JP2009156218A - 吸気系異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気量調整手段の上流側であって空気量センサの下流側に生じた吸気管の破損異常等を簡易に検出する。
【解決手段】エンジン１０には、吸気管１１に、通過空気量を調整する空気量調整手段としてのスロットルアクチュエータ１５が設けられるとともに、スロットルアクチュエータ１５の上流側に空気量センサとしてのエアフロメータ１３が設けられている。そして、ＥＣＵ４０は、スロットルアクチュエータ１５の一部を構成するスロットルバルブ１４の開度とエアフロメータ１３の検出値とに基づいて、スロットルバルブ１４の上流側であってエアフロメータ１３の下流側における吸気管１１の破損異常を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気系異常検知装置に関するものである。

従来、エンジンの吸気系異常検知装置として種々のものが知られている。その一つとして、例えば、空気量調整手段としてのスロットルアクチュエータの下流にて吸気管内圧力を検出する圧力センサを用いるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、吸気管圧力の検出値とエンジン負荷に対して設定された基準値とを比較し、大きさの異なる複数の負荷における検出値と基準値との差が低負荷側ほど大きい場合に、スロットルアクチュエータの下流に吸気管の破損異常が発生しているものと判定する。
特開２００４−１００４９４号公報

ところで、燃料噴射量の制御方式としては、上記特許文献１のようにスロットルアクチュエータ下流において圧力センサにより検出される吸気管圧力とエンジン回転速度とから燃料噴射量を算出するいわゆるＤ−Ｊ方式や、あるいはスロットルアクチュエータ上流において空気量センサにより検出される吸入空気量とエンジン回転速度とから燃料噴射量を算出するいわゆるＬ−Ｊ方式などがある。

空気量センサを用いて吸気管の破損異常を検出する場合、その破損部分が空気量センサの下流側にあるときには、破損部分から入り込んだ空気は空気量センサでは検出されない。このため、空気量センサの下流に破損異常が生じたとしても、空気量センサでは何ら異常値を示さないことから、その破損異常を検出することができない。その結果、破損部分から導入される空気の影響により、空燃比がリーン側へ大きくずれ、排気エミッションの悪化等を引き起こすおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、空気量調整手段の上流側であって空気量センサの下流側に生じた吸気管の破損異常等を簡易に検出することができる吸気系異常検知装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明の吸気系異常検知装置は、吸気管に、流入空気量を調整する空気量調整手段が設けられるとともに、該空気量調整手段の上流側に空気量センサが設けられるエンジンに適用されるものである。また、請求項１に記載の発明では特に、前記空気量調整手段を通過する通過空気量と、前記空気量センサの検出値とに基づいて、前記空気量調整手段の上流側であって前記空気量センサの下流側における前記吸気系の破損異常を判定する。

要するに、例えば吸気管に破損異常が生じると、その破損部分を通じて吸気管内に空気が入り込む。この破損部分が空気量センサの下流側に位置する場合、破損部分から入り込んだ空気は、空気量センサでは検出されない。この点、本発明では、吸気系の破損異常を判定するのにあたり、空気量調整手段における調整量と空気量センサの検出値とに基づいて行う。このとき、空気量調整手段による調整量に対して空気量センサの検出値が過少である場合、吸気系に漏れ異常が発生している旨判定する。したがって、空気量調整手段の上流側であって空気量センサの下流側における吸気系の破損異常を、空気量調整手段における調整量と空気量センサの検出値とにより簡易に検出することができる。

請求項２に記載の発明では、前記空気量調整手段による調整量が基準量よりも多い場合に、前記空気量センサの検出値を空気量異常判定値と比較することにより、前記吸気系の破損異常を判定する。また、本発明では、前記空気量異常判定値は、都度のエンジン回転速度に基づいて可変に設定される。エンジン回転速度が大きいほど、エンジン内に入り込む空気量も多くなる。したがって、エンジン回転速度に応じて空気量異常判定値を可変とすることにより、精度の高い異常判定を実現することができる。このとき、空気量センサの検出値が空気量異常判定値よりも小さい場合に破損異常ありと判定する。

