JP2002285900A - 吸気制御装置の故障検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの吸気制御装置に使用される制御弁
の作動不良を適確に検知することができ、かつ、前記制
御弁がバキュームタンク内の負圧により作動する制御弁
であっても誤検知を防止できる吸気制御装置の故障検知
システムを提供すること。 【解決手段】 エンジンの吸入空気量を制御する制御弁
をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御
装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された
前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際
の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出し
て、前記制御弁の故障状態を検知するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸入空
気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力によ
り作動させる吸気制御装置に関し、更に詳しくは、その
故障を検知する吸気制御装置の故障検知システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、負圧タンクの負圧を利用してダイ
ヤフラムバルブの負圧室を作動し、内燃機関の吸気通路
に設けられた制御弁を、前記ダイヤフラムバルブで制御
することにより燃焼室内に供給される吸入空気量を制御
する吸気制御装置としては、例えば特開平５−１５６９
５３号公報に開示されているものが知られている。この
吸気制御装置は、図８に示すように、内燃機関の吸気通
路を第１吸気通路１００ａと第２吸気通路１００ｂとに
分割し、第１吸気通路１００ａ内にはアクチュエータ
（不図示）によって開閉制御される吸気制御弁１０１が
配置され、第２吸気通路１００ｂ内には負圧ダイヤフラ
ム装置１０２によって開閉される吸気遮断弁１０３が配
置されている。負圧ダイヤフラム装置１０２の負圧ダイ
ヤフラム室１０２ａは、大気に連通可能な電磁切換弁１
０４を介して負圧タンク１０５に連結され、この負圧タ
ンク１０５は負圧ポンプ１０５ａに連結されている。吸
気制御弁１０１及び吸気遮断弁１０３の下流の吸気枝管
１０６には各吸気ポート１０７内に向けて燃料を噴射す
るための燃料噴射弁１０８が配設されている。

【０００３】このように構成される吸気制御装置１００
は、内燃機関の低負荷運転時には、吸気遮断弁１０３を
閉弁し、吸気制御弁１０１の開弁時期及び開弁期間を制
御することによって燃焼室１０９内に供給される吸入空
気量を制御する。一方、内燃機関の高負荷運転時には、
吸気制御弁１０１の開弁時期及び開弁期間を制御すると
共に、吸気遮断弁１０３が全開となるように制御するこ
とによって燃焼室１０９内に供給される吸入空気量を制
御する。このとき、前記吸気遮断弁１０３は、電磁切換
弁１０４の切り替え作用により、ダイヤフラム負圧室１
０２ａが負圧タンク１０５に連結される。反対に、電磁
切換弁１０４の切り替え作用により、ダイヤフラム負圧
室１０２ａを大気に開放すると、吸気遮断弁１０３は全
閉となるようになっている。従来の吸気制御装置１００
は、このようにして吸入空気量を制御し、燃料噴射弁１
０８から各吸気ポート１０７に向けて燃料を噴射するこ
とで内燃機関の全運転領域に亘ってポンピング損失を低
減しつつ良好な燃焼を得ることができるようにしたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸気制御装置１００は、 （１）吸気制御弁１０１、負圧ダイヤフラム装置１０
２、吸気遮断弁１０３、電磁切換弁１０４等の制御弁に
作動不良が発生すると、エミッションの性状（ＮＯ _X，
ＨＣ，ＣＯ等）が悪化したり内燃機関（以下、エンジン
という）に対する要求負荷に見合った出力が得られない
という問題があった。 （２）また、これらの制御弁に作動不良が発生したかど
うかを知る対策として制御弁の故障状態を検知すること
が考えられるが、負圧タンク内の圧力により制御弁を作
動させる場合は、応答遅れが大きいため誤検知をする恐
れがあった。

【０００５】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであって、エンジンの吸気制御装置に使用され
る制御弁の作動不良を適確に検知することができ、か
つ、前記制御弁がバキュームタンク内の負圧により作動
する制御弁であっても誤検知を防止できる吸気制御装置
の故障検知システムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた請求項１に係る吸気制御装置の故障検知シス
テムの発明は、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁
をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御
装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された
前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際
の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出し
て、前記制御弁の故障状態を検知することを特徴とする
ものである。

【０００７】請求項１の発明によると、エンジンの吸入
空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力に
より作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転
状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間
よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間
以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知
するようにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れ
を考慮した所定時間後に故障状態を検知することができ
るため誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知し
てメンテナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異
なってしまうのを防止できる。

