JP2008240706A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低回転、低負荷の運転条件であっても、吸気流制御弁の異常を正確に判定することができ且つコストの増加を抑えることができる内燃機関の吸気制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気通路を開閉して、内燃機関の燃焼室に流入する吸入空気の流れを制御する吸気流制御弁と、所定の運転状況下で吸気流制御弁に強制動作を指示する強制動作指示手段と、内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、強制動作による運転情報の変化に基づいて吸気流制御弁の異常を判定する異常判定手段と、を具備するようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気制御装置に関し、燃焼室内に流入する吸気の流れを制御する技術に関するものである。

内燃機関（エンジン）の燃焼室内に流入する吸気の流れを制御して、燃焼室内で吸気に回転流（タンブル流）を発生させ、燃料の燃焼を促進させる吸気制御装置が知られている。吸気制御装置は、吸気通路にフローコントロールバルブ（吸気流制御弁）を設け、例えば、吸気通路の下部を吸気流制御弁で閉じることで吸気通路内の上方に吸気を片寄らせて流通させ、縦タンブル流を発生させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する装置として、内燃機関の排気の一部を吸気系に還流させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）が知られている。ＥＧＲ装置は、吸気通路と排気通路とを連通して排気を吸気通路に導入するＥＧＲ通路を備え、ＥＧＲバルブでＥＧＲ通路を開閉することでエンジンの運転状態に応じて排気の還流量を制御している（例えば、特許文献２参照）。

吸気流制御弁で吸気通路を閉じた状態では、ＥＧＲ通路を開いて排気を吸気通路に多量に導入しても燃焼変動が悪化せずに燃費がよくなることが知られている。つまり、吸気流制御弁を閉じた状態（閉状態）でＥＧＲ率を高めて排気を多量に導入することにより、燃焼を悪化させずに燃費を向上させることが可能になる。

しかしながら、吸気流制御弁に異常（故障）が発生して吸気流制御弁が正常に作動しなくなると、燃焼悪化や、ドライバビリティの低下を招く虞がある。例えば、ＥＧＲ通路が開状態で吸気流制御弁が開状態となってしまうと、燃焼室内の流動が弱くなり、燃焼悪化や、ドライバビリティの低下を招く虞がある。

このため、吸気流制御弁の異常は、いち早く検出する必要がある。その検出方法としては、例えば、開度センサ等により吸気流制御弁の動作不良を直接的に検出する方法が考えられるが、コストが大幅に増加してしまうという問題がある。

また、吸気流制御弁（吸気絞り手段）の異常を検出するために、例えば、所定の運転状況で検出した吸入空気量と予め記憶されている目標吸入空気量との較差が基準値よりも大きいときに吸気流制御弁の異常であると判定する異常判定手段を備えた装置がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−２９３４８４号公報 特開２００７−０３２３１５号公報 特開平７−１６６９７１号公報

このような装置では、コストを大幅に増加することなく、吸気流制御弁の異常を検出することができる。しかしながら、吸入空気量がある程度以上の運転条件、例えば、高回転且つ高負荷の運転状況でなければ、吸気流制御弁の異常を検出することは難しいという問題がある。つまり、吸入空気量が比較的少ない状態では、目標吸入空気量との較差が小さいため、吸気流制御弁の異常を正確に判定するのは難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低回転、低負荷の運転条件であっても、吸気流制御弁の異常を正確に判定することができ且つコストの増加を抑えることができる内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、運転状況に拘わらず、吸気流制御弁の異常を正確に判定することができる内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開閉して、前記内燃機関の燃焼室に流入する吸入空気の流れを制御する吸気流制御弁と、所定の運転状況下で前記吸気流制御弁に強制動作を指示する強制動作指示手段と、前記内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、前記強制動作による前記運転情報の変化に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定する異常判定手段と、を具備すること特徴とする内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第１の態様では、吸気流制御弁への強制動作による運転情報に基づいて吸気流制御弁の異常を判定することで、吸気流制御弁の異常を比較的容易に且つ正確に判定することができる。

