JP2009275643A - 空気流量検出器の故障判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気流量検出器の検出値と比較される空気流量の推定値の算出精度を維持し、それにより、故障の判定精度を向上させることができる空気流量検出器の故障判定装置を提供する。
【解決手段】この空気流量検出器２２の故障判定装置１は、空気流量調整機構７の上流側と下流側との吸気通路５内の圧力の関係に応じて、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出し、このようにして算出された空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴと、空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値ＧＡＩＲとの比較結果に基づき、空気流量検出器の故障を判定する。また、吸気通路５の開放度合いを表す開放度合いパラメータを検出するとともに、検出された開放度合いパラメータにより表される吸気通路５の開放度合いが所定値よりも大きいときに、故障判定手段による空気流量検出器の故障判定を禁止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器の故障判定装置に関する。

従来のこの種の故障判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この故障判定装置では、空気流量検出器で検出された空気流量およびエンジン回転数に基づいて、空気流量の第１算出値を算出し、検出された大気圧、吸気圧、吸気温およびエンジン回転数に基づいて、空気流量の第２算出値を算出するとともに、スロットル弁開度、大気圧、吸気温およびエンジン回転数に基づいて、空気流量の第３算出値を算出する。そして、これらの第１〜第３の算出値を比較し、第１算出値が、第２および第３算出値に対して大きく異なる状態が頻発したときに、空気流量検出器が故障していると判定する。

以上のように、従来の故障判定装置では、第２および第３算出値を算出するのに、吸気通路内の空気の物性を直接的に表さない大気圧を用いているので、実際の空気流量に対する算出誤差が生じやすい。その場合には、第２および第３算出値と比較することによって行われる空気流量検出器の故障判定の精度が低下する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、空気流量検出器の検出値と比較される空気流量の推定値の算出精度を維持し、それにより、故障の判定精度を向上させることができる空気流量検出器の故障判定装置を提供することを目的とする。

特開平１１−３２４７８３号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３の吸気通路５内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器（実施形態における（以下、本項において同じ）エアフローセンサ２２）の故障判定装置１であって、吸気通路５の途中に設けられ、吸気通路５の開放度合いを変更することによって、空気流量を調整する空気流量調整機構（吸気絞り弁機構７）と、空気流量調整機構の上流側と下流側との吸気通路５内の圧力の関係に応じて、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出する推定値算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、算出された空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴと、空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値ＧＡＩＲとの比較結果に基づき、空気流量検出器の故障を判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５〜１３）と、吸気通路５の開放度合いを表す開放度合いパラメータ（吸気絞り弁開度ＴＨ、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１）を検出する開放度合いパラメータ検出手段（上流側吸気圧センサ２４、下流側吸気圧センサ２５、吸気絞り弁開度センサ２６、ＥＣＵ２）と、検出された開放度合いパラメータにより表される吸気通路５の開放度合いが所定値よりも大きいときに、故障判定手段による空気流量検出器の故障判定を禁止する故障判定禁止手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２２）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、吸気通路の途中に空気流量調整機構が設けられており、この空気流量調整機構により、吸気通路の開放度合いを変更することによって、吸気通路内を流れる空気の流量が調整される。吸気通路の開放度合いが変更され、吸気通路が絞られると、空気流量調整機構の上流側と下流側との差圧が生じる。本発明の故障判定装置によれば、空気流量調整機構の上流側と下流側との吸気通路内の圧力の関係に応じ、このような差圧を利用して、空気流量の推定値を算出するので、この推定値を適切に算出することができる。このため、算出された推定値と、空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値との比較結果に基づいて、空気流量検出器の故障を適切に判定することができる。