【０００８】請求項２に係る吸気制御装置の故障検知シ
ステムの発明は、前記バキュームタンク内の圧力を検出
し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御
弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したこ
とを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置の故障検
知システムである。

【０００９】請求項２の発明によると、バキュームタン
ク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い
(大気圧側の) 場合は、制御弁の故障状態を検知するの
を中止するように構成したので、常に制御弁が正常に作
動している状態で故障検知をすることができる。その結
果、誤検知を防止することができる。

【００１０】請求項３に係る吸気制御装置の故障検知シ
ステムの発明は、インテークマニホールド内の圧力と大
気圧との検出値に基づいて前記バキュームタンク内の圧
力を推定するように構成したことを特徴とする請求項２
に記載の吸気制御装置の故障検知システムである。

【００１１】請求項３の発明によると、インテークマニ
ホールド内の圧力と大気圧との検出値に基づいてバキュ
ームタンク内の圧力を推定するように構成したので、前
記バキュームタンクに専用の圧力計を設けなくても前記
バキュームタンク内の圧力が推定できる。

【００１２】請求項４に係る吸気制御装置の故障検知シ
ステムの発明は、前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆
動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下
の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止
或いは検知するための所定時間を延長するように構成し
たことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れ
か１項に記載の吸気制御装置の故障検知システムであ
る。

【００１３】請求項４の発明によると、制御弁は、ダイ
ヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの
温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を
検知するのを中止或いは故障検知に要する時間を延長す
るように構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温の
ために硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなること
による誤検知を防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る吸気制御装置の故障
検知システムの１実施形態について図面を参照して説明
する。最初に、本発明に係る吸気制御装置の故障検知シ
ステムを適用した吸気制御装置全体の構成について図１
を参照して説明する。本発明に係る吸気制御装置は、エ
ンジン吸気系に設けられてシリンダヘッド（図示せず）
に接続されるインテークマニホールド１と、前記エンジ
ン吸気系に設けられたスロットル弁（図示せず）の下流
（例えばインテークマニホールド１のチャンバ部）に、
第1の配管１ａを介して連通される逆止弁２と、前記逆
止弁２に第２及び第３の配管３，４を介してそれぞれが
連結されるバキュームタンク５及びソレノイドバルブ６
と、前記ソレノイドバルブ６の下流側に第４の配管７を
介して設けられるダイヤフラムバルブ８と、前記ダイヤ
フラムバルブ８を前記バキュームタンク５内の圧力によ
り作動させて、ロッド８ａ及びレバー９ａを介してロー
タリーバルブ９の軸９ｂを回転させることにより、前記
インテークマニホールド１の管長を切り替える管長切り
替え機構と、前記インテークマニホールド１の管長が実
際に切り替わったかどうかを検知するポジションセンサ
１０と、エンジンの回転数、エンジン負荷を見ながら前
記構成機器及び配管に設けられた各種センサから出力さ
れる出力信号により吸気制御装置が故障かどうかを検知
し、ドライバにその結果を知らせる制御装置１１と、か
ら主要部が構成される。

【００１５】インテークマニホールド１は、樹脂で構成
されたり、鋳鉄やアルミニウム合金の鋳物で構成される
エンジンの吸気系に設けられる配管である。配管内の圧
力は、エンジン運転中は負圧となっている。インテーク
マニホールド１のチャンバ部には第1の配管１ａを介し
て逆止弁２が設けられている。

【００１６】逆止弁２は、流体を一定方向にのみ流し、
停止時又は反対側から圧力が掛かった場合に弁体が自動
的に密着して管内の流れを停止し、逆流を防止する弁で
ある。逆止弁２はスイング逆止弁であり、流体の正規の
流れで開き、逆流で弁体２ａが密着し流路を閉止するよ
うに構成されている。流体の正規の流れは、バキューム
タンク５側から第1の配管１ａ側へのガスの流れであ
り、インテークマニホールド１内の圧力とバキュームタ
ンク５内の圧力とが同じ圧力になると弁体２ａは流路を
閉止する。

【００１７】バキュームタンク５は、ダイヤフラムバル
ブ８を作動させるための負圧を貯蔵する貯蔵容器であ
る。バキュームタンク５は、逆止弁２を挟んで第１の配
管１ａと対向する位置に、第２の配管３を介して一体的
に設けられている。このように構成することにより、バ
キュームタンク５内を負圧にするのにインテークマニホ
ールド１内の負圧を利用することができるので、真空ポ
ンプ等の負圧発生手段が不要となる。エンジンの運転中
は、インテークマニホールド１内の圧力が負圧となって
おり、バキュームタンク５内に十分な負圧（例えば−２
１０ｍｍＨｇ）があれば第３の配管４及び第４の配管７
を介してダイヤフラムバルブ８を作動させることができ
る。一方、バキュームタンク５内に十分な負圧が貯蔵さ
れていない場合には、逆止弁２の弁体２ａが開き、イン
テークマニホールド１内の圧力とバキュームタンク５内
の圧力とが同じになるまで開の状態を保持する。