請求項３に記載の発明では、前記空気量調整手段は、スロットル弁の開度を調整するスロットル開度調整手段であり、前記異常判定手段は、前記スロットル開度調整手段のスロットル開度が前記基準量に相当する基準スロットル開度以上の場合に、前記空気量センサの検出値に基づいて前記吸気系の異常を判定するものである。また、本発明では、前記基準スロットル開度は、都度のエンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生するスロットル開度として設定され、前記空気量異常判定値は、都度のエンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生する吸入空気量として設定される。スロットル開度調整手段のスロットル開度が、エンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生可能な開度であるにもかかわらず、空気量センサでの検出値が、その最低限のエンジン出力を発生可能な空気量に見合う値でない場合には、エンジンストール（エンスト）に至る可能性のある破損異常が存在するものと判断することができる。これにより、エンスト発生に至る可能性の高い吸気系の漏れ異常を好適に検出することができる。また、本構成によれば、空気量調整手段の通過空気量をスロットル開度に置き換えて吸気系異常の判定を行うため、都度の通過空気量の推定が容易となり、実用上好ましい構成を実現できる。

請求項４に記載の発明では、車両が減速中又は降坂走行中であることを判定する減速降坂判定手段を備える吸気系異常検知装置であって、前記減速降坂判定手段により前記車両が減速中又は降坂走行中であると判定された場合には前記吸気系における破損異常の判定を禁止する。

車両の減速時又は降坂走行時には、空気量調整手段を開状態から閉状態に急速に戻す動作が行われやすい。この動作が行われると、その直後に吸入空気量がアンダーシュートし、空気量センサの検出値が一時的に減量側に過剰変化することが考えられる。また、車両の降坂走行中には、駆動系の連れ回りにより吸入空気量が低下することも考えられる。これらの場合においては、破損異常の誤検出がなされる可能性がある。請求項４の発明では、車両の減速時又は降坂走行時には吸気系の破損異常の判定を禁止することにより、破損異常の誤判定を好適に回避することができる。

空気量調整手段による調整量に対して空気量センサの検出値が過少である場合としては、空気量センサの断線故障が発生していることも考えられる。そこで、請求項５に記載したように、前記空気量センサの断線故障を判定する判定手段を備える吸気系呼称検知装置において、前記空気量調整手段の通過空気量と前記空気量センサの検出値とに基づく異常判定条件が満たされ、かつ前記空気量センサの断線故障が判定されていない場合に、前記吸気系の破損異常が生じているものと判定するとよい。これにより、吸気系の漏れ異常を正確に検知することができる。また、本発明によれば、吸気系の故障として、空気量センサの断線故障も検知することができる。

以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。

図１は、本実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略構成図である。図１に示すように、エンジン１０には、吸気管１１（吸気通路）の最上流部にエアクリーナ１２が設けられている。エアクリーナ１２の下流側には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられ、エアフロメータ１３の下流側には、スロットルアクチュエータ１５が設けられている。スロットルアクチュエータ１５は、ＤＣモータ等と、そのＤＣモータにより開度調節されるスロットルバルブ１４とを含んで構成されている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。

さらに、スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。また、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には、燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。そして、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４（排気通路）に排出される。

エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ２７が取り付けられている。点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

また、エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１０のクランク軸の所定回転角度毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２６が取り付けられている。

ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサのほか、車両の速度を検出する車速センサ３１や、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ３２、アクセルペダルが踏み込まれているか否かを検出するアイドルスイッチ３３、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するブレーキスイッチ３４、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ３６等から各々検出信号を入力する。また、マイコン４１は、スロットルアクチュエータ１５や燃料噴射弁１９、点火装置、エンジン２０に異常が発生したことを運転者に報知するエンジンチェックランプ３５などに指令信号を出力する。そして、マイコン４１は、随時入力される各種の検出信号等に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火装置の駆動を制御する。燃料噴射量の制御についてはＬ−Ｊ方式を採用しており、マイコン４１は、エアフロメータ１３の出力値により算出した吸入空気量とエンジン回転速度とに応じて基本の燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ４０は、アイドル運転時においてスロットルアクチュエータ１５を駆動することにより、アイドル回転速度が目標回転速度になるようアイドル回転速度制御（以下、ＩＳＣという）を実行する。

なお、図示は省略するが、本実施形態では、エアフロメータ１３の下流側であってスロットルバルブ１４の上流側に、多気孔性の外筒と、その外筒の内壁に設けられた樹脂製の振動膜とからなる二重管構造の機能ダクトが配設されている。これにより、吸気管１１内における吸気圧力脈動が低減されるようになっている。