また、上述したように、空気流量の推定値は、差圧を利用して算出されるので、吸気通路の開放度合いが大きい場合、差圧が小さくなることによって、推定値の算出精度は低下しやすい。本発明によれば、空気流量調整機構の開放度合いパラメータを検出するとともに、それにより表される吸気通路の開放度合いが所定値よりも大きいときに、空気流量検出器の故障判定を禁止する。したがって、空気流量の推定値の算出精度が高いと推定される状況においてのみ故障判定を行うので、故障判定の判定精度を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気流量検出器の故障判定装置１において、空気流量調整機構は、吸気通路５の開放度合いを変更することにより、空気流量を調整するための調整弁（吸気絞り弁７ａ）を有し、開放度合いパラメータは、調整弁の開度（吸気絞り弁開度ＴＨ）であり、故障判定禁止手段は、調整弁の開度が所定開度よりも大きいときに、故障判定手段による故障判定を禁止することを特徴とする。

この構成によれば、吸気通路の開放度合いを調整弁で変更するため、この調整弁の開度は、吸気通路の開放度合いをダイレクトに良好に表す。したがって、検出された調整弁の開度が所定開度よりも大きいときに空気流量検出器の故障判定を禁止することによって、その判定精度を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の空気流量検出器の故障判定装置１において、空気流量調整機構の近傍でかつ上流側における吸気通路５内の圧力を上流側吸気圧Ｐ２１として検出する上流側吸気圧検出手段（上流側吸気圧センサ２４）と、空気流量調整機構の近傍でかつ下流側における吸気通路５内の圧力を下流側吸気圧Ｐ２２として検出する下流側吸気圧検出手段（下流側吸気圧センサ２５）と、をさらに備え、開放度合いパラメータは、検出された下流側吸気圧Ｐ２２と上流側吸気圧Ｐ２１との圧力比Ｐ２２／Ｐ２１であり、故障判定禁止手段は、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１が所定値ＰＲＥＦよりも大きいときに、故障判定手段による故障判定を禁止することを特徴とする。

この構成によれば、開放度合いパラメータとして、検出された空気流量調整機構の近傍における、下流側と上流側との吸気通路内の圧力比が用いられる。この圧力比が大きいほど、空気流量調整機構の上流側と下流側との吸気通路内の差圧がより小さいことを表す。したがって、圧力比が所定値よりも大きいときに空気流量検出器の故障判定を禁止することによって、その判定精度を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した、空気流量検出器としてのエアフローセンサ２２を備えた内燃機関３の概略構成を示し、図２は、故障判定装置１の概略構成を示している。故障判定装置１は、ＥＣＵ２を備えており（図２参照）、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の各種の制御を実行するとともに、エアフローセンサ２２の故障判定処理を実行する。

エンジン３は、図示しない車両に搭載された４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。このエンジン３には、クランク角センサ２０および水温センサ２１が設けられている。

クランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０゜）ごとに出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成され、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３の各気筒３ａには、燃料噴射弁４が設けられており（１つのみ図示）、各燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。燃料噴射弁４の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射タイミングが制御される。

一方、エンジン３の吸気通路５には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、ターボチャージャ６、吸気温センサ２３、上流側吸気圧センサ２４、吸気絞り弁機構７および下流側吸気圧センサ２５などが設けられている。

エアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、後述する吸気絞り弁７ａを通過する空気の流量を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、この空気流量の検出値ＧＡＩＲは、質量流量として算出される。

また、ターボチャージャ６は、吸気通路５のエアフローセンサ２２よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード６ａと、排気通路９の途中に設けられ、コンプレッサブレード６ａと一体に回転するタービンブレード６ｂと、複数の可変ベーン６ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン６ｃを駆動するベーンアクチュエータ６ｄなどを備えている。

このターボチャージャ６では、排気通路９を流れる排ガスによってタービンブレード６ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード６ａが回転することにより、吸気通路５内の空気が加圧され、過給動作が行われる。

また、可変ベーン６ｃは、ターボチャージャ６で発生する過給圧を変化させるためのものであり、タービンブレード６ｂを収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられている。可変ベーン６ｃは、ＥＣＵ２に接続されたベーンアクチュエータ６ｄに機械的に連結されている。ＥＣＵ２は、ベーンアクチュエータ６ｄを介して可変ベーン６ｃの開度を変化させ、タービンブレード６ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード６ｂの回転速度、すなわちコンプレッサブレード６ａの回転速度を変化させ、それにより、過給圧を制御する。

