(57)【要約】【課題】吸気弁又は排気弁の着座タイミングを精度よく検出する内燃機関のバルブタイミング検出装置及び可変動弁機構の異常検出装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２０及び排気バルブ２１が設けられており、吸気バルブ１０及び排気バルブ２１にはそれぞれ可変動弁機構２４，２５が設けられている。また、エンジン１０のシリンダブロック２９にはノックセンサ３３が取り付けられている。ＥＣＵ４０は、ノックセンサ３３の検出信号に重畳される各種振動信号から吸気バルブ２０の着座に伴う振動信号を特定し、その振動信号の重畳開始タイミングに基づいて可変動弁機構２４の異常を検出する。【選択図】図１
2009138691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁及び排気弁の少なくともいずれかの開閉弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構を制御する内燃機関のバルブ制御装置において、
前記内燃機関の振動波形を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動波形に重畳されている振動から前記開閉弁の着座に伴う着座振動を特定する着座振動特定手段と、
前記着座振動特定手段により特定された着座振動に基づいて前記開閉弁の着座タイミングを検出する着座タイミング検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項２】
前記着座振動特定手段は、前記振動検出手段により検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間を算出し、算出された継続時間に基づいて前記着座振動を特定する請求項１に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項３】
前記着座振動特定手段は、前記振動検出手段により検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間に加え振動の振幅に基づいて、前記着座振動を特定する請求項２に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項４】
前記着座振動特定手段は、前記振動検出手段により検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間に加え振動発生時のクランク角度位置に基づいて、前記着座振動を特定する請求項２又は３に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項５】
前記着座タイミング検出手段は、前記着座振動の振動開始タイミングに基づいて前記開閉弁の着座タイミングを検出する請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項６】
前記振動検出手段は、前記内燃機関のシリンダブロックに設けられたノックセンサの検出信号に基づいて前記内燃機関の振動波形を検出する請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項７】
前記着座タイミング検出手段により検出された前記開閉弁の着座タイミングに基づいて、前記可変動弁機構の異常を検出する異常検出手段を更に備える内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項８】
吸気弁及び排気弁の少なくともいずれかの開閉弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構の異常を検出する内燃機関の異常検出装置において、
前記内燃機関の振動波形を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動波形に重畳されている振動から前記開閉弁の着座に伴う着座振動を特定する着座振動特定手段と、
前記着座振動特定手段により特定された着座振動に基づいて前記可変動弁機構の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構を備える内燃機関において、吸気弁又は排気弁の着座タイミングを検出する内燃機関のバルブ制御装置、及び可変動弁機構の異常を検出する内燃機関の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の吸気弁の最大リフト量や作動角を可変とする可変動弁機構が実用化されている。こうした可変動弁機構を備える内燃機関では、その運転状態に応じて吸気弁の最大リフト量や作動角を適宜調整することで、燃費やドライバビリティやエミッションの向上が図られている。ところが、可変動弁機構に異常が生じると、吸気弁の最大リフト量や作動角が目標とする最大リフト量やクランク角度位置からずれて、エミッションやドライバビリティが悪化する。そこで、特許文献１に記載の発明では、内燃機関の吸入空気量に基づいて可変動弁機構の異常を検出している。
【０００３】
一方、吸気弁の着座タイミング（吸気弁が着座するクランク角度位置）を検出する際に、特許文献１に記載の技術を適用すること、すなわち内燃機関の吸入空気量に基づいて吸気弁の着座タイミングを検出することが考えられる。