ところで、吸気管１１に破損異常が発生した場合、破損異常を検知できないまま運転が継続されると、その破損箇所から砂塵などを含む空気がエンジン１０内へ入り込んでしまう。この砂塵等がシリンダ壁面を傷つけたりエンジンオイルを汚したりすることで、エンジン１０の製品寿命が短縮されてしまうおそれがある。また、吸気管１１や吸気バルブ２１等に付着した残留燃料やブローバイガスが、エンジン停止中にエアクリーナ１２を通過することなく破損箇所から外部へ放出されることも考えられる。

特に、吸気管１１における破損面積が大きい場合（例えば２ｃｍ角四方の大きさよりも大きい場合）、その破損箇所から大量の空気が流入することにより上記事象が顕著に現れやすい。加えて、破損面積が大きいほどエアフロメータ１３の計測値が小さくなるため、実際のエンジン１０への吸入空気量に対して燃料噴射量が過小になる。このため、空燃比のリーンずれが過大となり、排気エミッションの悪化やエンストを引き起こすおそれもある。

ここで、本願発明者らの知見によれば、スロットルバルブ１４の上流側であってエアフロメータ１３の下流側において、吸気管１１に面積の大きい破損異常がある場合、エアフロメータ１３では吸入空気の流速が小さくなり、その出力値が僅少値（例えば２ｇ／ｓｅｃ程度）となる。この場合、エアフロメータ１３では、運転者のアクセル操作によりスロットルバルブ１４が開いているにもかかわらず、エンジン回転速度を維持するための最低限のエンジン出力を発生するだけの吸入空気量が計測されないという事象が生ずる。

そこで本実施形態では、上記事象に鑑み、都度のエンジン回転速度において、エンジン１０の回転を維持できる最低限のエンジン出力を発生可能なスロットル開度と吸入空気量とを予め規定しておき、これらの規定値とセンサ出力値とを比較することにより、スロットルバルブ１４の上流側であってエアフロメータ１３の下流側における吸気管１１の破損異常を判定する。また、吸気管１１の破損異常と併せて、エアフロメータ１３の断線故障の判定も行う。このような吸気系の故障検知の処理として、ＥＣＵ４０は、以下に示す吸気系故障検知処理を実行する。

吸気系故障検知処理は、ＩＳＣ補正量換算処理、減速降坂判定処理及び吸気系故障判定処理から構成されている。ＥＣＵ４０は、これらの３つ処理を、ＩＳＣ補正量換算処理、減速降坂判定処理、吸気系故障判定処理の順に、所定周期で（例えば２００ｍｓｅｃ毎に）繰り返し実行する。これらの各処理に付き、以下順に説明する。

まず、ＩＳＣ補正量換算処理について説明する。図２はＩＳＣ補正量換算処理の手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、スロットルバルブ１４の下流側へ導入される空気流量（ＩＳＣ制御流量）のうち、ＩＳＣ負荷補正流量に対応するスロットル開度を算出するものである。ここで、ＩＳＣ負荷補正流量とは、アイドル停車中においてエンジンフリクション補正や暖機性向上、補機類の駆動などを目的として増量された分に相当する空気流量である。

図３に、スロットル開度と吸入空気量との関係を示す。本実施形態では、図３に示すように、スロットル開度（絶対開度）は、ＩＳＣ相当分であるＩＳＣスロットル開度Ｈｉｓｃと、アクセル対応分であるアクセル対応スロットル開度Ｈａｃｃとの和よりなる。そのスロットル開度（絶対開度）によれば、ＩＳＣ用の吸入空気量（ＩＳＣ制御流量Ｑｉｓｃ）とアクセル対応分の吸入空気量とを足し合わせた空気量がエンジン１０に供給される。また、ＩＳＣスロットル開度Ｈｉｓｃは、エンジン１０の完全暖機後であって補機類が駆動されていない状態（無負荷状態）での空気量である無負荷ＩＳＣ制御流量Ｑｎと、補機類の駆動を考慮した状態の空気量であるＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋとの和で表される。本実施形態では、異常判定時に規定値と比較するスロットル開度（判定用スロットル開度）Ｈｊとして、アクセル対応スロットル開度Ｈａｃｃに、ＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋに対応するアクセル開度（ＩＳＣ補正スロットル開度）Ｈｋを足し合わせたものを用いる。

