JP2007303297A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気制御弁に故障が生じているか否かを正確に判断する。
【解決手段】燃焼室５内における吸気流れを制御する吸気制御弁１９を吸気枝管１１内に配置する。吸気弁が閉弁されてから点火栓による点火作用が行われるまでの時点における実際の筒内圧力を筒内圧センサ２１により検出する。一方、吸気制御弁１９上流の吸気圧力を検出し、この時点における筒内圧力を吸気圧に基づいて推定する。検出された筒内圧力と推定された筒内圧力との偏差に基づいて吸気制御弁１９に故障が生じているか否かを判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

機関燃焼室内における吸気流れを制御する吸気制御弁を機関吸気通路内に配置し、点火栓による点火作用が行われてから筒内圧力にピークが生ずるまでに要する時間を検出し、この所要時間と正規の値とを比較することにより、吸気制御弁の開度が正規の開度と異なるか否かすなわち吸気制御弁に故障が生じているか否かを判断するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。すなわち、例えば吸気制御弁が閉弁されて燃焼室内に強力な旋回流が形成されると燃焼が速やかに進行するので、筒内圧力にピークが生ずるまでの所要時間は短くなる。したがって、検出された所要時間が正規の値よりも短いときには、吸気制御弁の開度が正規の開度よりも小さくなっていることがわかる。

特開平７−８３１０１号公報

しかしながら、燃焼速度は点火栓の点火時期や放電電圧、燃料噴射弁の燃料噴射時期や燃料噴射量などによっても変動しうる。したがって、筒内圧力にピークが生ずるまでの所要時間が正規の値から変動しているといっても、点火栓や燃料噴射弁に故障が生じている場合もある。すなわち、上述の内燃機関では吸気制御弁に故障が生じているか否かを正確に判断することができないという問題がある。

前記課題を解決するために本発明によれば、機関燃焼室内における吸気流れを制御する吸気制御弁を機関吸気通路内に配置した内燃機関において、実際の筒内圧力を検出する検出手段と、吸気制御弁上流の吸気通路内の圧力に基づいて筒内圧力を推定する推定手段と、該検出された筒内圧力と該推定された筒内圧力との偏差に基づいて吸気制御弁に故障が生じているか否かを判断する判断手段とを具備している。

吸気制御弁に故障が生じているか否かを正確に判断することができる。

図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。

図１を参照すると、１は機関本体１、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓をそれぞれ示す。吸気ポート７はほぼ直線状に延びる吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内にはスロットル弁１５と、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１６とが配置される。また、吸気枝管１１内には吸気枝管１１内部空間を上方通路１１ａと下方通路１１ｂとに分割する隔壁１７と、アクチュエータ１８により全閉又は全開にされる吸気制御弁１９とが配置される。吸気制御弁１９上流のサージタンク１２にはサージタンク１２内の圧力すなわち吸気圧Ｐｍを検出するための吸気圧センサ２０が取り付けられる。一方、燃焼室５内には燃焼室５内の圧力すなわち筒内圧力を検出するための筒内圧センサ２１が配置される。更に、吸気枝管１１には電子制御式の燃料噴射弁２２が取り付けられる。燃料タンク２３内の燃料は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２４によりコモンレール２５に供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料噴射弁２２に供給される。図１に示される内燃機関では空燃比が目標空燃比ＡＦＴに一致するように燃料噴射量が制御される。

また、本発明による実施例では、吸気弁６の開弁動作、すなわちリフト量、開弁時期、又は開弁期間（作用角）を制御するための可変動弁機構２６が設けられる。この可変動弁機構２６は例えば図２に示されるように吸気弁６のリフト量及び開弁期間を一定に維持しつつ機関運転状態に応じて開弁時期を変更するためのものである。図２においてＩＮａは吸気弁６の開弁時期が最も進角された場合を示しており、ＩＮｒは吸気弁６の開弁時期が最も遅角された場合を示しており、ＥＸは排気弁８の開弁時期を表している。また、ＩＶＣａは吸気弁６の開弁時期が最も進角された場合の吸気弁閉弁時期を、ＩＶＣｒは吸気弁６の開弁時期が最も遅角された場合の吸気弁閉弁時期を、それぞれ示している。

