(57)【要約】      （修正有）【課題】制御弁の全閉位置を学習する際に、制御弁の開度に基づいて制御弁の故障を検出することができる制御弁の故障検出装置を提供すること。【解決手段】制御弁の故障検出装置は、エンジンの吸気通路又は排気通路に配設された制御弁２７と、出力が線形性を有して所定の設定範囲が設定される領域と出力が略一定になる領域とを有するように構成されると共に制御弁の開度を検出して対応する開度信号を出力する開度センサ２９と、制御弁２７を閉方向に駆動したときの開度センサが出力する開度信号の変化に基づいて制御弁の全閉位置を学習する全閉学習手段９ｃと、全閉学習手段９ｃにより学習された全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にない場合に制御弁２７を開方向に駆動して開度センサ２９が出力する開度信号の変化に基づいて制御弁の故障を検出する故障検出手段９ｄを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路又は排気通路に配設された制御弁と、
出力が線形性を有して所定の設定範囲が設定される領域と出力が略一定になる領域とを有するように構成されると共に前記制御弁の開度を検出して対応する開度信号を出力する開度センサと、
前記制御弁を閉方向に駆動したときの前記開度センサが出力する開度信号の変化に基づいて前記制御弁の全閉位置を学習する全閉学習手段と、
前記全閉学習手段により学習された全閉位置の開度信号が前記設定範囲内にない場合には、前記制御弁を開方向に駆動して前記開度センサが出力する開度信号の変化に基づいて前記制御弁の故障を検出する故障検出手段とを備えたことを特徴とする制御弁の故障検出装置。
【請求項２】
前記制御弁が全閉位置から閉方向に駆動されることを規制するストッパ部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御弁の故障検出装置。
【請求項３】
前記制御弁は弁軸と前記弁軸に固定された弁体とを有し、
前記ストッパ部材は前記吸気通路又は前記排気通路に前記弁体と当接可能に設けられ、
前記故障検出手段は前記弁軸からの前記弁体の離脱を検出することを特徴とする請求項２に記載の制御弁の故障検出装置。
【請求項４】
前記故障検出手段は、前記制御弁を開方向に駆動したときに前記開度センサが出力する開度信号の変化速度に基づいて前記制御弁の故障を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の制御弁の故障検出装置。
【請求項５】
前記故障検出手段は、前記制御弁を開方向に駆動したときに前記開度センサが出力する開度信号が変化を示すまでの時間に基づいて前記制御弁の故障を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の制御弁の故障検出装置。
【請求項６】
前記全閉学習手段による全閉位置の学習は、エンジンを停止した後に実行されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の制御弁の故障検出装置。
【請求項７】
前記制御弁は、一部気筒を休止する減筒運転を行うエンジンの排気通路に配設されたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の制御弁の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気通路や排気通路の流量等を調節するための制御弁に関し、特に弁開度を学習するように構成された制御弁の故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からエンジンの吸気通路又は排気通路には、吸気又は排気の流量や圧力を調節するために、開度を調節して通路断面積を変化させる制御弁が設けられている。この制御弁は、アクチュエータ等の駆動手段により開度が調節され、その開度は開度センサにより検出されて開度に応じた開度信号が出力される。
【０００３】
制御弁は、過酷な環境下での使用や長期にわたる使用により、制御弁の弁体を駆動するアクチュエータの故障や、アクチュエータの駆動力を弁体に伝える伝達機構の故障が発生する場合がある。これらの故障はエンジン出力の低下やエンジン故障の原因となる虞があるため、早期に修理を行うように運転者に報知することが望まれる。
【０００４】
このような故障を検出する技術としては、例えば特許文献１のように排気通路に設けられた制御弁において、アクチュエータの故障又は伝達機構の一部であるワイヤの外れや切断を検出可能な構成が知られている。これらの故障を検出した場合には、制御弁の異常を運転者に報知して制御弁の調節を禁止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５７７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