このように、判定用スロットル開度Ｈｊとして、ＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを加味する理由としては以下の２つが挙げられる。まず１つ目は、補機類の駆動を考慮した状態の空気量を考慮することにより検出精度を高めるためである。２つ目は、アクセル全閉での冷機始動及びその後のファーストアイドルにおいては、エンジンフリクション増加に対応したＩＳＣ増量補正分が作用するため、アクセルの全閉状態においてスロットルバルブ１４の通過空気量が多くなる。このような場合にも、エアフロメータ１３の検出値を規定値と比較することによって吸気系の破損異常の判定を可能とするためである。

図２の処理において、まずステップＳ１０１では、ＩＳＣ実行中であるか否かを判定する。ステップＳ１０１においては、車速センサ３１で検出される車速が僅少値（例えば２ｋｍ／ｈ未満）であってアイドルスイッチ３３がオンの場合にＩＳＣ実行中であると判定する。そして、ＩＳＣ実行中の場合にはステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２では、ＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋに対応するスロットル開度（ＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋ）を算出する。本実施形態では、ＩＳＣ負荷補正流量ＱｋとＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋとの関係をマップとして予め記憶しておき、このマップから、その時々のＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋに対応するＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを算出する。

ここで、無負荷ＩＳＣ制御流量Ｑｎは、スロットルバルブデポジット等に起因するバイパス空気の流量低下の経時変化により、図３の特性線上を大きな値へ向かって徐々に移動する。このため、例えば初期の無負荷ＩＳＣ制御流量Ｑｎを固定値として用いてＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋを求めると、ＩＳＣ補正スロットル開度が実際よりも大きく算出されてしまう。この場合には、実際の吸入空気量に対して判定用スロットル開度Ｈｊが大きく算出されるため、吸入空気量が少ないほど（エンジン回転速度が低回転ほど）誤検出しやすくなる。したがって、無負荷ＩＳＣ制御流量Ｑｎは、経時変化に伴いその値が高くなるよう更新するのが好ましい。

次に、減速降坂判定処理について説明する。図４は減速降坂判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。この処理では、減速判定フラグＦｄｃｌと降坂判定フラグＦｄｗｓとの値を設定する。減速判定フラグＦｄｃｌとは、出力低下の状態が判定された場合に値１とされるフラグである。また、降坂判定フラグＦｄｗｓとは、出力低下の状態及び減速操作が検出されることにより値１だけインクリメントされるカウンタ（降坂減速カウンタＣｄｓｌ）が所定回数（例えば９回）以上になった場合に値１とされるフラグである。

ここで、車両の減速時又は降坂走行時には、スロットルバルブ１４を開状態から閉状態に急速に戻すことにより、その直後に吸入空気量がアンダーシュートすることが考えられる。この場合、エアフロメータ１３の計測値が、一時的に、エンジン回転速度を維持可能な最低限のエンジン出力を発生する吸入空気量に近づき、これにより破損異常の誤検出がなされる可能性がある。また、車両の降坂走行中には、駆動系の連れ回りにより吸入空気量が低下することも考えられる。したがって、続いて行う吸気系故障判定処理において、車両の減速時及び降坂走行時に吸気管１１の破損異常の判定がなされるのを回避するために、この処理で減速判定フラグＦｄｃｌと降坂判定フラグＦｄｗｓとの値を設定しておく。

図４の処理では、まずステップＳ２０１で車両走行中か否かを判定する。車両走行中でない場合、ステップＳ２０２へ進み、車両の減速時及び降坂走行時には該当しないものとして減速判定フラグＦｄｃｌ、降坂判定フラグＦｄｗｓ、降坂減速カウンタＣｄｓｌび定常状態カウンタＣｓｔｂをゼロにリセットする。一方、車両走行中の場合には、ステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、出力低下の状態にあるか否かを判定する。出力低下の状態は、例えばスロットル開度及び吸入空気量の減少量に基づいて判断される。本実施形態では、スロットル開度について、図示しない別処理にて算出されるスロットル開度なまし値（例えば、スロットル開度検出値の１／８なまし演算値）と、その時々のスロットル開度検出値との差（＝なまし値−検出値）を算出し、それが所定値（例えば５ｄｅｇ）以上であれば、出力低下の状態であると判定する。さらに、吸入空気量について、図示しない別処理にて算出される吸入空気量なまし値（例えば、吸入空気量検出値の１／８なまし演算値）と、その時々の吸入空気量検出値との差（＝なまし値−検出値）を算出し、それが所定値（例えば８ｇ／ｓｅｃ）以上であれば、出力低下の状態であると判定する。

