(57)【要約】【課題】この発明は、噴射燃料を吸気バルブと干渉させた状態でのＰＭの発生量に基いて、システムの異常を検出し、システムの信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】エンジン１０は、筒内噴射弁３０、ＰＭセンサ４６等を備える。ＥＣＵ５０は、筒内噴射弁３０の噴射燃料を吸気バルブ３４と意図的に干渉させた状態で、ＰＭセンサ４６によりバルブ干渉時ＰＭ量ｐを検出する。そして、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲（α〜β）内である場合には、筒内噴射弁３０と、吸気バルブ３４の動弁系統３８の両方が正常であると判定する。また、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲から外れている場合には、筒内噴射弁３０と動弁系統３８の少なくとも一方が異常であると判定する。そして、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲のどちら側に外れているか等に応じて、異常が生じた機器の種類を判別する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記筒内に吸入空気を吸込むために、動弁系統により開閉駆動される吸気バルブと、
排気ガス中に含まれる粒子状物質の量であるＰＭ量を検出するＰＭセンサと、
内燃機関の暖機完了後において、前記筒内噴射弁から噴射される燃料が前記吸気バルブと干渉するタイミングで前記筒内噴射弁を駆動する噴射干渉制御手段と、
前記噴射干渉制御手段により噴射燃料を前記吸気バルブと干渉させた状態で、前記ＰＭセンサにより排気ガス中のＰＭ量をバルブ干渉時ＰＭ量として検出するバルブ干渉時ＰＭ量検出手段と、
前記バルブ干渉時ＰＭ量に基いて前記筒内噴射弁及び前記動弁系統の異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された正常範囲内である場合に、前記筒内噴射弁及び前記動弁系統が正常であると判定し、前記バルブ干渉時ＰＭ量が前記正常範囲外である場合に、前記筒内噴射弁と前記動弁系統のうち少なくとも一方が異常であると判定する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された下限値よりも小さい場合に、少なくとも前記動弁系統が異常であると判定する動弁系異常判定手段を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された上限値よりも大きい場合に、前記筒内噴射弁の燃料噴射圧を上昇させる噴射圧上昇手段と、
前記噴射圧上昇手段により前記燃料噴射圧を上昇させた状態で、前記バルブ干渉時ＰＭ量を検出する高圧噴射時ＰＭ量検出手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記燃料噴射圧の上昇により前記バルブ干渉時ＰＭ量が減少した場合に、前記筒内噴射弁が正常で前記動弁系統が異常であると判定し、前記燃料噴射圧を上昇させても前記バルブ干渉時ＰＭ量が減少しない場合に、少なくとも前記筒内噴射弁が異常であると判定する複合判定手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記筒内噴射弁の噴射燃料が前記吸気バルブと干渉しない状態での前記ＰＭ量と、前記バルブ干渉時ＰＭ量とに基いて前記ＰＭセンサの異常を判定するセンサ異常判定手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、筒内噴射弁を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００７−２９１８８７号公報）に開示されているように、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、筒内に噴射した燃料が吸気バルブと干渉（衝突）するのを避けるために、吸気バルブのリフト量に基いて燃料噴射期間を変更する構成としている。これにより、従来技術では、噴射燃料が吸気バルブに付着することで、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）が増加し、スモークが発生するのを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９１８８７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、吸気バルブのリフト量に基いて燃料噴射期間を変更する構成としている。