再び図１を参照すると、排気ポート９は排気マニホルド３０を介して小容量の補助触媒３１の入口に連結され、補助触媒３１の出口は排気管３２を介して大容量の主触媒３３の入口に連結される。主触媒３３の出口は排気管３４に連結される。排気管３２には空燃比を検出するための空燃比センサ３５が取り付けられ、排気管３４には主触媒３３から流出する排気ガスの温度を検出するための排気温度センサ３６が取り付けられる。主触媒３３から流出する排気ガスの温度は主触媒３３の温度を表している。なお、補助触媒３１及び主触媒３３は例えば三元触媒から構成することができる。

電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。機関本体１には機関冷却水温を検出するための水温センサ２７が取り付けられる。エアフローメータ１６、吸気圧センサ２０、水温センサ２７、筒内圧センサ２１、空燃比センサ３５、及び排気温度センサ３６の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に、クランクシャフトが例えば１０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５１と、吸気弁６を駆動するカムの回転角すなわちカム角を表す出力パルスを発生するカム角センサ５２とが入力ポート４５に接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５１の出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出され、カム角センサ５２の出力パルスに基づいて吸気弁閉弁時期ＩＶＣが算出される。出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して点火栓１０、アクチュエータ１８、燃料噴射弁２２、燃料ポンプ２４、可変動弁機構２６、及び通常は停止されている警報装置５３にそれぞれ接続される。

吸気制御弁１９は燃焼室５内における吸気流れを制御するためのものである。すなわち、吸気制御弁１９が全閉にされると図３（Ａ）に示されるように上方通路１１ａが閉鎖されるので空気は下方通路１１ｂのみを流通する。その結果、空気が主として、排気弁８と反対側の吸気弁６周りに形成される開口から燃焼室５内に流入し、次いでピストン４頂面に沿って進行した後に排気弁８下方の燃焼室５内面に沿って上昇し、斯くして気筒長手軸線に対し直角の軸線回りに旋回するタンブル流Ｔが形成される。これに対し、吸気制御弁１９が全開にされると図３（Ｂ）に示されるように上方通路１１ａが開放されるので空気は上方通路１１ａ及び下方通路１１ｂ双方を流通する。その結果、吸気弁６周りに形成される開口全体から空気が燃焼室５内に流入し、斯くして燃焼室５内に多量の空気を送り込むことができる。

なお、気筒長手軸線回りに旋回するスワール流を燃焼室５内に形成するようにした場合にも本発明を適用できる。また、吸気制御弁１９の開度を全閉と全開との間の中間位置に保持するようにすることもできる。この場合、吸気制御弁１９の開度が小さくなると燃焼室５内に形成されるタンブル流又はスワール流が強められ、吸気制御弁１９の開度が大きくなると燃焼室５内に形成されるタンブル流又はスワール流が弱められる。

図４は図１に示される内燃機関の機関制御パターンを示している。吸気弁６が閉弁した時点で燃焼室５内に充填されている空気量を筒内充填空気量と称し、全負荷時の筒内充填空気量に対する現在の筒内充填空気量の割合を機関負荷率ＫＬと称すると、図４に示されるように機関負荷率ＫＬが機関回転数Ｎｅに応じて定まる設定負荷率ＫＬＸよりも低い運転領域ＣＬに機関運転状態があるときには、吸気制御弁１９が全閉にされ、目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定される。上述したように吸気制御弁１９が全閉にされると燃焼室５内に強力なタンブル流Ｔが形成されるので、リーン混合気を確実に燃焼させることができ、したがって燃料消費量を低減することができる。これに対し、機関負荷率ＫＬが設定負荷率ＫＬＸよりも高い運転領域ＯＳに機関運転状態があるときには、吸気制御弁１９が全開にされ、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。吸気制御弁１９が全開にされると上述したように燃焼室５内に多量の空気が送り込まれ、したがって大きな機関出力を確保することができる。なお、設定負荷率ＫＬＸは図４に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。