ステップＳ２０３で出力低下の状態と判定されれば、ステップＳ２０４へ進み、減速判定フラグＦｄｃｌを値１にセットし、降坂減速カウンタＣｄｓｌを値１だけインクリメントし、定常状態カウンタＣｓｔｂをゼロにリセットする。その後、ステップＳ２０７へ移行する。一方、ステップＳ２０３で出力低下の状態と判定されなければ、ステップＳ２０５へ進み、出力安定の状態か否かを判定する。出力安定の状態は、例えば、スロットル開度及び吸入空気量の各変化量に基づいて判断される。本実施形態では、スロットル開度なまし値とその時々のスロットル開度検出値との差の絶対値が所定値（例えば３ｄｅｇ）以下であり、かつ、吸入空気量なまし値とその時々の吸入空気量検出値との差の絶対値が所定値（例えば２ｇ／ｓｅｃ）以下であれば、出力安定の状態であると判定する。そして、出力安定の状態であれば、ステップＳ２０６で定常状態カウンタＣｓｔｂを値１だけインクリメントしてステップＳ２０７へ移行し、出力安定の状態でなければ、そのままステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０７では、車両の減速動作が行われたか否かを判定する。本実施形態では、ブレーキスイッチ３４のオフからオンへの切り替え、シフトダウン又は燃料カットが行われた場合に車両の減速動作が行われたものと判定する。そして、これらの減速動作のいずれかが検出されたことを条件としてステップ２０８へ移行する。ステップＳ２０８では、降坂減速カウンタＣｄｓｌを値１だけインクリメントするとともに定常状態カウンタＣｓｔｂをゼロにリセットする。そして、本処理を繰り返し実行するうちに降坂減速カウンタＣｄｓｌがカウントアップされていき、減速開始から所定時間（例えば１２０ｓｅｃ）以内に降坂減速カウンタＣｄｓｌが所定回数（例えば９回）以上になると、ステップＳ２０９で肯定判定がなされ、ステップＳ２１０へ進み、降坂判定フラグＦｄｗｓを値１にセットする。

その後、ステップＳ２１１で、定常状態カウンタＣｓｔｂが第１の規定時間Ｔ１相当のカウンタ値Ｃ（１０）よりも大きいか否かを判定する。第１の規定時間Ｔ１は、出力安定の状態が継続していることを判定できる値であり、例えば１０ｓｅｃである。そして、定常状態カウンタＣｓｔｂがカウンタ値Ｃ（１０）よりも大きい場合には、減速状態が解除されたものと判断し、ステップＳ２１２で減速判定フラグＦｄｃｌをゼロにリセットし、ステップＳ２１３へ進む。

ステップＳ２１３では、定常状態カウンタＣｓｔｂが第２の規定時間Ｔ２（例えば６０ｓｅｃ）相当のカウンタ値Ｃ（６０）よりも大きいか、又は減速開始（すなわち降坂減速カウンタＣｄｓｌのカウントアップ開始）から所定時間（例えば１２０ｓｅｃ）が経過したか否かを判定する。ステップＳ２１３で肯定判定がなされた場合には、次回以降の本処理で降坂判定を再度行うために、ステップＳ２１４で降坂減速カウンタＣｄｓｌをゼロにリセットする。また、ステップＳ２１４の後のステップＳ２１５では、定常状態カウンタＣｓｔｂが第３の規定時間Ｔ３相当のカウンタ値Ｃ（１８０）よりも大きいか否かを判定する。この第３の規定時間Ｔ３は、出力安定の状態が長時間継続しており、もはや降坂走行時に該当しないことを判定できる値であり、例えば１８０ｓｅｃである。そして、定常状態カウンタＣｓｔｂがカウンタ値Ｃ（１８０）よりも大きくなると、降坂走行が解除されたものとして、ステップＳ２１６で降坂判定フラグＦｄｗｓをゼロにリセットし、本処理を終了する。