この構成によれば、筒内噴射弁や動弁系統等の機器が正常な場合には、一定の効果を得ることができる。しかしながら、これらの機器に作動不良等が生じた場合には、噴射燃料が吸気バルブと干渉し、排気エミッションが悪化する虞れがある。このため、従来技術では、機器の故障等に対してシステムの信頼性を向上させるのが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、噴射燃料を吸気バルブと干渉させた状態でのＰＭの発生量に基いて、システムの異常を検出することができ、信頼性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記筒内に吸入空気を吸込むために、動弁系統により開閉駆動される吸気バルブと、
排気ガス中に含まれる粒子状物質の量であるＰＭ量を検出するＰＭセンサと、
内燃機関の暖機完了後において、前記筒内噴射弁から噴射される燃料が前記吸気バルブと干渉するタイミングで前記筒内噴射弁を駆動する噴射干渉制御手段と、
前記噴射干渉制御手段により噴射燃料を前記吸気バルブと干渉させた状態で、前記ＰＭセンサにより排気ガス中のＰＭ量をバルブ干渉時ＰＭ量として検出するバルブ干渉時ＰＭ量検出手段と、
前記バルブ干渉時ＰＭ量に基いて前記筒内噴射弁及び前記動弁系統の異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明によると、前記異常判定手段は、前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された正常範囲内である場合に、前記筒内噴射弁及び前記動弁系統が正常であると判定し、前記バルブ干渉時ＰＭ量が前記正常範囲外である場合に、前記筒内噴射弁と前記動弁系統のうち少なくとも一方が異常であると判定する構成としている。
【０００８】
第３の発明によると、前記異常判定手段は、前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された下限値よりも小さい場合に、少なくとも前記動弁系統が異常であると判定する動弁系異常判定手段を備える。
【０００９】
第４の発明は、前記バルブ干渉時ＰＭ量が予め規定された上限値よりも大きい場合に、前記筒内噴射弁の燃料噴射圧を上昇させる噴射圧上昇手段と、
前記噴射圧上昇手段により前記燃料噴射圧を上昇させた状態で、前記バルブ干渉時ＰＭ量を検出する高圧噴射時ＰＭ量検出手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記燃料噴射圧の上昇により前記バルブ干渉時ＰＭ量が減少した場合に、前記筒内噴射弁が正常で前記動弁系統が異常であると判定し、前記燃料噴射圧を上昇させても前記バルブ干渉時ＰＭ量が減少しない場合に、少なくとも前記筒内噴射弁が異常であると判定する複合判定手段を備える。
【００１０】
第５の発明は、前記筒内噴射弁の噴射燃料が前記吸気バルブと干渉しない状態での前記ＰＭ量と、前記バルブ干渉時ＰＭ量とに基いて前記ＰＭセンサの異常を判定するセンサ異常判定手段を備える。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、噴射干渉制御手段は、内燃機関の暖機完了後において、噴射燃料を吸気バルブと干渉させることができる。そして、異常判定手段は、この状態で検出したバルブ干渉時ＰＭ量に基いて、筒内噴射弁及び吸気バルブの動弁系統の異常を判定することができる。従って、これらの機器に異常が生じた場合でも、異常の発生を速やかに認識し、制御や警報等により適切に対処することができる。これにより、システムの異常による排気エミッションの悪化を最低限に抑え、信頼性を向上させることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、筒内噴射弁及び動弁系統が正常な状態でのバルブ干渉時ＰＭ量のばらつき範囲は、実験等により求めることができる。また、これらの機器に異常が生じた場合には、噴射燃料と吸気バルブの干渉状態、即ち、吸気バルブに対する燃料の付着状態が想定した状態からずれるので、これに伴ってＰＭの発生量が正常範囲から変化する。このため、異常判定手段は、バルブ干渉時ＰＭ量が正常範囲内である場合に、筒内噴射弁及び動弁系統が正常であると判定することができ、それ以外の場合には、両者の少なくとも一方が異常であると判定することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、噴射燃料を吸気バルブと干渉させているにも拘らず、バルブ干渉時ＰＭ量が異常に小さいということは、吸気バルブの開閉時期やリフト量が目標とする状態に制御されていないことを意味している。従って、動弁系異常判定手段は、バルブ干渉時ＰＭ量が下限値よりも小さい場合に、少なくとも動弁系統が異常であると判定することができる。
