を示すフローチャートである。

【図8】（a）は最小値af_min、（b）は平均値af_mav、（c）は判定指標 ind_diag及び判定閾値ind_failを示すタイムチャートである。

【図9】図７のステップS３１のマスクフラグにおけるエンジン回転数マスクの詳細を示すフローチャートである。

【図10】図７のステップS３１のマスクフラグにおける吸気スロットル開度マスクの詳細を示すフローチャートである。

【図11】図７のステップS３１のマスクフラグにおける始動時マスクの詳細を示すフローチャートである。

【図12】図７のステップS３１のマスクフラグにおけるEGRバルブ開度マスクの詳細を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示すシステム図である。本図に示されるエンジン１は、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体２から排出された排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するEGR装置５０と、吸気通路３０を流通する吸気を過給する過給装置６０とを備える。

【0029】

エンジン本体２は、例えば図１の紙面に直交する方向に並ぶ複数の気筒２aを有する多気筒型のものである（後述する図３も参照）。エンジン本体２は、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４と、複数のピストン５とを備える。気筒２aは、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４によって形成される。すなわち、複数の気筒２aに対応する複数の円筒空間がシリンダブロック３の内部に形成されるとともに、当該円筒空間を上から閉塞するようにシリンダヘッド４がシリンダブロック３の上面に取り付けられている。ピストン５は、各気筒２aにそれぞれ往復摺動可能に収容されている。なお、本実施形態では、シリンダブロック３からシリンダヘッド４に向かう側を上、その逆を下として扱うが、これは説明の便宜のためであって、エンジン本体２の据付姿勢を限定する趣旨ではない。

【0030】

各気筒２aのピストン５の上方には、それぞれ燃焼室Cが形成されている。各燃焼室Cは、シリンダヘッド４の下面と、気筒２aの側周面（シリンダライナ）と、ピストン５の上面（冠面）とによって画成された空間である。燃焼室Cは、後述する燃料噴射弁９から噴射される燃料の供給を受ける。ピストン５は、燃焼室Cに供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて上下方向に往復運動する。なお、本実施形態のエンジン１はディーゼルエンジンであるから、燃焼室Cへの供給燃料としては、軽油を含有する燃料が用いられる。

【0031】

シリンダブロック３の下部（ピストン５の下方）には、エンジン本体２の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、各気筒２aのピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転する。

【0032】

シリンダブロック３には、クランク角センサSN１及び水温センサSN２が取り付けられている。クランク角センサSN１は、クランク軸７の回転角度であるクランク角と、クランク軸７の回転数であるエンジン回転数とを検出するセンサである。水温センサSN２は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度つまりエンジン水温を検出するセンサである。

【0033】

シリンダヘッド４には、燃料噴射弁９及びグロープラグ１０が取り付けられている。燃料噴射弁９は、各気筒２ａの燃焼室Ｃに燃料を噴射する噴射弁である。グロープラグ１０は、各気筒２ａの燃焼室Ｃを加熱するプラグである。燃料噴射弁９及びグロープラグ１０は、各気筒２ａに対しそれぞれ１つずつ用意されている。

【0034】

燃料噴射弁９は、その先端部が燃焼室Cに露出するようにシリンダヘッド４に取り付けられている。この燃料噴射弁９の先端部には、燃料の出口となる複数の噴孔（図示省略）が形成されている。各噴孔から噴射された燃料は、ピストン５の圧縮作用により高温、高圧化した燃焼室Ｃ内で自着火により燃焼する。

【0035】

グロープラグ１０は、その先端部が燃焼室Ｃに露出するようにシリンダヘッド４に取り付けられている。このグロープラグ１０の先端部には、通電により発熱する発熱素子（図示省略）が備わっている。発熱素子は、通電により短時間で高温化し、燃焼室Ｃを加熱する。

【0036】

グロープラグ１０は、エンジン１の冷間時に作動して燃焼室Ｃを加熱する。具体的に、グロープラグ１０は、始動時のエンジン水温、つまりエンジン１の始動時に水温センサＳＮ２が検出した温度が予め定められた第１温度以下である場合に作動する。また、エンジン１の始動完了後は、第１温度よりも高い第２温度にエンジン水温が達するまで、グロープラグ１０の作動（燃焼室Ｃの加熱）が継続される。

【0037】

シリンダヘッド４には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されている。吸気ポート１１は、各気筒２aの燃焼室Cと吸気通路３０とを連通するポートである。排気ポート１２は、各気筒２aの燃焼室Cと排気通路４０とを連通するポートである。各気筒２aの吸気ポート１１にはそれぞれ吸気弁１３が設けられ、各気筒２aの排気ポート１２にはそれぞれ排気弁１４が設けられている。

【0038】

シリンダヘッド４には、吸気動弁機構１５及び排気動弁機構１６が装備されている。吸気動弁機構１５は、クランク軸７の回転に連動して各気筒２aの吸気弁１３を開閉駆動する機構である。排気動弁機構１６は、クランク軸７の回転に連動して各気筒２ａの排気弁１４を開閉駆動する機構である。吸気弁１３は、吸気動弁機構１５の駆動に応じて、吸気ポート１１の燃焼室C側の開口を周期的に開閉する。排気弁１４は、排気動弁機構１６の駆動に応じて、排気ポート１２の燃焼室C側の開口を周期的に開閉する。

【0039】

クランク軸７には、ベルト等の伝達部材を介してオルタネータ１８が連結されている。オルタネータ１８は、クランク軸７から駆動力を得て発電を行う発電機であり、エンジン１の補機の一種である。オルタネータ１８には、発電量を調整するためのレギュレータ回路（図示省略）が内蔵されている。レギュレータ回路は、車両の電気負荷やバッテリ残量等の条件に応じて発電量を調整することが可能である。

