(57)【要約】【課題】内燃機関運転中の排気効率の低下を防止することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の運転中に、第１排気弁Ex1が開弁されると共に第２排気弁Ex2が閉弁された駆動状態（図２（Ａ））から、第１排気弁Ex1が閉弁されると共に第２排気弁Ex2が開弁された駆動状態（図２（Ｃ））に切り替える際、先ず、第２排気弁Ex2を駆動することで、全ての排気弁Ex1,Ex2が開弁された状態（図２（Ｂ）にする。その後、第１排気弁Ex1を停止する。【選択図】図２
2008267328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を有する内燃機関であって、
前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
前記内燃機関の運転中に第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合、該第１排気弁又は第２排気弁を停止させる前に、他方の第２排気弁又は第１排気弁を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記駆動手段は、前記第１及び第２排気弁の駆動状態を切り替える途中で、前記第１及び第２排気弁の両方を駆動することを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記駆動手段は、
前記第１排気弁に接続された第１アームと、
前記第２排気弁に接続された第２アームと、
前記第１アームと前記第２アームの内部を連通するように設けられたピン穴と、
前記ピン穴内を移動可能なピンとを有し、
前記第１排気弁を停止するときは前記第２アーム内に前記ピンが移動し、前記第２排気弁を停止するときは前記第１アーム内に前記ピンが移動することを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関において、
前記第１及び第２排気弁の駆動状態を切り替える途中で、前記第１アーム及び前記第２アーム内に前記ピンが位置することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の内燃機関において、
前記内燃機関の回転数の変動を取得する回転数変動取得手段と、
前記内燃機関の吸気系の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記内燃機関の高回転時又は低回転高負荷時に、前記回転数の変動もしくは前記吸気系の圧力に基づいて、前記駆動手段の故障を検出する故障検出手段とを更に備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の内燃機関において、
前記第１排気弁の停止もしくは駆動を検知する検知手段と、
前記駆動手段により前記第１排気弁が停止される前記内燃機関の冷間始動時に、前記検知手段により前記第１排気弁の駆動が検知された場合に前記駆動手段の故障を検出する故障検出手段とを更に備えたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に係り、内燃機関運転中の排気効率の低下の防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンに通じる排気通路を開閉する第１排気弁と、タービンを通らない排気通路を開閉する第２排気弁とを備えたエンジン（以下「独立排気エンジン」という。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の独立排気エンジンでは、第１排気弁が開弁された後、排気行程前半に第２排気弁が開弁されている。これにより、排気ポンピングロスを低減することができ、高回転域でも過給により出力を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８９１０６号公報
【特許文献２】特開２０００−７３７９０号公報
【特許文献３】特開２０００−４５７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記独立排気エンジンでは、排気弁の駆動状態を切り替える場合がある。例えば、開弁されている第１排気弁が閉弁されると共に、閉弁されている第２排気弁が開弁される場合がある。
【０００５】
しかしながら、この排気弁の駆動状態の切り替え時期が、制御装置の個体差や経時変化等によりばらついてしまう可能性がある。その結果、排気弁の駆動状態を切り替える際に、排気通路面積の縮小もしくは閉塞が生じ、エンジン運転中に排気効率が低下する可能性がある。そうすると、気筒内への新気の吸入量が低下する事態や、気筒内に残留するガス量が増加する事態が生じ得る。これにより、燃焼速度の低下が発生し、失火やエンジン出力低下を招来する可能性がある。
【０００６】
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、内燃機関運転中の排気効率の低下を防止することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機を有する内燃機関であって、
前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