本発明の第２の態様は、前記異常判定手段は、前記強制動作による前記運転情報の変化が所定値以下の場合に、前記吸気流制御弁に異常があると判定することを特徴とする第１の態様の内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第２の態様では、吸気流制御弁の異常をさらに正確に判定することができる。

本発明の第３の態様は、前記強制作動指示手段は、前記吸気流制御弁が閉状態である前記内燃機関の定常運転状況下で当該吸気流制御弁に開動作を指示することを特徴とする１又は２の態様の内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第３の態様では、吸気流制御弁が閉状態である内燃機関の定常運転状況下で行うため、使用頻度の多い低回転低負荷領域で定期的に異常判定を行える。また、吸気流制御弁の閉状態では、基本的に吸気流制御弁の上流に位置するスロットルバルブで吸気を絞っているので吸気流制御弁を開状態に強制動作させたとしても大幅に吸入空気量が増加することはなく、運転に支障をきたす状態、例えばエンジン暴走，エンジンストール等を招くことはない。

本発明の第４の態様は、前記運転情報検出手段が、前記内燃機関の回転角加速度を検出し、前記異常判定手段が、回転角加速度の偏差に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第４の態様では、内燃機関の回転角加速度によって吸気流制御弁の強制動作による燃焼悪化を検出して確実に異常判定を行うことができる。

本発明の第５の態様は、前記運転情報検出手段が、前記吸気通路の前記吸気流制御弁よりも下流側での圧力を検出し、前記異常判定手段が、吸気行程における当該吸気通路内の圧力に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第５の態様では、吸気流制御弁の強制駆動により直接的に変化が生じる負圧を検出するため、より正確に異常判定が行える。

本発明の第６の態様は、前記運転情報検出手段が、前記吸気通路に流入する吸入空気量を検出し、前記異常判定手段が、吸入空気量の変化に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の内燃機関の吸気制御装置にある。

かかる第６の態様では、吸気流制御弁の強制駆動により直接的に変化が生じる吸入空気量を検出するため、より正確に異常判定が行える。

かかる本発明では、吸気流制御弁の異常を正確に判定することができる。また、運転状況に応じて、運転状況導出手段が検出する値を変更すれば、内燃機関の運転状況に拘わらず、吸気流制御弁の異常を常に正確に判定することができる。

以下、図面を参照して本発明の内燃機関の吸気制御装置について説明する。なお、本実施形態では、内燃機関として、吸気管噴射型の多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジンを例示する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成を示す図であり、図２は運転領域を設定するためのマップの一例を示す図であり、図３は、実施形態１に係る異常判定処理の制御フローチャートであり、図４は、吸気流制御弁の動作と回転角加速度及びエンジン回転数との関係を示すグラフである。

図１に示すように、内燃機関（エンジン）であるエンジン本体（以下、エンジンと称する）１のシリンダヘッド２には気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には気筒毎に吸気ポート５が形成され、各吸気ポート５の燃焼室６側には吸気弁７がそれぞれ設けられている。吸気弁７は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各吸気ポート５と燃焼室６との連通・遮断を行なうようになっている。

各吸気ポート５には吸気マニホールド（吸気通路）９の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート５に吸気マニホールド９が連通している。吸気マニホールド９には電磁式の燃料噴射弁（インジェクション）１０が取り付けられ、燃料タンクから燃料パイプを介して燃料噴射弁１０に燃料が供給される。

また、シリンダヘッド２には気筒毎に排気ポート１１が形成され、各排気ポート１１の燃焼室６側には排気弁１２がそれぞれ設けられている。排気弁１２は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト（図示省略）のカムに倣って開閉作動され、各排気ポート１１と燃焼室６との連通・遮断を行なうようになっている。そして、各排気ポート１１には排気マニホールド１３の一端がそれぞれ接続され、各排気ポート１１に排気マニホールド１３が連通している。