制御弁としては、一般的に全開時の通気抵抗が小さいバタフライ弁が使用される。バタフライ弁は、弁軸と、この弁軸に固定された略円形薄板状の弁体等を備え、弁軸を回動させてバタフライ弁の開度を調節することにより通路断面積を変化させる。吸気通路の制御弁であれば、弁軸と弁体の固定箇所において吸気流から繰り返し応力を受けることにより疲労が蓄積して破壊され、弁軸から弁体が離脱する場合がある。
【０００７】
また、高温の排気が流通する排気通路の制御弁であれば、上記の疲労の蓄積に加えて、エンジンの冷間時と運転時の大きな温度差に繰り返し曝されることによる熱疲労の蓄積により弁軸と弁体の固定箇所が破壊され、弁軸から弁体が離脱する場合がある。特に、一部気筒を休止する減筒運転を行うエンジンでは、全気筒を使用する全筒運転と減筒運転の切り替え時の点火時期リタード制御等により一層高温の排気が流通する場合があるので、熱疲労の蓄積が大きくなる傾向にある。
【０００８】
しかし、特許文献１の技術は、伝達機構の故障又はアクチュエータの故障を検出するものであり、上記のような弁軸からの弁体の離脱の故障を検出できない。
【０００９】
本発明の目的は、制御弁の全閉位置を学習する際に、制御弁の開度信号に基づいて制御弁の故障を検出することができる制御弁の故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明の制御弁の故障検出装置は、エンジンの吸気通路又は排気通路に配設された制御弁と、出力が線形性を有して所定の設定範囲が設定される領域と出力が略一定になる領域とを有するように構成されると共に前記制御弁の開度を検出して対応する開度信号を出力する開度センサと、前記制御弁を閉方向に駆動したときの前記開度センサが出力する開度信号の変化に基づいて前記制御弁の全閉位置を学習する全閉学習手段と、前記全閉学習手段により学習された全閉位置の開度信号が前記設定範囲内にない場合には、前記制御弁を開方向に駆動して前記開度センサが出力する開度信号の変化に基づいて前記制御弁の故障を検出する故障検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成により、全閉学習手段は制御弁を閉方向に駆動したときの開度信号の変化に基づいて制御弁の全閉位置を学習する。その全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内になければ、故障検出手段は制御弁を開方向に駆動したときの開度信号の変化に基づいて制御弁の故障を検出する。制御弁が故障していなければ開方向の駆動に伴い開度信号が変化し、制御弁が故障していれば開方向に駆動しても開度信号が変化しないので、開度信号の変化に基づいて制御弁の故障を検出可能である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御弁が全閉位置から閉方向に駆動されることを規制するストッパ部材を備えたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成により、全閉位置にある制御弁はストッパ部材により閉方向の駆動が規制される。全閉位置の学習時に制御弁の閉方向への駆動に伴って変化していた開度信号は、ストッパ部材により制御弁が全閉位置で停止するので略一定値が出力されるようになる。従って、開度センサから出力される開度信号の変化に基づいて、全閉位置を学習することができる。そして、学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にない場合でも、制御弁の開方向への駆動開始と供に開度信号が変化するので、開度信号の変化に基づいて制御弁の故障の誤検出を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御弁は弁軸と前記弁軸に固定された弁体とを有し、前記ストッパ部材は前記吸気通路又は前記排気通路に前記弁体と当接可能に設けられ、前記故障検出手段は前記弁軸からの前記弁体の離脱を検出することを特徴としている。
【００１５】