前記内燃機関の運転中に第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合、該第１排気弁又は第２排気弁を停止させる前に、他方の第２排気弁又は第１排気弁を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記駆動手段は、前記第１及び第２排気弁の駆動状態を切り替える途中で、前記第１及び第２排気弁の両方を駆動することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記駆動手段は、
前記第１排気弁に接続された第１アームと、
前記第２排気弁に接続された第２アームと、
前記第１アームと前記第２アームの内部を連通するように設けられたピン穴と、
前記ピン穴内を移動可能なピンとを有し、
前記第１排気弁を停止するときは前記第２アーム内に前記ピンが移動し、前記第２排気弁を停止するときは前記第１アーム内に前記ピンが移動することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記第１及び第２排気弁の駆動状態を切り替える途中で、前記第１アーム及び前記第２アーム内に前記ピンが位置することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１から第４の何れかの発明において、
前記内燃機関の回転数の変動を取得する回転数変動取得手段と、
前記内燃機関の吸気系の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記内燃機関の高回転時又は低回転高負荷時に、前記回転数の変動もしくは前記吸気系の圧力に基づいて、前記駆動手段の故障を検出する故障検出手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１から第４の何れかの発明において、
前記第１排気弁の停止もしくは駆動を検知する検知手段と、
前記駆動手段により前記第１排気弁が停止される前記内燃機関の冷間始動時に、前記検知手段により前記第１排気弁の駆動が検知された場合に前記駆動手段の故障を検出する故障検出手段とを更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明では、第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合、該第１排気弁又は第２排気弁を停止させる前に、他方の第２排気弁又は第１排気弁が駆動せしめられる。これにより、内燃機関の運転中に第１排気弁と第２排気弁の少なくとも一方は駆動される。従って、第１の発明によれば、内燃機関の運転中の排気効率の低下を防止することができる。
【００１４】
第２の発明では、第１排気弁と第２排気弁の駆動状態を切り替える際、その切り替える途中で第１排気弁と第２排気弁の両方が駆動される。これにより、第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合に、第２排気弁又は第１排気弁を確実に駆動することができる。
【００１５】
第３の発明では、第１排気弁を停止するときは第２アーム内にピンが移動することで、第２排気弁が駆動される。また、第２排気弁を停止するときは第１アーム内にピンが移動することで、第１排気弁が駆動される。よって、第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合に、第２排気弁又は第１排気弁を確実に駆動することができる。
【００１６】
第４の発明では、第１排気弁と第２排気弁の駆動状態を切り替える際、その切り替える途中で第１及び第２アーム内にピンが位置することで、第１排気弁と第２排気弁の両方が駆動される。これにより、第１排気弁又は第２排気弁を停止させる場合に、第２排気弁又は第１排気弁を確実に駆動することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、低回転高負荷時又は高回転時に、機関回転数の変動もしくは吸気系の圧力に基づいて、駆動手段の故障を検出することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、第１排気弁が停止される冷間始動時に、検知手段により第１排気弁の駆動が検知された場合に駆動手段の故障が検出される。これにより、冷間始動時のエミッションの悪化を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。本実施の形態１のシステムは、過給機（ダーボチャージャ）を有する独立排気エンジンである。
図１に示すシステムは、複数の気筒２を有するエンジン１を備えている。各気筒２のピストンは、それぞれクランク機構を介して共通のクランク軸４に接続されている。クランク軸４の近傍には、エンジンク回転数NEを検出する回転数センサ５が設けられている。
【００２１】
エンジン１は、各気筒２に対応して、インジェクタ６を有している。インジェクタ６は、高圧の燃料を気筒２内に直接噴射するように構成されている。各インジェクタ６は、共通のデリバリーパイプ７に接続されている。デリバリーパイプ７は、燃料ポンプ８を介して燃料タンク９に連通している。
【００２２】
また、エンジン１には、各気筒２に対応して吸気ポート１０を有している。吸気ポート１０には、吸気弁１２（符号「In」を付すこともある。）が設けられている。吸気弁１２には、吸気弁１２の開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構１３が接続されている。可変動弁機構１３としては、公知の電磁駆動弁機構や機械式可変動弁機構等を用いることができる。
【００２３】