なお、このようなエンジンは公知のものであるため、構成の詳細については説明を省略する。

燃料噴射弁１０の上流側における吸気マニホールド９には吸気管（吸気通路）１４が接続され、吸気管１４には電磁式のスロットル弁１５が取り付けられ、スロットル弁１５の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ１６が設けられている。スロットル弁１５の上流側には吸入空気量を計測するエアフローセンサ１７が設けられている。エアフローセンサ１７としては、例えば、カルマン渦流式やホットフィルム式のエアフローセンサが使用される。また、吸気マニホールド９とスロットル弁１５との間における吸気管１４にはサージタンク１８が設けられている。

排気マニホールド１３の他端には排気管２０が接続され、排気マニホールド１３には排気ガス循環ポート（ＥＧＲポート）２１が分岐している。ＥＧＲポート２１にはＥＧＲ管２２の一端が接続され、ＥＧＲ管２２の他端はサージタンク１８の上流部の吸気管１４に接続されている。サージタンク１８に近接するＥＧＲ管２２にはＥＧＲバルブ２３が設けられ、ＥＧＲバルブ２３が開かれることにより排気ガスの一部がＥＧＲ管２２を介してサージタンク１８の上流部の吸気管１４に導入される。

つまり、ＥＧＲ管２２及びＥＧＲバルブ２３によりＥＧＲ装置が構成されている。ＥＧＲ装置は、排気ガスの一部をエンジン１の吸気系（サージタンク１８）に還流させ、エンジン１の燃焼室６内の燃焼温度を低下させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減させるための装置であり、ＥＧＲバルブ２３が開閉動作されることにより開度に応じて所定のＥＧＲ率で排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気系に還流される。

このＥＧＲバルブ２３の開閉は、例えば、図２に示すようなマップを用いて判定される。図２に示すように、低回転又は低負荷の運転状況（図中点線よりも低回転、低負荷側の領域）では、ＥＧＲバルブ２３を開き排ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路に導入することで、燃費を向上させている。一方、高回転又は高負荷の運転状況（図中点線よりも高回転、高負荷側の領域）では、ＥＧＲバルブ２３を閉じて排ガスの吸気通路への導入を停止することで、高出力が得られるようにしている。

また、吸気マニホールド９には吸気制御弁であるフローコントロールバルブ（吸気流制御弁）２５が設けられ、吸気流制御弁２５は負圧アクチュエータ等のアクチュエータ２６によって開閉される。吸気流制御弁２５はバタフライバルブやシャッターバルブ等の開閉式のバルブで構成され、図に示したように、吸気通路の下側を開閉するようになっている。この吸気流制御弁２５の開閉は、ＥＧＲバルブ２３と同様に、例えば、図２に示すようなマップを用いて判定される。図２に示すように、エンジン１が低回転又は低負荷時（図中実線よりも低回転、低負荷側の領域）では、吸気流制御弁２５を閉動作させて、吸気通路の断面の上側のみに開口部を形成し、吸気通路の断面積を狭くすることで燃焼室６の内部に縦タンブル流を発生させる。これにより、排ガスが吸気通路に多量に導入されていても燃焼変動の悪化が抑えられる。一方、高回転又は高負荷時（図中実線よりも高回転、高負荷側の領域）では、吸気流制御弁２５を開動作させて、吸気通路の断面積を広くすることで吸気抵抗の上昇を抑制して高出力を確保するようにしている。

ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３１は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ３１により、エンジン１及びＥＧＲバルブ２３、吸気流制御弁２５を含めた燃焼制御装置の総合的な制御が行われる。

ＥＣＵ３１の入力側には、上述したスロットルポジションセンサ１６、エアフローセンサ１７、エンジンのクランク角を検出してエンジン回転速度（Ｎｅ）、回転角加速度等を求めるクランク角センサ３２、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３３等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。

一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上述の燃料噴射弁１０、点火コイル４、スロットル弁１５、ＥＧＲバルブ２３、吸気流制御弁２５のアクチュエータ２６等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３１で演算された燃料噴射料、燃料噴射時間、点火時期、ＥＧＲバルブ２３の操作時期・操作量、吸気流制御弁２５の操作時期等がそれぞれ出力される。