一方、吸気絞り弁機構７は、吸気絞り弁７ａおよびこれを駆動するＩＳＶアクチュエータ７ｂなどを備えている。吸気絞り弁７ａは、吸気通路５内に回動自在に設けられている。ＩＳＶアクチュエータ７ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＩＳＶアクチュエータ７ｂを介して吸気絞り弁７ａの開度を制御する。以上により、吸気通路５の開放度合いが吸気絞り弁７ａで変更されることによって、吸気通路５内を流れる空気の流量が調整される。

また、吸気温センサ２３および上流側吸気圧センサ２４は、吸気通路５の吸気絞り弁７ａのすぐ上流側に設けられており、下流側吸気圧センサ２５は、吸気通路５の吸気絞り弁７ａのすぐ下流側に設けられている。

吸気温センサ２３は、吸気通路５内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）Ｔ２１を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、上流側吸気圧センサ２４は、半導体圧力センサで構成され、吸気絞り弁７ａの若干、上流側における吸気通路５内の圧力（以下「上流側吸気圧」という）Ｐ２１を、絶対圧として検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、下流側吸気圧センサ２５は、上流側吸気圧センサ２４と同様の半導体圧力センサで構成され、吸気絞り弁７ａの若干、下流側における吸気通路５内の圧力（以下「下流側吸気圧」という）Ｐ２２を、絶対圧として検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、吸気通路５の吸気絞り弁７ａの近傍には、吸気絞り弁開度センサ２６が設けられている。この吸気絞り弁開度センサ２６は、吸気絞り弁７ａの開度（以下「吸気絞り弁開度」という）ＴＨを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３には、ＥＧＲ装置８が設けられている。このＥＧＲ装置８は、気筒３ａから排気通路９に排出された排ガスの一部を吸気通路５側に還流するものであり、吸気通路５および排気通路９の間に接続されたＥＧＲ通路８ａと、このＥＧＲ通路８ａを開閉するＥＧＲ制御弁８ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路８ａの一端は、排気通路９のタービンブレード６ｂよりも上流側に開口し、他端は、吸気通路５の下流側吸気圧センサ２５よりも下流側に開口している。

ＥＧＲ制御弁８ｂは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁８ｂを介して、ＥＧＲ通路８ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量を制御する。また、ＥＧＲ通路８ａのＥＧＲ制御弁８ｂの近傍には、ＥＧＲ弁開度センサ２７が設けられている。ＥＧＲ弁開度センサ２７は、ＥＧＲ制御弁８ｂの開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥＧＲを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどから成るマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２７からの検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別し、判別した運転状態に応じて、ＥＧＲ制御処理などの各種の制御処理を実行するとともに、後述するように、エアフローセンサ２２の故障判定処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、推定値算出手段、故障判定手段、開放度合いパラメータ検出手段および故障判定禁止手段に相当する。

図３は、このエアフローセンサ２２の故障判定処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫが「１」であるか否かを判別する。この実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫは、エアフローセンサ２２の故障判定の実行条件が成立しているときに「１」にセットされるものである。

図４は、この故障判定の実行条件が成立しているか否かを判定する判定処理のサブルーチンを示している。本処理では、まず、ステップ２１において、エンジン３が始動中であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３が始動中であるときには、空気流量が不安定になりやすいため、故障判定の実行条件が成立していないとして、そのことを表すために、実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫを「０」にセットし（ステップ２９）、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯのときには、下流側吸気圧Ｐ２２と上流側吸気圧Ｐ２１との圧力比（以下、単に「圧力比」という）Ｐ２２／Ｐ２１が所定値ＰＲＥＦ（例えば０．９）以下であるか否かを判別する（ステップ２２）。この判別結果がＮＯで、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１が所定値ＰＲＥＦよりも大きいときには、上流側吸気圧Ｐ２１と下流側吸気圧２２との差圧が小さいため、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。

