JP2009138579A - 内燃機関のセンサの故障判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推定吸気管圧力を求めるための各演算要素の異常と、実吸気管圧力センサの異常とを区別して精度良く実吸気管圧力センサの故障を判定できる判定装置を提供する。
【解決手段】実吸気管圧力を検出するセンサから燃料噴射量を演算する手段３０４と、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段から空燃比補正量を演算する手段３０３と、少なくともスロットル弁開度、エンジン回転数、吸気温度および大気圧を検出するセンサからの検出値に基づいて推定吸気管圧力を演算する手段３０１と、実吸気管圧力と推定吸気管圧力とを比較する手段３０５と、故障判定手段３０７とを備え、故障判定手段は比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、空燃比補正量が所定範囲内にない場合に吸気管圧力センサの故障と判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関で使用される各種のセンサの故障判定装置に関し、特に、燃料噴射量を演算する手段として用いられている吸気管圧力センサの故障を特定する手段を有する内燃機関のセンサの故障判定装置に関するものである。

吸気管圧力センサの故障を判定する手段を有するものとしては、特許文献１に記載の圧力センサの診断装置があり、この診断装置は、推定吸気管圧力相当値を演算する演算手段と、実吸気管圧力値を出力する吸気管圧力センサと、故障判定手段とを備え、推定吸気管圧力相当値と、実測吸気管圧力とを比較することにより、吸気管圧力センサの故障を判定するようにしている。一方、近年排気ガスエミッションの規制強化と合せて、年々厳しくなる故障診断要求によっては、高度２５００ｍの高地環境においてまでも故障を判定する必要があり、当該環境でも精度良く吸気管圧力センサの故障を判定することが望ましい。

特開２００１−１５９５７４号公報

しかし、前記先行技術に示された故障診断装置においては、推定吸気管圧力と実吸気管圧力との比較によって故障を判定する際に、スロットル弁開度、エンジン回転数、大気圧、ＥＧＲの作動および非作動、可変吸気または排気バルブの作動および非作動時のついては考慮されているものの、推定吸気管圧力そのものの演算結果は、これら演算要素(パラメータ)が正常でないと、正しい判定結果は得られないという問題が生じる。

前述のような高地環境においても精度良く吸気管圧力センサの故障を判定するためには、推定吸気管圧力を演算する際に、大気圧や吸気温度等による補正が必要となる。しかしながら、スロットル弁開度の特性異常や、大気圧センサ、吸気温センサの異常の場合にも推定吸気管圧力の演算結果にはずれが生じ、実吸気管圧力が異常であるのと同様の結果を示す。これら演算要素を信用してそのまま比較判定したのでは、演算要素が異常であるのか、実吸気管圧力センサが異常であるのかの特定が困難であり、誤判定が発生する可能性がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、推定吸気管圧力を求めるための各演算要素の異常と、実吸気管圧力センサの異常とを区別して、精度良く実吸気管圧力センサの故障を判定できる内燃機関のセンサの故障判定装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関のセンサの故障判定装置は、実吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサからの検出値に基づいて燃料噴射量を演算する手段と、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段からの検出値に基づいて空燃比補正量を演算する手段と、少なくともスロットル弁開度、エンジン回転数、吸気温度および大気圧を検出するセンサからの検出値に基づいて推定吸気管圧力を演算する手段と、前記実吸気管圧力と推定吸気管圧力とを比較する手段と、前記各センサの故障を判定する手段とを備え、前記故障判定手段は、前記比較手段の比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、前記空燃比補正量が所定範囲内にない場合に、前記吸気管圧力センサの故障と判定することを特徴とする。

前記のごとく構成された本発明の内燃機関のセンサの故障判定装置は、吸気管圧力センサで検出された実吸気管圧力から燃料噴射量を算出し、排気ガスの空燃比から空燃比補正量を算出し、少なくともスロットル弁開度、エンジン回転数、吸気温度および大気圧を検出するセンサからの検出値から推定吸気管圧力を算出し、実吸気管圧力と推定吸気管圧力とを比較し、比較手段の比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、空燃比補正量が所定範囲内にない場合に、吸気管圧力センサの故障と判定するため、推定吸気管圧力の演算要素（パラメータ）が異常である場合の誤判定を回避することが可能となり、精度良く吸気管圧力センサの故障を判定することができる。