【００１４】
第４の発明によれば、筒内噴射弁及び動弁系統が正常であれば、その設計仕様に基いてバルブ干渉時ＰＭ量が上限値以下に抑制されるはずなので、バルブ干渉時ＰＭ量が上限値よりも大きい場合には、筒内噴射弁と動弁系統の少なくとも一方が異常であると判定することができる。そして、燃料噴射圧を上昇させたときのバルブ干渉時ＰＭ量の増減傾向に基いて異常な機器を判別することができる。即ち、燃料噴射圧を上昇させることにより、バルブ干渉時ＰＭ量が減少した場合には、噴射燃料が正常に微粒化されたと考えられるので、筒内噴射弁が正常であり、動弁系統が異常であると判定することができる。一方、燃料噴射圧を上昇させても、バルブ干渉時ＰＭ量が減少しない場合には、少なくとも筒内噴射弁が異常であると判定することができる。
【００１５】
第５の発明によれば、噴射燃料が吸気バルブと干渉しない状態でのＰＭ量（非干渉時ＰＭ量）と、バルブ干渉時ＰＭ量とを比較した場合に、他の条件が一定であれば、バルブ干渉時ＰＭ量の方が非干渉時ＰＭ量よりも大きくなる。これにより、センサ異常判定手段は、例えば両者の大小関係を比較し、ＰＭセンサの異常を判定することができる。従って、異常判定に用いるＰＭセンサ自体の異常も判定することができ、システムの信頼性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】エンジンシステムのばらつきとＰＭ量との関係をエンジンの運転状態毎に示す特性線図である。
【図３】ＥＣＵにより実行される異常判定制御のフローチャートである。
【図４】ＥＣＵにより実行されるセンサ異常判定制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関として直噴型のエンジン１０を備えている。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２が設けられており、ピストン１２により燃焼室１４が画成されている。ピストン１２は、エンジンの出力軸であるクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８は各気筒の吸気ポートに接続されており、排気通路２０は各気筒の排気ポートに接続されている。
【００１８】
また、吸気通路１８には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２２と、電子制御式のスロットルバルブ２４とが設けられている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２６により駆動され、吸入空気量を調整する。一方、排気通路２０には、排気ガスを浄化する触媒２８が設けられている。また、各気筒には、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁３０と、筒内の混合気に点火する点火プラグ３２と、吸気ポートを筒内に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気ポートを筒内に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。
【００１９】
吸気バルブ３４には、エンジンの運転中にバルブを開閉駆動する動弁系統３８が設けられている。この動弁系統３８は、一般的に公知な構成を有しており、カムが設けられたカムシャフトと、カムにより駆動されて揺動するロッカーアームと、吸気バルブ３４を閉弁方向に付勢するバルブスプリングとを備えている。そして、エンジンの運転中には、クランク軸１６によりカムシャフトが回転駆動されると、カムの回転運動がロッカーアームにより吸気バルブ３４の開閉動作に変換され、吸気バルブ３４がバルブスプリングのばね力を受けつつ開閉する。また、排気バルブ３６にも、吸気側と同様の動弁系統３８が設けられている。一方、筒内噴射弁３０に燃料を供給する燃料供給系統には、燃料の供給圧力（即ち、筒内噴射弁３０の燃料噴射圧）を可変に設定する燃圧可変機構４０が設けられている。燃圧可変機構４０は、例えば設定圧可変型の圧力レギュレータ等を備えた公知の機構により構成されている。