また、ステップ２２の判別結果がＹＥＳのときには、吸気絞り弁開度ＴＨの変化量ΔＴＨが所定値ＴＨＲＥＦ（例えば２０％）以下である否かを判別する（ステップ２３）。この変化量ΔＴＨは、ステップ２２の判別結果がＮＯからＹＥＳに変化したときの吸気絞り弁開度ＴＨと今回の吸気絞り弁開度ＴＨとの差の絶対値である。この判別結果がＮＯのときには、吸気絞り弁７ａの開度の変化量が大きく、空気流量が不安定になりやすいため、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。

一方、ステップ２３の判別結果がＹＥＳのときには、タイマ（図示せず）の計時時間ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦ（例えば０．３ｓｅｃ）以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。このタイマは、ステップ２２の判別結果がＮＯからＹＥＳに変化したときにスタートされ、その後の経過時間を計時するものである。

この判別結果がＮＯで、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１が所定値ＰＲＥＦ以下になった後、所定時間が経過していないときには、吸気絞り弁７ａの上流側と下流側との差圧が十分に安定していないおそれがあるため、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。一方、ステップ２４の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン回転数ＮＥが下限値ＮＥＬ（例えば５５０ｒｐｍ）以上でかつ上限値ＮＥＨ（例えば４０００ｒｐｍ）以下であるか否かを判別する（ステップ２５）。この判別結果がＮＯのときには、エンジン回転数ＮＥが故障判定に適した回転領域になく、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。

一方、ステップ２５の判別結果がＹＥＳのときには、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの変化量ΔＥＧＲが所定値ＥＧＲＲＥＦ以下であるか否かを判別する（ステップ２６）。この変化量ΔＥＧＲは、前記ステップ２２の判別結果がＮＯからＹＥＳに変化したときのＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲと今回のＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲとの差の絶対値である。この判別結果がＮＯのときには、ＥＧＲ量の変動が大きく、それに伴って空気流量が不安定になりやすいため、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。

また、ステップ２６の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＪＵＤ以上であるか否かを判別する（ステップ２７）。この判別結果がＮＯのときには、エンジン３が暖機状態にあり、故障判定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ２９を実行する。

一方、ステップ２７の判別結果がＹＥＳのときには、故障判定の実行条件が成立したとして、そのことを表すために、実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫを「１」にセットし（ステップ２８）、本処理を終了する。

図３に戻り、前記ステップ１の判別結果がＮＯで、故障判定の実行条件が成立していないときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、エアフローセンサ２２による空気流量の検出値ＧＡＩＲと比較される空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出する（ステップ２）。

図５は、この推定値ＧＡＩＲＥＳＴの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、まず、ステップ３１において、吸気絞り弁開度ＴＨおよび圧力比Ｐ２２／Ｐ２１に応じ、図６に示すマップを検索することによって、空気流量の推定値の基本値ＧＡＢＡＳＥを算出する。

空気流量の推定値は、本出願人が特開２００７−２０５２９８号ですでに提案したとおり、上流側吸気圧Ｐ２１、吸気温Ｔ２１および圧力比Ｐ２２／Ｐ２１を用い、次式（１）に従って算出することができる。

ここで、Ｒは気体定数であり、κは、吸気絞り弁７ａの近傍における上流側空気と下流側空気との比熱比である。また、Ａｉｓｖは、吸気絞り弁７ａの有効開口面積であり、吸気絞り弁開度ＴＨに応じて算出される。上述した基本値ＧＡＢＡＳＥは、この式（１）において、上流側吸気圧Ｐ２１および吸気温Ｔ２１をそれぞれ所定の基準値ＣＰ，ＣＴと仮定したときの圧力比Ｐ２２／Ｐ２１および吸気絞り弁開度ＴＨに応じた空気流量に相当しており、上記マップは、これらの関係を例えば実験によってあらかじめ求め、記憶したものである。