また、本発明に係る内燃機関のセンサの故障判定装置の好ましい具体的な態様としては、前記故障判定手段は、実吸気管圧力と推定吸気管圧力との比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、前記空燃比補正量が所定範囲内にある場合には、関連する検出センサの各故障の診断結果情報を参照する参照手段により、大気圧センサまたは、スロットル弁開度センサの故障と判定することを特徴としている。

このように構成された内燃機関のセンサの故障判定装置では、実吸気管圧力と推定吸気管圧力との比較結果の比率または偏差量が所定以上であり、かつ、空燃比補正量が所定範囲内にある場合には、関連する検出センサの各故障の診断結果情報を参照することにより、大気圧センサ、またはスロットル弁開度センサの故障と判定することができる。この故障判定装置では、システムの構成や故障判定タイミングの優先度の観点から、どちらの判定を優先するかを予め決定して設定しておくことで、大気圧センサ、またはスロットル弁開度のどちらか一方の診断手段を省くことが可能となり、ＲＯＭ、ＲＡＭや演算負荷を低減することができる。

さらに、本発明に係る内燃機関のセンサの故障判定装置の好ましい具体的な他の態様としては、前記参照手段が参照する関連する検出センサの各故障の診断結果情報は、吸気温度、スロットル弁開度、大気圧の故障の診断結果情報であることを特徴としている。このように構成された内燃機関のセンサの故障判定装置では、吸気温度、スロットル弁開度、大気圧の故障等の診断結果を参照することで、故障しているセンサを迅速に効率良く判定することができる。

前記推定吸気管圧力を演算する手段は、入力されるＥＧＲ流量の補正量を用いて推定吸気管圧力を演算するものであり、前記故障判定手段は、ＥＧＲが故障と判定されている時には、判定を禁止するように構成すると好適である。また、前記推定吸気管圧力を演算する手段は、入力される可変吸気または排気バルブ制御量の補正量を用いて推定吸気管圧力を演算するものであり、前記故障判定手段は、可変吸気または排気バルブ装置が故障と判定されている時には、判定を禁止するように構成すると好適である。

推定吸気管圧力を演算する手段に、ＥＧＲ装置が装着されているシステムの場合には、ＥＧＲ流量の補正量を備えると共に、ＥＧＲが故障と判定されている時には、吸気管圧力センサの診断を禁止する手段を有し、また可変吸気または排気バルブ制御装置が装着されているシステムの場合には、推定吸気管圧力を演算する手段に可変吸気または排気バルブ制御量に応じた補正量を備えると共に、可変吸気または排気バルブ装置が故障と判定されている時には、同様に判定を禁止する手段を有するようにしたことにより、前記各装置が故障した際の、実吸気管圧力の故障の誤判定を防止することができる。

本発明の吸気管圧力センサの故障判定装置は、精度良く吸気管圧力センサの故障を判定することができ、ＲＯＭ、ＲＡＭや演算負荷を低減することができると共に、故障しているセンサを迅速に効率良く判定することができる。推定吸気管圧力演算手段に、ＥＧＲ装置が装着されているシステムの場合、あるいは可変吸気または排気バルブ制御装置が装着されているシステムの場合には、前記各装置が故障した際の、実吸気管圧力の故障の誤判定を防止することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の吸気管圧力センサの故障判定装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る吸気管圧力センサの故障判定装置が適用される内燃機関の制御システムを示す全体構成図、図２は、図１のコントロールユニットの内部構成図、図３は、吸気管圧力センサの故障判定装置の構成を示すブロック図である。

まず、図１を参照して、本実施形態の吸気管圧力センサの故障判定装置が適用される内燃機関１０７の制御システムについて説明する。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。

本発明の対象である吸気管圧力センサ１０３はスロットル弁下流の前記コレクタ１０６に配設されており、吸気管絶対圧力を示す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に入力されている。また、前記スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出するスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に入力されるようになっている。

前記コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、前記シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。前記コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、前記シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。内燃機関１０７には、図示していないが、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が設けられている。ＥＧＲ装置にはＥＧＲバルブが取り付けられ、ＥＧＲバルブにより排気ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ量が制御される。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１１で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。