【００２０】
さらに、本実施の形態のシステムは、前述したエアフローセンサ２２に加えてクランク角センサ４２、水温センサ４４、ＰＭセンサ４６等を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４２は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数及びクランク角を検出する。また、水温センサ４４は、エンジンの機関温度として、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。
【００２１】
ＰＭセンサ４６は、排気ガス中に含まれるＰＭの量（濃度）を検出するもので、例えば特開２００９−１９１６９４号公報に記載されているような公知の構成を有している。即ち、ＰＭセンサ４６は、互いに対向する発光素子と受光素子とを備えており、これらの素子間に排気ガスを流通させるように構成されている。この構成において、発光素子から受光素子に到達する光の量は、排気ガス中のＰＭ濃度が高いほど小さくなる。このため、ＰＭセンサ４６は、受光素子の受光量に基いて排気ガス中のＰＭ濃度を検出するように構成されている。ＥＣＵ５０は、例えばＰＭセンサ４６の出力と吸入空気量とに基いて排気ガス中のＰＭ量を検出することができる。
【００２２】
また、センサ系統には、前記センサ２２，４２〜４６に加えて、エンジン１０及びこれを搭載した車両の制御に必要な各種のセンサ（例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２６、筒内噴射弁３０、点火プラグ３２、燃圧可変機構４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動し、運転制御を実行する。具体的に述べると、クランク角センサ４２の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ２２の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷（負荷率）を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期等を決定し、吸入空気量、負荷等に基いて燃料噴射量を算出する。そして、燃料噴射時期が到来したときに筒内噴射弁３０を駆動し、その後に点火プラグ３２を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。
【００２４】
［実施の形態１の特徴］
筒内噴射型のエンジン１０では、筒内噴射弁３０から噴射された燃料が吸気バルブ３４の傘部と干渉（衝突）し、傘部に燃料が付着し易い。この付着燃料は、蒸し焼き状態となることにより、スモーク（ＰＭ）の発生原因となる。これに対し、ＥＣＵ５０は、通常の燃料噴射制御において、噴射燃料が吸気バルブ３４と干渉しないように、燃料噴射時期を適切に設定する。しかし、燃料噴射時期を適切に設定しても、筒内噴射弁３０や吸気側の動弁系統３８に異常が生じた場合には、噴射燃料が吸気バルブ３４と干渉し、排気エミッションが悪化する虞れがある。
【００２５】
このため、本実施の形態では、エンジンの暖機完了後において、噴射燃料を意図的に短時間だけ吸気バルブ３４と干渉させる。そして、この状態でＰＭセンサ４６により検出されるＰＭ量（以下、バルブ干渉時ＰＭ量ｐと称す）に基いて、筒内噴射弁３０や吸気側の動弁系統３８の異常を判定する構成としている。ここで、筒内噴射弁３０や動弁系統３８に異常が生じた場合には、噴射燃料と吸気バルブ３４の干渉状態、即ち、吸気バルブ３４に対する燃料の付着状態が想定した状態からずれるので、ＰＭの発生量が想定した量に対して変化する。従って、上記原理に基いて異常を判定することができる。以下、この異常判定制御について説明する。
【００２６】
（異常判定制御）
まず、異常判定制御は、エンジンの暖機が完了した状態で、噴射燃料を吸気バルブ３４と干渉させることにより実行される。これは次の理由によるものである。異常判定制御は、排気ガス中のＰＭ量に基いて異常判定を行うので、異常の有無に対するＰＭ量の変化（感度）が大きく、かつＰＭ量の発生量が安定した状態で実行する必要がある。これに対し、暖機完了前（冷間時）の状態では、エンジンの運転状態や温度が過渡的に変化し易く、ＰＭの発生量が不安定なので、異常の有無を正確に判定するのが難しい。一方、暖機の完了後には、ＰＭ量の発生量が安定するものの、燃焼状態が改善して排気ガス中のＰＭ量が極端に減少するので、ＰＭセンサ４６の検出性能等を考慮すると、ＰＭ量の変化を正確に検出するのが難しくなる。