また、吸気制御弁１９を全閉にすべきときには点火時期ＳＡが吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣに設定され、吸気制御弁１９を全開にすべきときには点火時期ＳＡが吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯに設定される。ここで、吸気制御弁１９全閉時には強力なタンブル流により燃焼速度が高められるので、ＳＡＣはＳＡＯよりも遅角側に設定されている。なお、これら点火時期ＳＡＣ，ＳＡＯはそれぞれ図５（Ａ），（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。

さて、吸気制御弁１９の開度が正規の開度よりも小さい故障、例えば吸気制御弁１９が全閉に保持される故障を閉故障と称すると、吸気制御弁１９に閉故障が生じたとしても、機関運転状態が運転領域ＣＬ（図４参照）にあって吸気制御弁１９を全閉にすべきときであれば、問題は生じない。また、吸気制御弁１９の開度が正規の開度よりも大きい故障、例えば吸気制御弁１９が全開に保持される故障を開故障と称すると、吸気制御弁１９に開故障が生じたとしても、機関運転状態が運転領域ＯＳ（図４参照）にあって吸気制御弁１９を全開にすべきときならば、このときにも問題は生じない。

しかしながら、閉故障が生じているときに機関運転状態が運転領域ＯＳ（図４参照）になると、燃焼室５内に多量の空気を送り込むことができず、したがって大きな機関出力を確保することができない。また、開故障が生じているときに機関運転状態が運転領域ＣＬ（図４参照）になると、燃焼室５内に強力なタンブル流を形成することができず、このとき目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定されていると燃焼が不安定になり失火するおそれもある。したがって、吸気制御弁１９に故障が生じているか否かの判断を行う必要がある。

ここで、吸気弁６が閉弁されてから点火栓１０による点火作用が行われるまでの或る時点における筒内圧力を圧縮時筒内圧力と称すると、吸気制御弁１９に閉故障が生じているときには、吸気制御弁１９を全開にすべきときの実際の圧縮時筒内圧力は、吸気制御弁１９が全開であると仮定したときの圧縮時筒内圧力よりも低くなる。筒内充填空気量が少なくなるからである。また、吸気制御弁１９に開故障が生じているときには、吸気制御弁１９を全閉にすべきときの実際の圧縮時筒内圧力は、吸気制御弁１９が全閉であると仮定したときの圧縮時筒内圧力よりも高くなる。一方、吸気制御弁１９が全閉又は全開であると仮定したときの圧縮時筒内圧力は、吸気制御弁１９が全閉であるか全開であるかに応じて定まる吸気枝管１１の流路面積、直前の吸気行程時又は吸気弁６閉弁時の吸気圧Ｐｍ、機関回転数Ｎｅ、及び吸気弁閉弁時期ＩＶＣを用いて推定することができる。

そこで本発明による実施例では、次のようにして吸制御弁１９に故障が生じているかを判断するようにしている。すなわち、実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡが筒内圧センサ２１により検出される。また、吸気制御弁１９を全閉にすべきときには、吸気制御弁１９が全閉であると仮定したときの圧縮時筒内圧力ＰｃＣＥが推定され、このＰｃＣＥが圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥに設定される。吸気制御弁１９を全開にすべきときには、吸気制御弁１９が全開であると仮定したときの圧縮時筒内圧力ＰｃＯＥが推定され、このＰｃＯＥが圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥに設定される。その上で、実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡと圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥとの偏差ΔＰｃ（＝ＰｃＡ−ＰｃＥ）が例えば一定の許容値Ｅ（＞０）よりも大きいときには吸気制御弁１９に開故障が生じていると判断され、偏差ΔＰｃが許容値Ｅの負値−Ｅよりも小さいときには吸気制御弁１９に閉故障が生じていると判断される。これに対し、偏差ΔＰｃが−ＥからＥまでのときには吸気制御弁１９に故障が生じていないと判断される。