前記内燃機関１０７の運転状態を検出するための手段として、内燃機関の冷却水（クーラント）温度を検出するためのエンジン水温センサ１２３が前記シリンダ１０７ｂの近傍に取り付けられ、また、吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ１２４は前記エアクリーナ１０２の近傍に、大気圧を検出するための大気圧センサ１２１は、前記コントロールユニット１１５内に取り付けられている。

また、排気弁のカムシャフト１００に取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフト１２２に取り付けてもよい。また、内燃機関のクランクシャフトの回転すなわちエンジン回転数と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガスを検出し、その検出信号がコントロールユニット１１５に入力される。

つぎに、図２を参照して、コントロールユニット１１５について説明する。コントロールユニット１１５の主要部は、ＭＰＵ２０３、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４、及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、内燃機関の運転状態を計測（検出）する手段である吸気管圧力センサ１０３、クランク角センサ１１７を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、Ａ／Ｄ変換またはパルス数から、コントロールユニット１１５内のプログラムによって物理量に換算し、所定の演算処理を実行して、この演算結果から各種の制御信号を出力する。

例えば、前記各インジェクタ１１２に出力される燃料噴射量は、前記吸気管圧力センサ１０３の入力から計測される吸気管絶対圧力と、前記クランク角センサ１１７から計測されるエンジン回転数とから、基本燃料噴射量が演算され、これにエンジン水温センサ１２３から検出される水温等を含む各補正項目が付加されて燃料噴射量が演算される。さらに、前記空燃比センサ１１８によって検出される空燃比状態に応じて、制御空燃比が理論空燃比となるように空燃比補正量が演算され、前記燃料噴射量に付加されて、最終的には前記インジェクタ１１２に駆動パルス幅として出力することにより、燃料供給量制御を実行するものである。

さらに、図３を参照して、本実施形態の吸気管圧力センサの故障判定装置について説明する。推定吸気管圧力演算手段３０１は、図１に示される内燃機関１０７から、エンジン回転数、スロットル弁開度、大気圧、及び吸気温度を検出するセンサからの検出値が入力され、これらの検出値に基づいて推定吸気管圧力が演算される。また、推定吸気管圧力演算手段３０１には、ＥＧＲ流量の補正量（ＥＧＲ補正）が入力され、この補正量を用いて推定吸気管圧力が演算される。さらに、推定吸気管圧力演算手段３０１には、可変吸気または排気バルブ制御量の補正量（ＶＶＴ補正）が入力され、この補正量を用いて推定吸気管圧力が演算される。基本燃料噴射量演算手段３０２は、吸気管圧力センサ１０３から入力される吸気管圧力検出値に基づいて、基本燃料噴射量を演算する。さらに、空燃比補正量演算手段３０３は、空燃比センサ１１８からの検出値に基づいて空燃比補正量を演算する。

そして、燃料噴射量演算手段３０４は、基本燃料噴射量演算手段３０２と空燃比補正量演算手段３０３との出力が入力され、燃料噴射弁に供給される燃料噴射量を演算する。パラメータ比較手段３０５は、空燃比センサ１１８から検出された実吸気管圧力と、推定吸気管圧力演算手段３０１で算出された推定吸気管圧力とを比較し、比較結果の比率または偏差量を算出する。各診断結果情報を参照する手段３０６には、スロットル弁開度、大気圧、及び吸気温度からの検出値が入力され、入力された検出値を参照して故障判定手段３０７にその結果を出力する。

故障判定手段３０７は、判定部３０７１と３０７２とを備えており、パラメータ比較手段３０５からの出力と空燃比補正量演算手段３０３からの出力とが判定部３０７１に入力され、吸気管圧力センサ１０３の故障を判定する。また、判定部３０７２には各診断結果情報を参照する手段３０６からの出力が入力され、大気圧センサ１２１とスロットル弁開度センサ１０４の故障を判定する。さらに、故障判定手段３０７には、ＥＧＲが故障と判定されているとき、判定を禁止するＥＧＲ故障情報が入力されると共に、可変吸気または排気バルブ装置が故障と判定されているとき、判定を禁止するＶＶＴ故障情報が入力される。

