JP2005315132A - 内燃機関の吸気系異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気系の異常検出の実行頻度を高め、迅速に異常を検出することができる内燃機関の吸気系異常検出装置を提供する。
【解決手段】 検出される吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて推定質量吸入空気量ＧＡＰＢ１０９を算出し、推定体積吸入空気量ＱＡＰＢ１０９に変換する（Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１９）。吸入空気量センサ１７により検出される検出質量吸入空気量ＧＡＩＲＴＨが検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に変換される（Ｓ１６，Ｓ２０）。推定体積吸入空気量ＱＡＰＢ１０９と検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９との偏差として、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが算出され（Ｓ２３）、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが、判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸより大きいとき、吸気系に異常が発生したと判定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気系における空気漏れが大きくなる異常を検出する吸気系異常検出装置に関する。

内燃機関の燃焼室からクランクケースに漏れ出すブローバイガスを吸気系に環流するブローバイガス通路の破れや外れに起因する漏れを検出する手法は、例えば特許文献１に示されたものが知られている。

この手法は、スロットル弁をバイパスするバイパス通路及び該バイパス通路に設けられたアイドル制御弁を備える機関に適用される。この手法によれば、機関に供給される総吸入空気量が、機関回転数及び吸気圧に応じて算出されるとともに、アイドル制御弁の開弁制御量に基づいてバイパス通路を介して供給される吸入空気量とが算出され、総吸入空気量と、バイパス通路を介して供給される吸入空気量との比較結果に応じて吸気系のリーク空気量に関するパラメータが算出される。そして、スロットル弁がほぼ全閉である機関運転状態において、リーク空気量に関するパラメータが判定閾値より大きいとき、吸気系に異常が発生したと判定される。

特開２００２−１３００３５号公報

上記従来の手法は、スロットル弁がほぼ全閉であること、すなわち機関がアイドル運転中であることを条件として行われるため、異常検出処理の実行頻度が比較的小さい。特に、アイドル停止を行う機関では、実行頻度が大きく低下し、異常の検出が遅れる可能性が高いという課題があった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、吸気系の異常検出の実行頻度を高め、迅速に異常を検出することができる内燃機関の吸気系異常検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の吸気系（２，１８，１９）の異常を検出する吸気系異常検出装置において、前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段（１７）と、前記機関の吸気圧力（ＰＢＡ）を検出する吸気圧力検出手段（７）と、該吸気圧力検出手段（７）により検出される吸気圧力（ＰＢＡ）に応じて前記機関の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、前記吸入空気量検出手段により検出される吸入空気量（ＱＡＴＨ１０９）と前記吸入空気量推定手段により推定される吸入空気量（ＱＡＰＢ１０９）との偏差（ＱＳＡＬＫ）が、判定閾値（ＱＳＡＬＫＦＳＸ）より大きいとき、前記吸気系（２，１８，１９）に異常が発生したと判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸気系異常検出装置において、前記異常判定手段は、前記機関（１）が安定した低負荷運転状態にあるとき（Ｓ６５，Ｓ６８〜Ｓ７１）、前記異常判定を実行することを特徴とする。

前記異常判定手段は、前記偏差（ＱＳＡＬＫ）が前記判定閾値（ＱＳＡＬＫＦＳＸ）以下である期間を計測する正常判定タイマ（ＴＯＫＦ１０９Ｉ）と、前記偏差（ＱＳＡＬＫ）が前記判定閾値（ＱＳＡＬＫＦＳＸ）より大きい期間を計測する異常判定タイマ（ＴＦＳＦ１０９Ｉ）とを備え、前記正常判定タイマ（ＴＯＫＦ１０９Ｉ）の計測時間が所定判定時間（ＴＭＦ１０９）に達すると、前記吸気系は正常であると判定し、前記異常判定タイマ（ＴＦＳＦ１０９Ｉ）の計測時間が前記所定判定時間（ＴＭＦ１０９）に達すると、前記吸気系は異常であると判定することが望ましい。

前記異常判定手段による異常判定の実施条件を判定する実施条件判定手段を備え、前記異常判定手段は、前記実施条件が成立しているとき、前記異常判定を実行し、前記実施条件が不成立であるときは、前記正常判定タイマ（ＴＯＫＦ１０９Ｉ）及び異常判定タイマ（ＴＦＳＦ１０９Ｉ）の計測時間を保持することが望ましい。実施条件が成立する期間が短時間であっても判定処理が進行し、実施条件が不成立となる度にタイマの計測時間をリセットする場合に比べて、異常判定の実行頻度を高めることができる。