上記構成により、弁体が離脱していない場合は、弁体がストッパ部材に当接して弁軸の閉方向への駆動が規制され、その位置を全閉位置として学習する。弁体が離脱している場合は、ストッパ部材は弁軸の閉方向への駆動を規制できないため、開度の変化にかかわらず開度センサから出力される開度信号が略一定になる領域まで弁軸が駆動され、開度信号が略一定になった位置を全閉位置として学習する。そして、学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にないので、制御弁を開方向へ駆動する。開方向への駆動を開始してもすぐには開度信号が変化を示さないので、開度信号の変化に基づいて制御弁の弁軸からの弁体の離脱の故障を検出することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記故障検出手段は、前記制御弁を開方向に駆動したときに前記開度センサが出力する開度信号の変化速度に基づいて前記制御弁の故障を検出することを特徴としている。
【００１７】
上記構成により、学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にない場合であっても、制御弁が故障していなければ開方向への駆動に応じた変化速度で開度信号が変化するので、故障の誤検出を防ぐことができる。また、制御弁が故障していれば開方向への駆動に応じた変化速度で開度信号が変化しないので、開度信号の変化速度に基づいて故障を検出できる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記故障検出手段は、前記制御弁を開方向に駆動したときに前記開度センサが出力する開度信号が変化を示すまでの時間に基づいて前記制御弁の故障を検出することを特徴としている。
【００１９】
上記構成により、学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にない場合であっても、制御弁が故障していなければ開方向への駆動を開始するとすぐに開度信号が変化するので、故障の誤検出を防ぐことができる。また、制御弁が故障していれば開方向への駆動を開始しても開度信号が変化しない期間が続くので、開度信号が変化を示すまでの時間に基づいて故障を検出できる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記全閉学習手段による全閉位置の学習は、エンジンを停止した後に実行されることを特徴としている。
【００２１】
上記構成により、運転を妨げることが無いエンジン停止後に、制御弁の全閉位置の学習をして次回のエンジン始動に備えて制御弁を全開位置に待機させる動作と同時に、制御弁の故障を検出することができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項の発明の何れかにおいて、前記制御弁は、一部気筒を休止する減筒運転を行うエンジンの排気通路に配設されたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成により、減筒運転を行わないエンジンと比べて高温の排気ガスが流通するため弁体の離脱の虞が高まる傾向にある減筒運転を行うエンジンにおいて、排気通路の制御弁の故障の検出に有用である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の制御弁の故障検出装置によれば、制御弁の全閉位置を学習する際に、制御弁の開度信号の変化に基づいて制御弁の故障を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】エンジンの概略平面図である。
【図２】エンジンの縦断面図である。
【図３】エンジンの減筒運転領域と全筒運転領域を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御弁の故障検出装置を示す模式図である。
【図５】制御弁の弁軸方向から見た弁体の駆動を示す模式図である。
【図６】制御弁の開度と開度センサの出力の関係を示す図である。
【図７】ＰＣＭによる制御弁の全閉位置学習制御と制御弁の故障検出制御を示すフローチャートである。
【図８】制御弁の全閉位置学習の１例を示す図である。
【図９】制御弁の全閉位置学習の別の例を示す図である。
【図１０】全閉位置学習と故障検出のタイムチャートであって、（ａ）は制御弁が正常な状態、（ｂ）は制御弁の故障検出により正常と判定される状態、（ｃ）は制御弁の故障検出により異常と判定される状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
最初に、図１、図２に基づいて、エンジン１の概略構成について説明する。
エンジン１は、複数気筒（例えば４気筒）を備えた内燃機関である。このエンジン１に空気を供給する吸気通路１０は、サージタンク１１とインテークマニホールド１２を介してエンジン１の各気筒の吸気ポート１３に接続されている。吸気通路１０には、吸気流量等を調節するためにアクチュエータ１６を備えた吸気制御弁１５が配設されている。