次に、上流側吸気圧Ｐ２１に応じ、図７に示すテーブルを検索することによって、吸気圧補正係数ＫＰを算出する（ステップ３２）。この吸気圧補正係数ＫＰは、上記式（１）において上流側吸気圧Ｐ２１を基準値ＣＰと仮定して求めた基本値ＧＡＢＡＳＥを、実際の上流側吸気圧Ｐ２１に応じて補正するためのものである。このため、このテーブルでは、吸気圧補正係数ＫＰは、上流側吸気圧Ｐ２１が基準値ＣＰのときに値１に設定されるとともに、上流側吸気圧Ｐ２１が大きいほど、より大きな値に設定されており、例えば実験によってあらかじめ求められている。

次いで、吸気温Ｔ２１に応じ、図８に示すテーブルを検索することによって、吸気温補正係数ＫＴを算出する（ステップ３３）。この吸気温補正係数ＫＴは、上記式（１）において吸気温Ｔ２１を基準値ＣＴと仮定して求めた基本値ＧＡＢＡＳＥを、実際の吸気温Ｔ２１に応じて補正するためのものである。このため、このテーブルでは、吸気温補正係数ＫＴは、吸気温Ｔ２１が基準値ＣＴのときに値１に設定され、吸気温Ｔ２１が基準値ＣＴよりも低いときには、値１に向かってリニアに増加し、基準値ＣＴよりも高いときには、値１からリニアに減少しており、例えば実験によってあらかじめ求められている。

そして、基本値ＧＡＢＡＳＥに吸気圧補正係数ＫＰおよび吸気温補正係数ＫＴを乗算することによって、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出し（ステップ３４）、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ２に続くステップ３では、上述したようにして算出した空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを用い、次式（２）に従って、その上限値ＧＡＬＭＴＨを算出する。
ＧＡＬＭＴＨ＝ＧＡＩＲＥＳＴ×Ａ１＋Ｂ１ ・・・（２）
ここで、Ａ１およびＢ１は定数である。

次に、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを用い、次式（３）に従って、その下限値ＧＡＬＭＴＬを算出する（ステップ４）。
ＧＡＬＭＴＬ＝ＧＡＩＲＥＳＴ×Ａ２＋Ｂ２ ・・・（３）
ここで、Ａ２およびＢ２は、定数であり、上述した定数Ａ１，Ｂ１よりも小さな値に設定されている。

次いで、空気流量の検出値ＧＡＩＲが下限値ＧＡＬＭＴＬ以上であるか否かを判別する（ステップ５）。この判別結果がＮＯのときには、空気流量の検出値ＧＡＩＲが推定値ＧＡＩＲＥＳＴに対して下限値ＧＡＬＭＴＬ側に大きく乖離しているとして、ステップ６に進み、カウンタ（図示せず）のカウンタ値ＣＮＴＬをインクリメントした後、ステップ７に進む。

このステップ７では、カウンタ値ＣＮＴＬが所定値ＣＮＴＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち空気流量の検出値ＧＡＩＲが推定値ＧＡＩＲＥＳＴに対して下限値ＧＡＬＭＴＬ側に大きく乖離した状態が所定回数、発生したときには、エアフローセンサ２２が下限値ＧＡＬＭＴＬを超えた状態で故障していると判定し、そのことを表すために、ＬＯＷ側故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧＬを「１」にセットした（ステップ８）後、本処理を終了する。

一方、ステップ７の判別結果がＮＯのときには、エアフローセンサ２２が正常であると判定し、そのことを表すために、故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧを「０」にセットし（ステップ９）、本処理を終了する。

また、前記ステップ５の判別結果がＹＥＳで、空気流量の検出値ＧＡＩＲが下限値ＧＡＬＭＴＬ以上のときには、空気流量の検出値ＧＡＩＲが上限値ＧＡＬＭＴＨ以下であるか否かを判別する（ステップ１０）。この判別結果がＹＥＳで、空気流量の検出値ＧＡＩＲが下限値ＧＡＬＭＴＬと上限値ＧＡＬＭＴＨとの間にあるときには、エアフローセンサ２２が正常であるとして、前記ステップ９を実行する。