前記判定閾値（ＱＳＡＬＫＦＳＸ）は、前記機関の回転速度（ＮＥ）及び吸気圧力と大気圧の差圧（ＰＢＧＡ）に応じて設定されることが望ましい。また、前記機関に燃料を供給する燃料タンクで発生する蒸発燃料を貯蔵し、前記吸気系に供給する蒸発燃料処理装置が前記吸気系に接続されている場合には、前記偏差（ＱＳＡＬＫ）は、前記蒸発燃料処理装置から前記吸気系に流入するガスの流量（ＩＱＰＧＣ）により修正することが望ましい。これにより正確な異常判定が可能となる。

前記吸入空気量推定手段は、所定平均化期間（１ＴＤＣ期間）内における前記吸気圧力の平均値（ＰＢＡＶＥ０）を用いて前記吸入空気量の推定を行うことが望ましく、さらに排気還流量及び大気圧に応じた補正（ＫＥＧＲ，ＫＰＡ）を行って、前記吸入空気量の推定を行うことが望ましい。これにより、吸入空気量を正確に推定することできる。

請求項１に記載の発明によれば、検出された吸入空気量と、吸気圧力に応じて推定された吸入空気量との偏差が、判定閾値より大きいとき、機関吸気系に異常が発生したと判定される。検出された吸入空気量は、吸入空気量検出手段より下流側に流入する空気量を示す一方、吸気圧力に応じて算出される推定吸入空気量は、吸気系に孔があいていて空気がそこから流入している場合、検出吸入空気量より大きくなる。したがって、推定吸入空気量から検出吸入空気量を減算することにより得られる偏差を用いることにより、吸気系の孔あきを正確に検出することができる。しかも、スロットル弁が全閉状態であることは必要としないので、機関のアイドル状態だけでなく他の運転状態においても、異常判定を行うことができ、異常判定の実行頻度を高めて異常を迅速に検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、機関が安定した低負荷運転状態にあるとき、異常判定が実行される。機関が低負荷運転状態にあれば、吸入空気量は比較的小さいので、孔がある場合の偏差が、吸入空気量に対して相対的に大きくなり、孔が小さい場合でも正確に検出することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構成を示す図である。Ｖ型６気筒の内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、＃１，＃２及び＃３気筒が設けられた右バンクと、＃４，＃５及び＃６気筒が設けられた左バンクとを備え、右バンクには＃１〜＃３気筒を一時的に休止させるための気筒休止機構３０が設けられている。図２は、気筒休止機構３０を油圧駆動するための油圧回路とその制御系を示す図であり、この図も図１と合わせて参照する。

エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。スロットル弁３には、アクチュエータ３ａが接続されており、スロットル弁３は、アクチュエータ３ａにより駆動される。アクチュエータ３ａは、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は、スロットル弁開度ＴＨが最終目標スロットル弁開度ＴＨＯＭＩと一致するようにアクチュエータ３ａを駆動する。最終目標スロットル弁開度ＴＨＯＭＩは、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量に応じて算出される目標開度ＴＨＯからアイドル補正値ＴＨＩＣＭＤを減算することにより算出される。

吸気管２のスロットル弁３の上流側には、吸入空気量（単位時間当たりに吸入される空気質量）ＧＡＩＲを検出する吸入空気量センサ１７が設けられており、吸入空気量センサ１７の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

エンジン１のクランクケース（図示せず）と吸気管２の間には、ブローバイガス通路１８が設けられており、このブローバイガス通路１８は、エンジン１のクランクケースに漏れ出すブローバイガスを吸気管２に還流する。ブローバイガス通路１８がクランクケースに接続される部分には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）弁１９が設けられている。

燃料噴射弁６は吸気管２内に燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されてＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（６気筒エンジンではクランク角１２０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

気筒休止機構３０は、エンジン１の潤滑油を作動油として使用し、油圧駆動される。オイルポンプ３１により加圧された作動油は、油路３２及び吸気側油路３３ｉ，排気側油路３３ｅを介して、気筒休止機構３０に供給される。油路３２と、油路３３ｉ及び３３ｅとの間に、吸気側電磁弁３５ｉ及び排気側電磁弁３５ｅが設けられており、これらの電磁弁３５ｉ，３５ｅはＥＣＵ５に接続されてその作動がＥＣＵ５により制御される。

油路３３ｉ，３３ｅには、作動油圧が所定閾値より低下するとオンする油圧スイッチ３４ｉ，３４ｅが設けられており、その検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。また、油路３２の途中には、作動油温ＴＯＩＬを検出する作動油温センサ３６が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。