各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比に設定され、目標空燃比に応じた量の燃料が適正なタイミングで燃料噴射弁１０から噴射され、また、スロットル弁１５が適正な開度に調整され、点火プラグ３により適正なタイミングで火花点火が実施される。

また、クランク角センサ３２等の検出情報に基づきエンジン１の回転速度（Ｎｅ）、回転角加速度、或いは負荷が求められ、これら回転速度（Ｎｅ）等に応じて吸気流制御弁２５が開閉制御されて燃焼室６内での吸気のタンブル流の強さが切り換えられる。例えば、エンジン１が低回転・低負荷時には吸気流制御弁２５を閉動作させてタンブル流を強くして燃焼性を向上させ、高回転・高負荷時には吸気流制御弁２５を開動作させて吸入空気の流動抵抗の上昇を抑制して高い出力を確保している。

更に、エンジン１の速度（Ｎｅ）や負荷に応じてＥＧＲ率が設定され、所定のＥＧＲ率になるようにＥＧＲバルブ２３が開閉動作され、排気ガスの一部をエンジン１の吸気系（サージタンク１８）に還流させて、エンジン１の燃焼室６内の燃焼温度を低下させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減させている。特に、エンジン１の低回転・低負荷時に吸気流制御弁２５を閉動作させてタンブル流を強くしている場合、燃焼性が向上して燃焼が安定し燃焼変動が生じ難くい状態なので、排気ガスの一部を大量に導入して燃費を向上させている。

ここで、このように吸気流制御弁２５が動作不良を起こすと、燃焼効率が低下して燃費が悪化したり、ドライバビリティが低下する等の問題が生じる虞がある。吸気流制御弁２５の動作不良の原因は様々であるが、例えば、上述のようにＥＧＲ装置が設けられている場合、排気中に含まれるカーボンによる吸気流制御弁２５の固着等が挙げられる。本発明の吸気制御装置では、このような吸気流制御弁２５の異常（動作不良）を所定のタイミングで判定している。具体的には、所定の運転状況下で吸気流制御弁２５に対して強制動作を指示する（強制動作指示手段）。そして、強制動作の指示中に各種センサ（運転情報検出手段）によって検出された運転情報、例えば、エンジンの回転角加速度、吸気通路の圧力、或いは吸気通路に流入する吸気量等に基づいて吸気流制御弁２５の異常を判定する（異常判定手段）。この吸気流制御弁２５の異常判定処理で吸気流制御弁２５の異常が見つかった場合には、エンジン制御を適宜変更することで、燃焼効率が低下する等の問題の発生を防止している。

なお、吸気流制御弁２５に対する強制動作の指示とは、本来は吸気流制御弁２５が作動しない運転状況、例えば、定常運転時に、吸気流制御弁２５を強制的に作動させる指示をいう。

以下、図３のフローチャートに基づいて実施形態１に係る吸気流制御弁２５の異常判定処理について説明する。

吸気流制御弁２５の異常判定処理は、例えば、所定間隔で実施されるように設定されており、まずは、吸気流制御弁２５の異常判定をする時期であるかどうかを判定する。具体的には、所定のカウンタ（図示なし）がフルであるか否かを判定する（ステップＳ１）。このカウンタは、前回の吸気流制御弁２５の異常判定を実施してからの経過期間を判定できるものであれば特に限定されず、例えば、走行距離に基づくものであってもよいし、エンジンの始動回数に基づくものであってもよい。カウンタがフルでない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、この処理ルーチンを一旦終了する。一方、カウンタがフルである場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、次いで、現在の運転状況が吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施可能な運転領域であるかどうかを判定する。

具体的には、吸気流制御弁２５及びＥＧＲバルブ２３の開閉状態が、図２中のマップにおける所定の領域であるかどうかを判定する。異常判定処理を実施可能な条件は、吸気流制御弁２５の異常判定に用いられる運転情報によって異なる。詳しくは後述するが、本実施形態では、運転情報としてエンジンの回転角加速度を検出しているため、現在の運転領域が、吸気流制御弁２５が閉じた領域（吸気流制御弁閉領域）であり、且つＥＧＲバルブ２３が開いた領域（ＥＧＲ開領域）であるかどうかを判定している。