【００２７】
このため、異常判定制御では、まず、暖機完了後に燃料噴射時期を通常の噴射時期から意図的に変更し、噴射燃料を短時間だけ吸気バルブ３４と干渉させる。そして、この状態でＰＭセンサ４６によりバルブ干渉時ＰＭ量ｐを検出し、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが予め規定された正常範囲（α〜β）内であるか否かを判定する。この判定結果において、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲（α〜β）内である場合、即ち、α≧ｐ≧βが成立する場合には、筒内噴射弁３０と動弁系統３８の両方が正常であると判定する。また、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲から外れた場合には、筒内噴射弁３０と動弁系統３８のうち少なくとも一方が異常であると判定する。
【００２８】
上述した正常範囲（α〜β）とは、筒内噴射弁３０及び動弁系統３８が正常である場合に検出されるバルブ干渉時ＰＭ量ｐのばらつき範囲に対応している。正常範囲の上限値α及び下限値βは、正常なエンジンシステムを用いた実験等により予め決定され、ＥＣＵ５０に記憶されている。正常範囲（α〜β）の広さは、筒内噴射弁３０や動弁系統３８の個体差等に起因するシステムの正常なばらつき（実用上の許容可能なばらつき）、及びＰＭセンサ４６の検出誤差等に基いて決定される。
【００２９】
ここで、図２は、エンジンシステムのばらつきとＰＭ量との関係をエンジンの運転状態毎に示す特性線図である。図２中に示す「バルブ干渉あり」とは、噴射燃料が吸気バルブと干渉する状態を示し、「バルブ干渉なし」とは、両者の干渉が生じない状態を示している。図２に示すように、エンジンシステムを構成する筒内噴射弁３０や動弁系統３８等の設計仕様は、ＰＭ量が最少となるように最適化されている。これに対し、各機器の実際の性能は、設計仕様に対してばらつきを有しており、両者のばらつきが大きくなるにつれて、ＰＭ量は増加する傾向がある。また、噴射燃料が吸気バルブと干渉した場合や、冷間時には、機器の性能が一定でもＰＭ量が増加する。
【００３０】
正常範囲の上限値αは、図２中の中央に示す特性線（暖機完了後に噴射燃料が吸気バルブと干渉した状態で得られる特性線）において、ＰＭ量が許容限度を超える点に対応して設定されている。即ち、筒内噴射弁３０及び動弁系統３８が正常であれば、その設計仕様に基いてバルブ干渉時ＰＭ量ｐが上限値α以下に抑制されるはずなので、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが上限値αを超えた状態を異常として検出することができる。一方、下限値βは、上記の特性線において、システムの正常時に得られる最少のＰＭ量から、ＰＭ量のばらつきに相当するマージンを減算することにより設定されている。即ち、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが下限値βよりも小さい場合には、正常時にはあり得ない少量のＰＭが検出されたことになるので、この状態を異常として検出することができる。
【００３１】
次に、異常が生じた機器の判別方法について説明する。まず、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが下限値βよりも小さい場合には、少なくとも吸気バルブ３４の動弁系統３８が異常であると判定する。詳しく述べると、噴射燃料を吸気バルブ３４と干渉させているにも拘らず、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常なばらつき範囲から外れるほど小さいということは、吸気バルブの開閉時期やリフト量が目標とする状態に制御されていないことを意味している。従って、この場合には、動弁系統３８が異常であると判定する。
【００３２】
また、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが上限値αよりも大きい場合には、燃料噴射圧を上昇させたときのバルブ干渉時ＰＭ量ｐの増減傾向に基いて、筒内噴射弁３０と動弁系統３８の何れが異常なのかを判別する。具体的には、まず、燃圧可変機構４０により燃料噴射圧を上昇させ、この状態でバルブ干渉時ＰＭ量ｐを検出する。そして、噴射圧上昇前と噴射圧上昇後のバルブ干渉時ＰＭ量ｐを比較する。燃料噴射圧を上昇させた場合には、噴射燃料の微粒化が促進され、燃焼状態が向上するので、図２中に示すように、噴射圧上昇前と比較してバルブ干渉時ＰＭ量ｐが減少する傾向がある。