【００１８】ソレノイドバルブ６は、その弁体６ａをＯ
Ｎ−ＯＦＦさせることによりダイヤフラムバルブ８を作
動させる圧力を制御する電磁弁である。本実施の形態で
は、ソレノイドバルブ６がＯＮ（開）の状態のときは、
ダイヤフラムバルブ８の作動圧は大気圧、電磁弁がＯＦ
Ｆ（閉）のときは、ダイヤフラムバルブ８の作動圧は負
圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）となる。ソレノイドバル
ブ６の大気導入側には、バキュームタンク５からダイヤ
フラムバルブ８に負圧を供給する第３の配管４内や第４
の配管７内に、外部から大気中のゴミや油が入らないよ
うにするための紙製の大気フィルタ６ｂが設けられてい
る。

【００１９】ダイヤフラムバルブ８は、ゴム製のダイヤ
フラム（隔膜）８ｃを有する制御弁であり、前記ダイヤ
フラム（隔膜）８ｃは操作入力である圧力により作動
し、前記ダイヤフラム（隔膜）８ｃの変位をロッド８ａ
及びレバー９ａを介してロータリーバルブ９に回転力と
して伝える。ダイヤフラムバルブ８の負圧室８ｄ内には
円筒状のバネ８ｂが設けられている。

【００２０】管長切り替え機構は、ソレノイドバルブ６
を介してダイヤフラム（隔膜）８ｃを作動させる圧力が
制御されるダイヤフラムバルブ８と、前記ダイヤフラム
バルブ８のダイヤフラム８ｃの変位をロッド８ａから伝
達され回転力に変換するレバー９ａを有し、前記レバー
９ａから伝達される回転力により軸９ｂを回転するロー
タリーバルブ９と、前記軸９ｂの回転位置を確実に確認
するためのポジションセンサ１０とから主要部が構成さ
れる。このように構成される管長切り替え機構は、例え
ばダイヤフラムバルブ８が負圧で運転されているとき
に、ソレノイドバルブ６が開（ＯＮ）となると、バネ８
ｂの弾発力が開放され、ダイヤフラム８ｃと一体のロッ
ド８ａがロータリーバルブ９の軸９ｂに一体に設けられ
たレバー９ａを回転させてインテークマニホールド１の
管長が、図２（ａ）に示すように、短くなる位置に切り
替わる。反対に、ダイヤフラムバルブ８が大気圧で運転
されているときには、ソレノイドバルブ６が閉（ＯＦ
Ｆ）となると、バネ８ｂの弾発力が蓄圧され、ダイヤフ
ラム８ｃと一体のロッド８ａがロータリーバルブ９の軸
９ｂと一体のレバー９ａを反対方向に回転させるのでイ
ンテークマニホールド１の管長が長くなる位置に切り替
わる。

【００２１】ポジションセンサ１０は、ロータリーバル
ブ９の軸９ｂの回転位置を確認するための開度センサで
あり、図２（ｂ）に示すように、前記ロータリーバルブ
９の軸９ｂの端面に装着されたセンサ９ｃとロータリー
バルブ９のケーシングの内壁に装着されたセンサ１０ａ
とが、所定の基準点から相互にスライドしたときに変化
する可変抵抗の出力値から回転位置が確認される。ポジ
ションセンサ１０は、可変抵抗だけでなくマイクロスイ
ッチ、リミットスイッチ等の接触センサ及び光電スイッ
チや近接スイッチ等の非接触で使用するセンサを使用す
ることもできる。

【００２２】制御装置１１は、電気的制御回路、又は、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ(又はＭＰＵ)及びＩ／Ｏ（Ｉｎ
ｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）等を中心として構成されたマイ
クロコンピュータからなる電子制御ユニットである。こ
の制御装置１１の入力部には、エンジン回転数、エンジ
ン負荷等のエンジンの運転状態に関連する電気信号と吸
気制御装置の各センサからの電気信号（例えばソレノイ
ドバルブ６の駆動信号等）が入力され、これらの入力信
号に基づいて吸気制御装置の故障検知がなされる。「故
障」が検知された場合は、異常表示灯１２を点灯し、ブ
ザー１３を鳴らしてドライバに知らせるように構成され
ている。