【００２７】
このエンジン１の排気通路２０は、エキゾーストマニホールド２２を介して各気筒の排気ポート２３に接続されている。排気通路２０には、排気流量等を調節するためにアクチュエータ２６（駆動手段）を備えた排気制御弁２５（制御弁）が配設されている。また、エンジン１、吸気制御弁１５、排気制御弁２５等を制御するためのＰＣＭ（Powertrain Control Module）９が設けられている。
【００２８】
ＰＣＭ９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより、エンジン１がアクセルペダル踏込量等に基づいて設定される目標図示トルクを出力可能なように、各種の制御を行うように構成されている。例えば、吸気通路１０の吸気量等の調節のために目標開度を設定して目標開度に向けて吸気制御弁１５を駆動する開度制御が行われる。
【００２９】
エンジン１の各気筒は、吸気ポート１３から燃焼室２内への吸気の供給を制御するための吸気バルブ１４と、燃焼室２に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３と、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグ４と、往復運動をするピストン５と、燃焼室２内で混合気の燃焼により発生した排気ガスの排気ポート２３への排出を制御するための排気バルブ２４等を備えている。また、エンジン１は、コネクティングロッド６を介してピストン５の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト７と、このクランクシャフト７を収納するクランクケース８を備えている。
【００３０】
次に、エンジン１の減筒運転について説明する。
エンジン１は、例えば４気筒で運転する全筒運転と、４気筒のうちの２気筒を休止させて他の２気筒により運転する減筒運転とを切換え可能に構成されている。ＰＣＭ９は、例えば図３に示すように、エンジン回転数が例えばＮ１とＮ２の間の所定の範囲内且つ目標図示トルクが低い範囲に減筒運転領域Ａ２が設定され、この減筒運転領域Ａ２以外の領域が全筒運転領域Ａ１に設定されたマップを備えている。ＰＣＭ９は、このマップとエンジン回転数及び目標図示トルクに基づいて、現在の運転領域が減筒運転領域Ａ２であるか又は全筒運転領域Ａ１であるかを判定し、判定結果に基づいた運転を実行する。
【００３１】
例えば全筒運転中に、エンジン回転数と目標図示トルクが減筒運転領域Ａ２内になった場合には、第１、第４気筒を休止させて第２、第３気筒により運転する減筒運転に切換える。このとき発生するトルクショックを抑制する等の目的で、点火時期を遅らせる点火時期リタード制御等が実行される。点火時期リタード制御により燃焼途中の混合気が燃焼室２から排出されるため、通常より高温の排気が排気通路２０を流通する。
【００３２】
次に、図４〜図６に基づいて、排気制御弁２５について説明する。
排気制御弁２５は、排気通路２０内に配置されたバタフライ弁２７と、このバタフライ弁２７を駆動するためのアクチュエータ２６と、このアクチュエータ２６の駆動をバタフライ弁２７に伝えるための伝達機構２８とを備えている。また、排気制御弁２５は、伝達機構２８の回転位置を検出するための開度センサ２９を備えている。バタフライ弁２７は、弁軸２７ａと、弁軸２７ａに固定された略円形薄板状の弁体２７ｂを備えている。
【００３３】
ＰＣＭ９は、アクチュエータ２６の駆動を制御するアクチュエータ制御手段９ａと、排気制御弁２５の開度を検出する開度検出手段９ｂとを備えている。ＰＣＭ９は、設定した目標開度に向けてアクチュエータ制御手段９ａのデューティ制御等によりアクチュエータ２６を駆動する。これにより伝達機構２８を介して弁軸２７ａが回動し、弁軸２７ａの回動と共に弁体２７ｂが回動する。開度検出手段９ｂは、開度センサ２９が出力する伝達機構２８の回転位置に対応した開度信号によりバタフライ弁２７の開度を検出する。また、ＰＣＭ９は、排気制御弁２５の全閉位置を学習する全閉学習手段９ｃと、排気制御弁２５の故障を検出する故障検出手段９ｄを備え、ＰＣＭ９と排気制御弁２５で排気制御弁２５の故障を検出可能な故障検出装置を構成している。
【００３４】
排気制御弁２５は、アクチュエータ制御手段９ａがアクチュエータ２６を駆動することにより全開位置から全閉位置にわたって駆動され、排気通路２０の通路断面積が最適になるように制御される。全閉位置には、バタフライ弁２７の閉方向への駆動を規制するストッパ部材３０が設けられている。ストッパ部材３０は、排気通路２０にバタフライ弁２７の弁体２７ｂが当接可能に配設されている。弁体２７ｂをストッパ部材３０に当接した状態から閉方向に駆動するようにしても、その移動は物理的に規制されて弁軸２７ａは回動しない。尚、図示を省略するが、バタフライ弁２７が全閉位置にあっても排気の流通が可能なように、弁体２７ｂと排気通路２０の間には所定の隙間が設けられている。