続いて、吸気管圧力センサからの信号が正常であるか否かの判定手段について、図４、５により説明する。吸気管圧力センサから出力される信号は物理量（例えばｋＰａ）に換算される。正常であるかを判定するためには、センサから換算された物理量と、コントロールユニット内で演算する推定吸気管圧力とを比較する手法をとる。

図５は所定回転数２０００ｒ／ｍｉｎの時のスロットル弁開度と吸気管圧力との関係を示したもので、低地（高度０ｍ）相当時の関係を実線で示している。したがって、スロットル弁開度と、エンジン回転数に応じて予めコントロールユニット内のプログラムにより、マップ設定等をしておけば、推定吸気管圧力が全運転領域で求めることができる。

本実施形態では、スロットル弁開度からスロットル開口面積を求めて、エンジン回転数との関係から圧力を演算する方式をとっているが、中間の演算パラメータは他の手段により、例えばスロットル弁全開時の設定軸トルクから現在スロットル弁開度との比率により現在軸トルクを求め、軸トルクから圧力への換算式により当該スロットル弁開度の吸気管圧力を演算するなどの他の方法でも良い。エンジン回転数とスロットル弁開度とが決まれば、その時に運転されている状態の吸気管圧力を求める事ができる。

また、図５において破線、点線、一点鎖線は、高度が変化した場合の例で、それぞれ１６００ｍ、２４００ｍ、３０００ｍの場合を示している。図によると同一回転数、同一スロットル弁開度においても、高度が変化すると、吸気管圧力は減少する傾向を示す。すなわち高度が変化した場合は、低地（高度０ｍ）相当で設定した推定吸気管圧力と実際の吸気管圧力とは、ずれが生じることを示しており、高度すなわち大気圧と吸気温度により推定吸気管圧力を補正しないと、実吸気管圧力と比較する場合には誤判定する可能性がある。以上のように、高地まで精度良く故障を判定するためには、大気圧センサからの情報による補正をしなければならない。また吸気温度についても吸気管圧力変化に対する影響度は少ないが、補正しても良い。

図４は、低地における推定吸気管圧力と実吸気管圧力との関係と、故障を判定するために本実施例で行っている比率（実吸気管圧力／推定吸気管圧力）の演算結果を示したものである。吸気管圧力センサが正常であれば実線のように、ほぼ傾き1の傾斜線上にあり、前記比率＝１．０の付近の特性を持つ関係にある。大気圧センサ、およびスロットル弁開度を示すスロットルセンサが正常であれば、図中の傾き（ａ）特性より上側または（ｂ）特性より下側のような傾向を示す場合が吸気管圧力センサの異常であり、前記比率の演算結果に対して、上限＝１．２（（ａ）特性に相当）、下限＝０．８（（ｂ）特性に相当）の付近を判定しきい値に設定して、上下限閾値の範囲を外れている場合に故障を判定することができる。本発明では比率によって判定しているが、実吸気管圧力と推定吸気圧力との差分（偏差量）で判定してもよい。

一方、前述したように推定吸気管圧力の大気圧による補正は高地まで診断する場合には必要であるが、大気圧センサの検出値に異常があると、実際より高地側へ検出値がずれている場合は（ａ）特性側に、低地側にずれている場合は（ｂ）特性側にずれることになり誤判定する可能性がある。また、スロットルセンサについても検出値に異常があると、実際より開度を小さく示す場合には（ａ）特性側に、大きく示す場合は（ｂ）特性側にずれることになり、前記比率によってのみ故障を判定した場合は誤判定する可能性がある。

そこで本発明では、吸気管圧力センサの検出値が燃料噴射量の演算に用いられることに着目した。図６は、吸気センサと、その他のセンサ（例えば大気圧、スロットル、吸気温度センサ）とに分けて、それぞれが故障した場合と、その時の（ii）推定吸気管圧力値、燃料噴射量演算結果、（iii）空燃比補正量、（iv）比較結果の各状態についてまとめた表である。