【特許文献１】特開２００６−１１２４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、吸入空気量を検出するためのエアフロメータや吸気圧センサでは、吸気弁の開閉に伴う吸気量変化を精度よく検出することは困難である。すなわち、一般にエアフロメータは一般に吸気管上流（エアクリーナ付近）に設けられおり、エアフロメータにより吸気弁の開閉に伴う吸気流量の変化を精度良く検出することは困難である。また多くの場合、吸気管にはサージタンクが設けられており、吸気圧センサにより吸気弁の開閉に伴う吸気圧変化を精度よく検出することは困難である。したがって、吸入空気量に基づいて吸気弁の着座タイミングを精度よく検出することは容易でない。
【０００５】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、吸気弁又は排気弁の着座タイミングを精度よく検出する内燃機関のバルブタイミング検出装置及び可変動弁機構の異常を精度よく検出する異常検出装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、吸気弁及び排気弁の少なくともいずれかの開閉弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構を制御する内燃機関のバルブ制御装置である。そして、内燃機関の振動波形を検出し、検出された振動波形に重畳されている振動から開閉弁の着座に伴う着座振動を特定し、特定された着座振動に基づいて開閉弁の着座タイミングを検出する。開閉弁が着座すると、その弁座との衝突により内燃機関に振動が発生する。したがって、上述の如く着座振動に基づいて開閉弁の着座タイミングを検出することにより、その着座タイミングを精度よく検出することができる。
【０００８】
ここで、発明者の知見によると、着座振動は開閉弁の着座に伴い一定のクランク角間隔だけ継続する。そこで、請求項２に記載の発明では、検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間を算出し、算出された継続時間に基づいて着座振動を特定する。これにより、振動波形に重畳されている振動から着座振動を一層精度よく特定することができる。
【０００９】
また、発明者の知見によると、着座振動の振幅はエンジン回転速度に相関する。そこで、請求項３に記載の発明では、検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間に加え振動の振幅に基づいて着座振動を特定する。このように振動の振幅を加味して着座振動を特定することにより、振動波形に重畳されている振動から着座振動をより一層精度よく特定することができる。
【００１０】
また、可変動弁機構による開閉弁の開閉タイミング調整範囲が所定クランク角度幅に限られる場合には、可変動弁機構の正常又は異常に拘わらず、開閉弁の着座タイミングがそのタイミング調整範囲で変動することが考えられる。この場合、着座振動は一定のクランク角度範囲で発生するため、着座振動が発生し得るクランク角度範囲の振動から着座振動を特定すれば、全クランク角度範囲の振動から着座振動を特定しなくとも、全クランク角度範囲の振動から着座振動を漏れなく特定することができる。そこで、請求項４に記載の発明では、検出された振動波形に重畳されている振動の継続時間に加え振動発生時のクランク角度位置に基づいて着座振動を特定する。このように、振動発生時のクランク角度位置を加味して、着座振動が発生し得るクランク角度範囲の振動から着座振動を特定することにより、振動波形に重畳されている振動から着座信号を効率よく特定することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、特定された着座振動の振動開始タイミングに基づいて開閉弁の着座タイミングを検出する。ここで、着座振動は徐々に減衰するため、着座振動の振動開始タイミングは同着座振動の振動終了タイミングよりも正確に判定することができる。したがって、上述の如く着座振動の振動開始タイミングに基づいて開閉弁の着座タイミングを検出することにより、開閉弁の着座タイミングを一層精度よく検出することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、内燃機関のシリンダブロックに設けられたノックセンサの検出信号に基づいて内燃機関の振動波形を検出する。内燃機関のシリンダブロックに設けられたノックセンサによれば、内燃機関の振動波形を精度よく検出することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、開閉弁の着座タイミングに基づいて可変動弁機構の異常を検出する。請求項１から６のいずれか一項に記載の発明によれば、上述の如く着座振動に基づいて開閉弁の着座タイミングを精度よく検出することができる。したがって、請求項７に記載の発明に記載の発明によれば、開閉弁の着座タイミングに基づいて、可変動弁機構の異常を精度よく検出することができる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、吸気弁及び排気弁の少なくともいずれかの開閉弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構の異常を検出する内燃機関の異常検出装置である。