また、各吸気ポート１０は、吸気通路１６が接続されている。吸気通路１６の途中には、サージタンク１７が設けられている。サージタンク１７には、過給圧センサ１８が設けられている。過給圧センサ１８は、後述するコンプレッサ２４ａによって過給された吸入空気（以下「過給空気」という。）の圧力、すなわち、過給圧を検出するように構成されている。
【００２４】
サージタンク１７上流の吸気通路１６には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０は、スロットルモータ２１により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２０は、アクセル開度センサ２３により検出されるアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度センサ２２が設けられている。スロットル開度センサ２２は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。
【００２５】
スロットルバルブ２０の上流には、インタークーラ２４が設けられている。インタークーラ２４は、過給空気を冷却するように構成されている。
【００２６】
インタークーラ２４の上流には、過給機２６のコンプレッサ２６ａが設けられている。コンプレッサ２６ａは、図示しない連結軸を介してタービン２６ｂと連結されている。タービン２６ｂは、後述する第１排気通路３２に設けられている。このタービン２６ｂが排気動圧（排気エネルギ）により回転駆動されることによって、コンプレッサ２６ａが回転駆動される。
【００２７】
コンプレッサ２６ａの上流にはエアフロメータ２８が設けられている。エアフロメータ２８は、吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２８の上流にはエアクリーナ２９が設けられている。エアクリーナ２９の上流は、大気開放されている。
【００２８】
また、エンジン１は、各気筒２に対応して第１排気弁３０Ａ（符号「Ex1」を付すこともある。）と第２排気弁３０Ｂ（符号「Ex2」を付すこともある。）とを有している。この第１排気弁３０Ａは、タービン２６ｂに通じる第１排気通路３２を開閉するものである。タービン２６ｂは、第１排気通路３２を流通する排気動圧によって回転駆動されるように構成されている。また、第２排気弁３０Ｂは、タービン２６ｂを通らずタービン２６ｂの下流に通じる第２排気通路３４を開閉するものである。
【００２９】
これらの排気弁３０Ａ，３０Ｂには、排気弁３０Ａ，３０Ｂの開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構３１が接続されている。可変動弁機構３１としては、上記可変動弁機構１３と同様に、公知の油圧式もしくは機械式（図８参照）の可変動弁機構を用いることができる。
【００３０】
第１排気通路３２と第２排気通路３４の合流点よりも下流の排気通路３６には、排気空燃比を検出する空燃比センサ４０が設けられている。空燃比センサ４０の下流には、排気ガスを浄化するための触媒４２が設けられている。
【００３１】
本実施の形態１のシステムは、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。
ＥＣＵ６０の入力側には、回転数センサ５、過給圧センサ１７、スロットル開度センサ２２、アクセル開度センサ２３、エアフロメータ２８、空燃比センサ４０等が接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ６、燃料ポンプ８、可変動弁機構１４，３１、スロットルモータ２１等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、エンジン回転数NEの変動量を算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AA（あるいはスロットル開度TA）に基づいて、機関負荷率KL[%]を算出する。
【００３２】
［実施の形態１の特徴］
上記独立排気エンジンでは、エンジン１の運転状態（NE,KL等）に応じて、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態が決められる。そして、エンジン運転中に、運転者や車両からの要求により、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える場合がある。例えば、第１排気弁Ex1が開弁され第２排気弁Ex2が閉弁された駆動状態から、第１排気弁Ex1が閉弁され第２排気弁Ex2が開弁された開弁された駆動状態に切り替える場合がある。
【００３３】
しかしながら、この排気弁の駆動状態の切り替え時期が、制御装置の個体差や経時変化等によりばらついてしまう可能性がある。その結果、排気弁の駆動状態を切り替える際に、排気通路面積の縮小もしくは閉塞が生じ、エンジン運転中に排気効率が低下する可能性がある。そうすると、失火やエンジン出力低下を招来する可能性がある。
【００３４】
そこで、本実施の形態１では、図２に示す順番で排気弁の駆動状態が切り替えられる。図２は、本実施の形態１において、排気弁の駆動状態の切り替え動作を説明するための図である。具体的には、図２（Ａ）は切替前の駆動状態を、図２（Ｂ）は切替途中の駆動状態を、図２（Ｃ）は切替後の駆動状態を、それぞれ示す図である。図２においてハッチングが付された排気弁Ex1,Ex2は、開弁された排気弁である。
【００３５】