図５は、減速降坂判定処理による判定開始後における各種フラグ及びカウンタの推移を示すタイムチャートである。図５において、時刻ｔ１１では、例えばアクセルペダルが戻されることでスロットル開度が減少する。これにより、出力低下の状態であることが判定され、降坂減速カウンタＣｄｓｌが値１だけカウントアップされるとともに、減速判定フラグＦｄｃｌが値１にセットされる。以降、出力低下の状態又は減速動作が判定される毎に降坂減速カウンタＣｄｓｌが値１ずつカウントアップされていき、所定回数（ここでは９回）以上になると、降坂判定フラグＦｄｗｓが値１にセットされる。その後、定常状態カウンタＣｓｔｂが、第１の規定時間Ｔ１相当のカウンタ値Ｃ（１０）よりも大きくなると、減速判定フラグＦｄｃｌがゼロにリセットされる。また、定常状態カウンタＣｓｔｂが、第３の規定時間Ｔ３相当のカウンタ値Ｃ（１８０）よりも大きくなると、降坂判定フラグＦｄｗｓがゼロにリセットされる。

次に、吸気系故障判定処理の手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、図６のステップＳ３０１で、スロットル開度及び吸入空気量の実測値に基づいて吸気管１１に破損異常が発生しているか否かを判定するための基準値として、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈを設定する。スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈは、都度のエンジン回転速度を維持できる最低限のエンジン出力を発生可能なスロットル開度、吸入空気量として表されるものであり、エンジン回転速度毎にそれぞれ設定される。スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈを設定するには、例えば図７に示すような、スロットル開度判定値又は吸入空気量判定値とエンジン回転速度との関係（マップ又はテーブル）を用いる。図７において、（ａ）はスロットル開度判定値Ｈｔｈとエンジン回転速度との関係を示し、（ｂ）は吸入空気量判定値Ｑｔｈとエンジン回転速度との関係を示す。図７の関係によると、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈは、無負荷運転時におけるアイドル回転速度でのスロットル開度及び吸入空気量を基準に、エンジン回転速度毎に設定される。また、この関係では、エンジン回転速度が大きいほどスロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈが大きい値に設定される。そして、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈは、それぞれ所定回転速度毎（ここでは５００ｒｐｍ毎）の値が予めＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ４０によりその都度のエンジン回転速度に応じた値が算出される。

続いてステップＳ３０２で、アクセル対応スロットル開度ＨａｃｃとＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋとに基づいて判定用スロットル開度Ｈｊを算出する。本実施形態では、アクセル対応スロットル開度Ｈａｃｃを算出し、その算出した値に、図２のＩＳＣ制御量換算処理で算出したＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを加算することにより判定用スロットル開度Ｈｊを算出する（図３参照）。前述したように、判定用スロットル開度ＨｊにおいてＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを考慮することで、エンジン始動直後のアクセル全閉でのファーストアイドル中でも故障検出を可能にしている。なお、本実施形態において、アクセル対応スロットル開度Ｈａｃｃは、例えばアクセル操作量とスロットル開度とが関連づけられたマップ等を用い、これにアクセルセンサ３６で検出されたアクセル操作量を対応させることで算出される。

その後のステップＳ３０３では、異常検知を行うための前提条件が成立しているか否かを判定する。ここでいう前提条件としては、車両が減速時及び降坂走行時でないこと（すなわち減速判定フラグＦｄｃｌがゼロであって降坂判定フラグＦｄｗｓがゼロであること）、及びスロットル開度の安定時であること（すなわち車速が所定速度（例えば１２０ｋｍ／ｈ）未満であってスロットル開度なまし値とその検出値との差が所定値（例えば３ｄｅｇ）以下であること）とする。そして、これらの前提条件が成立していることを条件として、ステップＳ３０４へ進み、判定用スロットル開度Ｈｊ及びエアフロメータ１４の出力値Ｑｊに基づいて吸気管１１の破損異常を判定する。

この異常判定として、ステップＳ３０４では、判定用スロットル開度Ｈｊが、スロットル開度判定値Ｈｔｈ以上であるか否かを判定するとともに、エアフロメータ１４の出力値（吸入空気量）Ｑｊが吸入空気量判定値Ｑｔｈ以下であるか否かを判定する。これらの両条件を満たさない場合には、ステップＳ３０５へ進み、仮異常カウンタＣｅｒｒ及び本異常フラグＦｅｒｒをゼロにリセットする。