一方、ステップ１０の判別結果がＮＯのときには、空気流量の検出値ＧＡＩＲが推定値ＧＡＩＲＥＳＴに対して上限値ＧＡＬＭＴＨ側に大きく乖離しているとして、ステップ１１に進み、カウンタ（図示せず）のカウンタ値ＣＮＴＨをインクリメントした後、ステップ１２に進む。

このステップ１２では、カウンタ値ＣＮＴＨが前記所定値ＣＮＴＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち空気流量の検出値ＧＡＩＲが推定値ＧＡＩＲＥＳＴに対して上限値ＧＡＬＭＴＨ側に大きく乖離した状態が所定回数、発生したときには、エアフローセンサ２２が上限値ＧＡＬＭＴＨを超えた状態で故障していると判定し、そのことを表すために、ＨＩＧＨ側故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧＨを「１」にセットした（ステップ１３）後、本処理を終了する。

一方、ステップ１２の判別結果がＮＯのときには、エアフローセンサ２２が正常であると判定し、そのことを表すために、故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧを「０」にセットし（ステップ９）、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、下流側吸気圧Ｐ２２と上流側吸気圧Ｐ２１との圧力比Ｐ２２／Ｐ２１、吸気絞り開度ＴＨ、上流側吸気圧Ｐ２１および吸気温Ｔ２１に応じて、空気流量の推定値ＧＡＢＡＳＥを算出し、空気流量の検出値ＧＡＩＲをこの推定値ＧＡＢＡＳＥと比較することによって、エアフローセンサ２２の異常判定を行う。

このように、下流側吸気圧Ｐ２２と上流側吸気圧Ｐ２１との圧力比Ｐ２２／Ｐ２１を利用して空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出するので、この推定値ＧＡＩＲＥＳＴを適切に算出することができる結果、エアフローセンサ２２の故障を適切に判定することができる。

また、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１が所定値ＰＲＥＦよりも大きいときにエアフローセンサ２２の故障判定を禁止する（図４のステップ２２：ＮＯ）ので、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴの算出精度が高い状況においてのみ故障判定を行うことによって、その判定精度を向上させることができる。

さらに、空気流量の推定値ＧＡＢＡＳＥを算出する際に、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１および吸気絞り弁開度ＴＨに応じてマップから算出した基本値ＧＡＢＡＳＥに、上流側吸気圧Ｐ２１および吸気温Ｔ２１に応じてそれぞれのマップから算出した補正係数ＫＰ，ＫＴを乗算することによって、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出するので、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１などに応じて前記式（１）を直接、用いて空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴを算出する場合と比較して、演算の負荷を軽減することができる。

また、上限値ＧＡＬＭＴＨおよび下限値ＧＡＬＭＴＬにそれぞれ基づいて別個にエアフローセンサ２２の故障を判定するので、故障の態様、すなわち上限値ＧＡＬＭＴＨ側または下限値ＧＡＬＭＴＬ側のいずれの側で故障が生じているかを識別することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、開放度合いパラメータが、下流側吸気圧Ｐ２２と上流側吸気圧Ｐ２１との圧力比Ｐ２２／Ｐ２１の例であるが、これに限らず、他の適当なパラメータを用いることが可能である。例えば、圧力比Ｐ２２／Ｐ２１に代えて、またはこれとともに吸気絞り弁開度ＴＨを用いてもよく、その場合には、エアフローセンサ２２の故障判定は、吸気絞り弁開度ＴＨが所定開度よりも大きいときに禁止される。

また、実施形態では、空気流量の推定値ＧＡＩＲＥＳＴの算出に用いられる吸気温として、吸気絞り弁７ａよりも上流側の温度を用いているが、吸気絞り弁７ａの下流側の温度を用いてもよい。