すなわち、図６にＭＯで示されるようにＥ＜ΔＰｃ（ＰｃＡ＜ＰｃＥ＋Ｅ）のときには吸気制御弁１９に開故障が生じており、図６にＭＣで示されるようにΔＰｃ＜−Ｅ（ＰｃＡ＜ＰｃＥ−Ｅ）のときには吸気制御弁１９に閉故障が生じており、図６にＮＭで示されるように−Ｅ≦ΔＰｃ≦Ｅ（ＰｃＥ−Ｅ≦ＰｃＡ≦ＰｃＥ＋Ｅ）のときには吸気制御弁１９に故障が生じていないと判断できるのである。

この場合、圧縮時筒内圧力は点火栓１０や燃料噴射弁２２の影響を受けず、吸気制御弁１９の開度を直接的に表している。したがって、圧縮時筒内圧力を用いることにより、吸気制御弁１９に故障が生じているか否かを正確に判断することができる。なお、実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡと圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥとの偏差を比の形（例えばＰｃＡ／ＰｃＥ）で表すこともできる。

したがって、一般化して言うと、本発明による実施例では、実際の圧縮時筒内圧力を検出し、圧縮時筒内圧力推定値を算出し、吸気制御弁１９に閉故障又は開故障が生じているか否かをこれら実際の圧縮時筒内圧力と圧縮時筒内圧力推定値との偏差に基づいて判断しているということになる。

吸気制御弁１９に閉故障又は開故障が生じていると判断されたときには警報装置５３（図１）が作動され、吸気制御弁１９における故障発生が車両操作者に知らされる。本発明による実施例では更に、故障時制御が実行される。

閉故障が生じているときには燃焼室５内に強力なタンブル流が形成される。したがって、閉故障が生じているときには機関運転状態が運転領域ＯＳ（図４参照）にあるときにも、点火時期ＳＡが吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣ（図５（Ａ）参照）に設定される。一方、開故障が生じているときには燃焼室５内に強力なタンブル流が形成されず、多量の空気が燃焼室５内に送り込まれる。したがって、開故障が生じているときに機関運転状態が運転領域ＣＬ（図４参照）にあるときには、目標空燃比ＡＦＳがリーン空燃比ＡＦＬになるのが禁止され、したがって理論空燃比ＡＦＳに設定され、点火時期ＳＡが吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯ（図５（Ｂ））に設定される。その結果、燃焼が安定し失火を阻止することができる。なお、故障時制御として、スロットル開度及び機関回転数がそれぞれ小さな上限値を越えるのを禁止する退避運転を行うこともできる。

図７は本発明による実施例の機関制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図７を参照すると、まずステップ１００では機関負荷率ＫＬが算出され、続くステップ１０１では図４のマップから設定負荷率ＫＬＸが算出される。続くステップ１０２では閉故障フラグ又は開故障フラグがセットされているか否かが判別される。閉故障フラグは吸気制御弁１９に閉故障が生じていると判断されたときにセットされ、開故障フラグは吸気制御弁１９に開故障が生じていると判断されたときにセットされ、それ以外はリセットされる。これら閉故障フラグ及び開故障フラグは図９の故障判断ルーチンでセット又はリセットされる。閉故障フラグ及び開故障フラグが共にリセットされているときには次いでステップ１０３に進み、警報装置５３が停止される。続くステップ１０４では機関負荷率ＫＬが設定負荷率ＫＬＸよりも小さいか否かが判別される。ＫＬ＜ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＣＬにあるときにはステップ１０５に進み、吸気制御弁１９が全閉にされると共に目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定される。続くステップ１０６では図５（Ａ）のマップから吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣが算出され、続くステップ１０７では点火時期ＳＡがこのＳＡＣに設定される。