本実施の形態１では、図２（Ａ）に示す駆動状態から図２（Ｃ）に示す駆動状態に直接切り替えるのではなく、図２（Ｂ）に示す駆動状態を経由する。すなわち、駆動状態の切替途中に、図２（Ｂ）に示すように、全ての排気弁Ex1,Ex2が開弁される。図２（Ａ）→図２（Ｃ）に示すように第１排気弁Ex1を停止させる場合、図２（Ｂ）に示すようにこの第１排気弁Ex1を停止させる前に残りの第２排気弁Ex2が駆動される。
【００３６】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行する駆動状態切替制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、運転者や車両からの要求により、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際に、起動される。
【００３７】
図３に示すルーチンによれば、先ず、各排気弁Ex1,Ex2の駆動要求と停止要求を読み込む（ステップ１００）。ここで、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際には、駆動要求と停止要求が出される。例えば、図２（Ａ）に示す駆動状態から図２（Ｂ）に示す駆動状態に切り替えるためには、第２排気弁Ex2を駆動（開弁）する必要があるため、駆動要求が出される。さらに、図２（Ｂ）に示す駆動状態から図２（Ｃ）に示す駆動状態に切り替えるためには、第１排気弁Ex1を停止（閉弁）する必要があるため、停止要求が出される。
【００３８】
次に、上記ステップ１００で読み込まれた駆動要求が、現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と同じであるか否かを判別する（ステップ１０２）。この駆動要求は、全ての排気弁Ex1,Ex2を駆動（開弁）する要求である。よって、このステップ１０２では、全ての排気弁Ex1,Ex2が駆動されたか否かが判別される。現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態は、センサにより検出結果のほか、駆動要求が出されてからの経過時間（すなわち、排気弁を開弁するのに要するタイムラグ）等に基づいて判断することができる。
【００３９】
上記ステップ１０２で駆動要求が現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と異なると判別された場合には、全ての排気弁Ex1,Ex2が駆動されていないと判断される。この場合、未だ駆動されていない排気弁の駆動が実施される（ステップ１０４）。その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００４０】
一方、上記ステップ１０２で駆動要求が現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と同じであると判別された場合には、全ての排気弁Ex1,Ex2が駆動されていると判断される。この場合、上記ステップ１００で読み込まれた停止要求が現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と同じであるか否かを判別する（ステップ１０６）。この停止要求は、切替後の駆動状態となるように、何れかの排気弁を停止（閉弁）する要求である。
【００４１】
上記ステップ１０６で停止要求が現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と異なると判別された場合には、全ての排気弁が駆動された後、何れかの排気弁が停止されていないと判断される。この場合、未だ停止されていない排気弁の停止が実施される（ステップ１０８）。その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００４２】
一方、上記ステップ１０６で停止要求が現在の排気弁Ex1,Ex2の作動状態と同じであると判別された場合には、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態の切替が終了したと判断される。この場合、本ルーチンを一旦終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際、全ての排気弁Ex1,Ex2が開弁された後、何れかの排気弁の停止が実施される。すなわち、第１排気弁Ex1又は第２排気弁Ex2を停止させる場合に、この停止の前に他方の第２排気弁Ex1又は第２排気弁Ex2が駆動される。これにより、エンジン運転中に排気弁Ex1,Ex2の少なくとも一方は駆動される。従って、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際に、排気通路面積の縮小もしくは閉塞が生じず、エンジン運転中の排気効率の低下を防止することができる。
【００４４】
ところで、本実施の形態１では、気筒毎に２つの排気弁Ex1,Ex2を有するエンジン１に対して本発明を適用する場合について説明したが、図４に示すような気筒毎に３つの排気弁Ex1,Ex2,Ex3を有するエンジンに対しても本発明を適用することができる。図４は、本実施の形態１の変形例において、排気弁の駆動状態の切り替え動作を説明するための図である。図４に示す第１排気弁Ex1及び第３排気弁Ex3は、例えば、第１排気通路３２を開閉するものである。
本変形例では、図４（Ａ）に示す駆動状態から図４（Ｃ）に示す駆動状態に切り替える際、図４（Ｂ）に示すように全ての排気弁Ex1,Ex2,Ex3が開弁される。従って、上記実施の形態１と同様に、エンジン運転中に駆動状態を切り替える際、排気効率の低下を防止することができる。