【0040】

吸気通路３０は、各気筒２aの燃焼室Cに吸気を導入するための管状部材である。吸気通路３０は、エンジン本体２に近い下流側の部分に、吸気マニホールド３０a及びサージタンク３０ｂを有する。サージタンク３０bは、各気筒２aへの吸気導入量を均等化するための拡大空間を提供するタンクである。吸気マニホールド３０aは、サージタンク３０bと各気筒２aの吸気ポート１１とを接続する複数の分岐管を含む。なお、吸気通路３０におけるサージタンク３０bよりも上流側の部分は、単管状に形成されている。

【0041】

吸気通路３０におけるサージタンク３０bよりも上流側の部分には、エアクリーナ３１、インタークーラ３２、及び吸気シャッター弁３３が設けられている。エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去するフィルターである。インタークーラ３２は、過給装置６０により圧縮された吸気を冷却する熱交換器である。吸気シャッター弁３３は、吸気の流量を絞るために吸気通路３０に開閉可能に設けられた電動式のバタフライ弁である。エアクリーナ３１、インタークーラ３２、及び吸気シャッター弁３３は、エンジン本体２から遠い上流側からこの順に配置されている。

【0042】

吸気通路３０には、エアフローセンサSN３及び吸気圧センサSN４が取り付けられている。エアフローセンサSN３は、エンジン本体２に導入される吸気の流量を検出するセンサであり、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１よりも下流側の部分に配置されている。吸気圧センサSN４は、エンジン本体２に導入される吸気の圧力を検出するセンサであり、サージタンク３０bに配置されている。

【0043】

排気通路４０は、各気筒２aの燃焼室Cから排出された排気ガスを外部に排出するための管状部材である。排気通路４０は、エンジン本体２に近い上流側の部分に、排気マニホールド４０aを有する。詳細な図示は省略するが、排気マニホールド４０aは、各気筒２aの排気ポート１２と連通する複数の分岐管と、当該分岐管が集合する排気集合部とを含む。なお、排気通路４０における排気マニホールド４０a（排気集合部）よりも下流側の部分は、単管状に形成されている。

【0044】

排気通路４０における排気マニホールド４０aよりも下流側の部分には、触媒装置４１が設けられている。触媒装置４１は、排気ガス中のCO及びHCを酸化して無害化する酸化触媒４１aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するDPF（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４１bとを内蔵している。

【0045】

過給装置６０は、いわゆる２ステージ型の過給装置であり、直列に配置された第１過給機６１及び第２過給機６２を備える。

【0046】

第１過給機６１は、吸気通路３０に配置された第１コンプレッサ６１aと、第１コンプレッサ６１aと同軸に連結されかつ排気通路４０に配置された第１タービン６１bとを含むターボ過給機である。第１コンプレッサ６１aは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３２との間の部分に配置されている。第１タービン６１bは、排気通路４０における触媒装置４１よりも上流側の部分に配置されている。

【0047】

同様に、第２過給機６２は、吸気通路３０に配置された第２コンプレッサ６２aと、第２コンプレッサ６２aと同軸に連結されかつ排気通路４０に配置された第２タービン６２bとを含むターボ過給機である。第２コンプレッサ６２aは、吸気通路３０における第１コンプレッサ６１aよりも下流側の部分、つまり第１コンプレッサ６１aとインタークーラ３２との間の部分に配置されている。第２タービン６２bは、排気通路４０における第１タービン６１bよりも上流側の部分に配置されている。

【0048】

第１過給機６１は、第２過給機６２よりも大型のターボ過給機である。すなわち、第１コンプレッサ６１a及び第１タービン６１bは、第２コンプレッサ６２a及び第２タービン６２bよりも大きいサイズに形成されている。

【0049】

吸気通路３０には、吸気バイパス通路６３が接続されている。吸気バイパス通路６３は、第２コンプレッサ６２aをバイパスするための通路である。吸気バイパス通路６３には、電動式のバイパス弁６３aが開閉可能に設けられている。

【0050】

排気通路４０には、第１排気バイパス通路６４及び第２排気バイパス通路６５が接続されている。第１排気バイパス通路６４は、第１タービン６１bをバイパスするための通路であり、第２排気バイパス通路６５は、第２タービン６２bをバイパスするための通路である。第１排気バイパス通路６４には、電動式のウェストゲート弁６４aが開閉可能に設けられている。第２排気バイパス通路６５には、電動式のレギュレート弁６５aが開閉可能に設けられている。

【0051】

第１過給機６１による過給が行われるとき、ウェストゲート弁６４aは閉弁される。これにより、エンジン本体２から排出された排気ガスが第１タービン６１bに導入され、第１タービン６１bが排気ガスによって回転駆動される。第１コンプレッサ６１aは、第１タービン６１bと連動して回転することにより、吸気を下流側に圧送する。つまり、吸気通路３０内の吸気を圧縮しつつエンジン本体２に送り出す過給が、第１過給機６１により実現される。

【0052】

第２過給機６２による過給が行われるとき、レギュレート弁６５a及びバイパス弁６３aは閉弁される。これにより、エンジン本体２から排出された排気ガスが第２タービン６２bに導入され、第２タービン６２bが排気ガスによって回転駆動される。第２コンプレッサ６２aは、第２タービン６２bと連動して回転することにより、吸気を下流側に圧送する。つまり、吸気通路３０内の吸気を圧縮しつつエンジン本体２に送り出す過給が、第２過給機６２により実現される。

【0053】

EGR装置５０は、EGR通路５１と、EGRクーラ５２と、EGR弁５３とを備える。EGR通路５１は、排気通路４０から吸気通路３０に排気ガスを還流するための通路であり、排気通路４０と吸気通路３０とを互いに接続している。具体的に、EGR通路５１は、排気通路４０における第２タービン６２bよりも上流側の部分と、吸気通路３０における吸気シャッター弁３３とサージタンク３０bとの間の部分とを互いに接続している。EGRクーラ５２は、EGR通路５１を通じて吸気通路３０に還流される排気ガスつまりEGRガスを冷却する熱交換器である。EGR弁５３は、排気ガスの還流量つまりEGR量を調整するためにEGR通路５１に設けられた電動式のバルブである。EGR弁５３は、EGR通路５１におけるEGRクーラ５２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）に配置されている。