【００３３】
このため、燃料噴射圧を上昇させることにより、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが減少した場合には、噴射燃料が正常に微粒化されたと考えられるので、筒内噴射弁３０は正常であると判定する。そして、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲から外れたことを考慮して、動弁系統３８が異常であると判定する。一方、燃料噴射圧を上昇させても、バルブ干渉時ＰＭ量が減少しない場合には、噴射燃料が正常に微粒化されていないことになるので、少なくとも筒内噴射弁３０が異常であると判定する。なお、上記制御では、燃料噴射圧を上昇させた分だけＰＭ量が減少する。従って、動弁系統３８に異常が生じた場合でも、この異常により増加したＰＭ量を燃料噴射圧の上昇により補償することができ、異常判定制御を利用して排気エミッションの悪化を抑制するフェールセーフ制御を実行することができる。
【００３４】
（ＰＭセンサの異常判定制御）
一方、異常判定制御では、筒内噴射弁３０及び動弁系統３８が正常である場合に、ＰＭセンサ４６の異常判定を実行する。具体的に述べると、ＥＣＵ５０は、噴射燃料を吸気バルブ３４と干渉させない状態でのＰＭ量（以下、非干渉時ＰＭ量と称す）ｑを検出する。ここで、非干渉時ＰＭ量ｑは、噴射燃料の干渉状態を除く他の条件（温度環境、運転状態等）がバルブ干渉時ＰＭ量ｐの検出時と同様になるタイミングで検出される。
【００３５】
そして、バルブ干渉時ＰＭ量ｐから非干渉時ＰＭ量ｑを減算したＰＭ変化量ΔＰ（＝ｐ−ｑ）を算出し、この算出値が所定の判定値γよりも大きいか否かを判定する。ここで、判定値γは、例えばＰＭセンサ４６の検出誤差に対応して設定されるもので、検出誤差による誤判定を防止するためのマージンである。バルブ干渉時ＰＭ量ｐと非干渉時ＰＭ量ｑとを比較した場合に、他の条件が一定であれば、バルブ干渉時ＰＭ量ｐの方が非干渉時ＰＭ量ｑよりも大きくなる。従って、ＰＭ変化量ΔＰが判定値γ以下の場合には、ＰＭセンサの検出誤差等を考慮しても、センサの出力が異常であるから、ＰＭセンサ４６が異常であると判定する。一方、ＰＭ変化量ΔＰが判定値γよりも大きい場合には、ＰＭセンサ４６が正常であると判定する。
【００３６】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図３及び図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図３は、ＥＣＵにより実行される異常判定制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図３に示すルーチンでは、まず、水温センサ４４の出力に基いて暖機が完了したか否かを判定し、暖機完了前の場合には、そのまま制御を終了する（ステップ１００）。また、例えばエンジン回転数及び負荷が所定の条件を満たしているか否かを判定することにより、現在の運転状態が異常判定制御に適した領域かどうかを判定する（ステップ１０２）。これにより、例えば高負荷運転時や低回転運転時等のように、ＰＭ量が安定しない運転領域では、異常判定制御を中止する。
【００３７】
次の処理では、噴射燃料が吸気バルブ３４と干渉するように、燃料噴射時期を設定し、筒内噴射弁３０を駆動する（ステップ１０４）。これにより、例えば燃料の噴射中に吸気バルブを開弁させ、両者を干渉させることができる。そして、この状態でＰＭセンサ４６によりバルブ干渉時ＰＭ量ｐを検出し、その値をＥＣＵ５０に記憶する（ステップ１０６）。次に、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲内であるか否かを判定し（ステップ１０８）、この判定が成立した場合には、筒内噴射弁３０及び吸気バルブ３４の動弁系統３８が正常であると判定する（ステップ１１０）。
【００３８】