【００２３】このように構成される本発明に係る吸気制
御装置の故障検知システムにおいて、管長を切り替えた
ときのインテークマニホールド１の断面図を図２（ａ）
に示す。図２（ａ）に示すように、インテークマニホー
ルド１の周りには、バキュームタンク５、ダイヤフラム
バルブ８、ロータリバルブ９等が設けられており、図２
（ａ）にはロータリーバルブ９の軸９ｂが開となってい
るときの断面を示してある。またポジションセンサ１０
として使用される開度センサを、ロータリーバルブ９の
軸９ｂ及びロータリーバルブ９のケーシングの内壁に取
り付けたときの位置を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に
示すように、ダイヤフラムバルブ８をバキュームタンク
５の圧力で作動し、ロッド８ａを介してロータリーバル
ブ９の軸９ｂを回転したときの回転位置を確認するため
のセンサ９ｃ，１０ａがそれぞれロータリーバルブ９の
軸９ｂの端面及びケ-シング内の上部に設けられてい
る。

【００２４】このように構成される本発明に係る吸気制
御装置の故障検知システムに関するモニターの基本原理
を図３及び図４を参照して説明する。モニターの基本原
理は、エンジンの制御領域によって予め決められている
インテークマニホールド１の管長切り替え操作の結果を
みて判定している。この管長切り替え操作は、図４に示
すエンジンの回転数に対するスロットル開度のマップか
ら求められる制御領域であるＬＯＮＧ（低回転数領域）
又はＳＨＯＲＴ（高回転数領域）のどちらかにロータリ
ーバルブ９の回転位置を設定するための操作である。

【００２５】図３（ａ）は、インテークマニホールド１
の管長が短くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すよ
うなロータリーバルブ９を開の位置に切り替えたとき
に、管長切り替え操作の結果が「正常」と判定される場
合のソレノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論
理を示した図である。この切り替えモード（ＳＨＯＲ
Ｔ）は、エンジンのアイドリング時又は高回転数領域で
使用される。このときソレノイドバルブ６は大気開放
（ＯＮ）となっている。従って、ダイヤフラムバルブ８
を作動させる圧力は大気圧である。ちなみにソレノイド
バルブ６のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮ＝１のときにポジショ
ンセンサ１０のフラグＦ＿ＳＶＳＳＨＴ＝１であれば
「正常」と判定される。

【００２６】図３（ｂ）は、インテークマニホールド１
の管長が長くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すロ
ータリーバルブ９を閉の位置に切り替えたときに、管長
切り替え操作の結果が「正常」と判定される場合のソレ
ノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理を示し
た図である。この切り替えモード（ＬＯＮＧ）は、エン
ジンの低回転数領域で使用される。このときのソレノイ
ドバルブ６は閉（ＯＦＦ）となっている。従って、ダイ
ヤフラムバルブ８を作動させる圧力は負圧（例えば−２
１０ｍｍＨｇ）である。ちなみにソレノイドバルブ６の
フラグＦ＿ＳＶＳＯＮ＝０のときにポジションセンサ１
０のフラグＦ＿ＳＶＳＬＮＧ＝１であれば「正常」と判
定される。

【００２７】尚、図３（ｃ）にエンジンの制御領域であ
るＬＯＮＧ又はＳＨＯＲＴに対応した正常時のソレノイ
ドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理をまとめた
ものを示す。このソレノイドバルブ指令とポジションセ
ンサ１０の論理が、モニターした結果と比較したとき
に、一致すれば「正常」、一致しなければ「故障」と判
定される。

【００２８】図４は、エンジンの回転数に対するスロッ
トル開度のマップである。制御領域であるＬＯＮＧ（低
回転数領域）とＳＨＯＲＴ（高回転数領域）の間にはエ
ンジン回転数のヒステリシス領域があり、図中の符号Ｌ
は、ヒステリシス領域の低回転数側を、図中の符号Ｈ
は、ヒステリシス領域の高回転数側を示す。また、図中
の符号ＮＣＲは、始動モード判定のためのエンジンの回
転数であり、エンジン始動時はアイドリングに入るが、
この回転数を境に点火制御、燃料制御の方式が切り替わ
るようになっている。そして、図中のＦ＿ＮＡは、アイ
ドル判別用のエンジン回転数（設定値）よりも現在のエ
ンジン回転数が高いときに立つフラグである。また、Ｆ
＿ＴＨＩＤＬＥは、アイドル判別用のスロットル開度
（設定値）よりも現在のスロットル開度が大きいときに
立つフラグである。エンジン始動後、一定時間ＴＳＶＳ
ＤＬＹはインテークマニホールド１の管長をＳＨＯＲＴ
側に切り替える。その理由は、エンジン回転数がＮＳＶ
Ｓ（例えば４５００ｍｉｎ^-1）以上になった時だけＳＨ
ＯＲＴ側に管長を切り替える方法では、この領域を使わ
ない場合が長く続いた場合に、ソレノイドバルブ６の固
着等の問題が発生するので、ソレノイドバルブ６の作動
頻度を上げるために動作させている。尚、制御装置１１
からソレノイドバルブ指令があった場合に「正常」と判
定されるソレノイドバルブ６のＯＮ−ＯＦＦ状態、ダイ
ヤフラムの作動圧力及びインテークマニホールド１の管
長に関する論理を図の下に示す。