そして、内燃機関の振動波形を検出し、検出された振動波形に重畳されている振動から開閉弁の着座に伴う着座振動を特定し、特定された着座振動に基づいて可変動弁機構の異常を検出する。開閉弁が着座すると、その弁座との衝突により内燃機関に振動が発生する。したがって、上述の如く着座振動に基づいて可変動弁機構の異常を検出することにより、可変動弁機構の異常を精度よく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】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、内燃機関である車載用の４気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢としてエンジン各部の制御を実施することとしている。特に、本実施の形態では、吸気バルブ及び排気バルブの開閉動作態様を可変とする可変動弁機構を採用し、その可変動弁機構により燃焼室内への吸入空気の充填効率を制御することとしている。先ずは、図１を参照しながら、エンジン制御システムの全体概略構成について説明する。
【００１６】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１５とが設けられている。
【００１７】
スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００１８】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２０及び排気バルブ２１が設けられており、吸気バルブ２０の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２２内に導入され、排気バルブ２１の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２３に排出されるようになっている。これらの吸気バルブ２０及び排気バルブ２１にはそれぞれ可変動弁機構２４，２５が設けられている。可変動弁機構２４，２５は、各バルブ２０，２１の最大リフト量や開弁時期（作動角）等のバルブ開閉動作態様を可変とすることができる構造を有し、その都度のエンジン運転状態に応じてバルブ開閉動作態様が適宜調整されるようになっている。可変動弁機構２４，２５の詳細な構成例については後述する。
【００１９】
エンジン１０のシリンダヘッド２６には各気筒に点火プラグ２７が取り付けられており、点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる点火装置２８を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２２内に導入した混合気が点火され燃焼に供される。
【００２０】
排気管２３には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられ、その触媒３１の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比又はリッチ／リーンを検出するための空燃比センサ３２（広域Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２センサ等）が設けられている。また、エンジン１０のシリンダブロック２９には、エンジン１０の振動（加速度振動）を検出するノックセンサ３３や、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状の検出信号を出力するクランク角度センサ３４が取り付けられている。
【００２１】
ここで、図２及び図３を参照しながらノックセンサ３３について詳しく説明する。図２はノックセンサ３３の取付位置を示す図である。図２に示すエンジン１０において、４つの気筒＃１〜＃４は１列に配列されており、各気筒において吸気バルブ２０及び排気バルブ２１は気筒配列方向と直交する方向に配列されている。そして、ノックセンサ３３は、シリンダブロック２９において、相対的に高温となる排気バルブ２１側を避けて相対的に低温となる吸気バルブ２０側の側壁に取り付けられている。また、４つの気筒＃１〜＃４におけるノッキングに伴うノック振動を検出すべく、気筒配列方向の中央、すなわち第２気筒＃２及び第３気筒＃３の間に位置するように配置されている。
【００２２】
ここで、上述の如くノックセンサ３３はシリンダブロック２９の吸気バルブ２０側の側壁に取り付けられている（図２参照）。これにより、排気バルブ２１からノックセンサ３３までの着座振動の伝達距離は、吸気バルブ２０からノックセンサ３３までの着座振動の伝達距離と比較して長くなっている。その結果、排気バルブ２１の着座に伴う着座振動信号は、吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動信号と比して非常に小さくなる。
【００２３】