気筒休止機構３０の具体的な構成例は、例えば特開平１０−１０３０９７号公報に示されており、本実施形態でも同様の機構を用いている。この機構によれば、電磁弁３５ｉ，３５ｅが閉弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が低いときは、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が通常の開閉作動を行う一方、電磁弁３５ｉ，３５ｅが開弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が高くなると、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が閉弁状態を維持する。すなわち、電磁弁３５ｉ，３５ｅの閉弁中は、全ての気筒を作動させる全気筒運転が行われ、電磁弁３５ｉ，３５ｅを開弁させると、＃１〜＃３気筒を休止させ、＃４〜＃６気筒のみ作動させる一部気筒運転が行われる。

吸気管２のスロットル弁３の下流側と、排気管１２との間には、排気還流通路２１が設けられており、排気還流通路２１の途中には排気還流量を制御する排気還流弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２２が設けられている。ＥＧＲ弁２２は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ５により制御される。ＥＧＲ弁２２には、その弁開度（弁リフト量）ＬＡＣＴを検出するリフトセンサ２３が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。排気還流通路２１及びＥＧＲ弁２２より、排気還流機構が構成される。

吸気管２には、パージ通路２４が接続されており、パージ通路２４にはパージ制御弁２５が設けられている。パージ通路２４は、エンジン１に燃料を供給する燃料タンクで発生する蒸発燃料を貯蔵するキャニスタ（図示せず）に接続されている。パージ制御弁２５の作動は、ＥＣＵ５により制御され、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料が、エンジン運転状態に応じて適時吸気管２に供給される。パージ通路２４，パージ制御弁２５，キャニスタなどにより、蒸発燃料処理装置が構成される。

三元触媒１５はエンジン１の排気管１２に配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１２の三元触媒１５の上流側には、酸素濃度センサ１４（以下「ＬＡＦセンサ１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１４は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例する検出信号を出力しＥＣＵ５に供給する。

ＥＣＵ５には、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２７、及びＥＣＵ５や各種電磁弁などに電力を供給するバッテリ（図示せず）の電圧を検出するバッテリ電圧センサ２８が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶するメモリ、燃料噴射弁６、気筒休止機構の電磁弁３５ｉ，３５ｅなどに駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、ＴＤＣ信号パルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁６による燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＡＦ×ＫＥＧＲ×ＫＰＡ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）

ここに、ＴＩＭは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジン１に供給される混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。

ＫＡＦは、ＬＡＦセンサ１４の検出値に応じて算出され、検出空燃比が目標空燃比と一致するように設定される空燃比補正係数である。ただし、始動直後のように、ＬＡＦセンサ１４の出力に応じた空燃比フィードバック制御を実行しない運転状態では、１．０（無補正値）に設定される。

ＫＥＧＲは、排気還流量に応じて設定される排気還流補正係数であり、排気還流を実行しないとき「１．０」（無補正値）に設定され、排気還流を行うときは「１．０」より小さい値に設定される。
ＫＰＡは、大気圧に応じて設定される大気圧補正係数であり、大気圧ＰＡが、１０１．３ｋＰａ近傍にあるときは、「１．０」（無補正値）に設定され、大気圧ＰＡが低下すると、１．０より大きな値に設定され、燃料供給量が増加方向に補正される。大気圧補正係数ＫＰＡは、大気圧ＰＡが低下するほど増加するように設定される。

Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
ＥＣＵ５のＣＰＵは、エンジン運転状態に応じて気筒休止機構３０を制御し、、一部気筒運転と全筒運転の切換制御を行う。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、図３及び図４に示す異常判定処理を実行し、エンジン１の吸気系（吸気管２、ブローバイガス通路１８、及びＰＣＶ弁１９）の異常検出を行う。より具体的には、ブローバイガス通路１８の配管外れなどに起因する孔から空気が吸入される異常の検出が行われる。図３及び図４に示す異常判定処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。

ステップＳ１１では、判定終了フラグＦＤＯＮＥＦ１０９が「１」であるか否かを判別する。判定終了フラグＦＤＯＮＥＦ１０９は、吸気系が異常であるとの判定がなされたとき、「１」に設定される（ステップＳ４０参照）。ステップＳ１１でＦＤＯＮＥＦ１０９＝１であるときは、正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９及び異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９を、ともに所定判定時間ＴＭＦ１０９（例えば２０秒）に設定する（ステップＳ２６）。次いでダウンカウントタイマである正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉを、正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９にセットしてスタートさせるとともに、ダウンカウントタイマである異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉを、異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９にセットしてスタートさせる（ステップＳ２８）。