一般的に本実施形態のような、吸気管圧力センサの出力を基に燃料噴射量を制御する構成では、噴射した燃料と吸入した空気量との割合が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近辺で制御するように演算値が予め設定されており、検出される吸気管圧力に応じて基本燃料噴射量が演算される。さらに排気管に装着された空燃比センサによって検出される空燃比状態に応じて、空燃比補正量を演算することによって、前記予め設定された演算に、センサのばらつきなどで多少のずれが発生した場合には前記空燃比補正量によって理論空燃比近辺となるように制御されるので、吸気管圧力センサの特性が単品生産上発生する特性ばらつき程度のものあれば、図６−Ａに示すように比較結果は正常であり、空燃比補正量が大きくなることは無いので正常範囲内にある。

吸気管圧力センサの検出値が異常である場合、図６−Ｃ，Ｄは、燃料噴射量が理論空燃比付近で制御されなくなるので、前記空燃比補正量が過大になる。一方、大気圧センサやスロットルセンサは、前記基本燃料噴射量の演算には大きく寄与しないので、図６−Ｂに示すように大気圧センサまたはスロットルセンサの特性に異常がある場合でも、燃料噴射量の演算が大幅に逸脱することは無いため、前記空燃比補正量が過大になることは無い。

したがって、吸気管圧力センサが異常である場合は、前記比率の演算結果が上下限設定範囲外にあり、かつ、空燃比補正量の状態に所定異常のずれがある場合に故障と判定することができる。ここで、吸気管圧力センサと他のセンサが全て異常である場合も同様の結果を示すので、この場合はどのセンサが異常であるかの特定はできないため、代表で吸気管圧力センサが異常として扱う。

ここで、本実施形態のような吸気管圧力センサの入力を基に燃料噴射量を制御する構成では空気の質量流量は計測できないので、空燃比を演算する際の前提が基準吸気温度（例えば２０℃）であり、吸気温度センサによる空気密度補正を行わないと、空燃比がずれるため、前記吸気管圧力センサが異常と確定する際に、吸気温度センサの故障判定結果が正常であることチェックした上で吸気管圧力センサが異常とするようにしても良い。

また、図６−Ｂで示した前記比率の演算結果が上下限設定範囲外にあり、かつ空燃比補正量の状態が所定範囲にある場合には、大気圧センサ、スロットルセンサ、または吸気温センサの故障である可能性があるが、上記の結果のみではどのセンサが異常であるのかを特定することはできない。

そこで次に、この場合に関連する各検出センサの故障診断結果の情報を参照することにより、大気圧センサ、またはスロットル弁開度センサの故障と判定する方法について説明する。図３の各診断結果情報参照手段３０６では、吸気温度センサ、スロットルセンサ、大気圧センサの診断結果を参照することとする。

まず、吸気温度センサの故障検出手段としては一般的に、電気的接続を入力回路の検出結果によって判定する接続診断と、センサ特性が固定になっていないかを判定する機能故障診断とがある。吸気温度センサは、温度の変化によって電気抵抗が変わる素子を利用しているので、特性が大きく変わる故障モードは存在せず、素子割れ等により抵抗値が固定となるような状態を故障モードとして扱うので、本実施形態では、所定期間の最大値と最小値が所定範囲以上あれば正常と判定している。したがって、他のセンサと比較して故障を判定する領域などを制限する必要が無く、比較的早いタイミングで正常か否かを判定することができるので、まず吸気温度センサが正常かをチェックする。吸気管圧力を推定する場合の影響度は、スロットルセンサや大気圧センサに比較して少ないので精度的に影響が小さければ省略しても良い。

吸気管温度センサが正常であれば、次に、大気圧センサか、スロットルセンサの故障状態を判定する。例えば、大気圧センサは絶対圧センサであり、吸気管圧力センサと比較することが可能であり、エンジン始動時のような、エンジンの吸気管圧力が大気圧相当となるような状態で故障を判定することができる。そこで、始動時に吸気管圧力と比較した結果が正常で、かつ前述したような比率の演算結果が上下限設定範囲外にあり、かつ空燃比補正量の状態が所定範囲にある場合には、大気圧センサは正常と判定できるので、スロットルセンサの故障と判定することができる。