また、上述の如くノックセンサ３３は第２気筒＃２及び第３気筒＃３の間に位置するように配置されている（図２参照）。これにより、第１気筒＃１及び第４気筒＃４の吸気バルブ２０からノックセンサ３３までの着座振動の伝達距離は、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気バルブ２０からノックセンサ３３までの着座振動の伝達距離と比較して長くなっている。その結果、第１気筒＃１及び第４気筒＃４の吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動信号は、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動信号と比して小さくなる。また、第１気筒＃１及び第４気筒＃４におけるノッキングに伴うノック振動信号は、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気バルブ２０におけるノッキングに伴うノック振動信号と比して小さくなる。
【００２４】
したがって、ノックセンサ３３の検出信号には、主として、第２気筒＃２及び第３気筒＃３におけるノッキングに伴うノック振動信号と、第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動信号とが重畳される。以下、４つの気筒＃１〜＃４の爆発順序が、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に設定されているものとして説明する。
【００２５】
図３はノックセンサ３３の検出信号を示す図である。図３において（ａ）は第２気筒＃２の吸気バルブ２０及び排気バルブ２１のリフト量、（ｂ）は第３気筒＃３の吸気バルブ２０及び排気バルブ２１のリフト量、（ｃ）は第２気筒＃２の点火プラグ２７に対する点火信号、（ｄ）は第３気筒＃３の点火プラグ２７に対する点火信号のクランク角度位置に対する推移を示している。また、第３気筒＃３の点火タイミングｔ２及び第２気筒＃２の点火タイミングｔ４ではそれぞれの気筒においてノッキング発生したことを想定している。
【００２６】
図３に示すように、第３気筒＃３においてノッキングが発生するタイミングｔ２及び第２気筒＃２においてノッキングが発生するタイミングｔ４では、それらのノッキングに伴ってシリンダブロック２９にノック振動が発生する。その結果として、タイミングｔ２及びｔ４ではノックセンサ３３の検出信号にノック振動に起因するノック振動信号が重畳される。
【００２７】
また、第２気筒＃２の吸気バルブ２０が着座するタイミングｔ３及びｔ７では、その吸気バルブ２０の着座に伴ってシリンダブロック２９に着座振動が発生する。同様に、第３気筒＃３の吸気バルブ２０が着座するタイミングｔ１及びｔ５では、その吸気バルブ２０の着座に伴って着座振動が発生する。その結果として、タイミングｔ１，ｔ３，ｔ５及びｔ７では、着座振動に起因する着座振動信号がノックセンサ３３の検出信号に重畳される。
【００２８】
図１に示すように、上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン１０の運転状態に応じて点火プラグ２７による点火時期や可変動弁機構２４，２５によるバルブ開閉動作態様を制御する。
【００２９】
次に、図４を参照しながら、吸気バルブ２０側の可変動弁機構２４の構成について説明する。可変動弁機構２４の構成については任意のものが適用できるが、本実施の形態では
吸気バルブ２０のリフト量や開弁期間などのバルブ開閉動作態様を連続的に可変とする構成を例示して説明する。なお、排気バルブ２１側の可変動弁機構２５は、吸気側の可変動弁機構２４と実質的に同一であるため、説明を省略する。また以下の記載では、吸気バルブ２０側の可変動弁機構２４を制御対象として説明を進めることとする。
【００３０】
図４に示すように、吸気バルブ２０の上端はスイングアーム５１に当接しており、吸気バルブ２０はスイングアーム５１の揺動に伴い図の上下方向にリフト動作する。スイングアーム５１にはほぼ中央部にローラ５２が設けられ、スイングアーム５１の上方にはローラ５２の外周面に接するようにして縦向きにリンクアーム５３が設けられている。リンクアーム５３は、偏心カム５６を一体に設けたコントロールシャフト５５により支持されており、カムシャフト５７の回転に応じて図の左右方向に揺動する。すなわち、リンクアーム５３のほぼ中央部にはローラ５４が設けられており、そのローラ５４の外周面がカムシャフト５７に設けられたカム５８に当接している。なお、リンクアーム５３は、ローラ５４がカム５８に当接した状態で保持されるようリターンスプリング（図示せず）により付勢されている。
【００３１】
かかる場合、カムシャフト５７が回転すると、カム５８の外周面形状（カムプロフィール）に追従してリンクアーム５３が左右に揺動する。ここで、リンクアーム５３の下端部には、通常時はスイングアーム５１から離れるとともに、リンクアーム５３の揺動時にスイングアーム５１に接してこれを押圧する押圧部５３ａが設けられており、リンクアーム５３が揺動した際、押圧部５３ａによりスイングアーム５１が押圧される。これにより、スイングアーム５１が上下に揺動し、それに伴い吸気バルブ２０が開側にリフト動作する。
【００３２】
また、コントロールシャフト５５は、ステッピングモータ等のアクチュエータ（図示せず）により微小角度の回転が付与されるようになっており、コントロールシャフト５５に回転が付与されると、一体的に偏心カム５６が回転し、リンクアーム５３の支持点が少しずつ移動する。このとき、リンクアーム５３の支持点が移動すると、当該リンクアーム５３の揺動位置が変わり、その結果スイングアーム５１の押圧量が変化するとともにバルブリフト量が変化する。