【００２９】次に、本発明に係る吸気制御装置の故障検
知システムを適用して実際に吸気制御装置の故障を検知
した場合の正常時の検知例（動作タイミングチャート）
を図５に示す。この動作タイミングチャートを使って正
常時の動作を説明する。 （１）ソレノイドバルブ指令 インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数
領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロー
タリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ソレ
ノイドバルブ指令のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮが０から１に
切り替わる。反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯ
ＮＧ（低回転数領域）に切り替わるときは、ソレノイド
バルブ指令のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮが１から０に切り替
わる。 （２）ソレノイドバルブの状態 インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数
領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロー
タリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ソレ
ノイドバルブ６は０ＦＦ（閉）からＯＮ（開）となり、
ダイヤフラムバルブ８に負圧を供給する第３の配管４や
第４の配管７に大気フィルタ６ｂから大気が導入される
結果、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力は大気圧とな
る。反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領域転）→ＬＯＮＧ
（低回転数領域）に切り替わるときは、ソレノイドバル
ブ６はＯＮ（開）から０ＦＦ（閉）となり、ダイヤフラ
ムバルブ８の作動圧力は負圧となる。 （３）ポジションセンサ インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数
領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロー
タリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ポジ
ションセンサ１０の出力は、ロータリーバルブ９の軸９
ｂの回転に伴うメカニカルな作動応答遅れがあるため、
図５中のＳＨＯＲＴ判定開度（例えば開度８０％）を通
過してもＯＮの出力は得られない。すなわち、確実にＯ
Ｎとなったかどうかを確認するためには、さらに検知待
ちタイマで設定した所定時間を経過した後、はじめてポ
ジションセンサ１０の判定結果としてＯＮを出力するよ
うに構成されている。反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領
域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替えるときは、
ポジションセンサ１０の出力は、ロータリーバルブ９の
軸９ｂの回転に伴う同様なメカニカルな作動応答遅れが
あるため、図５中のＬＯＮＧ判定開度（例えば開度２０
％）を通過してもＯＦＦの出力が得られない。すなわ
ち、確実にＯＦＦとなったかどうかを確認するために
は、検知待ちタイマで設定した所定時間を経過した後、
はじめてポジションセンサ１０の判定結果としてＯＦＦ
を出力するように構成されている。尚、ダイヤフラムバ
ルブ８の作動圧力を負圧→大気圧にするより大気圧→負
圧にする方が作動時間がかかるので、メカニカル作動応
答遅れの時間は、ＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲ
Ｔ（高回転数領域）に切り替えるときの時間（例えば３
秒）よりもＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低
回転数領域）に切り替えるときの時間（例えば５秒）の
方が長くなる。 （４）インテークマニホールドの管長 インテークマニホールド１の管長をＬＯＮＧ（低回転数
領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロー
タリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、メカ
ニカルな作動応答遅れ（短）があった後ＳＨＯＲＴ側に
切り替わる。一方、インテークマニホールド１の管長を
ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領
域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り
替えるときには、メカニカルな作動応答遅れ（長）があ
った後ＬＯＮＧ側に切り替わる。 （５）Ｆ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ，Ｆ＿ＦＳＤＳ１０６Ｓ タイマで設定した所定時間の間、吸気制御装置の故障検
知を行い、検知した結果、吸気制御装置が「正常」と判断
された場合には、フラグＦ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ又はＦ＿
ＦＳＤＳ１０６Ｓは立たないが、「故障」と判断された
場合には、フラグＦ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ又はＦ＿ＦＳＤ
Ｓ１０６Ｓの出力により異常表示灯１２を点灯し、ブザ
ー１３を鳴らしてドライバに知らせるように構成されて
いる。