【００３５】
開度センサ２９は、図６に示すように、バタフライ弁２７の開度に対応する出力（電圧）が線形性を有する領域と、その領域の両側に開度を変更しても出力が出力下限値で略一定になる領域及び出力上限値で略一定になる領域を有する。また、正確な開度信号に基づく制御が望まれるため、開度センサ２９の出力が線形性を有する領域内に出力上限値及び出力下限値から離して使用範囲Ｒが設定されている。通常は、この使用範囲Ｒ内に全閉位置と全開位置が後述の全閉位置学習により設定される。そして、排気制御弁２５は設定された全閉位置から全開位置にわたって駆動される。それ故、排気制御弁２５の開度（バタフライ弁２７の開度）は、開度センサ２９が出力する開度信号に基づいて取得することができる。開度は所定の時間間隔（例えば２０ミリ秒間隔）で周期的に検出され、対応する開度信号がその時間間隔で周期的に出力される。
【００３６】
次に、ＰＣＭ９による排気制御弁２５の全閉位置学習制御と排気制御弁２５の故障検出制御について説明する。
ＰＣＭ９は、エンジン１のイグニッションスイッチをＯＦＦにする操作によりエンジン１が停止された後に、次回のエンジン１の始動の準備として排気制御弁２５を全開位置で待機させている。このとき、ＰＣＭ９は排気制御弁２５をその全閉位置を基準として正確に制御可能なように、全閉学習手段９ｃにより排気制御弁２５の全閉位置を学習すると共に、故障検出手段９ｄにより排気制御弁２５の故障を検出する。
【００３７】
図７は、全閉位置学習制御と故障検知制御のフローチャートである。図中のＳｉ（ｉ＝１，２・・・）はステップを表す。
最初にＳ１において、エンジン１の運転中にイグニッションスイッチをＯＦＦにしてエンジン１を停止する操作の有無を判定する。エンジン１の停止操作が有る場合（Ｙｅｓの場合）はＳ２に進み、エンジン１の停止操作が無い場合（Ｎｏの場合）はＳ１５に進む。
【００３８】
次にＳ２において、排気制御弁２５の閉方向への駆動を開始する。そしてＳ３において周期的に開度信号を検出し、開度信号の変化が無くなって略一定値になるまで開度信号を検出する。次にＳ４において、この略一定値になったときの開度信号を全閉位置の開度信号として学習（記憶）する。これと同時に、この全閉位置から開方向に所定の開度相当駆動したときの開度信号を演算して全開位置の開度信号として学習する。尚、開度信号が略一定値になった後は、排気制御弁２５の閉方向への駆動を停止させてもよい。
【００３９】
次にＳ５において、学習した開度信号が使用範囲Ｒとして設定された範囲外であるか否か判定する。判定がＹｅｓの場合はＳ６に進み、判定がＮｏの場合はＳ１２に進む。
【００４０】
次にＳ６において、排気制御弁２５の開方向への駆動を開始する。そしてＳ７において、周期的に開度信号を検出する。さらにＳ８において、周期的に検出した開度信号の変化速度を演算する。排気制御弁２５の開度は所定の時間間隔で検出されるので、開度信号の微分、即ち開度信号の変化量を所定の時間間隔で除算したものが開度信号の変化速度に相当する。
【００４１】
次にＳ９において、Ｓ８で演算した変化速度が所定速度より大きいか否か判定する。判定がＹｅｓの場合はＳ１０に進み、判定がＮｏの場合はＳ１３に進む。排気制御弁２５の開度は所定の時間間隔で検出されるので、検出のタイミングによっては変化が検出されたときの変化速度が所定速度より小さくなる場合があるため、少なくとも所定の時間間隔の２倍を超える期間（開度の検出を３回以上実施できる期間）をこの判定期間として設定している。尚、所定速度はアクチュエータ２６の駆動速度に応じて適宜設定される。
【００４２】
次にＳ１０において、Ｓ９の判定によりアクチュエータ２６の開方向の駆動に伴って排気制御弁２５が開方向に正常に駆動されることが判明したので、排気制御弁２５が正常であると判定する。そしてＳ１１において、排気制御弁２５を再度全閉位置に駆動してＳ１２に進む。このように正常と判定されるのは、製造上のばらつきや長期使用による僅かな位置ずれ等に起因して、図８に示すように開度センサ２９の出力が線形性を有する領域ではあるけれども設定された使用範囲Ｒ外に全閉位置が学習された場合である。排気制御弁２５が開方向に正常に駆動されれば、排気制御弁２５は故障しておらずそのまま使用可能であるため正常と判定している。
【００４３】
Ｓ５の判定がＮｏの場合、又はＳ１１において排気制御弁２５を全閉位置に駆動した後は、排気制御弁２５が正常に全閉位置になっているので、Ｓ１２において排気制御弁２５を全開位置に駆動して次回のエンジン１の始動まで排気制御弁２５を全開位置で待機させて制御を終了する。