【0054】

図２は、エンジン本体２の吸排気弁１３，１４及びその動弁機構１５，１６の詳細を示す断面図である。本図に示すように、吸気弁１３は、ステム部１３aと傘部１３bとを有する。ステム部１３aは、上下方向に長尺な円柱状の部材であり、軸方向（上下方向）に摺動可能なようにシリンダヘッド４に支持されている。傘部１３bは、吸気ポート１１の燃焼室C側の開口を塞ぐことが可能な円盤状の部材であり、ステム部１３aの下端から拡径するように形成されている。

【0055】

同様に、排気弁１４は、ステム部１４aと傘部１４bを有する。ステム部１４a、上下方向に長尺な円柱状の部材であり、軸方向（上下方向）に摺動可能なようにシリンダヘッド４に支持されている。傘部１４b、排気ポート１２の燃焼室Cの開口を塞ぐことが可能な円盤状の部材であり、ステム部１４a下端から拡径するように形成されている。

【0056】

シリンダヘッド４には、バルブシート１１a，１２aが取り付けられている。バルブシート１１aは、吸気ポート１１の燃焼室C側の開口に取り付けられたリング状の部材であり、吸気弁１３の閉弁時にその傘部１３bの周縁と密着する。バルブシート１２aは、排気ポート１２の燃焼室C側の開口に取り付けられたリング状の部材であり、排気弁１４の閉弁時にその傘部１４bの周縁と密着する。

【0057】

吸気動弁機構１５は、カムシャフト２１と、スイングアーム２３と、バルブスプリング２５とを備える。カムシャフト２１は、タイミングチェーン等からなる伝達部材を介してクランク軸７と連係された回転可能なシャフトである。具体的に、カムシャフト２１は、気筒２aの並び方向（図２の紙面に直交する方向）に延びる軸部２１aと、軸部２１aにおける各気筒２aの吸気弁１３に対応する位置に設けられた複数のカム部２１bとを含む。スイングアーム２３は、各気筒２aのカム部２１bの下方において揺動可能に支持されている。バルブスプリング２５は、吸気弁１３を閉方向（上方）に付勢する状態でシリンダヘッド４に取り付けられている。吸気弁１３は、カムシャフト２１の回転に伴いカム部２１bからスイングアーム２３を介して伝達される下向きの押圧力を受けて周期的に開弁する。一方、当該押圧力の非作用時、吸気弁１３は、バルブスプリング２５による上方への付勢力により、傘部１３bがバルブシート１１aに密着する閉弁状態に維持される。

【0058】

同様に、排気動弁機構１６は、カムシャフト２２と、スイングアーム２４と、バルブスプリング２６とを備える。カムシャフト２２は、前記伝達部材を介してクランク軸７と連係された回転可能なシャフトである。具体的に、カムシャフト２２は、気筒２aの並び方向（図２の紙面に直交する方向）に延びる軸部２２aと、軸部２２aにおける各気筒２aの排気弁１４に対応する位置に設けられた複数のカム部２２bとを含む。スイングアーム２４は、各気筒２aのカム部２２bの下方において揺動可能に支持されている。バルブスプリング２６は、排気弁１４を閉方向（上方）に付勢する状態でシリンダヘッド４に取り付けられている。排気弁１４は、カムシャフト２２の回転に伴いカム部２２bからスイングアーム２４を介して伝達される下向きの押圧力を受けて周期的に開弁する。一方、当該押圧力の非作用時、排気弁１４は、バルブスプリング２６による上方への付勢力により、傘部１４ｂがバルブシート１２ａに密着する閉弁状態に維持される。

【0059】

ここで、吸気弁１３のバルブシート部にデポジット（異物）が付着することがある。例えば、吸気通路３０の内壁に付着しているデポジットが、何らかの拍子にはがれて下流側へと流出し、吸気弁１３の傘部１３bとバルブシート１１aとの間に噛み込むことが起こりうる。このようなバルブシート部へのデポジットの付着（噛み込み）は、吸気弁１３の閉鎖不良を引き起こし、圧縮行程中に燃焼室Cから吸気ポート１１又を通じて圧縮空気が漏れる現象である圧縮漏れにつながる。圧縮漏れが起きると、燃焼室Cに噴射された燃料と空気との混合気が適切に燃焼しない（もしくは失火する）着火不良が生じ易くなる。

【0060】

図３は、上述したエンジン１の出力を車両の車輪W１に伝達する動力伝達系の構造を概略的に示す平面図である。車両は、ここではフロントエンジン・リヤドライブ式（FR式）の車両である。このため、図３において、車輪W１は後輪であり、エンジン本体２は車両前部のエンジンルームに配置されている。なお、図３には、列状に並ぶ４つの気筒２aを備えた直列４気筒型のエンジン本体２が例示されるが、気筒２aの数や配置は適宜変更し得る。

【0061】

図３に示すように、本実施形態における車両の動力伝達系は、エンジン本体２に接続された自動変速機１０１と、自動変速機１０１から後方に延びるプロペラシャフト１０２と、プロペラシャフト１０２の後端に接続された差動装置１０３と、差動装置１０３から左右に延びる一対のドライブシャフト１０４とを備える。各ドライブシャフト１０４の車幅方向の端部にはそれぞれ車輪W１が取り付けられている。エンジン本体２の出力回転は、自動変速機１０１で変速された後に、プロペラシャフト１０２を介して差動装置１０３に入力される。差動装置１０３に入力された回転は、左右のドライブシャフト１０４を介して各車輪W１に伝達される。