【００３０】

【実施例】次に、前記した正常時の検知例（動作タイミ
ングチャート）に基づいて故障検知を実施したときの故
障検知例について図６を参照しながら説明する。 実施例１ 図６は、制御領域がＳＨＯＲＴ指令中にダイヤフラムバ
ルブ８に負圧を供給する負圧配管がはずれてしまった場
合の動作タイミングチャートである。この図からもわか
るように、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力が大気圧と
なっているため、ソレノイドバルブ指令にソレノイドバ
ルブ６の状態は追従しているが、ソレノイドバルブ６の
状態がＯＮ→ＯＦＦに切り替わっても、ポジションセン
サ１０はＯＮ（ＳＨＯＲＴ）→ＯＦＦ（ＬＯＮＧ）に切
り替わっていない。また、インテークマニホールド１の
管長もＳＨＯＲＴ（高回転数領域）のままであり、ＳＨ
ＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に
切り替わっていない。このような動作異常がみつかる
と、検知待ちタイマ、故障確定タイマのそれぞれの設定
時間を経過後、「故障」と判定し、フラグＦ＿ＦＳＤＦ
１０６Ｌ（モードをＬＯＮＧに切り替えるときの故障）
の出力により異常表示灯１２を点灯し、ブザー１３を鳴
らしてドライバに知らせる。

【００３１】このようにして前記したモニターの基本原
理に基づいて、吸気制御装置をモニターし、得られた出
力結果とソレノイドバルブ指令に対するポジションセン
サ１０の論理とを比較して、論理が一致すれば「正
常」、一致しなければ吸気制御装置は「故障」と判定す
ることにより、エンジンの吸気制御装置の故障を好適に
検知できる故障検知システムを提供することができる。

【００３２】次に、このように故障を検知できる吸気制
御装置の故障検知システムで吸気制御装置をモニターす
るときの制約条件について図１を参照して説明する。 （１）ソレノイドバルブ６の駆動電圧が１１Ｖ未満の場
合は、検知に使用しているソレノイド（電磁コイル）の
作動が不確定になるので検知を中止する。 （２）気温又は水温がそれぞれ所定の温度ＴＡＳＶＳＣ
ＫＬ、ＴＷＳＶＳＫＬ未満（例えば−１５℃）のとき
は、ロータリーバルブ９を作動させるダイヤフラムバル
ブ８のダイヤフラム（隔膜）８ｃがゴムで構成されてい
るため、低温時に硬化して応答性が悪化するので誤検知
をする恐れがあるため検知を中止する。尚、検知を中止
しないで検知時間を延長する（常温時の検知時間５ｓｅ
ｃ→低温時の検知時間１０ｓｅｃ）ことで故障状態を検
知するようにすることもできて、誤検知の防止が可能で
ある。 （３）ソレノイドバルブ６をＯＮ（又はＯＦＦ）にして
からその後流側に設けられているダイヤフラムバルブ
８、ロータリーバルブ９等が所定の状態に切り替わるま
での作動時間にはばらつきがあり、すぐに検知をすると
誤検知となる。そのため、ソレノイドバルブ６をＯＮ
（又はＯＦＦ）にしてから所定時間は検知を中止する。
このように、制御弁の作動圧力等による応答遅れを考慮
した所定時間経過後に故障状態を検知するようにしたの
で誤検知を防止できる。また、エンジンの運転状態に応
じて要求された制御弁の作動に要する時間よりも前記制
御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いこと
を検出することにより制御弁の故障状態を検知すること
もできる。また、故障状態を検知してメンテナンスを実
施すれば、エンジン出力が要求値と異なってしまうのを
防止できる。 （４）バキュームタンク５の内圧が、ダイヤフラム８を
作動させる圧力ＰＢＧＳＶＳＯＫ（負圧、例えば−２１
０ｍｍＨｇ）以下のときは、バキュームタンク５に負圧
が溜まるまではＬＯＮＧ側（低回転数領域側）の故障検
知を中止する。これらの制約条件を設けることにより、
本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを吸気制
御装置に適用して吸気制御装置をモニターするときに、
さらに適格に吸気制御装置の故障検知ができる。