【００３３】
具体的には、例えば、偏心カム５６と共にコントロールシャフト５５を図の時計回り方向に回転させると、偏心カム５６によりリンクアーム５３の上端部が右方へ押され、リンクアーム５３の押圧部５３ａがスイングアーム５１に近づくように移動する。この状態でカムシャフト５７が回転すると、スイングアーム５１の押圧量が大きくなり、吸気バルブ２０のリフト量が大きくなるとともに、スイングアーム５１の押圧期間が長くなって吸気バルブ２０の開弁期間が長くなる。
【００３４】
コントロールシャフト５５の回転角度位置はステッピングモータ等によりリニアに調整できるため、その回転角度位置を細密に制御することにより、吸気バルブ２０の最大リフト量とともに、その開閉タイミングを連続的に可変とすることができる（図５（ａ）参照）。なお、図５（ｂ）に示すように、吸気バルブ２０の開弁タイミングを一定とし、その閉弁タイミングを可変としてもよい。
【００３５】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態に基づいて可変動弁機構２４を駆動し、コントロールシャフト５５の回転角度位置を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、都度のエンジン１０の運転状態をモニタするとともに、その運転条件に応じて吸気バルブ２０のバルブ開閉動作態様を制御する。
【００３６】
ところで、可変動弁機構２４が正常である場合には、エンジン１０の挙動に変化が生じないように、例えば急激な空燃比変動やトルク段差が生じないように吸気バルブ２０のバルブ開閉条件を制御することが可能である。しかしながら、可変動弁機構２４に異常が生じると、吸気バルブ２０のバルブ開閉条件を適正に制御することができず、エンジン１０の挙動に変化が生じることが考えられる。この場合、急激な空燃比変動による排気エミッションの悪化や、トルク段差によるドライバビリティの悪化を招く。
【００３７】
なお、可変動弁機構２４の異常としては可変動弁機構２４に異物が付着することに起因する動作不良などが考えられる。さらに、可変動弁機構が油圧式の機構である場合には、同機構の油圧系統の不具合に起因する動作不良が考えられる。
【００３８】
そこで本実施の形態では、可変動弁機構２４の異常を検出するようになっている。詳しくは、ノックセンサ３３の検出信号に重畳されるエンジン１０の各種振動から吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動を特定し、特定した着座振動の振動発生時期に基づいて可変動弁機構２４の異常を検出する。すなわち、着座振動の振動発生時期が都度のバルブ開閉動作態様に不相応な時期である場合に、可変動弁機構２４の異常を検出する。
【００３９】
次に、図６及び図７を参照しながら、可変動弁機構２４の異常検出処理について説明する。
【００４０】
図６は着座振動の特徴を示す図である。図６において、（ａ）はノック振動信号が重畳されたノックセンサ３３の検出信号を、（ｂ）は着座振動信号が重畳されたノックセンサ３３の検出信号を示している。
【００４１】
着座振動は吸気バルブ２０と弁座との衝突に起因する。これに対して、ノック振動は内燃機関における異常燃焼に起因する。そのため、図６に示すように、着座振動信号のノックセンサ３３の検出信号への重畳時間はノック振動信号のノックセンサ３３の検出信号への重畳時間と異なる。さらに、発明者の知見によると、着座振動は吸気バルブ２０の着座に伴い一定のクランク角間隔だけ継続する。したがって、都度のエンジン回転速度に基づいて、着座振動信号の重畳時間を算出することができる。
【００４２】
そこで、本実施形態では、ノックセンサ３３の検出信号に重畳されている振動信号の重畳時間と、都度のエンジン回転速度に基づいて算出された着座振動信号の重畳時間（以下「重畳時間の規範値」という）の比較に基づいて、ノックセンサ３３の検出信号に重畳されている各種振動信号から着座振動信号を特定するようにしている。
【００４３】
詳しくは、図６に示すように、ノックセンサ３３の検出信号に重畳される各種振動信号の重畳開始タイミング及び重畳終了タイミングをそれぞれ判定する閾電圧Ｖ１及び閾電圧Ｖ２を設けておき、ノックセンサ３３の検出信号のピーク値（振幅毎の極大値）が閾電圧Ｖ１以上となってから、そのピーク値が閾電圧Ｖ２以下になるまでの時間を、各種振動信号の重畳時間として算出する。また、都度のエンジン回転速度に応じた重畳時間の規範値を算出する。そして、ノックセンサ３３の検出信号に重畳されている各種振動信号の重畳時間と重畳時間の規範値とを比較することにより、着座振動信号を特定する。
【００４４】
図７は可変動弁機構２４の異常検出プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムは、ＥＣＵ４０により各トリップの所定タイミング（例えばエンジン始動直後のアイドル運転中や、エンジン回転速度が１０００rpm程度の低速運転中）に実行される。なお、ノックセンサ３３の検出信号に定常的に重畳される振動信号の大きさは、エンジン回転速度に相関する。そのため、異常検出プログラムは、エンジン回転速度が一定している状態や、エンジン回転速度が相対的に低い状態で実行することが望ましい。
【００４５】
