(57)【要約】【課題】排気圧センサで排気通路の排圧を高精度に検出すると共に、排気圧センサの信頼性を向上させることが可能なシリンダヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】シリンダヘッド１は、内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室８に接続される複数の分岐通路１１及び複数の分岐通路１１が集合して形成される集合通路１３を有する排気通路１０と、内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の通路として設けられるウォータージャケット（冷却媒体通路）２０とを備え、集合通路に排気圧センサ２７とを備えている。【選択図】  図１
2009121332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、前記内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室に接続される複数の分岐通路及び前記複数の分岐通路が集合して形成される集合通路を有する排気通路と、
前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の通路として設けられる冷却媒体通路と、
前記集合通路に設けられており、排気圧を測定する排気圧センサと、
を備えたことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダヘッドを備えた内燃機関において、
目標排気バルブタイミングとなるように、排気弁の開閉タイミングを制御する排気可変動弁機構と、
前記排気圧センサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングと、前記目標排気バルブタイミングとの差分が閾値以内にあるか否かを判定し、閾値以内にない場合には、前記排気バルブタイミングの異常と判定する異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１に記載のシリンダヘッドを備えた内燃機関において、
目標排気バルブタイミングとなるように、排気弁の開閉タイミングを制御する排気可変動弁機構と、
排気カムシャフトの位相を検出する排気カムセンサと、
前記排気圧センサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングと、前記排気カムセンサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングとの差分が閾値以内にあるか否かを判定し、閾値以内にない場合には、前記排気カムセンサの異常と判定する異常判定手段と、
を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、シリンダヘッドおよび内燃機関に関し、詳細には、シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとが一体に形成されたシリンダヘッドおよびこのシリンダヘッドを搭載した内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、シリンダヘッドに排気管が取り付けられており、内燃機関の運転時には、燃料の燃焼後の排出ガスを内燃機関の気筒内から排気管に対して排出していた。また、この排気管は、複数の気筒を有する内燃機関では、気筒の数に応じた複数の排気管がシリンダヘッドに取り付けられ、複数の排気管は、排出ガスの流れ方向におけるシリンダヘッドの下流側で集合して設けられている。これにより、排出ガスは、１本の排気通路を通って排出される。
【０００３】
例えば、特許文献１の内燃機関では、排気通路に、気筒ブロックから下流に向けて順に、排気集合管である排気マニホールド、排気浄化装置としての触媒コンバータ、排気圧を測定する排気圧センサ、および排出ガスの空燃比を測定するＡ／Ｆが配置されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、排気圧センサは、排気弁と離れた位置に配置されているため、その検出精度が悪くなるという問題がある。ここで、排気圧センサの検出精度を上げるためには、当該排気圧センサを排気弁に近い場所に設けることが望ましいが、排気弁の近くに設けすぎると、排気圧センサの温度が高くなり異常を起こすという問題がある。
【０００５】
また、従来から、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの位相角を変化させて、吸・排気弁の開閉タイミングを可変制御する可変動弁機構（ＶＶＴ）が知られている。かかる可変動弁機構では、カムシャフト若しくはカムシャフトに連結された部材の回転方向に、複数箇所等間隔に凸部や凹部の被検出部を設け、該被検出部をセンサで検出してカムシャフト回転位置信号を出力し、該カムシャフト回転位置信号と、クランク角センサからの基準クランク角位置信号との位相角（その間に出力されるクランク角センサからの単位角信号の数）に基づいて位相角を検出している。かかる可変動弁機構では、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量Ｇａで定まる排気バルブタイミング目標値と、排気カムセンサで検出した実働角のズレ量が大きい場合に、排気バルブタイミングの異常（可変動弁機構の故障）と判定している。
【０００６】