【００４４】
また、Ｓ９でＮｏと判定された場合は、アクチュエータ２６を開方向に駆動しても排気制御弁２５が開方向に正常に駆動されないことが判明したので、Ｓ１３において排気制御弁２５に異常が発生していると判定される。この場合は、図９に示すように、ストッパ部材３０による閉方向への駆動が規制されず、開度センサ２９の出力が出力下限値で略一定となったことを検出するまで弁軸２７ａが閉方向に回動している。即ち、弁体２７ｂが弁軸２７ａから離脱して、弁軸２７ａは開度センサ２９の出力が開度によらず略一定値となる領域まで回動しているので、開方向への駆動開始後すぐには開度信号が変化しない。そしてＳ１４において、車両のインストルメントパネル等に排気制御弁２５の異常を報知するための警告灯を点灯等させて制御を終了する。排気制御弁２５の異常の報知と共に駆動を禁止する等の所定の制御を行うようにしてもよい。
【００４５】
一方、Ｓ１の判定がＮｏの場合はエンジン１の運転を継続するので、Ｓ１５においてエンジン回転数と目標図示トルクに基づいて、減筒運転領域Ａ２内か否かを判定する。判定がＹｅｓの場合はＳ１６において減筒運転を実行してリターンし、判定がＮｏの場合はＳ１７において全筒運転を実行してリターンする。  
【００４６】
次に、本実施形態の排気制御弁２５の故障検出装置の作用、効果について図７のフローチャート及び図１０の全閉位置学習と故障検知の実行例を示すタイムチャートを参照して説明する。図１０（ａ），（ｂ）は排気制御弁２５が正常な場合であり、夫々図６、図８の開度センサ出力に対応する。図１０（ｃ）は排気制御弁２５に異常がある場合であり、図９の開度センサ出力に対応する。
【００４７】
図７のＳ１〜Ｓ４に示すように、排気制御弁２５の故障検出装置は、停止操作によりエンジン１を停止させたときに次回の始動に備えて排気制御弁２５を全開位置で待機させる。このとき排気制御弁２５の全閉位置を学習すると共に排気制御弁２５の故障を検出する。全閉位置は、排気制御弁２５の閉方向の駆動による開度信号の変化が無くなって略一定値となったことにより設定される。例えば図１０（ａ）に示すように、目標開度となるように排気制御弁２５を閉方向に駆動していくと、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で開度信号の変化が小さくなり、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間は開度信号が略一定値となる。この開度信号を全閉位置の開度信号として学習している。図１０（ｂ）では、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４の間、図１０（ｃ）では、時刻ｔ２２から時刻ｔ２４の間が全閉位置の開度信号の検出に相当する。
【００４８】
図７のＳ５〜Ｓ１４に示すように、学習した全閉位置の開度信号が使用範囲Ｒとして設定した範囲外になった場合に排気制御弁２５の故障検出制御を実行する。そのため、図１０（ａ）の場合は、全閉位置の開度信号が設定範囲内（設定範囲下限より大）なので、時刻ｔ５から開方向に駆動して全開位置になったら制御を終了する。
【００４９】
図１０（ｂ），（ｃ）の場合は、全閉位置の開度信号が設定範囲外（設定範囲下限より小）なので、全閉位置から開方向に駆動したときに開度信号の変化速度が所定速度より大きいか否かに基づいて検出される。例えば、図１０（ｂ）では、判定期間の時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の間で変化速度が所定速度を超えたので、時刻ｔ１７で排気制御弁正常と判定して全閉位置に駆動し、全閉位置となった時刻ｔ１８から全開位置へ向けて駆動する。一方、図１０（ｃ）では、判定期間の時刻ｔ２５から時刻ｔ２６の間で、変化速度が所定速度を超えなかったので、時刻ｔ２７で排気制御弁異常と判定して、警告灯点灯等の異常発生時動作を行う。開度信号の変化速度に変えて、開度信号が変化を示すまでの時間により排気制御弁２５の異常を判定するように構成することもできる。
【００５０】
上記のように、全閉学習手段９ｃは排気制御弁２５を閉方向に駆動したときの開度信号の変化に基づいて排気制御弁２５の全閉位置を学習する。その全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内になければ、故障検出手段９ｄは排気制御弁２５を開方向に駆動してその開度信号の変化に基づいて排気制御弁２５の故障を検出する。排気制御弁２５が故障している場合は開方向に駆動しても開度信号が変化せず、排気制御弁２５が故障していない場合は開方向の駆動に伴い開度信号が変化する。従って排気制御弁２５の開度に対応する開度信号に基づいて排気制御弁２５の故障を検出可能である。