ステップＳ１１でＦＤＯＮＥＦ１０９＝０であるときは、エンジン回転数ＮＥに応じて、図５（ａ）に示すＫＥＴＣ１０９テーブルを検索し、吸入効率修正係数ＫＥＴＣ１０９を算出する（ステップＳ１２）。ＫＥＴＣ１０９テーブルは、大まかにはエンジン回転数ＮＥが高くなるほど、吸入効率修正係数ＫＥＴＣ１０９が大きくなるように設定されている。

ステップＳ１３では、下記式（２）に、上記吸気温ＴＡ、排気還流補正係数ＫＥＧＲ、大気圧補正係数ＫＰＡ、及び吸入効率修正係数ＫＥＴＣ１０９を適用し、推定質量吸入空気量ＧＡＰＢ１０９（１ＴＤＣ期間当たりに吸入される空気質量［ｇ／ＴＤＣ］）を算出する。

ここで、ＰＢＡＶＥ０は、吸気管内絶対圧ＰＢＡの１ＴＤＣ期間内の平均値であり、以下「平均吸気圧ＰＢＡＶＥ０」という。ＴＤＣ期間は、ＴＤＣパルスの発生時間間隔である。ＶＣＹＬは、燃焼室の容積であり、ＫＣＮＶは所定変換係数である。

ステップＳ１４では、気筒休止フラグＦＣＳＴＰが「１」であるか否かを判別する。気筒休止フラグＦＣＳＴＰは、一部気筒運転が実行されるとき「１」に設定される。ＦＣＳＴＰ＝０であって全筒運転中であるときは、下記式（３）により、推定質量吸入空気量ＧＡＰＢ１０９を、推定体積吸入空気量ＱＡＰＢ１０９（単位時間当たりに吸入される空気体積［リットル／ｍｉｎ］）に変換する（ステップＳ１５）とともに、下記式（４）により、吸入空気量センサ１７により検出される吸入空気量ＧＡＩＲＴＨ（質量流量［ｇ／ＴＤＣ］）を、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９［リットル／ｍｉｎ］に変換する（ステップＳ１６）。
ＱＡＰＢ１０９＝ＧＡＰＢ１０９×ＫＣＸ１ （３）
ＱＡＴＨ１０９＝ＧＡＴＨ１０９×ＫＣＸ１ （４）

ここで、ＫＣＸ１は、下記式（５）で与えられる第１変換係数である。
ＫＣＸ１＝ＳＰＥＣＶＯＬ×ＮＥ×ＮＯＦＣＹＬ／２ （５）
式（５）のＳＰＥＣＶＯＬは、下記式（５ａ）により算出される比容積、ＮＥはエンジン回転数、ＮＯＦＣＹＬは、気筒数（本実施形態では「６」）である。
ＳＰＥＣＶＯＬ＝（１＋０．００３６７×（ＴＡ＋２７３））
×１０１．３／１．２９３ＰＡ （５ａ）
ここで、ＰＡは大気圧［ｋＰａ］であり、ＴＡは吸気温［℃］である。

ステップＳ１７では、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡ（＝ＰＢＡ−ＰＡ）に応じて、図５（ｂ）に示すＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳマップを検索し、第１閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳを算出する。ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳマップは、エンジン回転数ＮＥ高くなるほど、第１閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳが増加するように設定されている。また、ゲージ圧ＰＢＧＡが比較的高い領域（高負荷領域）では、ゲージ圧ＰＢＧＡが高くなるほど、第１閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳが減少するように設定され、ゲージ圧ＰＢＧＡが比較的低い範囲（低負荷領域）では、ゲージ圧ＰＢＧＡの変化に対する第１閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳの変化率が、高負荷領域より小さくなるように設定されている。
ステップＳ１８では、判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸをその第１閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳに設定し、ステップＳ２３に進む。

一方ステップＳ１４でＦＣＳＴＰ＝１であって一部気筒運転中であるときは、下記式（６）により、推定質量吸入空気量ＧＡＰＢ１０９を、推定体積吸入空気量ＱＡＰＢ１０９に変換する（ステップＳ１９）とともに、下記式（７）により、吸入空気量センサ１７により検出される吸入空気量ＧＡＩＲＴＨを、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に変換する（ステップＳ２０）。
ＱＡＰＢ１０９＝ＧＡＰＢ１０９×ＫＣＸ２ （６）
ＱＡＴＨ１０９＝ＧＡＴＨ１０９×ＫＣＸ２ （７）