しかしながら、排気カムセンサの実働角で排気バルブタイミングを検出すると、実働の排気バルブタイミングは、排気カムと排気弁間のクリアランスの変動によって変化するため、カム角度とは必ずしも一致しない。そのため、排気カムセンサによる検出では、実際の排気バルブタイミングを測定できず、間接的な検出方法となり、排気バルブタイミングの異常（可変動弁機構の故障）を高精度に判定することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２３８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、排気圧センサで排気通路の排圧を高精度に検出すると共に、排気圧センサの信頼性を向上させることが可能なシリンダヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、排気バルブタイミングの異常を高精度に検出することが可能な内燃機関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】
【００１０】
上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、前記内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室に接続される複数の分岐通路及び前記複数の分岐通路が集合して形成される集合部を有する排気通路と、前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の通路として設けられる冷却媒体通路と、前記集合部に設けられており、排気圧を測定する排気圧センサと、を備えたことを特徴とするシリンダヘッドである。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、本発明のシリンダヘッドを備えた内燃機関において、目標排気バルブタイミングとなるように、排気弁の開閉タイミングを制御する排気可変動弁機構と、前記排気圧センサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングと、前記目標排気バルブタイミングとの差分が閾値以内にあるか否かを判定し、閾値以内にない場合には、前記排気バルブタイミングの異常と判定する異常判定手段と、を備えることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、本発明のシリンダヘッドを備えた内燃機関において、目標排気バルブタイミングとなるように、排気バルブの開閉タイミングを制御する排気可変動弁機構と、排気カムシャフトの位相を検出する排気カムセンサと、前記排気圧センサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングと、前記排気カムセンサの検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングとの差分が閾値以内にあるか否かを判定し、閾値以内にない場合には、前記排気カムセンサの異常と判定する異常判定手段と、を備えたことが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、前記内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室に接続される複数の分岐通路及び前記複数の分岐通路が集合して形成される集合部を有する排気通路と、前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の通路として設けられる冷却媒体通路と、前記集合部に設けられており、排気圧を測定する排気圧センサと、を備えているので、排気圧センサで排気通路の排圧を高精度に検出すると共に、排気圧センサの信頼性を向上させることが可能なシリンダヘッドを提供することが可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るシリンダヘッド及び内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係るシリンダヘッドの概略の平面図、図２は、図１の概略のＡ−Ａ断面図である。図１および図２において、シリンダヘッド１は、車両等に搭載される内燃機関（図示省略）の一部を構成しており、内燃機関が有するシリンダブロック（図示省略）に固定可能に形成されている。詳しくは、シリンダヘッド１は、シリンダブロックにおける、内燃機関が有するピストン（図示省略）の上始点側に固定可能に形成されている。このため、シリンダヘッド１には、当該シリンダヘッド１をシリンダブロックに固定するための固定ボルト（図示省略）が通る穴である貫通穴１８が複数設けられている。この貫通穴１８は、シリンダヘッド１におけるシリンダブロックに取り付ける側の面である取付面４から、取付面４の反対側に位置する面であるシリンダヘッド上面３にかけて貫通した穴となって形成されている。 
【００１６】
また、このようにシリンダヘッド１とシリンダブロックとを有する内燃機関は、ピストンを内設する気筒（図示省略）を複数有しており、シリンダヘッド１には、各気筒に対応する燃焼室８が、複数形成されている。即ち、実施例１に係るシリンダヘッド１を有する内燃機関は、４つの気筒が直線状に並べられて設けられているため、シリンダヘッド１に形成される燃焼室８も複数の気筒に対応して、複数の気筒と同様に直線状に並べられて形成されている。このように複数形成される燃焼室８は、シリンダヘッド１の取付面４側に形成されており、取付面４から略曲面状に凹んで形成されている。
【００１７】
また、燃焼室８には、内燃機関の運転時における内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられる排気通路１０が接続されている。この排気通路１０は、複数の気筒の燃焼室８に接続される複数の分岐通路１１を有している。この分岐通路１１は複数形成される燃焼室８に対応して設けられており、燃焼室８の数と同じ数で設けられている。このように燃焼室８と同じ数で設けられる分岐通路１１は、それぞれ燃焼室８に接続されており、燃焼室８に対して開口している。
【００１８】