まずステップＳ２で、吸気流制御弁閉領域（図２参照）であるか否かを判定する。吸気流制御弁閉領域である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、次いでステップＳ３でＥＧＲ開領域か否かを判定する。このとき、吸気流制御弁閉領域でない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、或いはＥＧＲ開領域でない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）には、吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施可能な運転状況ではないと判定されて、この処理フローが一旦終了する。ステップＳ３でＥＧＲ開領域であると判定された場合、つまり吸気流制御弁２５の異常判定可能な運転状況であると判定された場合には、以下のステップで吸気流制御弁２５に強制動作を指示して異常判定処理を実施する。

まず、ステップＳ４で、吸気流制御弁２５に対する強制動作の指示前の運転情報、本実施形態では、クランク角センサ（運転情報検出手段）３２からの信号（運転情報）に基づいて所定期間内の回転角加速度の偏差の平均値Ａ１を算出する。次いで、吸気流制御弁２５に対して強制動作を指示する。すなわち、吸気流制御弁２５の強制開動作の指示をＯＮにする（ステップＳ５）。強制動作を指示後、所定期間が経過した時点で（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、クランク角センサ３２からの運転情報、すなわち強制動作の指示中の運転情報に基づいて所定期間内の回転角加速度の偏差の平均値Ｂ１を算出する（ステップＳ７）。その後、吸気流制御弁２５の強制開動作の指示をＯＦＦとし（ステップＳ８）、次いで、強制動作指示前の運転情報から算出した偏差の平均値Ａ１と、強制動作の指示後の運転情報から算出した偏差の平均値Ｂ１との較差｜Ａ１−Ｂ１｜が、予め設定された所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ９）。すなわち、吸気流制御弁２５が正常に作動したかどうかを判定する。

ここで、強制動作の指示により吸気流制御弁２５が作動した場合の回転角加速度の変化について説明する。例えば、図４に示すように、ＥＧＲバルブ２３を開状態であり吸気流制御弁２５が閉状態であるとき、回転角加速度のばらつき（偏差）は比較的小さいが、吸気流制御弁２５の強制動作の指示がＯＮになり、ＥＧＲバルブ２３が開状態に保持されたまま吸気流制御弁２５が閉動作すると、回転角加速度のばらつき（偏差）が顕著に増加する。一方、吸気流制御弁２５が全く閉動作しなかった場合には、この回転角加速度のばらつき（偏差）は変化しないことになる。

したがって、ステップＳ９で、較差｜Ａ１−Ｂ１｜が所定値を超えている場合には、吸気流制御弁２５は正常であると判定され（ステップＳ１０）、その後、ステップＳ１１でカウンタがリセットされて異常判定処理が終了する。一方、較差｜Ａ１−Ｂ１｜が所定値以下である場合には、吸気流制御弁２５に異常（故障）があると判定され（ステップＳ１２）、その後、ステップＳ１１でカウンタがリセットされて異常判定処理が終了する。

なお、ステップＳ１２で吸気流制御弁２５に異常があると判定された場合、その後、エンジンの運転制御が適宜変更される。例えば、本実施形態では、ＥＧＲバルブ制御を吸気流制御弁開時のマップに基づく制御に変更される。

以上のように吸気流制御弁２５に強制動作を指示して異常判定を行うことで、吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。そして、吸気流制御弁２５の異常がある場合には、エンジンの運転制御を適宜変更することで、燃焼・燃費の悪化や、ドライバビリティの低下を抑えることができる。また、本実施形態では、回転角加速度に基づいて吸気流制御弁２５の異常を判定しているため、低回転且つ低負荷の運転状況であっても、吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。つまり、吸気流制御弁閉領域であり且つＥＧＲ開領域である運転状況では、回転角加速度のばらつきが比較的大きくなるため、吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。