【0062】

自動変速機１０１は、トルクコンバータ１１０及び変速機本体１２０を含む。トルクコンバータ１１０は、エンジン本体２の出力回転つまりクランク軸７の回転を作動流体（ATF）を介して変速機本体１２０に伝達する流体クラッチである。変速機本体１２０は、トルクコンバータ１１０から入力された回転を変速しつつ車輪W１に伝達する装置である。

【0063】

トルクコンバータ１１０は、エンジン本体２のクランク軸７と一体に回転するポンプインペラ１１１と、ポンプインペラ１１１と対向配置されたタービンランナ１１２と、ポンプインペラ１１１及びタービンランナ１１２の間に配置されたステータ１１３とを内蔵する。ポンプインペラ１１１の回転は、トルクコンバータ１１０内の作動流体を介してタービンランナ１１２に伝達される。タービンランナ１１２の回転は、タービン軸１１４を介して変速機本体１２０に入力される。

【0064】

トルクコンバータ１１０の内部には、ロックアップクラッチ１１５が設けられている。ロックアップクラッチ１１５は、エンジン本体２のクランク軸７とタービンランナ１１２とを断接するクラッチである。ロックアップクラッチ１１５の締結によりクランク軸７とタービンランナ１１２とが連結されると、クランク軸７とタービン軸１１４（変速機本体１２０の入力軸）とが流体を介することなく機械的に連結された状態が得られ、クランク軸７の回転が車輪W１に直接伝達されるようになる。言い換えると、ロックアップクラッチ１１５は、エンジン１の出力軸（クランク軸７）と車輪W１とを直結するクラッチである。

【0065】

ロックアップクラッチ１１５の締結は、動力伝達効率の向上につながる。ただし、エンジン回転数又は車速が低いときにロックアップクラッチ１１５を締結すると、エンジン１の振動が車両に伝わり易くなる。このため、ロックアップクラッチ１１５は、エンジン回転数又は車速が低いときを除く所定の条件下で締結され、エンジン回転数又は車速が低いときは解放（締結解除）される。

【0066】

変速機本体１２０は、減速比の異なる複数のギヤ段を達成可能な多段式の変速機構１２１を内蔵する。変速機構１２１は、複数のプラネタリギヤセットが組み合わされたギヤ機構１２２と、当該ギヤ機構１２２による動力伝達経路を切り替えるために締結又は解放されるクラッチやブレーキを含む複数の摩擦締結要素（図示省略）と、各摩擦締結要素に供給される油圧を制御してその締結／解放を切り替えるソレノイドバルブ等からなる油圧制御弁１２３（図４）とを含む。油圧制御弁１２３が適宜の摩擦締結要素を締結／解放することにより、車両の速度等に応じた所望のギヤ段が変速機構１２１において達成される。トルクコンバータ１１０の出力回転つまりタービン軸１１４の回転は、変速機構１２１のギヤ段に対応する減速比で変速された後にプロペラシャフト１０２（ひいては車輪Ｗ１）に伝達される。

【0067】

図４は、上述したエンジン１及び自動変速機１０１の制御系統を示す機能ブロック図である。本図に示されるPCM７０は、エンジン１及び自動変速機１０１を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。PCM７０は、本発明における「コントローラ」に相当する。

【0068】

PCM７０には、各種センサによる検出情報が入力される。例えば、PCM７０は、上述したクランク角センサSN１、水温センサSN２、エアフローセンサSN３、及び吸気圧センサSN４と電気的に接続されている。PCM７０には、当該各センサにより検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸気流量、及び吸気圧等の情報）が逐次入力される。

【0069】

また、車両には、アクセルセンサSN５及び車速センサSN６が設けられている。アクセルセンサSN５は、車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度つまりアクセル開度を検出するセンサである。車速センサSN６は、車両の走行速度つまり車速を検出するセンサである。これらアクセルセンサSN５及び車速センサSN６による検出情報も、逐次PCM７０に入力される。

【0070】

PCM７０は、前記各センサSN１～SN６からの入力情報に基づいてエンジン１及び自動変速機１０１の各部を制御する。すなわち、PCM７０は、上述した燃料噴射弁９、グロープラグ１０、オルタネータ１８、吸気シャッター弁３３、EGR弁５３、バイパス弁６３a、ウェストゲート弁６４a、及びレギュレート弁６５aと電気的に接続されるとともに、自動変速機１０１のロックアップクラッチ１１５及び油圧制御弁１２３と電気的に接続されている。PCM７０は、これらの機器に対し、前記各センサSN１～SN６からの入力情報に基づき生成した制御信号を出力する。

【0071】

これより、吸気バルブの閉鎖不良をエアフローセンサSN３によって検出するメカニズムについて説明する。図５（a）は、４気筒エンジンにおける吸気流量の変化を示している。具体的には、エアフローセンサSN３から読み込まれる吸気流量検出値afの時間変化を示している。また、図５（b）は、図５（a）のT1からT2の期間を拡大して示している。
時期T11の前後においては、4気筒のうち吸気行程にある気筒C１の吸気バルブのみが開弁している。時期T11における吸気流量検出値af_11は、時期T１と時期T12との間の気筒C１の吸気行程中における最大値である。これは、時期T11が気筒C1のピストン５の下降速度が最大となり、吸気ポートにおける吸気流量が最大となる90 CA（Crank Angle）ATDC（After Top Dead Center）に対応するからである。このように、吸気行程中のピストンの速度の変化に対応して吸気流量検出値afは変化する。