また、排気通路１０は、複数設けられる燃焼室８の並んでいる方向に沿って直線状に形成されている通路である直線通路１２を有している。この直線通路１２には、複数設けられる分岐通路１１が接続されており、このため直線通路１２は、接続通路として設けられている。このように直線通路１２に接続される複数の分岐通路１１は、燃焼室８に接続される側の端部の反対側に位置する端部が、この直線通路１２に接続されている。
【００１９】
さらに、排気通路１０は、直線通路１２から、シリンダヘッド１における側面であるシリンダヘッド側面６にかけて形成された通路である集合通路１３を有している。この集合通路１３は、一端が直線通路１２に接続されて直線通路１２に対して開口しており、他端がシリンダヘッド側面６に接続されてシリンダヘッド側面６に対して開口している。このように、集合通路１３においてシリンダヘッド側面６に開口している部分には、排出ガスを大気に排出可能に車両に設けられる配管である排気管（図示省略）が接続される。 
【００２０】
また、直線通路１２において集合通路１３が接続されている部分は、集合部１５となっている。直線通路１２は、このように集合部１５を有しているが、直線通路１２には複数の分岐通路１１が接続されており、さらに、集合部１５は集合通路１３が接続された部分になっている。このため換言すると、集合部１５は、直線通路１２を介して複数の分岐通路１１が集合して形成された部分になっている。
【００２１】
この集合通路１３には、集合通路１３の排気圧を測定する排気圧センサ（背圧センサ）２７および排気温度を測定する温度センサ２９が設けられており、これらの検出結果は、ＥＣＵ（図示省略）に出力される。このように、排気圧センサ２７を排気弁（図示省略）の近くに設けることで、排気圧の検出精度を向上させることができる。
【００２２】
また、内燃機関は、運転時に内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体である冷却水（図示省略）が循環可能に形成されており、シリンダヘッド１には、この冷却水の通路として設けられる冷却媒体通路であるウォータジャケット２０が形成されている。シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０は、燃焼室８の近傍、及び排気通路１０の近傍に設けられている。具体的には、シリンダヘッド１には、シリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０への冷却水の流入部である冷却水流入部３１と、このウォータジャケット２０からの冷却水の流出部である冷却水流出部３２とが形成されている。これらの冷却水流入部３１と冷却水流出部３２とは、シリンダヘッド１に複数形成される燃焼室８が並べられている方向におけるシリンダヘッド１の両端、つまり、複数の燃焼室８が並べられている方向である直線状の方向におけるシリンダヘッド１の両端に設けられている。シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０は、この冷却水流入部３１と冷却水流出部３２とに連通している。冷却水流入部３１と冷却水流出部３２は、不図示のウォーターポンプに連通している。
【００２３】
また、ウォータジャケット２０のうち、燃焼室８の近傍に設けられるウォータジャケット２０は燃焼室ウォータジャケット２１となっており、排気通路１０の近傍に設けられるウォータジャケット２０は排気通路ウォータジャケット２５となっている。このうち、燃焼室ウォータジャケット２１は、燃焼室８の近傍で燃焼室８よりもシリンダヘッド上面３側の位置に、排気通路１０を避けて冷却水流入部３１側から冷却水流出部３２側にかけて形成されている。
【００２４】
また、排気通路ウォータジャケット２５は、排気通路１０の近傍で排気通路１０のシリンダヘッド上面３側及び取付面４側に配設されており、冷却水流入部３１側から冷却水流出部３２側にかけて形成されている。つまり、排気通路ウォータジャケット２５は、概ね排気通路１０の直線通路１２に沿って形成されており、直線通路１２のシリンダヘッド上面３側及び取付面４側に配設されている。このため、ウォータジャケット２０は、当該ウォータジャケット２０の一部である排気通路ウォータジャケット２５が、集合部１５の近傍、或いは集合部１５の外に形成されている。
【００２５】
上記構成のシリンダヘッド１は、内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室８に接続される複数の分岐通路１１及び複数の分岐通路１１が集合して形成される集合通路１３を有する排気通路１０と、内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の通路として設けられるウォータージャケット（冷却媒体通路）２０とを備え、集合通路１３に排気圧センサ２７を設けているので、排気弁の近くに排気圧センサ２７を設けることができ、排気圧を精度よく検出でき、また、シリンダヘッド１内は、冷却水で冷却されているため、排気圧センサ２７の熱による故障等を止して、信頼性を向上させることが可能となる。
【００２６】
図３は、本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す模式図である。エンジン１００は、燃料噴射弁７１が吸気通路内に燃料（ガソリン）を噴射する、いわゆるポート噴射式多気筒のガソリン機関であり、気筒内に形成される混合気に点火プラグ７５により点火を行う火花点火機関である。エンジン１００は、原動機として車両（図示省略）に搭載されるものであり、各種センサ類からの信号を受けて内燃機関１００を制御する制御手段として、電子制御装置８１（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。以下、エンジン１００の構成について説明する。なお、エンジン１００については、エンジン１００が有する複数の気筒のうち一つの気筒について説明する。 
【００２７】