図７に示すステップＳ１０では、ＥＣＵ４０は所定サイクル分（例えば数１０サイクル分）のノックセンサ３３の検出信号を取得する。詳しくは、ＥＣＵ４０はノックセンサ３３の検出信号の検出信号をサンプリングしつつ、そのサンプリング時のエンジン回転速度及びエンジン負荷を算出する。なお、エンジン回転速度はクランク角度センサ３４の検出信号に基づいて算出することができる。またエンジン負荷はエアフロメータ１３の検出信号やエンジン回転速度に基づいて算出することができる。
【００４６】
ステップＳ１１では、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号の重畳時間を算出する。詳しくは、ＥＣＵ４０はノックセンサ３３の検出信号のピーク値（振幅毎の極大値）が閾電圧Ｖ１以上になってからそのピーク値が閾電圧Ｖ２以下になるまでの重畳時間を算出する（図６参照）。
【００４７】
ステップＳ１２では、ＥＣＵ４０は、算出された重畳時間に基づいてノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号から着座振動信号を特定する。詳しくは、ＥＣＵ４０は、算出された重畳時間が規範値と概ね等しい振動信号を着座振動信号として特定する。
【００４８】
ステップＳ１３では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２において特定した着座振動信号の重畳開始タイミングの統計処理に基づいて、可変動弁機構２４の正常又は異常の判定に用いる異常判定パラメータを算出する。詳しくは、ＥＣＵ４０は、着座振動信号の重畳開始クランク角度位置からその規範値を差し引いた値を二乗し、それらの値（重畳開始クランク角度の誤差を二乗した値）の度数分布の最頻値、すなわち度数分布の最も頻度が高い階級値を可変動弁機構２４の異常判定パラメータとする。
【００４９】
ここで、着座振動信号の重畳開始クランク角度の規範値は、可動弁機構２４におけるバルブ開閉動作態様に応じて決まるクランク角度位置であり、可動弁機構２４が正常である場合に吸気バルブ２０が着座するクランク角位置である。この規範値は、例えばエンジン１０の運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷など）をパラメータとするマップのマップ値として、ＥＣＵ４０のＲＯＭ等に記憶されている。そして、ＥＣＵ４０は、上記マップを参照して、都度のエンジン１０の運転状態から重畳開始クランク角度の規範値を算出する。
【００５０】
なお、可変動弁機構２４の異常判定パラメータの算出方法は、これに限られず、例えば着座振動信号の重畳開始クランク角度位置からその規範値を差し引いた値の二乗平均でもよいし、上記度数分布の中央値でもよい。
【００５１】
続くステップＳ１４では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１３において算出した異常判定パラメータが可変動弁機構２４の異常を示しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４０は、可変動弁機構２４の異常判定パラメータがその基準値以上か否かを判定する。
【００５２】
ステップＳ１４において、可動弁機構２４の異常判定パラメータがその基準値よりも小さいと判定した場合には、ＥＣＵ４０は、可変動弁機構２４が正常であるとし、このプログラムの実行を終了する。一方、ステップＳ１４において、可動弁機構２４の異常判定パラメータが所定値以上であると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、可変動弁機構２４に異常があるとし、所定の異常処理を実施した上で（ステップＳ１５）、このプログラムの実行を終了する。
【００５３】
このプログラムによれば、所定サイクル分のノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号から着座振動信号が特定され、その特定された着座振動信号の重畳開始タイミングに基づいて可変動弁機構２４の異常が検出される。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５５】
ノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号の重畳時間に基づいてそれらの振動信号から着座振動信号を特定し、その特定された着座振動信号の重畳開始タイミングに基づいて吸気バルブ２０の着座タイミングを算出し、その算出された着座タイミングに基づいて可変動弁機構２４の異常を検出するようにした。
【００５６】
ここで、着座振動の開始タイミングと吸気バルブ２０の着座タイミングとは、エンジン１０の運転状態や環境温度の変化によらず良好に相関する。したがって、上述の如く着座振動信号の重畳開始タイミングに基づいて吸気バルブ２０の着座タイミングを算出することにより、吸気バルブ２０の着座タイミングを精度よく算出することができ、ひいては可変動弁機構２４の異常を精度よく検出することができる。
【００５７】
また、発明者の知見によると、着座振動の継続時間はエンジン回転速度によらず一定時間を示す。したがって、上述の如くノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号の重畳時間に基づいてそれらの振動信号から着座振動信号を特定することにより、各種振動信号から着座振動信号を精度よく特定することができる。