【００３３】次に、ダイヤフラムバルブ８に作動負圧を
供給するバキュームタンク５内の圧力の推定方法につい
て図７を参照して説明する。尚、図７において、縦軸
は、負圧を示し、横軸に起動後の経過時間を示す。負圧
は図中、上に行くほど負圧が大きく（真空度が高く）、
経過時間は右に行くほど長くなる。ここに、ＰＢＧＡは
インテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差
（ゲージ圧）、ＤＰＢＧＳＶＳＰは単位時間当たりのバ
キュームタンク減圧量、ＤＰＢＧＳＶＳＭは単位時間当
たりのバキュームタンク復圧量である。また、ＤＰＢＧ
ＤＩＡＰはダイアフラムバルブ分（ダイアフラムバルブ
の容量＋第３及び第４の配管内の容量を含む）復圧量、
ＴＭＳＶＣＨＧはバキュームタンクの負圧チャージ監視
周期、ＴＭＳＶＬＥＡＫはバキュームタンクのリーク監
視周期を示している。

【００３４】エンジンのインテークマニホールド１のチ
ャンバ部に接続された第１の配管１ａとバキュームタン
ク５とを連通する通路には逆止弁２が介挿されている。
そして、エンジン運転中は、インテークマニホールド１
内（スロットル弁下流）の圧力が常に測定されている。
従って、インテークマニホールド１内の圧力を基準圧力
として、バキュームタンク５内に作用する圧力を推定す
ることができ、空気量の積算値の推定値に基づいてバキ
ュームタンク５の内圧、すなわち、負圧の大きさを推定
することができる。図７において、単位時間ＴＭＳＶＣ
ＨＧにバキュームタンクから第１の配管１ａに吸い出さ
れる空気量をＡとすると、所定時間Ｔ後に吸い出される
空気量はＡ×Ｔとなる。

【００３５】例えば図７を参照して詳述すると、 （１）エンジンを起動すると、インテークマニホールド
１のチャンバ部に接続された第1の配管１ａ及び逆止弁
２を介してバキュームタンク５内に負圧が貯蔵されると
推定し、バキュームタンク５内の圧力をインテークマニ
ホールド１内の圧力と大気圧との圧力差（ゲージ圧）Ｐ
ＢＧＡに近づけるため、バキュームタンク５の負圧チャ
ージ監視周期ＴＭＳＶＣＨＧ毎に単位時間当たりのバキ
ュームタンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰを加算するように
動作する。 （２）バキュームタンク５の負圧チャージ監視周期ＴＭ
ＳＶＣＨＧ毎に加算された単位時間当たりのバキューム
タンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰの積算量が、インテーク
マニホールド１内の圧力と大気圧との圧力差（ゲージ
圧）ＰＢＧＡを超えた場合はリークが発生すると推定し
て、バキュームタンク５のリーク監視周期ＴＭＳＶＬＥ
ＡＫ毎に単位時間当たりのバキュームタンク復圧量ＤＰ
ＢＧＳＶＳＭを減算するように動作する。 （３）運転中にロータリーバルブ９がＳＨＯＲＴ→ＬＯ
ＮＧに切り替えられた場合は、ダイヤフラムバルブ８へ
バキュームタンク５から負圧が供給されるので、バキュ
ームタンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰを減算するように動
作する。 （４）また、図７中に示すように、ソレノイドバルブ６
をＯＮ−ＯＦＦさせると、バキュームタンク５からダイ
ヤフラムバルブ８までの圧力が大気圧から負圧に変わ
る。このとき負圧が消費されると推定し、ダイアフラム
バルブ分（第３の配管３及び第４の配管７内の容量を含
む）復圧量ＤＰＢＧＤＩＡＰが減算される。但し、バキ
ュームタンク５内に十分な負圧がある場合は、すぐに元
の状態に復帰する。 （５）このように推定したバキュームタンク５内の負圧
が故障検知に使用できる所定の負圧（例えば−２１０ｍ
ｍＨｇ）ＰＢＧＳＶＳＯＫを超えていれば、ダイヤフラ
ムバルブ８の作動可能な負圧があると判断し、ＬＯＮＧ
側検知を許可する。反対に、バキュームタンク５内の負
圧が故障検知に使用できる所定の負圧（例えば−２１０
ｍｍＨｇ）ＰＢＧＳＶＳＯＫ以下の場合は、ＬＯＮＧ側
検知を許可しないように動作する。 （６）バキュームタンク５内の圧力が故障検知に使用で
きる所定の負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）以上で負圧
が高すぎる場合は、ソレノイドバルブ６をＯＮ（開）と
することで負圧を小さくすることもできる。このように
インテークマニホールド１内の圧力と大気圧との検出値
に基づいてバキュームタンク５内の圧力を推定するよう
に構成したので、バキュームタンク５に専用の圧力計を
設けなくてもバキュームタンク５内の圧力が推定でき
る。