【0072】

時期T11を過ぎると吸気流量検出値afは低下し、時期T12で最小となり、その後上昇に転ずる。ピストンの運動の観点からみると、まず、時期T12で気筒C1が吸気下死点に達し、ピストンが停止し、次の吸気行程に入る気筒C２は吸気上死点にあり、同じくピストンが停止している。そして、時期T12を過ぎると気筒C２のピストンの下降が始まる。時期T12でピストンは静止しているので、気筒C１への吸気流量はほぼゼロとなるが、エアフローセンサSN３が配置される吸気通路上流側では慣性力によって吸気流量が維持され、ある程度の吸気流量検出値af_12が検出されている。

【0073】

時期T12で吸気行程となる気筒C２は時期T13においてピストン下降速度が最大となる90 CA ATDCに達する。そして、時期T13から時期T14まで吸気流量検出値afは低下し、時期T14において気筒C２のピストンは吸気下死点に到達する。時期T14では、気筒C２のピストンは静止しているので、気筒C２への吸気流量はほぼゼロとなるが、エアフローセンサSN３が配置される吸気通路上流側では慣性力によって吸気流量が維持され、ある程度の吸気流量検出値af_14が検出されている。このように、吸気バルブの閉鎖不良が生じる時期T22より前の正常な状態において、吸気流量検出値afの最小値は著しく低下しない。

【0074】

次に、気筒C１に吸気バルブの閉鎖不良が発生する時期T22前後の吸気流量検出値afについて説明する。時期T21の前後においては、4気筒のうち吸気行程にある気筒C１の吸気バルブのみが開弁している。気筒C１は時期T11から１サイクル後の時期T21において、ピストン下降速度が最大となる90 CA ATDCに対応している。時期T21を含む気筒C１の吸気行程中において、気筒C１の吸気バルブとバルブシートとの間にデポジットが入り込む。しかしながら、吸気バルブは開いているため、時期T21での吸気流量検出値af_21と、1サイクル前の気筒C１の時期T11での吸気流量検出値af_11とを比較しても大きな差は生じない。次の時期T22は、時期T12から１サイクル後の気筒C１のピストンの吸気下死点に対応している。時期T22を迎えるときつまり、気筒C１のピストンが吸気下死点に到達するとき、気筒C１の吸気バルブが閉鎖する方向へ動くことで、吸気行程中に吸気バルブとバルブシートとの間に入り込んだデポジットが噛み込む。しかしながら、この時点では吸入作用に影響はないため時期T22での吸気流量検出値af_22と1サイクル前の時期T12での吸気流量検出値af_12とを比較しても大きな差は生じない。

【0075】

次の時期T23は、時期T13から１サイクル後の気筒C２のピストンの90 CA ATDCに対応している。気筒C２が時期T23を含む吸気行程にあるとき、時期T22で吸気バルブの閉鎖不良が生じた気筒C１は圧縮行程にある。気筒C１の圧縮行程において、シリンダ内で圧縮された空気は吸気バルブの閉鎖不良によって吸気通路３０へ吹き返される。この吹き返しにより、吸気流量が低下する。そのため、時期T23における吸気流量検出値af_23は、気筒C１の吸気バルブが正常である時期T13における吸気流量検出値af_13と比較すると小さくなっている。

【0076】

次の時期T24は、時期T14から１サイクル後の気筒C２のピストンの吸気下死点に対応している。時期T24では吸気通路上流側のエアフローセンサSN３では慣性力による吸気流量検出値afが検出されている。しかしながら、時期T23を含む気筒C２の吸気行程中においては、気筒C１からの吸気通路３０へ吹き返しにより空気の慣性力が低下する。そのため、吸気流量検出値af_24は1サイクル前の吸気流量検出値af_14と比較すると著しく低下する。吸気流量検出値af_24のような吸気流量検出値afの著しい低下をエアフローセンサSN３を用いて検出することにより、吸気バルブの閉鎖不良が生じているかの判定を行う。

【0077】

次に、図4に示されるPCM７０が実行するエンジン2に係わる制御について説明する。図６に示されるように、PCM７０によって繰り返し実行されるエンジン２の全体の制御は、センサ情報を読み込むステップS１と、通常のエンジン制御を行うステップS２と、吸気バルブの閉鎖不良の診断を行うステップS３と、異常フラグf_failがセットされているかの判定を行うステップS４と、吸気バルブの閉鎖不良に対応するエンジン制御を行うステップS５とからなる。ステップS１において読み込まれる信号には、クランク角センサSN１、水温センサSN２、エアフローセンサSN３、吸気圧センサSN４、アクセルセンサSN５、車速センサSN６等が含まれる。本実施形態におけるステップS２の通常のエンジン制御においては、特筆すべき点はないため詳細な説明を省略する。次のステップS３の吸気バルブの閉鎖不良診断については図7～図１２に基づいて後述する。次のステップS４では、異常フラグf_failがセットされているか否かが判定される。異常フラグf_failがセットされていない（ステップS４でNOである）場合、再びステップS１からの処理が繰り返し実行される。異常フラグf_failがセットされている（ステップS４でYESである）場合、ステップS５へと処理が進む。

【0078】

ステップS５では、グロープラグ１０が非作動か否かを判定する。グロープラグ１０が作動している（ステップＳ５でNOである）場合、ステップS７へと処理が進む。グロープラグ１０が作動していない（ステップS５でYESである）場合、ステップS６へと処理が進む。次のステップS６では、グロープラグ１０を作動させ、ステップS７へと処理が進む。すなわち、ＰＣＭ７０は、グロープラグ１０の発熱素子に通電して当該発熱素子の温度を高める。これにより、燃焼室Ｃが加熱され、混合気の着火性が改善される。なお、当該ステップＳ６において作動させるべきグロープラグ１０は、少なくとも、前記ステップＳ３の判定でデポジットの付着が確認された気筒２ａのグロープラグ１０である。ただし、エンジンによっては、制御構成上、気筒２ａごとのグロープラグ１０のオン／オフ切り替えができないことがある。このような場合、ＰＣＭ７０は、ステップＳ６において、全ての気筒２ａのグロープラグ１０を作動させる。