【００５１】
また、全閉位置の学習時に排気制御弁２５の閉方向への駆動に伴って変化していた開度信号は、ストッパ部材３０により排気制御弁２５が全閉位置で閉方向の駆動を規制されて停止するため、略一定値が出力されるようになる。従って、開度センサ２９から出力される開度信号の変化に基づいて、全閉位置を学習することができる。そして、学習した全閉位置の開度信号が設定範囲内にない場合でも、排気制御弁２５の開方向への駆動開始と供に開度信号が変化するので、開度信号の変化に基づいて排気制御弁２５の故障の誤検出を防ぐことができる。
【００５２】
排気制御弁２５の弁体２７ｂが弁軸２７ａから離脱していない場合は、弁体２７ｂが排気通路２０に配設されたストッパ部材３０に当接して弁軸２７ａの閉方向への駆動が規制され、その位置を全閉位置として学習する。弁体２７ｂが弁軸２７ａから離脱している場合は、ストッパ部材３０が弁軸２７ａの閉方向への駆動を規制できないため、開度の変化にかかわらず開度センサ２９から出力される開度信号が開度センサ２９の出力下限値で略一定となる領域まで弁軸２７ａが駆動され、この開度信号が略一定となった位置を全閉位置として学習する。そして、学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にないため、排気制御弁２５を開方向に駆動する。弁体２７ｂが離脱していない場合は開方向の駆動に伴って開度信号が変化し、弁体２７ｂが離脱している場合は開方向の駆動を開始してもすぐには開度信号が変化を示さない。従って、学習した全閉位置からの開方向駆動時の開度信号の変化に基づいて弁体２７ｂの離脱を検出することができる。
【００５３】
学習した全閉位置の開度信号が所定の設定範囲内にない場合であっても、排気制御弁２５が故障していなければ開方向への駆動開始と共に所定速度より大きい変化速度で開度信号が変化するので、故障の誤検出を防ぐことができる。また、排気制御弁２５が故障していれば開方向への駆動開始後すぐには開度信号が変化を示さないので、開度信号の変化速度又は開度信号が変化を示すまでの時間に基づいて故障を検出できる。
【００５４】
運転を妨げることがないエンジン１の停止後に、排気制御弁２５の全閉位置学習をして次回のエンジン始動に備えて排気制御弁２５を全開位置で待機させる動作と同時に、排気制御弁２５の故障を検出することができる。
【００５５】
減筒運転を行うエンジン１の排気通路２０は、減筒運転を行わないエンジンの排気通路と比べて高温の排気ガスが流通するため、弁体２７ｂの離脱の虞が高くなる傾向にある。そのため、減筒運転を行うエンジン１の排気通路２０の排気制御弁２５の故障を検出するのに有用である。
【００５６】
上記実施形態の一部を変更した変更例について説明する。
［１］上記実施形態では、開度センサ２９は排気制御弁２５を開方向に駆動したときに出力される開度信号が大きくなるように構成されているが、排気制御弁２５を開方向に駆動したときに出力される開度信号が小さくなるように構成してもよい。
［２］上記実施形態では、エンジン停止操作時に全閉位置学習と制御弁故障検出を実行するように構成されているが、エンジン始動時に全閉位置学習と制御弁故障検出を実行するように構成してもよい。
【００５７】
［３］上記実施形態では、全閉位置学習を実行するように構成されているが、全開位置にストッパ部材を配設して全開位置学習を実行すると共に全開位置学習時に開度信号の変化に基づく制御弁故障検出を実行するように構成してもよい。
［４］上記実施形態では、排気通路２０の排気制御弁２５の故障を検知するように構成されているが、吸気通路１０の吸気制御弁１５の故障を検知するように構成することも可能である。
【００５８】
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００５９】
１      エンジン
９      ＰＣＭ
９ｃ    全閉学習手段
９ｄ    故障検出手段
１０    吸気通路
１５    吸気制御弁
１６    アクチュエータ
２０    排気通路
２５    排気制御弁（制御弁）
２６    アクチュエータ
２７    バタフライ弁
２７ａ  弁軸
２７ｂ  弁体
２８    伝達機構
２９    開度センサ
３０    ストッパ部材
Ｒ      使用範囲（設定範囲）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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