一方、ステップ１０８の判定が不成立の場合には、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲の上限値αよりも大きいか否かを判定する（ステップ１１２）。この判定が不成立の場合には、ステップ１０８，１１２の判定結果によりバルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲の下限値βよりも小さいことになるので、動弁系統３８が異常であると判定する（ステップ１１４）。また、ステップ１１２の判定が成立した場合には、燃料噴射圧を上昇させ、バルブ干渉時ＰＭ量ｐを再検出する（ステップ１１６，１１８）。そして、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが噴射圧の上昇前と比較して減少したか否かを判定し（ステップ１２０）、この判定が成立した場合には、筒内噴射弁３０が正常で、動弁系統３８が異常であると判定する（ステップ１２２）。また、ステップ１２０の判定が不成立の場合には、筒内噴射弁３０が異常であると判定する（ステップ１２４）。
【００３９】
次に、図４は、ＥＣＵにより実行されるセンサ異常判定制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、図３に示すルーチンと並列に実行され、エンジンの運転中に繰返されるものとする。図４に示すルーチンでは、まず、噴射燃料が吸気バルブと干渉しないように燃料噴射時期を設定する（ステップ２００）。そして、この状態で非干渉時ＰＭ量ｑを検出し、ＥＣＵ５０に記憶する（ステップ２０２）。
【００４０】
次に、前記図３中のステップ１０６で記憶しておいたバルブ干渉時ＰＭ量ｐを読出し、その読出値と非干渉時ＰＭ量ｑとの差分であるＰＭ変化量ΔＰを算出する（ステップ２０４）。そして、ＰＭ変化量ΔＰが判定値γよりも大きいか否かを判定し（ステップ２０６）、この判定が成立した場合には、ＰＭセンサ４６が正常であると判定する（ステップ２０８）。また、ステップ２０６の判定が不成立の場合には、ＰＭセンサ４６が異常であると判定する（ステップ２１０）。
【００４１】
以上詳述した通り、本実施の形態では、バルブ干渉時ＰＭ量ｐに基いて、筒内噴射弁３０及び吸気側の動弁系統３８の異常を判定することができる。従って、これらの機器に異常が生じた場合でも、異常の発生を速やかに認識し、制御や警報等により適切に対処することができる。これにより、システムの異常による排気エミッションの悪化を最低限に抑え、信頼性を向上させることができる。また、本実施の形態では、各機器の異常判定に用いるＰＭセンサ４６自体の異常も判定することができ、システムの信頼性をより高めることができる。
【００４２】
なお、前記実施の形態１では、図３中のステップ１０４が請求項１における噴射干渉制御手段の具体例を示し、ステップ１０６がバルブ干渉時ＰＭ量検出手段の具体例を示している。また、ステップ１０８〜１１４，１２０〜１２４は、請求項１乃至４における異常判定手段の具体例を示し、このうち、ステップ１０８，１１２，１１４は、請求項３における動弁系異常判定手段の具体例を示している。また、ステップ１１６は請求項４における噴射圧上昇手段の具体例、ステップ１１８は高圧噴射時ＰＭ量検出手段の具体例、ステップ１２０〜１２４は複合判定手段の具体例をそれぞれ示している。さらに、図４中のステップ２００〜２１０は、請求項５におけるセンサ異常判定手段の具体例を示している。
【００４３】
また、実施の形態では、異常判定制御の実行時に、まず、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが正常範囲（α〜β）内であるか否かを判定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば正常範囲の上限値αを使用せず、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが所定の下限値βよりも小さいか否かのみを判定し、この判定結果に基いて動弁系統３８の異常検出のみを実行する構成としてもよい。また、正常範囲の下限値βを使用せず、バルブ干渉時ＰＭ量ｐが所定の上限値αよりも大きい場合に燃料噴射圧を上昇させて異常判定を行う処理のみを実行する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  エアフローセンサ
２４  スロットルバルブ
２６  スロットルモータ
２８  触媒
３０  筒内噴射弁
３２  点火プラグ
３４  吸気バルブ
３６  排気バルブ
３８  動弁系統
４０  燃圧可変機構
４２  クランク角センサ
４４  水温センサ
４６  ＰＭセンサ
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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