これに対し、ＫＬ≧ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＯＳにあるときにはステップ１０４からステップ１０８に進み、吸気制御弁１９が全開にされると共に目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。続くステップ１０９では図５（Ｂ）のマップから吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯが算出され、続くステップ１１０では点火時期ＳＡがこのＳＡＯに設定される。

一方、閉故障フラグ又は開故障フラグがセットされているときにはステップ１０２からステップ１１１に進み、警報装置５３が作動される。続くステップ１１２では図８に示される故障時制御ルーチンが実行される。

図８を参照すると、まずステップ２００では機関負荷率ＫＬが設定負荷率ＫＬＸよりも小さいか否かが判別される。ＫＬ＜ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＣＬにあるときにはステップ２０１に進み、開故障フラグがセットされているか否かが判別される。開故障フラグがセットされているときには次いでステップ２０２に進み、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。続くステップ２０３では図５（Ｂ）のマップから吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯが算出され、続くステップ２０４では点火時期ＳＡがこのＳＡＯに設定される。これに対し、開故障フラグがリセットされているときすなわち閉故障フラグがセットされているときにはステップ２０１からステップ２０５に進み、目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定される。続くステップ２０６では図５（Ａ）のマップから吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣが算出され、続くステップ２０７では点火時期ＳＡがこのＳＡＣに設定される。

これに対し、ＫＬ≧ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＯＳにあるときにはステップ２００からステップ２０８に進み、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。続くステップ２０９では閉故障フラグがセットされているか否かが判別される。閉故障フラグがセットされているときには次いでステップ２０６に進み、図５（Ａ）のマップから吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣが算出され、続くステップ２０７では点火時期ＳＡがこのＳＡＣに設定される。これに対し、閉故障フラグがリセットされているときすなわち開故障フラグがセットされているときにはステップ２０９からステップ２０３に進み、図５（Ｂ）のマップから吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯが算出され、続くステップ２０４では点火時期ＳＡがこのＳＡＯに設定される。

図９は本発明による実施例の吸気制御弁１９の故障判断ルーチンを示している。このルーチンも予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図９を参照すると、まずステップ３００では吸気圧センサ２０により検出された吸気圧Ｐｍが読み込まれる。続くステップ３０１ではカム角センサ５２により検出された吸気弁閉弁時期ＩＶＣが読み込まれる。続くステップ３０２では機関回転数Ｎｅが読み込まれる。続くステップ３０３では圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥが算出される。続くステップ３０４では筒内圧センサ２１により検出された実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡが読み込まれる。続くステップ３０５では実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡと圧縮時筒内圧力推定値ＰｃＥとの偏差ΔＰｃが算出される（ΔＰｃ＝ＰｃＡ−ＰｃＥ）。続くステップ３０６では偏差ΔＰｃが許容値Ｅから許容値Ｅの負値−Ｅまでの間にあるか否かが判別される。−Ｅ≦ΔＰｃ≦Ｅのときにはステップ３０７に進み、閉故障フラグ及び開故障フラグが共にリセットされる。すなわち、この場合には吸気制御弁１９に故障が生じていないと判断される。これに対し、ΔＰｃ＜−Ｅ又はＥ＜ΔＰｃのときには次いでステップ３０６からステップ３０８に進み、ΔＰｃ＜−Ｅであるか否かが判別される。ΔＰｃ＜−Ｅのときにはステップ３０９に進み、閉故障フラグがセットされる。すなわちこの場合には、吸気制御弁１９に閉故障が生じていると判断される。これに対し、Ｅ＜ΔＰｃのときにはステップ３０８からステップ３１０に進み、開故障フラグがセットされる。すなわちこの場合には、吸気制御弁１９に開故障が生じていると判断される。