一方、判定用スロットル開度Ｈｊがスロットル開度判定値Ｈｔｈ以上であって、かつ吸入空気量Ｑｊが吸入空気量判定値Ｑｔｈ未満の場合には、スロットルバルブ１４が基準スロットル開度以上であるにもかかわらず、最低限のエンジン出力を発生する吸入空気量が検出されないことから、吸気系に何らかの異常が発生しているものと判断する。そして、ステップＳ３０６へ移行し、吸入空気量Ｑｊがゼロよりも大きいか否かを判定する。このとき、吸入空気量Ｑｊがゼロであれば、ステップＳ３０８で、その吸気系の異常はエアフロメータ１４の出力断線による故障と判断し、ステップＳ３１１へ進む。ステップＳ３１１では、エンジンチェックランプ３５を点灯してフェイルセーフ処理に移行する。フェイルセーフ処理では、燃料噴射量の算出方法として、例えばスロットル開度とエンジン回転速度とを用いることにより燃料噴射制御を行う。これにより、エアフロメータ１３の故障が発生した場合には、エアフロメータ１３の出力値を用いずに別の方法で燃焼噴射制御を行うことにより、退避走行が可能となる。

これに対し、吸入空気量Ｑｊがゼロよりも大きい場合には、エアフロメータ１４の出力断線に相当する空気量（０ｇ／ｓｅｃ）よりも多い吸入空気量がエアフロメータ１３で計測されている。したがって、その吸気系の異常は、エアフロメータ１４の出力断線による異常ではなく、吸気管１１の破損異常である可能性が高いものと判断する。すなわち、スロットルバルブ１４が基準スロットル開度に対して開状態ではあるが、最低限のエンジン出力を発生する吸入空気量以上の値が検出されなければ、エアフロメータ１３とスロットルバルブ１４との間の吸気管１１には、エンジンストールに至る可能性があるほど破損面積の大きな破損異常が発生しているものと判定できる。その後、ステップＳ３０７で仮異常カウンタＣｅｒｒを値１だけインクリメントする。

そして、本処理を繰り返し実行することにより仮異常カウンタＣｅｒｒが所定回数（例えば３回）以上になると、ステップＳ３０９で肯定判定がなされ、ステップＳ３１０へ進み、本異常フラグＦｅｒｒを値１にセットする。その後ステップＳ３１１へ進み、フェイルセーフ処理に移行する。これにより、吸気管１１に破損異常が生じた場合に退避走行を行うことが可能になる。

以上説明した実施の形態によれば、次の優れた効果が得られる。

上記実施形態では、判定用スロットル開度Ｈｊとエアフロメータ１３の検出値Ｑｊとに基づいて吸気系異常を判定するため、エアフロメータ１３の下流側であってスロットルバルブ１４の上流側に発生した吸気系異常を簡易に検知することができる。また、吸気系異常として、吸気管１１の漏れ異常とエアフロメータ１３の出力断線による異常とを区別して検知することができる。

スロットル開度がエンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生可能な開度以上であるにもかかわらず、エアフロメータ１３の出力値が、その最低限のエンジン出力を発生可能な空気量に見合う値でない場合には、エンストに至る可能性のある破損異常が存在するものと判断できる。この点を鑑み、本実施形態では、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈが、都度のエンジン回転速度を維持できる最低限のエンジン出力を発生可能なスロットル開度、吸入空気量に設定されているため、エンスト発生に至る可能性の高い吸気管異常を好適に検出することができる。また、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈが、エンジン回転速度に応じて可変に設定されているため、精度の高い異常判定を行うことができる。

車両の減速時及び降坂走行時には吸気系の異常判定を禁止するため、エアフロメータ１３の検出値におけるアンダーシュート等を原因とした異常判定を回避することができる。これにより、破損異常の誤判定を好適に回避することができる。

判定用スロットル開度Ｈｊとして、アクセル操作量に対応するスロットル開度ＨａｃｃにＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを足し合わせた値を用いるため、吸気系異常の判定の精度を高めることができる点で好適である。

スロットルバルブ１４の上流側であってスロットルバルブ１３の下流側に、多気孔性の外筒と樹脂製の薄膜からなる振動膜とで構成される機能ダクトが設けられている場合、一般的な膜厚のゴム材料で形成された吸気管１１と比較して、振動膜の破損により吸気管１１と外部とが連通しやすいことが考えられる。この点、本実施形態では、当該箇所における破損異常を高い精度で検出できることから、このような機能ダクトに好適に適用できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