【００４５】
尚、本実施の形態１及び変形例においては、過給機２６が第１の発明における「過給機」に、エンジン１が第１の発明における「内燃機関」に、タービン２６ｂが第１の発明における「タービン」に、第１排気通路３２が第１の発明における「第１排気通路」に、第１排気弁（Ex1）３０Ａと第３排気弁（Ex3）が第１の発明における「第１排気弁」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態１及び変形例においては、第２排気通路３４が第１の発明における「第２排気通路」に、第２排気弁（Ex2）３０Ｂが第１の発明における「第２排気弁」に、回転数センサ５及びＥＣＵ６０が第５の発明における「回転数変動取得手段」に、過給圧センサ１７が第５の発明における「圧力検出手段」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０２，１０４の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「駆動手段」が、それぞれ実現されている。
【００４６】
実施の形態２．
次に、図５から図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
上記実施の形態１では、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際に、全ての排気弁Ex1,Ex2が開弁された状態を経るように制御されている。本実施の形態２では、かかる制御と同様の動作を、図５及び図６に示すハードウェアにより実現する。
【００４７】
図５は、本実施の形態２において、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える切替機構５０を示す側面図である。図６は、図５に示した切替機構５０の上面図である。本実施の形態２の切替機構５０は、例えば、図１に示すような独立排気エンジンシステムに搭載される。
【００４８】
図５及び図６に示すように、切替機構５０は、第１排気弁Ex1を押し下げるための第１アーム５１Ａと、第２排気弁Ex2を押し下げるための第２アーム５１Ｂとを備えている。第１アーム５１Ａと第２アーム５２Ｂは、ホルダ５２を両側から挟むようにして設けられている。ホルダ５２には、カム軸５７に設けられたカム５８の押圧力が加わる。
【００４９】
第１アーム５１Ａ、第２アーム５１Ｂ及びホルダ５２の内部には、互いに連通するピン穴５３が設けられている。このピン穴５３には、ピン穴５３内を移動可能なピン５４が設けられている。かかる構成によれば、ピン５４の位置に応じて、カム５８の押圧力が、第１アーム５１もしくは第２アーム５１Ｂまたはその両方に加えられる。ピン５４の軸方向の長さは、ホルダ５２の幅よりも長くされている。ピン５４は、駆動機構（例えば、油圧機構）５５の駆動力により移動する。第１及び第２アーム５１Ａ，５１Ｂの排気弁３０Ａ，３０Ｂと接続されていない側の端部には、油圧式ラッシュアジャスタ５６が接続されている。この油圧式ラッシュアジャスタ５６は、ホルダ５２とカム５８の周面との間にクリアランスができないように、アーム５１Ａ，５１Ｂを押し上げる方向に付勢するものである。
【００５０】
［実施の形態２の特徴］
図７を参照して、切替機構５０の動作を説明する。図７は、本実施の形態２において、切替機構５０の動作を説明するための図である。具体的には、図７（Ａ）は切替前のピン５４の位置を、図７（Ｂ）は切替途中のピン５４の位置を、図７（Ｃ）は切替後のピン５４の位置を、それぞれ示す図である。
【００５１】
図７に示す例では、第１排気弁Ex1が開弁され第２排気弁Ex2が閉弁された駆動状態から、第１排気弁Ex1が閉弁され第２排気弁Ex2が開弁された駆動状態に切り替える際のピン５４の位置制御を示している。
【００５２】
上述したように、ピン５４の軸方向の長さは、ホルダ５２の幅よりも長くされている。このため、図７（Ａ）に示すようにピン５４が第２アーム５１Ｂに勘合していない状態から、図７（Ｃ）に示すようにピン５４が第１アーム５１Ａに勘合していない状態に切り替える途中において、図７（Ｂ）に示す状態を経ることとなる。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、ピン５４が第１アーム５１Ａと第２アーム５１Ｂの両方に勘合する状態を経ることとなる。
【００５３】
従って、本実施の形態２では、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際、全ての排気弁Ex1,Ex2が開弁された後、何れかの排気弁の停止が実施される。従って、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える際に、排気通路面積の縮小もしくは閉塞が生じず、排気効率が低下する事態を防止することができる。
さらに、本実施の形態２によれば、上記の駆動状態の切り替え動作をハードウェアにより実現しているため、排気弁Ex1,Ex2の動作の確実性を高めることができる。
【００５４】