なお、本実施形態では、強制動作の指示前と指示中の運転情報（回転角加速度）の較差から、吸気流制御弁２５の異常を判定するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、強制指示中と強制後の運転情報の較差から、吸気流制御弁２５の異常を判定するようにしてもよい。また例えば、強制動作の指示中の運転情報から算出した偏差の平均値Ａ１が、予め設定された規定値を越えている場合、或いは、強制動作の指示中の運転情報の最大値が予め設定された規定値を超えた場合等に、吸気流制御弁２５の異常があると判定するようにしてもよい。ただし、強制動作の指示から実際の吸気流制御弁２５が作動するまでには、多少のタイムラグがあるため、上述したように所定期間の偏差の平均値で異常判定するのが好ましい。

さらに、強制動作の指示によって吸気流制御弁２５が正常に作動した場合、図４に示すように、回転角加速度のばらつきが増加すると共に、エンジン回転数にも変化が生じる。このため、運転情報としてエンジン回転数を検出して、上述した回転角加速度に基づく吸気流制御弁２５の異常判定と共に、エンジン回転数に基づく吸気流制御弁２５の異常判定を行うようにしてもよい。これにより、吸気流制御弁２５の異常をさらに正確に判定することができる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成を示す図であり、図６は、実施形態２に係る異常判定処理の制御フローチャートであり、図７は、クラック角と吸気マニホールド（吸気通路）内の圧力（インマニ圧）との関係を示すグラフである。

実施形態１では、運転情報として検出された回転角加速度に基づいて、吸気流制御弁２５の異常を判定するようにしたが、本実施形態は、回転角加速度の替わりに、運転情報として検出されたインマニ圧に基づいて、吸気流制御弁２５の異常を判定するようにした例である。

吸気マニホールド９には、図５に示すように、吸気マニホールド９内の圧力を検出する吸気圧センサ（運転情報検出手段）３４が設けられている。この吸気圧センサ３４は、吸気マニホールド内の吸気流制御弁２５よりも下流側に設けられており、吸気流制御弁２５よりも下流側でのインマニ圧を検出する。この吸気圧センサ３４は、ＥＣＵ３１の入力側に接続されており、吸気圧センサ３４からの検出情報はＥＣＵ３１入力される。なお、それ以外の構成は、実施形態１と同様であるので、説明は省略する。

以下、図６のフローチャートに基づいて実施形態２に係る吸気流制御弁２５の異常判定処理について説明する。

実施形態１の場合と同様に、まず、所定のカウンタ（図示なし）がフルであるか否かを判定し（ステップＳ２１）、カウンタがフルである場合に（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、現在の運転状況が吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施可能な運転領域であるかどうかの判定を行う。本実施形態では、運転情報としてインマニ圧を検出しているため、現在の運転状況が、吸気流制御弁２５が開いた領域（吸気流制御弁開領域）であり、且つＥＧＲバルブ２３が閉じた領域（ＥＧＲ閉領域）であるどうかを判定する。このように吸気流制御弁開領域であり且つＥＧＲ閉領域であれば、吸入空気量が比較的多いため、後述する吸気流制御弁２５の異常判定を正確に行うことができる。勿論、吸入空気量が比較的多い運転状態であれば、必ずしも吸気流制御弁開領域であり且つＥＧＲ閉領域である必要はない。

具体的には、ステップＳ２２で、吸気流制御弁開領域（図２参照）であり、且つＥＧＲ閉領域であるか否かを判定する。さらに、本実施形態では、運転状況だけでなく、実際の吸入空気量が所定値よりも大きいか否かを判定している（ステップＳ２３）。なお、このステップＳ２３は必ずしも実施する必要はない。

このとき、吸気流制御弁開領域で且つＥＧＲ閉領域でない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、或いは吸入空気量が所定値以下である場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施可能な運転状況ではないと判定されて、この処理フローが一旦終了する。ステップＳ２３でＥＧＲ閉領域であると判定された場合、つまり吸気流制御弁２５の異常判定可能な運転状況であると判定された場合には、以下のステップで吸気流制御弁２５に強制動作を指示して異常判定処理を実施する。