さらに、実施形態では、エアフローセンサ２２が熱線式エアフローメータで構成されているが、本発明が適用される空気流量検出器はこれに限らず、吸気通路内の空気流量を検出するものであればよい。例えば、空気流量検出器として、カルマン渦流式のエアフローメータや可動プレート式のエアフローメータを用いてもよい。また、実施形態は、空気流量調整機構として、回動式の吸気絞り弁機構７を用いた例であるが、空気流量調整機構はこれに限らず、シャッタなどの空気流量を調整可能なものであればよい。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の実施形態による故障判定装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。 故障判定装置の概略構成を示すブロック図である。 エアフローセンサの故障判定処理を示すフローチャートである。 故障判定の実行条件の成立を判定する判定処理を示すサブルーチンである。 空気流量の推定値の算出処理を示すサブルーチンである。 基本値の算出に用いるマップの一例を示す図である。 吸気圧補正項の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 吸気温補正項の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１ 故障判定装置
２ ＥＣＵ（推定値算出手段、故障判定手段、開放度合いパラメータ検出手段および
故障判定禁止手段）
３ エンジン
５ 吸気通路
７ 吸気絞り弁機構（空気流量調整機構）
７ａ 吸気絞り弁（調整弁）
２２ エアフローセンサ（空気流量検出器）
２４ 上流側吸気圧センサ（開放度合いパラメータ検出手段および上流側吸気圧検出手
段）
２５ 下流側吸気圧センサ（開放度合いパラメータ検出手段および下流側吸気圧検出手
段）
２６ 吸気絞り弁開度センサ（開放度合いパラメータ検出手段）
ＧＡＩＲＥＳＴ 空気流量の推定値
ＧＡＩＲ 空気流量の検出値
ＴＨ 吸気絞り弁開度（開放度合いパラメータおよび調整弁の開度）
Ｐ２１ 上流側吸気圧
Ｐ２２ 下流側吸気圧
Ｐ２２／Ｐ２１ 圧力比（開放度合いパラメータ）
ＰＲＥＦ 所定値

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気通路内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器の故障判定装置であって、
   前記吸気通路の途中に設けられ、当該吸気通路の開放度合いを変更することによって、前記空気流量を調整する空気流量調整機構と、
   当該空気流量調整機構の上流側と下流側との前記吸気通路内の圧力の関係に応じて、前記空気流量の推定値を算出する推定値算出手段と、
   当該算出された空気流量の推定値と、前記空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値との比較結果に基づき、前記空気流量検出器の故障を判定する故障判定手段と、
   前記吸気通路の開放度合いを表す開放度合いパラメータを検出する開放度合いパラメータ検出手段と、
   当該検出された開放度合いパラメータにより表される前記吸気通路の開放度合いが所定値よりも大きいときに、前記故障判定手段による前記空気流量検出器の故障判定を禁止する故障判定禁止手段と、
   を備えることを特徴とする空気流量検出器の故障判定装置。
2. 前記空気流量調整機構は、前記吸気通路の開放度合いを変更することにより、前記空気流量を調整するための調整弁を有し、
   前記開放度合いパラメータは、前記調整弁の開度であり、
   前記故障判定禁止手段は、前記調整弁の開度が所定開度よりも大きいときに、前記故障判定手段による故障判定を禁止することを特徴とする、請求項１に記載の空気流量検出器の故障判定装置。
3. 前記空気流量調整機構の近傍でかつ上流側における前記吸気通路内の圧力を上流側吸気圧として検出する上流側吸気圧検出手段と、
   前記空気流量調整機構の近傍でかつ下流側における前記吸気通路内の圧力を下流側吸気圧として検出する下流側吸気圧検出手段と、をさらに備え、
   前記開放度合いパラメータは、前記検出された前記下流側吸気圧と前記上流側吸気圧との圧力比であり、
   前記故障判定禁止手段は、当該圧力比が所定値よりも大きいときに、前記故障判定手段による故障判定を禁止することを特徴とする、請求項１または２に記載の空気流量検出器の故障判定装置。

Images