図３に示すように、内燃機関としてのエンジン１００は、シリンダブロック４１上にシリンダヘッド１が締結されており、このシリンダブロック４１に形成された複数のシリンダボア４３にピストン４４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック４１の下部にクランクケース４５が締結され、このクランクケース４５内にクランクシャフト４６が回転自在に支持されており、各ピストン４４はコネクティングロッド４７を介してこのクランクシャフト４６にそれぞれ連結されている。
【００２８】
燃焼室８は、シリンダブロック４１におけるシリンダボア４３の壁面とシリンダヘッド１の下面とピストン４４の頂面により構成されており、この燃焼室８は、上部（シリンダヘッド１の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室８の上部、つまり、シリンダヘッド１の下面に吸気通路４９及び排気通路１０が対向して形成されており、この吸気通路４９及び排気通路１０に対して吸気弁５１及び排気弁５２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁５１及び排気弁５２は、シリンダヘッド１にシャフト方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気通路４９及び排気通路１０を閉止する方向（図３にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１には、吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４が回転自在に支持されており、吸気カム５５及び排気カム５６が吸気弁５１及び排気弁５２の上端部に接触している。 
【００２９】
なお、図示しないが、クランクシャフト４６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト４６と吸気カムシャフト５３と排気カムシャフト５４が連動可能となっている。  
【００３０】
従って、クランクシャフト４６に同期して吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４が回転すると、吸気カム５５及び排気カム５６が吸気弁５１及び排気弁５２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気通路４９及び排気通路１０を開閉し、吸気通路４９と燃焼室８、燃焼室８と排気通路１０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４は、クランクシャフト４６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１００は、クランクシャフト４６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４が１回転することとなる。 
【００３１】
また、このエンジン１００の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁５１及び排気弁５２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable   Valve  Timing-intelligent）５７、５８となっている。この吸気・排気可変動弁機構５７、５８は、吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４のシャフト端部にＶＶＴコントローラ５９、６０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ６１、６２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ５９、６０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気、排気カムシャフト５３、５４の回転位相を変更し、吸気弁５１及び排気弁５２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構５７、５８は、吸気弁５１及び排気弁５２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト５３及び排気カムシャフト５４には、その回転位相を検出する吸気カムセンサ６３、排気カムセンサ６４が設けられている。
【００３２】
吸気通路４９には、吸気マニホールド６５を介してサージタンク６６が連結され、このサージタンク６６に吸気管６７が連結されており、この吸気管６７の空気取入口にはエアクリーナ６８が取付けられている。そして、このエアクリーナ６８の下流側にスロットル弁６９を有する電子スロットル装置７０が設けられている。 
【００３３】
また、内燃機関１００には、気筒内に燃料を供給する燃料噴射装置として、気筒ごとに燃料噴射弁７１が設けられている。詳細には、燃料噴射弁７１は、吸気マニホールド６５に固定されており、不図示の燃料レールから所定の燃圧で燃料の供給を受けて、吸気通路４９に向けて燃料を噴射する。このように燃料噴射弁７１は吸気通路内に燃料を噴射する。燃料噴射弁７１の燃料噴射期間及び燃料噴射量は、ＥＣＵ８１により制御される。  
【００３４】
燃料噴射弁７１から噴射された燃料は、吸気弁５１の開弁期間に、吸入空気と共に吸気通路４９から気筒内に流入する。気筒内には、流入した燃料と空気が混合されて略均質な混合気が形成されることとなる。さらに、シリンダヘッド１には、燃焼室８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ７５が装着されている。
【００３５】
一方、排気通路１０の集合通路１３には、上述した排気圧センサ２７および温度センサ２９が設けられており、これらの検出結果は、ＥＣＵ８１に出力される。また、排気通路１０には、排気管７６が連結されており、この排気管７６には排出ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒７８、７９が装着されている。また、エンジン１００には、クランキングを行うスタータモータ８０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト４６を回転することができる。