【００３６】

【発明の効果】以上の構成と作用からなる本発明によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１の発明によれば、エンジンの吸入空気量
を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作
動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に
応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも
前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長
いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するよ
うにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れを考慮
した所定時間後に故障状態を検知することができるため
誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知してメン
テナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異なって
しまうのを防止できる。 （２）請求項２の発明によれば、バキュームタンク内の
圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い（大気
圧側の）場合は、制御弁の故障状態を検知するのを中止
するように構成したので、常に制御弁が正常に作動して
いる状態で故障検知をすることができる。その結果、誤
検知を防止することができる。 （３）請求項３の発明によれば、インテークマニホール
ドの圧力と大気圧との検出値に基づいてバキュームタン
ク内の圧力を推定するように構成したので、前記バキュ
ームタンクに専用の圧力計を設けなくても前記バキュー
ムタンク内の圧力が推定できる。 （４）請求項４の発明によれば、制御弁は、ダイヤフラ
ムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が
所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知す
るのを中止或いは故障検知に要する時間を延長するよう
に構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温のために
硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなることによる
誤検知を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸気制御装置の故障検知システム
を適用した吸気制御装置全体の構成図である。

【図２】（ａ）インテークマニホールドの管長が短くな
るようにロータリーバルブを切り替えたときの吸気管の
断面図である。 （ｂ）ポジションセンサとして使用される開度センサを
ロータリーバルブの軸及びロータリーバルブのケーシン
グの内壁に取り付ける場合の取り付け位置を示す断面図
である。

【図３】（ａ）インテークマニホールドの管長が短くな
る位置、すなわち、図２（ａ）に示すようなロータリー
バルブを開の位置に切り替えたときに、管長切り替え操
作の結果が「正常」と判定される場合のソレノイドバル
ブ指令とポジションセンサの論理を示す図である。 （ｂ）インテークマニホールドの管長が長くなる位置、
すなわち、図２（ａ）に示すロータリーバルブを閉の位
置に切り替えたときに、管長切り替え操作の結果が「正
常」と判定される場合のソレノイドバルブ指令とポジシ
ョンセンサの論理を示す図である。 （ｃ）エンジンの制御領域であるＬＯＮＧ又はＳＨＯＲ
Ｔに対応した正常時のソレノイドバルブ指令とポジショ
ンセンサの論理をまとめて示したものである。

【図４】本発明に係るエンジンの回転数に対するスロッ
トル開度のマップである。

【図５】本発明に係る吸気制御装置の故障検知システム
を適用した吸気制御装置が正常に作動している時の検知
例を示す動作タイミングチャートである。

【図６】本発明に係わる吸気制御装置の故障検知システ
ムを適用した吸気制御装置においてＳＨＯＲＴ指令中に
ダイヤフラムバルブの負圧配管が外れた時の検知例を示
す動作タイミングチャートである。

【図７】ダイヤフラムバルブを作動させる負圧を供給す
るバキュームタンク内の圧力の推定方法を説明するため
の図である。

【図８】従来の吸気制御装置を示し、負圧タンクの負圧
を利用してダイヤフラムバルブの負圧室を作動し、前記
ダイヤフラムバルブで内燃機関の吸気通路に設けられた
制御弁を制御することにより燃焼室内に供給される吸入
空気量を制御するときの図である。

【符号の説明】

１ インテークマニホールド １ａ 第１の配管 ２ 逆止弁 ３ 第２の配管 ４ 第３の配管 ５ バキュームタンク ６ ソレノイドバルブ ７ 第４の配管 ８ ダイヤフラムバルブ ９ ロータリーバルブ １０ ポジションセンサ １１ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 九嶋 智 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G031 AA28 AB05 AC01 BA07 BA14 BB04 DA34 EA02 FA00 FA02 FA03 FA05 FA10 FA15 GA20 HA01 HA04 HA12 3G084 AA03 BA02 DA27 EA11 EB22 EC03 FA00 FA01 FA11 FA33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸入空気量を制御する制御弁
   をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御
   装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された
   前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際
   の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出し
   て、前記制御弁の故障状態を検知することを特徴とする
   吸気制御装置の故障検知システム。
2. 【請求項２】 前記バキュームタンク内の圧力を検出
   し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御
   弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置の故障検
   知システム。
3. 【請求項３】 インテークマニホールド内の圧力と大気
   圧との検出値に基づいて前記バキュームタンク内の圧力
   を推定するように構成したことを特徴とする請求項２に
   記載の吸気制御装置の故障検知システム。
4. 【請求項４】 前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆動
   されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の
   場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或
   いは検知するための所定時間を延長するように構成した
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか
   １項に記載の吸気制御装置の故障検知システム。