式（６）及び式（７）は、それぞれ式（３）及び（４）の第１変換係数ＫＣＸ１を第２変換係数ＫＣＸ２に置き換えたものである。第２変換係数ＫＣＸ２は、下記式（８）で与えられる。すなわち、第２変換係数ＫＣＸ２は、第１変換係数ＫＣＸ２の１／２である。
ＫＣＸ１＝ＳＰＥＣＶＯＬ×ＮＥ×ＮＯＦＣＹＬ／４ （８）

ステップＳ２１では、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて、ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳＣＳマップを検索し、第２閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳＣＳを算出する。本実施形態では、ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳＣＳマップは、図５（ｂ）に示すＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳマップと同一のマップを使用している。
次いで、判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸをその第２閾値ＱＳＡＬＫＡＦＭＦＳＣＳに設定し（ステップＳ２２）、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、下記式（９）に推定体積吸入空気量ＱＡＰＢ１０９及び検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９を適用し、ブローバイガス通路１８の配管外れなどがある場合に流入する空気量に対応する異常流入空気量ＱＳＡＬＫを算出する。
ＱＳＡＬＫ＝ＱＡＰＢ１０９−ＱＡＴＨ１０９−ＩＱＰＧＣ （９）

ここで、ＩＱＰＧＣは、パージ通路２４を介して流入するガス流量であり、以下「パージガス流量」という。パージガス流量ＩＱＰＧＣは、パージ制御弁２５の開度に応じて算出される。

ステップＳ２４では、図６及び図７に示す実施条件判定処理を実行する。実施条件判定処理において、吸気系異常判定の実施条件が成立している判定されると、実施条件フラグＦＭＣＮＤＦ１０９及び履歴フラグＦＭＣＨＩＳＴＦ１０９が「１」に設定される。実施条件フラグＦＭＣＮＤＦ１０９は、実施条件が不成立となると「０」に戻されるが、履歴フラグＦＭＣＨＩＳＴＲＦ１０９は、一度「１」に設定されると、エンジン１が停止し、次に始動されるまでその値が維持される。

ステップＳ２５（図４）では、履歴フラグＦＭＣＨＩＳＴＦ１０９が「１」であるか否かを判別し、ＦＭＣＨＩＳＴＲＦ１０９が「０」であるときは、前記ステップＳ２６に進む。ＦＭＣＨＩＳＴＲＦ１０９が「１」であるときは、さらに実施条件フラグＦＭＣＮＤＦ１０９が「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。ＦＭＣＮＤＦ１０９＝０であって異常判定の実施条件が不成立であるときは、前記ステップＳ２８に進む。ステップＳ２７で、ＦＭＣＮＤＦ１０９＝１であって、実施条件が成立しているときは、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが、判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸ以下であるか否かを判別する（ステップＳ２９）。ＱＳＡＬＫ≦ＱＳＡＬＫＦＳＸであるときは、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。ＴＯＫＦ１０９Ｉ＞０である間は、正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９をその正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉの値に設定する（ステップＳ３１）とともに、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉを異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９にセットしてスタートさせる（ステップＳ３２）。

ステップＳ３０でＴＯＫＦ１０９Ｉ＝０となると、吸気系は正常と判定し、正常フラグＦＯＫＦ１０９を「１」に設定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３４では、ステップＳ２６と同様に、正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９及び異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９を、ともに所定判定時間ＴＭＦ１０９に設定する。ステップＳ３５では、ステップＳ２８と同様に、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉを、正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９にセットしてスタートさせるとともに、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉを、異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９にセットしてスタートさせる。正常判定がなされたときは、異常判定の実行条件が成立している限り、繰り返して異常判定が実行される。

ステップＳ２９でＱＳＡＬＫ＞ＱＳＡＬＫＦＸＳであるときは、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ３６）。ＴＦＳＦ１０９Ｉ＞０である間は、異常タイマ記憶値ＳＴＲＦＳ１０９をその異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値に設定する（ステップＳ３７）とともに、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉを正常タイマ記憶値ＳＴＲＯＫ１０９にセットしてスタートさせる（ステップＳ３８）。

ステップＳ３６でＴＦＳＦ１０９Ｉの値が「０」となると、吸気系が異常であると判定し、異常フラグＦＦＳＤＦ１０９を「１」に設定する（ステップＳ３９）とともに、判定終了フラグＦＤＯＮＥＦ１０９を「１」に設定する（ステップＳ４０）。