【００３６】
ところで、車両には、エンジン１００の各部を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）８１が搭載されており、このＥＣＵ８１は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）、メモリ、入出力インターフェイス等で構成されている。 
【００３７】
吸気管６７の上流側にはエアフローセンサ８２及び吸気温センサ８３が装着され、また、サージタンク６６には吸気圧センサ８４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ８１に出力している。また、電子スロットル装置７０にはスロットルポジションセンサ８５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ８１に出力しており、アクセルポジションセンサ８６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ８１に出力している。 
【００３８】
更に、回転速度検出手段としてのクランク角センサ８７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ８１に出力し、このＥＣＵ８１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数ＮＥは、言い換えれば、クランクシャフト４６の回転速度に対応し、このクランクシャフト４６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト４６の回転数、すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥも高くなる。 
【００３９】
また、シリンダブロック４１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ８８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ８１に出力している。さらに、排気管７６には、三元触媒７８の下流側に位置して排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ９１が設けられており、検出した酸素濃度をＥＣＵ８１に出力している。
【００４０】
ＥＣＵ８１は、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数ＮＥ、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、燃料噴射弁７１及び点火プラグ７５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ８１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。 
【００４１】
また、ＥＣＵ８１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構５７、５８を制御可能となっている。ＥＣＵ８１は、クランク角センサ８７の検出結果と、吸気カムセンサ６３の検出結果とに基づいて、実際のクランクシャフト４６に対する吸気カムシャフト５３の位相角（以下、「吸気バルブタイミング」と記載する）を検出し、また、クランク角センサ８７の検出結果と、排気カムセンサ６４の検出結果とに基づいて、実際のクランクシャフト４６に対する排気カムシャフト５４の位相角（以下、「排気バルブタイミング」と記載する）を検出する。また、ＥＣＵ８１は、エンジンの運転状態（例えば、エンジン回転数ＮＥ、負荷（例えば、吸入空気量））に基づいて、吸気ＶＶＴ目標値マップ、排気ＶＶＴ目標値マップを参照し、吸気ＶＶＴ目標値、排気ＶＶＴ目標値（目標吸気バルブタイミング、目標排気バルブタイミング）を算出し、吸気弁５１・排気弁５２のタイミングが、吸気ＶＶＴ目標値、排気ＶＶＴ目標値となるように、吸気・排気可変動弁機構５７、５８をフィードバック制御する。
【００４２】
図４は、ＥＣＵ８１に格納されている排気ＶＶＴ目標値マップの一例を示す図である。排気ＶＶＴ目標値マップ１０１は、図４に示すように、予め定常状態で実験を行い、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量）を変数として、最適なエンジントルクとなる排気ＶＶＴ目標値（目標排気バルブタイミング）を格納したものである。ＥＣＵ８１は、この排気ＶＶＴ目標値マップ１０１を参照して、検出したエンジン回転数及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値（目標排気バルブタイミング）を算出する。
【００４３】
また、ＥＣＵ８１は、排気圧センサ２７を使用して、排気バルブタイミングの異常、すなわち、排気可変動弁機構５８の異常を判定する。図５は、排気バルブタイミングの異常を判定する処理を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、ＥＣＵ８１が実行する排気バルブタイミングの異常を判定する処理を説明する。
【００４４】
同図において、ＥＣＵ８１は、クランク角センサ８７やエアロフローメータ８２の検出出力を取り込んで、エンジン回転数ＮＥおよび負荷（吸入空気量）を検出し（ステップＳ１）、エンジン回転数ＮＥ及び負荷（吸入空気量）に基づいて、排気ＶＶＴ目標値マップ１０１（図４参照）を参照して、目標排気バルブタイミング（排気ＶＶＴ目標値）Ｔ0を決定する（ステップＳ２）。ＥＣＵ８１は、排気弁５２の開閉タイミングが、算出した目標排気バルブタイミング（排気ＶＶＴ目標値）Ｔ0となるように、排気可変動弁機構５８を制御する（ステップＳ３）。