次に、故障時制御の別の実施例を説明する。

吸気制御弁１９の故障には、吸気制御弁１９の開度が全閉と全開間の中間開度に保持される場合もある。この場合、吸気制御弁１９を全閉にすべきときには開故障が生じていることになる。ところが、この場合にも燃焼室５内にいくらかのタンブル流が形成されているので、開故障が生じているということで点火時期ＳＡを吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯに設定すると、点火時期を過度に進角させることになる。また、吸気制御弁１９の開度が中間開度である場合、吸気制御弁１９を全開にすべきときには閉故障が生じていることになる。このとき、閉故障が生じているということで点火時期ＳＡを吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣに設定すると、点火時期を過度に遅角させることになる。すなわち、点火時期ＳＡを、吸気制御弁１９の開度αに応じて定まる最適点火時期ＳＡαに設定する必要がある。

そこで本発明による故障時制御の別の実施例では、吸気制御弁１９の開度αを推定し、吸気制御弁開度がαのときの最適点火時期ＳＡαを算出し、点火時期ＳＡをこのＳＡαに設定するようにしている。

図１０に示されるように、吸気制御弁開度がαのときの実際の圧縮時筒内圧力ＰｃＡは、吸気制御弁１９が全閉であると仮定したときの圧縮時筒内圧力ＰｃＣＥと吸気制御弁１９が全開であると仮定したときの圧縮時筒内圧力ＰｃＯＥとの間にあり、吸気制御弁１９の開度αと、ＰｃＡ，ＰｃＣＥ，ＰｃＯＥとの関係は予め求めておくことができる。一方、吸気制御弁開度がαのときの最適点火時期ＳＡαは、吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣと吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯとの間にあり、ＳＡαとα，ＳＡＣ，ＳＡＯとの関係も予め求めておくことができる。本発明による故障時制御の別の実施例では、吸気制御弁１９の開度αは図１１に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されており、最適点火時期ＳＡαは図１２に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。

図１３は上述した故障時制御の別の実施例を実行するためのルーチンを示している。このルーチンも図７の機関制御ルーチンのステップ１１２で実行される。

図１３を参照すると、まずステップ２２０では機関負荷率ＫＬが設定負荷率ＫＬＸよりも小さいか否かが判別される。ＫＬ＜ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＣＬにあるときにはステップ２２１に進み、開故障フラグがセットされているか否かが判別される。開故障フラグがセットされているときには次いでステップ２２２に進み、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。次いでステップ２２５に進む。これに対し、開故障フラグがリセットされているときすなわち閉故障フラグがセットされているときにはステップ２２１からステップ２２３に進み、目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定される。次いでステップ２２５に進む。一方、ＫＬ≧ＫＬＸのときすなわち機関運転状態が運転領域ＯＳにあるときにはステップ２２０からステップ２に進み、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比ＡＦＳに設定される。次いでステップ２２５に進む。

ステップ２２５では図１１のマップから吸気制御弁１９の開度αが算出される。続くステップ２２６では図５（Ａ）のマップから吸気制御弁１９全閉時の最適点火時期ＳＡＣが算出され、図５（Ｂ）のマップから吸気制御弁１９全開時の最適点火時期ＳＡＯが算出される。続くステップ２２７では図１２のマップから吸気制御弁１９の開度がαのときの最適点火時期ＳＡαが算出される。続くステップ２２８では点火時期ＳＡがこのＳＡαに設定される。

次に、図１４を参照して故障判断の別の実施例を説明する。図１４に示される故障判断ルーチンはステップ３０５に続いてステップ３０５ａに進み、図１５（Ａ）又は（Ｂ）に示されるマップから許容値Ｅを算出した後にステップ３０６に進む点で、図９に示される故障判断ルーチンと異なっている。