【0079】

次のステップS７では、オルタネータ１８が作動中であるか否かを判定する。すなわち、ＰＣＭ７０は、オルタネータ１８による発電状態を確認し、所定量以上の発電が行われている場合にオルタネータ１８が作動中であると判定する。オルタネータ１８が作動中でない（ステップＳ７でNOである）場合、ステップS１からの処理が繰り返される。オルタネータ１８が作動中である（ステップS７でYESである）場合、ステップS８へと処理が進む。次のステップS８では、オルタネータ１８の作動を停止する。すなわち、ＰＣＭ７０は、オルタネータ１８による発電が停止する（発電量が実質ゼロになる）ようにオルタネータ１８内のレギュレータ回路を制御する。これにより、オルタネータ１８からクランク軸７に作用する逆トルクが低下し、クランク軸７の回転抵抗（外部負荷）が軽減される。

【0080】

これより、図７の吸気バルブの閉鎖不良診断S３について説明する。まず、図７のステップS３１においては、詳細を後述するマスクフラグf_mask_1～f_mask_9のいずれかのマスクフラグf_mask_nがセットされているか否かが判定される。いずれかのマスクフラグがセットされている（ステップS３１でYESである）場合、ステップS３２～S４３に基づき後述する吸気バルブの閉鎖不良診断S３は行われず、ステップS３１が繰り返し実行される。いずれのマスクフラグもセットされていない（ステップS３１でNOである）場合、ステップS３２へと処理が進む。次のステップS３２では、ステップS１で取得されたエアフローセンサSN３の吸気流量検出値afの108 CA BTDC（Before Top Dead Center）から次の気筒の108 CA BTDCまでの180 CA毎の最小値af_minが算出される。図８（a）は、吸気流量検出値afに基づいて、算出された最小値af_minのグラフである。この最小値af_minは、ステップS１でエアフローセンサSN３から読み込まれた図５（a）の吸気流量検出値afに基づいて、算出されている。

【0081】

処理はステップS３３へと進み、吸気流量検出値afの16 msec毎の平均値af_mavが算出される。なお、平均値af_mavは吸気流量検出値afをローパスフィルタ処理することによって算出される。図８（b）は、吸気流量検出値afに基づいて、算出された平均値af_mavのグラフである。この平均値af_mavは、ステップS１でエアフローセンサSN３から読み込まれた図５（a）の吸気流量検出値afに基づいて、算出されている。

【0082】

処理はステップS３４へと進み、ステップS３２で算出された最小値af_minをステップS３３で算出された平均値af_mavで除算することにより判定指標 ind_diagが算出される。次のステップS３５では、エンジンの運転状態、例えばエンジン負荷やエンジン回転数に基づいて、判定閾値 ind_failが算出される。なお、判定閾値ind_failは、エンジン運転状態に関わらず一定値としてもよい。図８（c）は、判定閾値 ind_fail及び、最小値af_minと平均値af_mavに基づいて算出された判定指標 ind_diagのグラフである。この判定指標 ind_diagは、ステップS３２で算出された図８（a）の最小値af_minと、図８（b）の平均値af_mavとに基づいて算出される。

【0083】

処理はステップS３６に進み、ステップS３４で算出された判定指標 ind_diagとステップS３５で算出された判定閾値 ind_failが比較される。その結果、判定指標 ind_diagが判定閾値 ind_failより小さい（ステップS３６でYESである）場合、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定され、ステップS３７へと処理が進む。次のステップS３７では、異常フラグf_failがセットされているか否かが判定される。異常フラグf_failがセットされていない（ステップS３７でNOである）場合、ステップS３８へと処理が進む。そうでない（ステップS３７でYESである）場合、ステップS３１からの図６の吸気バルブの閉鎖不良診断S３が再び繰り返し実行される。次のステップS３８では、異常フラグf_failがセットされ、再びステップS３１からの図６の吸気バルブの閉鎖不良診断S３が繰り返し実行される。ステップS３６において判定指標 ind_diagが判定閾値 ind_fail以上である（ステップS３６でNOである）場合、吸気バルブの閉鎖不良が生じていないと判定され、ステップS３９へと処理が進む。

【0084】

次のステップS３９では、異常フラグf_failがセットされているか否かが判定される。異常フラグがセットされていない（ステップS３9でNOである）場合、再びステップS３１からの図６の吸気バルブの閉鎖不良診断S３が繰り返し実行される。そうでない（ステップS３9でYESである）場合、ステップS４０へと処理が進む。次のステップS４０では、カウント値count_0が閾値C０よりも高いか否かを判定する。カウント値count_0が閾値C０よりも低い（ステップS４０でNOである）場合、ステップS４１へと処理が進む。次のステップS４１では、カウント値count_0のカウント数を１足す。カウント値count_0が閾値C０よりも高い（ステップS４０でYES）場合は、ステップS４２へと処理が進む。次のステップS４２では、カウント値count_0のカウント数を０に戻す。そして、処理はステップS４３に進み、異常フラグf_failがリセットされる。

【0085】

以下に図７のステップS３１のマスクフラグf_mask_1～f_mask9について順に説明する。まずは、図９を用いてエンジン回転数マスクについて説明をする。ステップS５１では、ステップS１で取得されたクランク角センサSN１からのエンジン回転NEの回転数が７００回転以上且つ２０００回転以下であるか否かが判定される。なお、エンジン回転数NEが７００回転未満の状態では、吸気バルブの閉鎖不良が生じていない場合においても吸気行程中の上死点及び下死点における吸気流量検出値afつまり、最小値af_minの値は小さくなる。これにより、図７のステップS３４で最小値af_minを平均値af_mavで除算することにより算出される判定指標 ind_diagの値は小さくなる。したがって、正常時でもステップS３６において判定指標 ind_diagが判定閾値 ind_failを下回る可能性が高くなり、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。一方、エンジン回転数NEが２０００回転より高い場合、ピストン５の運動速度が高くなる。そのため、吸気バルブの閉鎖不良が生じていた場合、圧縮行程で筒内から吸気バルブとバルブシートとの間の隙間を通って吸気通路30へ逆流する空気の流速が高まり、隙間の絞り作用が大きくなり流量が制限される。そのため、吸気流量検出値afの著しい低下が生じにくくなり、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。