【００４５】
ＥＣＵ８１は、排気カムセンサ６４の検出結果に基づいて、実排気バルブタイミングＴ1を算出する（ステップＳ４）。また、ＥＣＵ８１は、排気圧センサ２７の検出結果に基づいて、実排気バルブタイミングＴ2を算出する（ステップＳ５）。具体的には、排気圧センサ２７の排気圧力の検出結果に基づいて、ブローダウン（排気弁５２の開弁直後に燃焼室８内の圧力の高い燃焼ガスが排気通路１０へ勢いよく排出される現象）を検出し、排気温度センサ２９で検出した排気温度による補正を加えて、実排気バルブタイミングＴ2を計算する。この場合、誤判定するのを避けるため、反射波の部分を除いた排気圧力の検出結果から排気バルブタイミングを算出する。図６は、排気圧センサ２７の排気圧検出結果の一例を示す図である。同図において、横軸は時間、縦軸は排気圧力を示している。
【００４６】
ＥＣＵ８１は、排気圧センサ２７の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ2と目標排気バルブタイミングＴ0との差分の絶対値が、閾値Ｔｈ1以内にあるか否かを判定し（ステップＳ６）、閾値Ｔｈ1以内にない場合には（ステップＳ６の「Ｎｏ」）、排気バルブタイミングの異常（排気可変動弁機構５８）と判定する（ステップＳ８）。排気バルブタイミングの異常と判定した場合には、例えば、不図示のインパネに警告の表示等を行う。他方、閾値Ｔｈ1以内にある場合には（ステップＳ６の「Ｙｅｓ」）、排気バルブタイミングが正常であると判定する（ステップＳ７）。
【００４７】
つぎに、ＥＣＵ８１は、排気カムセンサ６４の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ1と排気圧センサ２７の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ2との差分の絶対値が、閾値Ｔｈ2以内にあるか否かを判定し（ステップＳ９）、閾値Ｔｈ2以内にない場合には（ステップＳ９の「Ｎｏ」）、排気カムセンサ６４の異常と判定する（ステップＳ１１）。排気バルブタイミングの異常と判定された場合には、例えば、不図示のインパネに警告を表示する。他方、閾値Ｔｈ2以内にある場合には（ステップＳ９の「Ｙｅｓ」）、排気カムセンサ６４が正常であると判定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
以上説明したように、ＥＣＵ８１は、排気圧センサ２７の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ2と、目標排気バルブタイミングＴ0との差分が閾値Ｔｈ1以内にあるか否かを判定し、閾値Ｔｈ1以内にない場合には、排気バルブタイミングの異常（排気可変動弁機構５８の異常）と判定することとしたので、シリンダヘッド１に配置されている排気圧センサ２７の検出結果を使用して、排気バルブタイミングの異常を判定しているので、排気バルブタイミングの異常を高精度に検出することが可能となる。
【００４９】
また、ＥＣＵ８１は、排気圧センサ２７の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ2と、排気カムセンサ６４の検出結果に基づいて算出した実排気バルブタイミングＴ1との差分が閾値Ｔｈ2以内にあるか否かを判定し、閾値ＴＨ2以内にない場合には、排気カムセンサ６４の異常と判定することとしたので、シリンダヘッド１に配置されている排気圧センサ２７の検出結果を使用して、排気カムセンサ６４の異常を判定しているので、排気カムセンサ６４の異常を高精度に検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係るシリンダヘッドおよび内燃機関は、排気通路がシリンダヘッドに形成されている内燃機関に有用であり、特に、排気通路が集合している場合に適している。 
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例に係るシリンダヘッドの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す模式図である。
【図４】排気ＶＶＴ目標値マップの一例を示す図である。
【図５】排気バルブタイミングの異常を判定する処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】排気圧センサの排気圧検出結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  シリンダヘッド
３  シリンダヘッド上面
４  取付面
６  シリンダヘッド側面
８  燃焼室
１０  排気通路
１１  分岐通路
１２  直線通路
１３  集合通路
１５  集合部
１８  貫通穴
２０  ウォータージャケット
２１  燃焼室ウォータージャケット
２５  排気通路ウォータージャケット
３１  冷却水流入部
３２  冷却水流出部
４４    ピストン
４６    クランクシャフト
４９    吸気通路
５１    吸気弁
５２    排気弁
５３    吸気カムシャフト
５４    排気カムシャフト
５５    吸気カム
５６    排気カム
５７    吸気可変動弁機構
５８    排気可変動弁機構
５９、６０  ＶＶＴコントローラ
７１    燃料噴射弁
７５    点火プラグ
８１    ＥＣＵ
８７    クランク角センサ
１００  エンジン（内燃機関）
１０１  排気ＶＶＴ目標値マップ
【図１】
2009121332.tif 000003
【図２】
2009121332.tif 000004
【図３】
2009121332.tif 000005
【図４】
2009121332.tif 000006
【図５】
2009121332.tif 000007
【図６】
2009121332.tif 000008