ところで、上記実施の形態１の変形例と同様に、気筒毎に３つの排気弁Ex1,Ex2,Ex3を有するエンジンに対しても本発明を適用することができる。具体的には、第１アーム５１Ａの押圧力により第１排気弁Ex1と第３排気弁Ex3を駆動し得るように、第１アーム５１Ａにリンク機構を設ければよい。この場合も、駆動状態を切り替える際に、全ての排気弁Ex1,Ex2,Ex3が開弁されるため、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本実施の形態２では、カム５８の押圧力がホルダ５２に直接伝達される構成について説明しているが、図８に示すように、カム５８の押圧力が可変動弁機構７０を介してホルダ５２に伝達される構成を用いることができる。
図８は、本実施の形態２の変形例による切替機構５０及び可変動弁機構７０を示す側面図である。図８に示すように、カム５８と切替機構５０との間に、可変動弁機構７０が配置されている。可変動弁機構７０は、制御軸７１が回転することで、制御アーム７２と中間アーム７３等からなるリンク機構が変化する。そうすると、揺動アーム７４におけるローラ７５の位置が変化することで、排気弁Ex1,Ex2の開弁特性が変化する。
カム５８の押圧力は、中間アーム７３先端にあるローラ７５を介して揺動アーム７４に伝達される。この揺動アーム７４に伝達された押圧力は、ホルダ５２に伝達される。このホルダ５２に伝達された押圧力は、ピン５４を介してアーム５１Ａ，５１Ｂの少なくとも一方に伝達される。
【００５６】
尚、本実施の形態２においては、第１アーム５１Ａが第３及び第４の発明における「第１アーム」に、第２アーム５１Ｂが第３及び第４の発明における「第２アーム」に、ピン穴５３が第３の発明における「ピン穴」に、ピン５４が第３及び第４の発明における「ピン」に、それぞれ相当する。
【００５７】
実施の形態３．
図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図９は、本実施の形態３による切替機構５０Ｂを示す側面図である。
図９に示す切替機構５０Ｂは、図５に示す構成に加え、位置センサ５９を備えている。位置センサ５９は、第１アーム５１Ａの他端の上方に配置され、第１アーム５１Ａの位置を検出するものである。位置センサ５９は、上記ＥＣＵ６０の入力側に接続されている。よって、ＥＣＵ６０は、位置センサ５９の検出結果に基づいて、第１排気弁Ex1の駆動状態を検出する。すなわち、本実施の形態３では、冷間始動時に停止すべき第１排気弁Ex1の駆動状態（停止もしくは駆動）を検出するために、位置センサ５９が設けられている。
【００５８】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１，２では、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態の切り替えについて説明されている。
ところで、例えば、ピンの固着（スティッキング）や、可変動弁機構の故障等により、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態が異常となる場合がある。
【００５９】
そこで、本実施の形態３では、図１０を参照して、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態の異常を検出する方法について説明する。
図１０は、本実施の形態３において、排気弁Ex1,Ex2の異常駆動状態を検出する方法を説明するための図である。図１０には、高回転時、冷間始動時及び低回転高負荷時のそれぞれについて、正常駆動状態と異常駆動状態とＥＣＵ６０による異常検出方法とが示されている。なお、図１０における異常駆動状態の欄で下線を付した部分が、異常駆動された排気弁Ex1,Ex2である。
【００６０】
（高回転時）
高回転時には、正常であれば両方の排気弁Ex1,Ex2が開弁される。
しかしながら、第１に、両方の排気弁Ex1,Ex2が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、既燃ガスが排気されず失火するため、エンジン回転数NEが大きく低下する。よって、回転数センサ５により検出されるエンジン回転数NEの変動により、この異常駆動状態が検出される。
なお、図６に示すようにピン５４の長さがホルダ５２の幅よりも長くされている場合には、ピン５４が固着したとしても、排気弁Ex1,Ex2が共に閉弁されることはない（以下の冷間始動時と低回転高負荷時についても同様）。
【００６１】
第２に、第１排気弁Ex1は開弁されるものの、第２排気弁Ex2が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、全ての排気ガスがタービン２６ｂに供給されるため、タービン回転数が高くなり、過給圧が基準値よりも高くなる。よって、過給圧センサ１７により検出される過給圧により、この異常駆動状態が検出される。
【００６２】
第３に、第２排気弁Ex2は開弁されるものの、第１排気弁Ex1が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、排気ガスが全くタービン２６ｂに供給されないため、タービン回転数が低くなり、過給圧が基準値よりも低くなる。よって、過給圧センサ１７により検出される過給圧により、この異常駆動状態が検出される。
【００６３】
（冷間始動時）
冷間始動時は、触媒４２の暖機を促進すべく、正常であれば、第１排気弁Ex1が閉弁され、第２排気弁Ex2が開弁される。
しかしながら、第１に、両方の排気弁Ex1,Ex2が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、上記高回転時と同様に、エンジン回転数NEの変動により、異常駆動状態が検出される。
【００６４】