【００５８】
また、着座振動信号は徐々に減衰する。そのため、着座振動信号の重畳開始タイミングは同着座振動信号の重畳終了タイミングよりも正確に算出することができる。したがって、上述の如く着座振動信号の重畳開始タイミングに基づいて吸気バルブ２０の着座タイミングを算出することにより、吸気バルブ２０の着座タイミングを精度よく算出することができる。
【００５９】
また、ノックセンサ３３の検出信号に基づいてエンジン１０の振動波形を検出した。このようにエンジン１０を主体とするエンジンシステムに既存のセンサを用いてエンジン１０の振動波形を検出することにより、エンジンシステムの製造コストを削減することができる。
【００６０】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６１】
・上記複数の実施形態では、エンジン１０の振動継続時間に基づいて、同エンジン１０に発生する各種振動から吸気バルブ２０の着座に伴う着座振動を特定した。具体的には、ノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号の重畳時間に基づいてそれらの振動信号から着座振動信号を特定した。
【００６２】
しかしながら、これに限られず、エンジン１０に発生する各種振動の継続時間に加え、各種振動の振幅に基づいて、各種振動から着座振動を特定してもよい。ここで、発明者の知見によると、着座振動の振幅はエンジン回転速度と相関がある。したがって、エンジン回転速度から着座振動の振幅の規定値を算出し、エンジン１０に発生する各種振動の振幅と着座振動の振幅の規定値との比較に基づいて各種振動から着座振動を特定することにより、着座振動をより一層精度よく特定することができる。
【００６３】
また、エンジン１０に発生する各種振動の継続時間に加え、クランク角度位置に基づいて、各種振動から着座振動を特定してもよい。ここで、可変動弁機構２４による吸気バルブ２０のリフト量の調整範囲が所定幅に限られる場合や、可変動弁機構２４による吸気バルブ２０の開弁タイミングの調整範囲が所定クランク角度幅に限られる場合には、可変動弁機構２４の正常又は異常に拘わらず、吸気バルブ２０の着座タイミングは一定のクランク角度範囲で変動することが考えられる。この場合、着座振動は一定のクランク角度範囲で発生するため、上述の如くエンジン１０のクランク角度位置を加味して、着座振動が発生し得るクランク角度範囲の各種振動から着座振動を特定することにより、各種振動から着座信号を効率よく特定することができる。
【００６４】
・上記実施形態では、ノックセンサ３３の検出信号に重畳された各種振動信号の重畳時間を算出するための閾値Ｖ１，Ｖ２を固定値とした。しかしながら、ノックセンサ３３の検出信号に常時重畳される振動信号の信号レベルは、エンジン回転速度に応じて変化する。したがって、上記閾値Ｖ１，Ｖ２をエンジン回転速度に応じて可変設定するとよい。
【００６５】
・上記実施形態では、吸気バルブ２０側の可変動弁機構２４の異常を検出した。しかしながら、本発明は、排気バルブ２１側の可変動弁機構２５の異常検出に適用することもできる。
【００６６】
・上記実施形態では、着座振動の発生時期、具体的には着座振動信号の重畳開始タイミングに基づいて可変動弁機構２４の異常を検出した。
【００６７】
しかしながら、これに限られず、着座振動の発生時期を可変動弁機構２４によるバルブリフト量制御や開閉時期制御の補正パラメータとしてもよい。この場合、可変動弁機構２４の経時変化や機差バラツキによる排気エミッションの悪化や、トルク段差によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６８】
また、着座振動の発生時期に基づいて吸気バルブ２０の着座タイミングを算出してもよい。具体的には、着座振動信号の重畳開始タイミングから所定時間だけ遡ったタイミングを吸気バルブ２０の着座タイミングとして算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態のエンジン制御システムの全体概略構成を示す図。
【図２】本実施形態のノックセンサの取付位置を示す図。
【図３】本実施形態のノックセンサの検出信号を示す図。
【図４】本実施形態の可動弁機構を示す図。
【図５】可変動弁機構による吸気バルブの開閉動作態様の変化を示す図。
【図６】吸気バルブの着座に伴う着座振動の特徴を説明するための図。
【図７】可変動弁機構２４の異常検出プログラムの流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１０…エンジン（内燃機関）、１１…吸気管、１９…燃料噴射弁、２０…吸気バルブ、２１…排気バルブ、２３…排気管、２４…可変動弁機構、２５…可変動弁機構、２７…点火プラグ、２８…点火装置、２９…シリンダブロック、３３…ノックセンサ、４０…ＥＣＵ（振動検出手段、着座振動特定手段、着座タイミング検出手段、異常検出手段）。
【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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