図６及び図７は、図３のステップＳ２４で実行される実施条件判定処理のフローチャートである。
ステップＳ５１では、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に応じて、図８（ａ）に示すＤＰＢＦ１０９Ｈテーブルを検索し、吸気圧変化量閾値ＤＰＢＦ１０９Ｈを算出する。ＤＰＢＦ１０９Ｈテーブルは、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９が増加するほど、吸気圧変化量閾値ＤＰＢＦ１０９Ｈが減少するように設定されている。

ステップＳ５２では、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に応じて、図８（ｂ）に示すＤＮＥ１０９Ｈテーブルを検索し、回転数変化量閾値ＤＮＥ１０９Ｈを算出する。ＤＮＥ１０９Ｈテーブルは、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９が増加するほど、回転数変化量閾値ＤＮＥ１０９Ｈが減少するように設定されている。

ステップＳ５３では、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９の記憶値ＱＡＴＨＢＵＦ（ｉ）を、記憶値ＱＡＴＨＢＵＦ（ｉ−１）に設定し、さらに記憶値ＱＡＴＨＢＵＦ（０）を最新の検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に設定する（ステップＳ５４）。このように更新される記憶値ＱＡＴＨＢＵＦ（ｉ）は、ｉＴＤＣ期間前の記憶値を示す。

ステップＳ５５では、下記式（１０）により、１サイクル当たりの吸入空気量変化量ＤＱＡＴＨＣＹＬを算出する。
ＤＱＡＴＨＣＹＬ＝ＱＡＴＨ１０９−ＱＡＴＨＢＵＦ（ＮＯＦＣＹＬ）
（１０）
ここで、ＮＯＦＣＹＬは気筒数であり、本実施形態では「６」である。

ステップＳ５６では、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に応じて、図８（ｃ）に示すＤＱＡＴＨ１０９テーブルを検索し、吸入空気量変化量閾値ＤＱＡＴＨ１０９を算出する。ＤＱＡＴＨ１０９テーブルは、検出体積吸入空気量ＱＡＴＨ１０９が増加するほど、吸入空気量変化量閾値ＤＱＡＴＨ１０９が減少するように設定されている。

ステップＳ５７では、エンジン回転数ＮＥに応じて、図８（ｄ）に示すＰＢＧＦ１０９テーブルを検索し、ゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９を算出する。ＰＢＧＦ１０９テーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、ゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９が減少するように設定されている。

ステップＳ５８では、エンジン始動時に、エンジン回転数ＮＥが始動判定回転数ＮＥＳＴを超えた時点からの経過時間をカウントするアップカウントタイマＴ１０ＭＳＡＳＴの値が、第１待機時間ＴＭ１０９ＡＳＴ（例えば５秒）を超えたか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、履歴フラグＦＭＣＨＩＳＴＦ１０９を「０」に設定し（ステップＳ５９）、ダウンカウントタイマＴＭＣＮＤＦ１０９を所定時間ＴＭＭＣＮＤＦ１０９（例えば２秒）に設定してスタートさせ（ステップＳ７３）、実施条件フラグＦＭＣＮＤＦ１０９を「０」に設定する（ステップＳ７５）。

ステップＳ５８で、タイマＴ１０ＭＳＡＳＴの値が第１待機時間ＴＭ１０９ＡＳＴを超えたときは、ステップＳ６０に進み、エンジン１の始動後の経過時間をカウントするアップカウントタイマＴ１０ＭＳＡＣＲの値が第２待機時間ＴＭ１０９ＡＣＲ（例えば１５秒）を超えたか否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ７３に進み、肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ６１（図７）に進む。

ステップＳ６１では、エンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＦ１０９Ｌ（例えば７０℃）より高いか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、吸気温ＴＡが所定吸気温ＴＡＦ１０９Ｌ（例えば−７℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ６２）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、空燃比ずれフラグＦＫＡＬＭＴＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ６３）。空燃比ずれフラグＦＫＡＬＭＴＨは、図示しない処理において、空燃比補正係数ＫＡＦの値がリミット値に所定時間以上停滞すると「１」に設定される。