すなわち、吸気弁６が閉弁した時点で燃焼室５内に充填されている空気量である筒内充填空気量が多いときには少ないときに比べて、圧縮時筒内圧力の偏差ΔＰｃの機関出力に対する影響は小さい。そこで筒内充填空気量が多いときには少ないときに比べて上述の許容値Ｅを大きく設定している。例えば、筒内充填空気量は吸入空気量Ｇａ／機関回転数Ｎｅで表すことができるので、図１５（Ａ）に示されるようにＧａ／Ｎｅが大きくなるにつれて大きくなるように許容値Ｅを設定することができる。あるいは、吸気圧Ｐｍが大きくなるにつれてかつ吸気弁閉弁時期ＩＶＣが進角側になるにつれて筒内充填空気量が多くなるので、図１５（Ｂ）に示されるように吸気圧Ｐｍが大きくなるにつれてかつ吸気弁閉弁時期ＩＶＣが進角側になるにつれて大きくなるように許容値Ｅを設定することもできる。

内燃機関の全体図である。 吸気弁の開弁動作を説明するための線図である。 吸気制御弁による吸気流れ制御を説明するための図である。 機関制御パターンを説明するための線図である。 点火時期ＳＡＣ、ＳＡＯのマップを示す図である。 本発明による実施例の故障判断を説明するための図である。 本発明による実施例の機関制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。 本発明による実施例の故障時制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。 本発明による実施例の故障判断ルーチンを実行するためのフローチャートである。 故障時制御の別の実施例を説明するための線図である。 吸気制御弁開度αのマップを示す図である。 吸気制御弁の開度がαのときの最適点火時期ＳＡαのマップを示す図である。 故障時制御ルーチンの別の実施例を実行するためのフローチャートである。 故障判断ルーチンの別の実施例を実行するためのフローチャートである。 許容値Ｅのマップを示す図である。

符号の説明

１ 機関本体
５ 燃焼室
１１ 吸気枝管
１９ 吸気制御弁
２０ 吸気圧センサ
２１ 筒内圧センサ

Claims (8)

1. 機関燃焼室内における吸気流れを制御する吸気制御弁を機関吸気通路内に配置した内燃機関において、実際の筒内圧力を検出する検出手段と、吸気制御弁上流の吸気通路内の圧力に基づいて筒内圧力を推定する推定手段と、該検出された筒内圧力と該推定された筒内圧力との偏差に基づいて吸気制御弁に故障が生じているか否かを判断する判断手段とを具備した制御装置。
2. 前記検出手段は吸気弁が閉弁されてから点火栓による点火作用が行われるまでの時点における筒内圧力を検出し、前記推定手段は該時点における筒内圧力を推定し、前記判断手段は該検出された筒内圧力と該推定された筒内圧力との偏差に基づいて吸気制御弁に故障が生じているか否かを判断する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記判断手段は、前記検出された筒内圧力と前記推定された筒内圧力との偏差が予め定められた許容値よりも小さいときには吸気制御弁の開度が正規の開度よりも小さい閉故障が吸気制御弁に生じていると判断する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記判断手段は、前記検出された筒内圧力と前記推定された筒内圧力との偏差が予め定められた許容値よりも大きいときには吸気制御弁の開度が正規の開度よりも大きい開故障が吸気制御弁に生じていると判断する請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 吸気弁が閉弁した時点で燃焼室内に充填されている空気量が多いときには少ないときに比べて前記許容値を大きく設定するようにした請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 吸気制御弁の開度が正規の開度よりも大きい開故障が吸気制御弁に生じていると判断されたときには、空燃比がリーンになるのを禁止するようにした請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記検出された筒内圧力と前記推定された筒内圧力とに基づいて吸気制御弁の開度を推定し、該推定された吸気制御弁の開度に応じて点火時期を制御するようにした請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気制御弁を閉弁して燃焼室内に旋回流が形成されるようにすると共に空燃比がリーンになるようにし、機関負荷が該設定負荷よりも高いときには吸気制御弁を開弁すると共に空燃比が理論空燃比になるようにした請求項１から７までのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

Images