一方、例えば加給器（スーパーチャージャー、ターボチャージャー等）付きの構成では、始動時に大気圧センサの故障を判定することが難しいが、本実施形態のような電制スロットル弁機能有するシステム構成であると、一般的に電制スロットル弁は、安全性に関わるので、スロットルセンサの信号は２系統配設されており、相互に常時故障を判定しているので、スロットルセンサ正常であるか否かは常時チェックすることができる。よって、前述のような比率の演算結果が上下限設定範囲外にあり、かつ空燃比補正量の状態が所定範囲にある場合には、大気圧センサの故障と確定することができる。以上のように、どちらの故障を優先して判定するかは、エンジンシステムの構成により決定すれば良い。

以上の処理の一例をフローチャートで図７〜図９に示す。図９（１）の処理は推定吸気管圧力と実圧力との比率を演算するもので、所定の時間間隔ごと（例えば１０ｍｓ）に実行するものである。ステップ１１００では、エンジン回転数、スロットル弁開度、吸気温度等を基に推定吸気管圧力を演算し、ステップ１１１０では、これにノイズ分や過渡の位相を補正するためのフィルタリング処理がおこなわれる。同様にステップ１１２０では、吸気管圧力センサからの検出実吸気管圧力にもフィルタリング処理がおこなわれる。次に１１３０では、演算された実吸気管圧力と推定吸気管圧力との比率を演算し、ステップ１１４０で、フィルタリング処理されたものが最終的な比率演算結果となる。

また、図７は判定処理を示したもので、本処理も所定の時間間隔ごと（例えば１０ｍｓ）に実行するものである。まず、ステップ１０００で、診断を実行するために必要な状態にあるかを判定するための条件が成立しているか、を判定する。例えば過渡時はパラメータが過渡的に変化するので、比較的定常に近い運転領域でエンジンの運転状態が安定しているか、等の必要な前提条件が存在するため、これをステップ１０００で判定するものである。

これらが成立しているときは、ステップ１０１０へ進み、前記図９で演算された実吸気管圧力と推定吸気管圧力との比率演算結果が所定範囲であるか否かを判定する。ここで本実施形態では、所定範囲であるかを判定するための閾値は、エンジン回転数に応じて予め設定された変数としているが、スロットル弁開度に応じた変数としても良い。前記所定範囲にある場合はステップ１０１１へ進み、正常判定時間タイマＴ０に１を加算する。

タイマＴ０は初期値を０にセットしてあり、またステップ１０００で診断実行許可条件にないと判定したときにも０にセットする。次に、ステップ１０１２で、タイマＴ０が所定値になっているか、を判定する。ステップ１０１２でタイマＴ０が所定値にない場合はそのまま処理を終了するが、タイマＴ０が所定値に達すれば、ステップ１０１３で吸気管圧力センサの正常判定が確定したと判定し、処理を終了する。

一方、ステップ１０１０で比率演算結果が所定範囲外と判定された場合は、ステップ１０２０へ進み、空燃比補正量が所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲にない場合はステップ１０３０へ進み、異常判定時間タイマＴ１に１を加算する。タイマＴ１は初期値を０にセットしてあり、またステップ１０００で診断実行許可条件にないと判定したときにも０にセットする。次に、ステップ１０４０で、タイマＴ１が所定値になっているか、を判定する。ステップ１０４０でタイマＴ１が所定値にない場合はそのまま処理を終了するが、タイマＴ１が所定値に達すれば、ステップ１０５０で吸気管圧力センサの異常判定が確定したと判定し、処理を終了する。

また、ステップ１０２０で空燃比補正量が所定範囲の場合は（Ａ）で示す、ステップ１０２１へ進み、吸気温度センサの診断が終了しており、かつ正常か否かを判定する。正常と判定されていなければそのまま処理を終了するが、正常と判定されていれば、次にステップ１０２２へ進み、大気圧センサの診断が終了しており、かつ正常か否かを判定する。

正常と判定されていなければそのまま処理を終了するが、正常と判定されていれば、次にステップ１０２３に進み、異常判定時間タイマＴ２に１を加算する。タイマＴ２は初期値を０にセットしてあり、またステップ１０００で診断実行許可条件にないと判定したときにも０にセットする。次にステップ１０２４で、タイマＴ２が所定値になっているか、を判定する。ステップ１０２４でタイマＴ２が所定値にない場合はそのまま処理を終了するが、タイマＴ２が所定値に達すれば、ステップ１０２５でスロットルセンサの異常判定が確定したと判定し、処理を終了する。