空燃比ずれフラグＦＫＡＬＭＴＨが「０」であって空燃比フィードバック制御が正常に実行されているときは、バッテリ電圧ＶＢが所定下限電圧ＶＢＦ１０９（例えば１０．５Ｖ）より高いか否かを判別する（ステップＳ６４）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、最終目標スロットル弁開度ＴＨＯＭＩが所定開度ＴＨＦ１０９（例えば１０度）より大きいか否かを判別する（ステップＳ６５）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、スロットル弁開度ＴＨの変化量ＤＴＨ（＝ＴＨ（ｎ）−ＴＨ（ｎ−１）、「ｎ」はＴＤＣ期間で離散化したサンプリングリング時刻）が、所定弁開度変化量ＤＴＨＦ１０９（例えば１０度／ＴＤＣ）より小さいか否かを判別する（ステップＳ６６）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、作動気筒数の切換（一部気筒運転から全筒運転への切換、またはその逆の切換）時点からの経過時間ＴＣＳＣＨＧが、第３待機時間ＴＭＣＳＣＨＧ１０９（例えば、５秒）以上であるか否かを判別する（ステップＳ６７）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、吸気圧変化量ＤＰＢＡＣＹＬ（＝ＰＢＡ（ｎ）−ＰＢＡ（ｎ−１））の絶対値が、ステップＳ５１で算出された吸気圧変化量閾値ＤＰＢＦ１０９Ｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ６８）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、回転数変化量ＤＮＥＣＹＬ（＝ＮＥ（ｎ）−ＮＥ（ｎ−１））が、ステップＳ５２で算出された回転数変化量閾値ＤＮＥ１０９Ｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ６９）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、吸入空気量変化量ＤＱＡＴＨＣＹＬ（＝ＱＡＴＨ１０９（ｎ）−ＱＡＴＨ１０９（ｎ−１））が、ステップＳ５６で算出された吸入空気量変化量閾値ＤＱＡＴＨ１０９より大きいか否かを判別する（ステップＳ７０）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、ゲージ圧ＰＢＧＡがステップＳ５７で算出されたゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９（例えば−２６．７ｋＰａ）より大きいか否かを判別する（ステップＳ７１）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、エンジン回転数ＮＥが所定上限回転数ＮＥＦ１０９Ｈ（例えば１５００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する（ステップＳ７２）。

ステップＳ６１，Ｓ６２，若しくはＳ６４〜Ｓ６７の何れかの答が否定（ＮＯ）であるとき、またはステップＳ６３，若しくはＳ６８〜Ｓ７２の何れかの答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、異常判定の実施条件不成立と判定して前記ステップＳ７３に進む。一方、ステップＳ７２の答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ７３でスタートしたタイマＴＭＣＮＤＦ１０９の値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ７４）。ＴＭＣＮＤＦ１０９＞０である間は前記ステップＳ７５に進む。ＴＭＣＮＤＦ１０９＝０となると、異常判定の実施条件成立と判定して、実施条件フラグＦＭＣＮＤＦ１０９を「１」に設定する（ステップＳ７６）とともに、履歴フラグＦＭＣＨＩＳＴＦ１０９を「１」に設定する（ステップＳ７７）。

図９は、図３及び図４の異常判定処理を説明するためのタイムチャートである。図９（ａ）に示すように、時刻ｔ０に異常判定を開始し、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸ以下である状態が、所定時間ＴＭＦ１０９に亘って継続すると、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉの値が「０」となり（時刻ｔ１）、正常判定がなされる（ステップＳ３０，Ｓ３１）。

また同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ０に異常判定を開始し、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸより大きい状態が、所定時間ＴＭＦ１０９に亘って継続すると、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値が「０」となり（時刻ｔ２）、吸気系が異常であるとの判定がなされる（ステップＳ３６，Ｓ３９）。

また同図（ｃ）に示すように、異常流入空気量ＱＳＡＬＫが判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸより大きい状態の期間（ｔ０〜ｔ１１，ｔ１２〜ｔ１３，ｔ１４以後）においては、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉがダウンカウントされる一方、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉの値が保持され、また異常流入空気量ＱＳＡＬＫが判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸ以下である状態の期間（ｔ１１〜ｔ１２，ｔ１３〜１４）においては、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉがダウンカウントされる一方、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値が保持される。そして、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値が「０」となる時刻ｔ１５において、吸気系が異常であるとの判定がなされる。

また同図（ｄ）に示すように、異常判定の実施条件が不成立となっている期間（ｔ２１〜ｔ２２，ｔ２４〜ｔ２５）においては、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉ及び異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉはいずれもその値が保持される。また実施条件が成立している期間（ｔ０〜ｔ２１，ｔ２２〜ｔ２４，ｔ２５以後）においては、同図（ｃ）に示す例と同様に、異常流入空気量ＱＳＡＬＫと判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸの大小関係に応じて、正常判定タイマＴＯＫＦ１０９Ｉまたは異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉのいずれかが、ダウンカウントされる。図示例では、時刻ｔ２７において、異常判定タイマＴＦＳＦ１０９Ｉの値が「０」となり、吸気系が異常であるとの判定がなされる。