まず、ステップＳ２４で、吸気流制御弁２５に対する強制動作の指示前の運転情報、本実施形態では、吸気圧センサ３４からの信号（運転情報）に基づいて所定期間内の吸気行程におけるインマニ圧の平均値Ａ２を算出する。次いで、吸気流制御弁２５に対して強制動作を指示する。すなわち、吸気流制御弁２５の強制閉動作の指示をＯＮにする（ステップＳ２５）。強制動作を指示後、所定期間が経過した時点で（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、吸気圧センサ３４からの運転情報、すなわち強制動作の指示中の運転情報に基づいて所定期間内の吸気行程におけるインマニ圧の平均値Ｂ２を算出する（ステップＳ２７）。次いで、吸気流制御弁２５の強制閉動作の指示をＯＦＦとした後（ステップＳ２８）、上記平均値Ａ２，Ｂ２を算出中のスロットル弁（ＥＴＶ）１５及びエンジン回転数（Ｎｅ）が所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。つまり、平均値Ａ２，Ｂ２が、これらスロットル弁１５及びエンジン回転数の変化によるものではないことを確認する。そして、スロットル弁１５及びエンジン回転数が所定範囲内であれば（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、次いで、強制動作の指示前の運転情報から算出したインマニ圧の平均値Ａ２と、強制動作の指示中の運転情報から算出したインマニ圧の平均値Ｂ２との較差｜Ａ２−Ｂ２｜が、予め設定された所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３０）。すなわち、吸気流制御弁２５が正常に作動したかどうかを判定する。

ここで、吸気流制御弁２５が開状態及び閉状態であるときのインマニ圧の変化について説明する。例えば、図７（ａ）に示すように、吸気行程（図中点線で囲った領域）では、吸気流制御弁２５の下流側に負圧が生じ、インマニ圧が一時的に大きく低下する。吸気行程以外では、インマニ圧は殆ど変化しない。このインマニ圧の変化は、吸気流制御弁２５が開状態であっても閉状態であっても確認されるが、吸気流制御弁２５が閉状態であるとその変化量は極めて大きい。なお、吸気マニホールド内であっても、吸気流制御弁２５よりも上流側では、図７（ｂ）に示すように、吸気流制御弁２５が開状態である場合と閉状態である場合とで、インマニ圧の大きな変化は見られない。したがって、インマニ圧は、吸気マニホールドの吸気流制御弁２５よりも下流側で検出する必要がある。

そして、ステップＳ３０で、較差｜Ａ２−Ｂ２｜が所定値を超えている場合には、吸気流制御弁２５の動作は正常であると判定され（ステップＳ３１）、その後、ステップＳ３２でカウンタがリセットされて異常判定処理が終了する。一方、較差｜Ａ２−Ｂ２｜が所定値以下である場合には、吸気流制御弁２５に異常（故障）があると判定され（ステップＳ３３）、その後、ステップＳ３２でカウンタがリセットされて異常判定処理が終了する。なお、ステップＳ３３で吸気流制御弁２５に異常があると判定された場合、上述したように、その後エンジンの運転制御が適宜変更されることになる。

以上のように吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施することで、高回転又は高負荷の運転状況で、吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。つまり、吸気流制御弁開領域であり且つＥＧＲ閉領域である運転状況では、吸入空気量が比較的多く、吸気行程におけるインマニ圧の変化が較的大きくなるため、吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。そして、吸気流制御弁２５の異常があると判定された場合に、エンジンの運転制御を適宜変更することで、燃焼・燃費の悪化や、ドライバビリティの低下を抑えることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、運転情報として回転角加速度又はインマニ圧を例示し、これらの運転情報に基づいて吸気流制御弁２５の異常判定を行うようにしたが、例えば、エアフローセンサ（運転情報検出手段）１７で検出される吸入空気量に基づいて吸気流制御弁２５の異常判定を行うようにしてもよい。なお、吸入空気量に基づく吸気流制御弁２５の異常判定処理は、インマニ圧の場合と同程度或いはそれ以上に、吸入空気量の多い運転状態で実施する必要がある。つまり、吸入空気量に基づく吸気流制御弁２５の異常判定処理は、吸気流制御弁開領域であり且つＥＧＲ閉領域であるときに実施し、強制動作（閉動作）の指示中における吸入空気量の減少量から吸気流制御弁２５の異常判定を行う。