【0086】

エンジン回転NEの回転数が７００回転未満または、２０００回転より高い（ステップS５１でNOである）場合、ステップS５２へと処理が進む。次のステップS５２では、マスクフラグf_mask_1がセットされる。エンジン回転NEの回転数が７００回転以上且つ２０００回転以下である（ステップS５１でYESである）場合、ステップS５３へと処理が進む。次のステップS５３では、マスクフラグf_mask_1がセットされているか否かが判定される。マスクフラグf_mask_1がセットされている（ステップS５３がYESである）場合、ステップS５４へと処理が進む。そうでない（ステップS５３がNOである）場合、ステップS５６へと処理が進む。

【0087】

ステップS５４では、カウント値count_1が閾値C1よりも高いか否かを判定する。エンジン回転数NEが７００回転以上且つ２０００回転以下の範囲内で連続してエンジンが動作している状態での吸気流量検出値afを得るために所定期間（カウント値count_1が閾値C1よりも高くなるまで）の間、計測を遅らせる必要がある。

【0088】

カウント値count_1が閾値C1よりも低い（ステップS５４がNOである）場合、ステップS５５へと処理が進む。次のステップS５５では、カウント値count_1のカウント数を１足す。カウント値count_1が閾値C1よりも高い（ステップS５４がYESである）場合、ステップS５６へと処理が進む。次のステップS５６では、カウント値count_1を０に戻す。そして、処理はステップS５７に進み、マスクフラグf_mask_1がリセットされる。

【0089】

次に、図１０においては、吸気スロットル開度マスクについて示している。ステップS６１においては、ステップS１で読み込んだ情報から、吸気スロットル開度TVOが閾値TVO_1よりも小さいか否かが判定される。吸気スロットル開度TVOが閾値TVO_1よりも小さい（ステップS６１でYESである）場合、ステップS６２へと処理が進む。次のステップS６２では、マスクフラグf_mask_2がセットされる。吸気スロットル開度TVOが小さくなればなるほど流速が高くなる。流速は一定値以上には達しないため、吸気スロットル開度TVOが所定値より小さくなると空気の流量は少なくなる。そのため、吸気通路の下流側に位置する吸気バルブの閉鎖不良が生じていた場合でも、吸気通路の上流側でのエアフローセンサSN３付近の影響は少なくなり、吸気流量検出値afの変動が少なくなる。そのため、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。

【0090】

一方、吸気スロットル開度TVOが閾値TVO_1よりも大きい（ステップS６１でNOである）場合、ステップS６３へと処理が進む。次のステップS６３では、マスクフラグf_mask_2が立っているか否かが判定される。マスクフラグf_mask_2が立っている（ステップS６３でYESである）場合、ステップS６４へと処理が進む。そうでない（ステップS６３がNOである）場合、ステップS６６へと処理が進む。

【0091】

ステップS６４においては、カウント値count_2が閾値C2よりも高いかどうかを判定される。カウント値count_2が閾値C2よりも低い（ステップS６４がNOである）場合、ステップS６５へと処理が進む。次のステップS６５では、カウント値count_2のカウント数が１足される。カウント値count_2が閾値C2よりも高い（ステップS６４でYESである）場合、ステップS６６へと処理が進む。次のステップS６６では、カウント値count_2のカウント数が０にされる。そして、処理はステップS６７に進み、マスクフラグf_mask_2のフラグがリセットされる。

【0092】

次に、図１１においては、始動時マスクについて示している。ステップS７１においては、ステップS１で取得されたクランク角センサSN１からのエンジン回転NEの回転数が７００回転より小さいか否かが判定される。エンジン始動時はエンジンの回転数が大きく変化するため、吸気流量検出値afが大きく変動する。そのため、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。

【0093】

エンジン回転NEの回転数が７００回転より小さい（ステップS７１でYESである）場合、ステップS７２へと処理が進む。次のステップS７２では、マスクフラグf_mask_3がセットされる。エンジン回転NEの回転数が７００回転以上である（ステップS７１がNOである）場合、ステップS７３へと処理が進む。次のステップS７３では、マスクフラグf_mask_3が立っているか否かが判定される。マスクフラグf_mask_3が立っている（ステップS７１でYESである）場合、ステップS７４へと処理が進む。マスクフラグf_mask_3が立っていない（ステップS７１がNOである）場合、ステップS７６へと処理が進む。

【0094】

ステップS７４においては、カウント値count_3が閾値C3よりも高いかどうかを判定される。カウント値count_3が閾値C3よりも低い（ステップS７４がNOである）場合、ステップS７５へと処理が進む。次のステップS７５では、カウント値count_3のカウント数が１足される。カウント値count_3が閾値C3よりも高い（ステップS７４でYESである）場合、ステップS７６へと処理が進む。次のステップS７６では、カウント値count_3のカウント数が０にされる。そして、処理はステップS７７に進み、マスクフラグf_mask_3のフラグがリセットされる。