また、図７の（Ａ）で示すステップ１０２１以降の別の実施形態（Ｂ）について図８に示す。まず、吸気温度センサの診断が終了しており、かつ正常か否かを判定する。正常と判定されていなければそのまま処理を終了するが、正常と判定されていれば、次にステップ２０００へ進み、スロットルセンサの診断が終了しており、かつ正常か否かを判定する。

正常と判定されていなければそのまま処理を終了するが、正常と判定されていれば、次にステップ２００１に進み、異常判定時間タイマＴ３に１を加算する。タイマＴ３は初期値を０にセットしてあり、またステップ１０００で診断実行許可条件にないと判定したときにも０にセットする。次にステップ２００２で、タイマＴ３が所定値になっているか、を判定する。ステップ２００２でタイマＴ２が所定値にない場合はそのまま処理を終了するが、タイマＴ３が所定値に達すれば、ステップ２００３で大気圧センサの異常判定が確定したと判定し、処理を終了する。

以上説明した（Ａ）部、（Ｂ）部の手法のどちらを優先するかは、前述したように、エンジンシステムの構成により決定すれば良い。また、本発明の手段により、独立した大気圧センサまたは、スロットルセンサの一方の機能的な診断手段を本診断で代用できることから省くことが可能となり、ＲＯＭ、ＲＡＭや演算負荷を低減することができる。

次に、図７のステップ１０２０による空燃比補正量が所定範囲内であるか否かを判定する具体的手段について次に説明する。本発明で示す空燃比補正量は一般的には空燃比（またはλ）フィードバック係数などで示される（ａ）短期的調整量と、短期的調整量を基に学習して調整量を補正する長期的な（ｂ）学習補正量とが存在する。空燃比補正量を判定するパラメータとしては、これら短期的調整量と長期的な学習補正量との補正量の総和値（ｃ）：｛（ａ）＋（ｂ）｝が空燃比補正量のずれであるので、総和の上下限範囲を判定する閾値として設定しておけば良い。

また、前記（ａ）短期的調整量の範囲と（ｂ）学習補正量の上下限範囲または（ｃ）総和値の上下限範囲とを独立に判定閾値として設定し、何れか１つが範囲を超える場合を所定範囲外とする場合、何れか２つとのＡＮＤ条件にて所定範囲外とするなどの方法がある。いずれの方法を採用するかはエンジンシステムの空燃比制御の実力値を踏まえて検討して設定すれば良い。

また、ここで示す空燃比は、エバポパージガスによる空燃比の影響を除いたものであり、エバポパージ中は演算する燃料噴射量がパージガスの濃度により影響を受けるため、これらの影響は別項目で補正される。

以上は空燃比検出手段がＯ_２センサの場合であるが、Ａ／Ｆセンサの場合は短期的調整量（ａ）が無い制御の場合もあるので、この場合は直接検出される空燃比の上下限範囲を設定するようにしても良い。

さらに別の実施形態では、図９（２）に示すように、ＥＧＲ装置が装着されているシステムの場合には、ＥＧＲ量が増加すると、吸気管圧力が大気側にずれるため、推定吸気管圧力を求める要素にＥＧＲ流量の補正量、ステップ１１０１を加える、また可変吸気または排気バルブ制御装置が装着されているシステムの場合には、バルブ制御量が変化すると、吸気管圧力がずれるため、推定吸気管圧力を求める要素に可変吸気または排気バルブ制御量の補正量、ステップ１１０２を加えるようにする。

さらに図１０に示すように、ステップ１０００の診断領域か否かを判定する際に、ステップ１００１にＥＧＲが正常か否かを判定し、またはステップ１００２により、可変吸気または排気バルブ装置が正常か否かを判定することにより、ＥＧＲが故障または、可変吸気または排気バルブ装置が故障と判定されている時には、診断領域外とすることで判定を禁止して吸気管圧力センサの誤判定を防止することができる。