また、上述の各実施形態を組み合わせて異常判定処理を実施するようにしてもよい。例えば、上述の各実施形態では、それぞれ検出する運転情報に応じて、異常判定処理を実施可能な運転状況を判断するようにしているが、そのときの運転状況（例えば、図２のマップにおいて運転領域が何れの範囲であるか）によって検出する運転情報を選択し、選択された運転情報に基づいて吸気流制御弁２５の異常判定処理を実施するようにしてもよい。具体的には、図２のマップで低回転、低負荷の領域では、検出する運転情報として回転角加速度を選択し、高回転、高負荷の領域では、検出する運転情報としてインマニ圧又は吸入空気量を選択して、選択した運転情報に基づいて異常判定処理を実施する。これにより、運転状況に拘わらず、異常判定処理によって吸気流制御弁２５の異常を正確に判定することができる。

また、上述した本実施形態では、吸気管噴射型の多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジンを例示したが、勿論、このようなＭＰＩの多気筒ガソリンエンジンだけでなく、筒内噴射型ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等にも本発明を適用することができる。また、ＥＧＲ装置を備えていない内燃機関を適用することも可能である。

本発明の実施形態１に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図である。 運転領域を設定するマップの一例を示す図である。 実施形態１に係る異常判定処理の制御フローチャートである。 吸気流制御弁の動作と回転角加速度及びエンジン回転数との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図である。 実施形態２に係る異常判定処理の制御フローチャートである。 クラック角とインマニ圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン本体（エンジン）
２ シリンダヘッド
３ 点火プラグ
４ 点火コイル
５ 吸気ポート
６ 燃焼室
７ 吸気弁
９ 吸気マニホールド
１０ 燃料噴射弁（インジェクション）
１１ 排気ポート
１２ 排気弁
１３ 排気マニホールド
１４ 吸気管
１５ スロットル弁
１６ スロットルポジションセンサ
１７ エアフローセンサ
１８ サージタンク
２０ 排気管
２１ 排気ガス循環ポート（ＥＧＲポート）
２２ ＥＧＲ管
２３ ＥＧＲバルブ
２５ フローコントロールバルブ（吸気流制御弁）
２６ アクチュエータ
３１ ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
３２ クランク角センサ
３３ 水温センサ
３４ 吸気圧センサ

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開閉して、前記内燃機関の燃焼室に流入する吸入空気の流れを制御する吸気流制御弁と、
   所定の運転状況下で前記吸気流制御弁に強制動作を指示する強制動作指示手段と、
   前記内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、
   前記強制動作による前記運転情報の変化に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定する異常判定手段と、
   を具備すること特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 前記異常判定手段は、前記強制動作による前記運転情報の変化が所定値以下の場合に、前記吸気流制御弁に異常があると判定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制御装置。
3. 前記強制作動指示手段は、前記吸気流制御弁が閉状態である前記内燃機関の定常運転状況下で当該吸気流制御弁に開動作を指示することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. 前記運転情報検出手段が、前記内燃機関の回転角加速度を検出し、前記異常判定手段が、回転角加速度の偏差に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. 前記運転情報検出手段が、前記吸気通路の前記吸気流制御弁よりも下流側での圧力を検出し、前記異常判定手段が、吸気行程における当該吸気通路内の圧力に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
6. 前記運転情報検出手段が、前記吸気通路に流入する吸入空気量を検出し、前記異常判定手段が、吸入空気量の変化に基づいて前記吸気流制御弁の異常を判定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。

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