【0095】

次に、図１２においては、EGRバルブ開度マスクについて示している。ステップS８１においては、ステップS１で取得された燃料噴射量ΔQに基づき、閾値R３が設定される。閾値R３は、燃料噴射量ΔQが大きければ大きいほど小さくなる。そして、処理はステップS８２に進み、EGRバルブ開度OP_EGR_AがステップS８１で求められた閾値R３より小さいか否かが判定される。EGRバルブ開度OP_EGR_Aが大きくなると、吸気通路上流側（エアフローセンサSN３付近）の流量と吸気通路下流側（吸気バルブ付近）の流量が一致しなくなる。そのため、吸気バルブの閉鎖不良を検知することが困難となる。EGRバルブ開度OP_EGR_Aが閾値R３より大きい（ステップS８２がNOである）場合、ステップS８３へと処理が進む。次のステップS８３では、マスクフラグf_mask_4がセットされる。EGRバルブ開度OP_EGR_Aが閾値R３より小さい（ステップS８２でYESである）、ステップS８４へと処理が進む。次のステップS８４では、マスクフラグf_mask_4がリセットされる。

【0096】

次にセンサ異常時マスクについて説明する。センサ異常時マスクは、エアフローセンサSN３の異常が検出されているときにマスクフラグf_mask_5がセットされる。

【0097】

次に、再生中マスクについて説明する。再生モード中は、スロットルバルブ３３の開度が急変し、吸気流量検出値afが大きく変動する可能性がある。また、ポスト噴射による燃料が筒内で燃焼してトルクが発生することで回転数が変動し、吸気流量検出値afが大きく変動する可能性があり、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。そのため、再生モード中であれば、マスクフラグf_mask_6がセットされる。

【0098】

次に、クラッチ開度マスクについて説明する。クラッチペダルが踏み込まれ、クラッチ開度が所定値以上開いた場合、回転数が急変することで吸気流量検出値afの変動が大きくなり、吸気バルブの閉鎖不良を検出することが困難となる。そのため、クラッチ開度が所定値以上開いた場合、マスクフラグf_mask_7がセットされる。

【0099】

次に、酸素濃度偏差マスクについて説明する。筒内の実酸素濃度と目標酸素濃度が合わない場合、燃焼が安定しなくなる。それにより、トルクが変動することで、エンジン回転数が変化して吸気流量検出値afの変動が大きくなる可能性がある。そのため、マスクフラグf_mask_8がセットされる。

【0100】

次に、EGRバルブ急変時マスクについて説明する。EGRバルブ開度OP_EGR_Aが急変した際、開度の実値と目標値に所定値以上の偏差がある場合、吸気通路上流側（エアフローセンサSN３付近）の流量と吸気通路下流側（吸気バルブ付近）の流量が一致しなくなる。そのため、吸気バルブの閉鎖不良を検知することが困難となる。そのため、EGRバルブ開度OP_EGR_A の実値と目標値に所定値以上の偏差がある場合、マスクフラグf_mask_9がセットされる。

【0101】

以上説明したとおり、本実施形態では、エアフローセンサSN３の吸気流量検出値afの最小値af_minと平均値af_mavから求められた判定指標ind_diag及び判定閾値ind_failに基づいて、吸気バルブの閉鎖不良が生じているかが判定され、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定された場合、グロープラグ１０を作動させて燃焼室Ｃを加熱する制御（Ｓ６）を実行され、オルタネータ１８による発電を停止する制御（Ｓ８）が実行される。

【0102】

本実施形態では、マスクフラグf_mask_nがセットされていない状態、つまり安定した吸気流量検出値afを読み込むことができる運転状態にのみ、図７の吸気バルブの閉鎖不良診断（S３）を行う。また、吸気バルブ閉鎖不良診断（S３）は、通常のエンジン制御（S２）が行われている際に常に実行されており、図４のエアフローセンサSN３からのPCM７０によって読み込まれる吸気流量検出値afにより吸気バルブの閉鎖不良の判定が実行される。これにより、低負荷での車両走行中においても、吸気バルブの閉鎖不良を診断することができる。

【0103】

具体的には図7のステップS３６において、図８（c）に示される判定指標ind_diagと判定閾値ind_failとに基づいて吸気バルブの閉鎖不良診断が実行される。前述の通り判定指標ind_diagは、図5に示されるエアフローセンサＳＮ３による吸気流量検出値af（図５）の最小値af_min（図８（a））を平均値af_mav（図8（b））で除算することにより求められる。

【0104】

図５（b）に示されるT23より前においては、エアフローセンサSN３からの吸気流量検出値afから最小値af_minと、平均値af_mavとが算出され、算出された最小値af_minと平均値af_mavとに基づき、判定指標ind_diagが算出される。T23より前においては判定指標ind_diagが判定閾値ind_failを上回っているため、吸気バルブの閉鎖不良が生じていない正常な状態であると判定され、異常フラグf_failはセットされない。

【0105】

図５（b）に示されるT23以降においても、エアフローセンサSN３からの吸気流量検出値afから最小値af_minと平均値af_mavとが算出され、算出された最小値af_minと平均値af_mavとに基づき、判定指標ind_diagが算出されている。T24において、判定指標ind_diagは判定閾値ind_failを下回っているため、吸気バルブの閉鎖不良が生じていると判定され、異常フラグf_failがセットされる。

【0106】

異常フラグf_failがセットされると図6のステップS５～S８に示されるグロープラグ10の作動などの閉鎖不良対応エンジン制御が実行される。

【符号の説明】

【0107】

１ ：エンジン
Ｃ ：燃焼室
７ ：クランク軸（出力軸）
９ ：燃料噴射弁
１０ ：グロープラグ
１１ ：吸気ポート
１２ ：排気ポート
１３ ：吸気弁
１４ ：排気弁
１８ ：オルタネータ（発電機；補機）
３０ ：吸気通路
４０ ：排気通路
５０ ：ＥＧＲ通路
５３ ：ＥＧＲ弁
７０ ：ＰＣＭ（コントローラ、圧縮漏れ検出部）
ＳＮ３ ：エアフローセンサ（吸気流量検出部、圧縮漏れ検出部）
１０１ ：自動変速機
１１５ ：ロックアップクラッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】