ここで、推定吸気管圧力が、ＥＧＲ量または、可変吸気または排気バルブ制御量が適合された状態で設定されており、運転途中の切換え制御等がなければ、推定吸気管圧力にこれらの補正をしなくても良い。しかしながら、ＥＧＲまたは、可変吸気または排気バルブ装置が故障の際には推定吸気管圧力の演算がずれてしまうので、補正をしない場合にも、各装置が故障と判定されている時には領域外として、判定を禁止することにより、吸気管圧力センサの故障と誤判定することを防止できるようにする。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、大気圧センサはコントロールユニット内に取り付けられる例を示したが、内燃機関の近傍や、他の個所に固定されるように構成してもよい。

エンジン制御、特に燃料噴射量を演算する手段として用いられている吸気管圧力センサの故障を判定する場合に適用できる。また、本発明の活用例として、ディーゼルエンジンの制御の用途にも適用できる。

本発明に係る内燃機関のセンサの故障判定装置に一実施形態が適用される内燃機関制御システムの全体構成図。 図１のコントロールユニットの内部構成図。 本発明に係る内燃機関のセンサの故障判定装置の構成を示すブロック図。 推定吸気管圧力と実吸気管圧力との関係を示す図。 スロットル弁開度と吸気管圧力との関係を示す図。 各センサの故障状態と演算結果を説明する表図。 異常判定の処理を示すフローチャート。 異常判定の処理を示す他の実施形態のフローチャート。 判定用パラメータの処理を示すフローチャート。 異常判定の処理を示す別実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

１０１・・・吸気管
１０２・・・エアクリーナ
１０３・・・吸気管圧力センサ
１０４・・・スロットルセンサ
１０５・・・スロットルボディ
１０６・・・コレクタ
１０７・・・ポート噴射内燃機関
１０９・・・燃料ポンプ
１１２・・・インジェクタ
１１５・・・コントロールユニット
１１６・・・カム角センサ
１１７・・・クランク角センサ
１１８・・・空燃比センサ
１２１・・・大気圧センサ
２０１・・・Ｉ／Ｏ ＬＳＩ
２０２・・・ＥＰ−ＲＯＭ
２０３・・・ＭＰＵ
２０４・・・ＲＡＭ
３０１・・・推定吸気管圧力演算手段
３０２・・・基本燃料噴射量演算手段
３０３・・・空燃比補正量演算手段
３０４・・・燃料噴射量演算手段
３０５・・・パラメータ比較手段
３０６・・・各診断結果情報参照手段
３０７・・・故障判定手段

Claims (5)

1. 実吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサからの検出値に基づいて燃料噴射量を演算する手段と、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段からの検出値に基づいて空燃比補正量を演算する手段と、少なくともスロットル弁開度、エンジン回転数、吸気温度および大気圧を検出するセンサからの検出値に基づいて推定吸気管圧力を演算する手段と、前記実吸気管圧力と推定吸気管圧力とを比較する手段と、前記各センサの故障を判定する手段とを備えた、内燃機関のセンサの故障判定装置であって、
   前記故障判定手段は、前記比較手段の比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、前記空燃比補正量が所定範囲内にない場合に、前記吸気管圧力センサの故障と判定することを特徴とする内燃機関のセンサの故障判定装置。
2. 前記故障判定手段は、実吸気管圧力と推定吸気管圧力との比較結果の比率または偏差量が所定範囲外であり、かつ、前記空燃比補正量が所定範囲内にある場合には、関連する検出センサの各故障の診断結果情報を参照して、大気圧センサ、またはスロットル弁開度センサの故障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センサの故障判定装置。
3. 前記関連する検出センサの各故障の診断結果情報は、吸気温度、スロットル弁開度、大気圧の故障の診断結果情報であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のセンサの故障判定装置。
4. 前記推定吸気管圧力を演算する手段は、入力されるＥＧＲ流量の補正量を用いて推定吸気管圧力を演算するものであり、前記故障判定手段は、ＥＧＲが故障と判定されている時には、判定を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のセンサの故障判定装置。
5. 前記推定吸気管圧力を演算する手段は、入力される可変吸気または排気バルブ制御量の補正量を用いて推定吸気管圧力を演算するものであり、前記故障判定手段は、可変吸気または排気バルブ装置が故障と判定されている時には、判定を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のセンサの故障判定装置。

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