上記実施形態では、吸気系異常の判定条件として、判定用スロットル開度Ｈｊがスロットル開度判定値Ｈｔｈ以上であること、及びエアフロメータ１４の出力値Ｑｊが吸入空気量判定値Ｑｔｈ未満であることとしたが、更なる判定条件として、エンジンストールが発生したことを追加して吸気系異常を判定してもよい。こうすることで、面積の大きい漏れ異常を確実に検出することができる。

上記実施形態では、車両が減速中又は降坂走行中であることを図４の減速降坂判定処理により判定したが、これ以外の方法により判定してもよい。例えば、減速中か否かについては、車速センサ３１の出力値を用いて行ってもよい。また、降坂走行中か否かについては、車両に勾配センサが設けられている場合にはこの勾配センサを用いて行ってもよい。

上記実施形態では、図２のＩＳＣ補正量換算処理で算出されたＩＳＣ負荷補正流量Ｑｋに基づいてＩＳＣ補正スロットル開度Ｈｋを算出し、これにアクセル対応スロットル開度Ｈａｃｃを加えたものを判定用スロットル開度Ｈｊとして用いたが、判定用スロットル開度Ｈｊの算出方法はこれに限定しない。例えば、スロットルバルブ１４の都度の絶対開度から、無負荷運転時におけるアイドル回転速度でのスロットル開度を差し引いた値を、判定用スロットル開度Ｈｊとしてもよい。あるいは、スロットルバルブ１４の都度の絶対開度を判定用スロットル開度Ｈｊとしてもよい。

上記実施形態では、スロットル開度判定値Ｈｔｈ及び吸入空気量判定値Ｑｔｈをエンジン回転速度毎に設定したが、エンジン回転速度にかかわらず一定値であってもよい。

上記実施形態では、空気量調整手段としてスロットルバルブ１４を適用したが、これに限定せず、エンジン内へ導入される空気量を調整可能なものであればよい。

エンジン制御システムの全体概略構成図。 ＩＳＣ補正量換算処理を示すフローチャート。 スロットル開度と吸入空気量との関係を示す図。 減速降坂判定処理を示すフローチャート。 減速降坂判定処理での各種フラグ及びカウンタの推移を示すタイムチャート。 吸気管故障判定処理を示すフローチャート。 スロットル開度判定値及び吸入空気量判定値を示す図。

符号の説明

１０…エンジン、１１…吸気管、１３…エアフロメータ、１４…スロットルバルブ、…、１５…スロットルアクチュエータ、４０…ＥＣＵ。

Claims (5)

1. 吸気管に、流入空気量を調整する空気量調整手段が設けられるとともに、該空気量調整手段の上流側に空気量センサが設けられるエンジンに適用され、
   前記空気量調整手段を通過する通過空気量と、前記空気量センサの検出値とに基づいて、前記空気量調整手段の上流側であって前記空気量センサの下流側における吸気系の破損異常を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする吸気系異常検知装置。
2. 前記異常判定手段は、前記空気量調整手段の通過空気量が基準量よりも多い場合に、前記空気量センサの検出値を空気量異常判定値と比較することにより、前記吸気系の破損異常を判定するものであり、
   前記空気量異常判定値は、都度のエンジン回転速度に基づいて可変に設定されることを特徴とする請求項１に記載の吸気系異常検知装置。
3. 前記空気量調整手段は、スロットル弁の開度を調整するスロットル開度調整手段であり、
   前記異常判定手段は、前記スロットル開度調整手段のスロットル開度が前記基準量に相当する基準スロットル開度以上の場合に、前記空気量センサの検出値に基づいて前記吸気系の異常を判定するものであり、
   前記基準スロットル開度は、都度のエンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生するスロットル開度として設定され、
   前記空気量異常判定値は、都度のエンジン回転速度を維持するのに必要な最低限のエンジン出力を発生する吸入空気量として設定されることを特徴とする請求項２に記載の吸気系異常検知装置。
4. 車両が減速中又は降坂走行中であることを判定する減速降坂判定手段を備え、
   前記異常判定手段は、前記減速降坂判定手段により前記車両が減速中又は降坂走行中であると判定された場合には前記吸気系における破損異常の判定を禁止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の吸気系異常検知装置。
5. 前記空気量センサの断線故障を判定する判定手段を備え、
   前記異常判定手段は、前記空気量調整手段の通過空気量と前記空気量センサの検出値とに基づく異常判定条件が満たされ、かつ前記空気量センサの断線故障が判定されていない場合に、前記吸気系の破損異常が生じているものと判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の吸気系異常検知装置。

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