以上のように本実施形態では、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて推定された推定吸入空気量ＱＡＰＢ１０９と、検出吸入空気量ＱＡＴＨ１０９との偏差（ただし、パージガス流量ＩＱＰＧＣの分だけ修正されている）として算出される異常流入空気量ＱＳＡＬＫが、判定閾値ＱＳＡＬＫＦＳＸより大きいとき、吸気系で異常が発生したと判定される。検出吸入空気量ＱＡＴＨ１０９は、吸入空気量センサ１７より下流側に流入する空気量を示す一方、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて算出される推定吸入空気量ＱＡＰＢ１０９は、吸気系に孔があいていて空気がそこから流入している場合、検出吸入空気量ＱＡＴＨ１０９より大きくなる。したがって、推定吸入空気量ＱＡＰＢ１０９から検出吸入空気量ＱＡＴＨ１０９を減算することにより得られる異常流入空気量ＱＳＡＬＫを用いることにより、吸気系の孔あきを正確に検出することができる。しかも、スロットル弁３が全閉状態であることは必要としないので、エンジン１のアイドル状態だけでなく他の運転状態においても、異常判定を行うことができ、異常判定の実行頻度を高めて異常を迅速に検出することができる。

また、図６及び図７の処理により、スロットル弁開度ＴＨ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＱＡＴＨ１０９の変化量が小さく（ステップＳ６６，Ｓ６８〜Ｓ７９）、かつゲージ圧ＰＢＧＡが比較的低い（ステップＳ７１）とき、すなわちエンジン１が安定した低負荷運転状態にあるとき、異常判定の実行条件が成立していると判定される。エンジン１が低負荷運転状態にあれば、吸入空気量ＱＡＴＨ１０９は比較的小さいので、孔がある場合の異常流入空気量ＱＳＡＬＫが、吸入空気量ＱＡＴＨ１０９に対して相対的に大きくなり、孔が小さい場合でも正確に検出することができる。

本実施形態では、吸入空気量センサ１７が吸入空気量検出手段に相当し、吸気管内絶対圧センサ７が吸気圧力検出手段に相当する。またＥＣＵ５が、吸入空気量推定手段及び異常判定手段を構成する。具体的には、図３のステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，及びＳ１９が吸入空気量推定手段に相当し、図３のステップＳ１６〜Ｓ１８，Ｓ２０〜Ｓ２４及び図４のステップＳ２５〜Ｓ４０が、異常判定手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、図７のステップＳ７１で参照されるゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９を一定値としたが、エンジン回転数ＮＥに応じて図１０に示すＰＢＧＦ１０９テーブルを検索して、ゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９を設定するようにしてもよい。ＰＢＧＦ１０９テーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、ゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９が低下するように設定されている。ゲージ圧閾値ＰＢＧＦ１０９をエンジン回転数ＮＥに応じて設定することにより、エンジン回転数ＮＥが変化しても、異常判定の実行条件の正確な判定が可能となり、誤判定を防止することができる。

また上述した実施形態では、気筒休止機構３０を備えるエンジンに本発明を適用したが、気筒休止機構を備えていないエンジンにも適用可能である。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの吸気系の異常検出にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 気筒休止機構の油圧制御系の構成を示す図である。 吸気系の異常判定を行う処理のフローチャートである。 吸気系の異常判定を行う処理のフローチャートである。 図３の処理で使用されるテーブル及びマップを示す図である。 図３の処理で実行される実施条件判定処理のフローチャートである。 図３の処理で実行される実施条件判定処理のフローチャートである。 図６の処理で使用されるテーブルを示す図である。 図３及び図４の処理による異常判定を説明するためのタイムチャートである。 図７の処理で参照されるゲージ圧閾値（ＰＢＧＦ１０９）を算出するためのテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管（吸気系）
３ スロットル弁
５ 電子制御ユニット（吸入空気量推定手段、異常判定手段）
７ 吸気管内絶対圧センサ（吸気圧検出手段）
１７ 吸入空気量センサ（吸入空気量検出手段）
１８ ブローバイガス通路（吸気系）
１９ ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）弁（吸気系）
２１ 排気還流通路
２４ パージ通路

Claims (2)

1. 内燃機関の吸気系の異常を検出する吸気系異常検出装置において、
   前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記機関の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
   該吸気圧力検出手段により検出される吸気圧力に応じて前記機関の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、
   前記吸入空気量検出手段により検出される吸入空気量と前記吸入空気量推定手段により推定される吸入空気量との偏差が、判定閾値より大きいとき、前記吸気系に異常が発生したと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吸気系異常検出装置。
2. 前記異常判定手段は、前記機関が安定した低負荷運転状態にあるとき、前記異常判定を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気系異常検出装置。

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