第２に、両方の排気弁Ex1,Ex2が開弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、第１排気弁Ex1が開弁されているため、排気ガスがタービン２６ｂ側に流れることとなる。そうすると、触媒４２の暖機性能が低下してしまい、エミッション悪化を招来する可能性がある。この場合、異常駆動状態を上記のエンジン回転数NE変動や過給圧に基づいて検出することは難しい。そこで、位置センサ５９の検出結果により、異常駆動状態が検出される。
【００６５】
第３に、第１排気弁Ex1が開弁され、第２排気弁Ex2が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合も、排気ガスがタービン２６ｂ側に流れることなり、触媒４２の暖機性能の低下を招来する可能性がある。この場合も、位置センサ５９の検出結果により、異常駆動状態が検出される。
また、第２排気弁Ex2の駆動状態を検出するために、第２アーム５１Ｂ側にも位置センサを設けることが考えられる。しかし、冷間始動時のエミッション悪化の可能性を把握するためには、第１排気弁Ex1の駆動状態を検出すれば足りる。第２排気弁Ex2の駆動状態については、冷間始動時以外（高回転時や低回転高負荷時）に検出すれば十分である。また、位置センサを追加することで、コスト上昇を招くこととなる。そこで、本実施の形態３では、第２アーム５１Ｂ側には位置センサを設けていない。
【００６６】
（低回転高負荷時）
低回転高負荷時は、正常であれば、第１排気弁Ex1が開弁され、第２排気弁Ex2が閉弁される。
しかしながら、第１に、両方の排気弁Ex1,Ex2が閉弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、上記高回転時や上記冷間始動時と同様に、エンジン回転数NEの変動により、異常駆動状態が検出される。
【００６７】
第２に、両方の排気弁Ex1,Ex2が開弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合、全ての排気ガスをタービン２６ｂに供給することができないため、タービン回転数が低くなり、過給圧が基準値よりも低くなる。よって、過給圧センサ１７により検出される過給圧により、この異常駆動状態が検出される。
【００６８】
第３に、第１排気弁Ex1が閉弁され、第２排気弁Ex2が開弁される異常駆動状態が生じる場合がある。この場合も、全ての排気ガスをタービン２６ｂに供給することができないため、タービン回転数が低くなり、過給圧が基準値よりも低くなる。よって、過給圧センサ１７により検出される過給圧により、この異常駆動状態が検出される。
【００６９】
従って、本実施の形態３では、高回転時又は低回転高負荷時に、エンジン回転数の変動若しくは過給圧に基づいて排気弁Ex1,Ex2の異常駆動状態を検出することができる。また、冷間始動時に、位置センサ５９の検出結果に基づいて、排気弁Ex1,Ex2の異常駆動状態を検出することができる。かかる異常駆動状態を検出することで、切替機構５０Ｂの故障を検出することができる。
【００７０】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が第５及び第６の発明における「故障検出手段」に、位置センサ５９が第６の発明における「検知手段」に、それぞれ相当する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、排気弁の駆動状態の切り替え動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行する駆動状態切替制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例において、排気弁の駆動状態の切り替え動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２において、排気弁Ex1,Ex2の駆動状態を切り替える切替機構５０を示す側面図である。
【図６】図５に示した切替機構５０の上面図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、切替機構５０の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２の変形例による切替機構５０及び可変動弁機構７０を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態３による切替機構５０Ｂを示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において、排気弁Ex1,Ex2の異常駆動状態を検出する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    エンジン
５    回転数センサ
１７  過給圧センサ
２６  過給機
２６ｂ  タービン
３０Ａ  第１排気弁Ex1
３０Ｂ  第２排気弁Ex2
３２  第１排気通路
３４  第２排気通路
５０  切替機構
５１  第１アーム
５２  第２アーム
５３  ピン穴
５４  ピン
６０  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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【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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