JP2010053823A - 内燃機関の空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルアクチュエータ等の異常検出を精度よく実施する。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、エアフロメータ１３の計測値に基づいて燃焼室２３への実際の吸入空気量又はその相関値を実測データとして算出するとともに、スロットルアクチュエータ１５の駆動状態に基づいて燃焼室２３に吸入されると推測される吸入空気量又はその相関値を推定データとして算出する。そして、その実測データと推定データとの乖離度に基づいてスロットルアクチュエータ１５の異常を検出する。この異常検出において、ＥＣＵ４０は、乖離度による異常判定に用いる異常判定値、実測データ及び推測データの少なくともいずれかを、燃料性状センサ３７により検出した燃料性状に基づいて変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の空気量制御装置に関し、詳しくはスロットルアクチュエータ等の異常を検出する内燃機関の空気量制御装置に関するものである。

従来、スロットル開度に基づいて算出した吸入空気量と、エアフロメータ等で計測した吸入空気量とを比較することで、エアフロメータの異常や、あるいはスロットルバルブ、スロットル開度センサ等で構成されるスロットルアクチュエータの異常を検出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、少なくとも大気圧、エンジン回転速度及びスロットル開度から吸入空気量を推定し、その推定空気量とエアフロメータで計測される実空気量との偏差が異常判定値以上の場合であって、かつ空燃比が所定範囲内にない場合にエアフロメータの異常と判断することが開示されている。なお、この特許文献１によれば、エアフロメータの異常だけでなく、スロットルアクチュエータの異常も検出可能と考えられる。

また、近年、石油資源の枯渇に対する危惧や地球温暖化の緩和等を背景に、ガソリン等の化石燃料の代替としてアルコール燃料が注目を集めており、それ単独であるいはガソリンなどの他の燃料と混合することで内燃機関の燃料として使用されている。このような背景を基に、アルコールを含む燃料を用いて内燃機関の燃焼制御を実施するための方法が種々提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−２５７９３９号公報 特開平１−１１３５２８号公報

ところで、ガソリンとアルコールとは燃料性状が異なり、例えばオクタン価については、アルコールの方がガソリンよりも高い。また、燃料のオクタン価が高いほど点火時期を進角側に設定することが可能になる。したがって、所定のスロットル開度での吸入空気量の混合気を目標空燃比で燃焼させる際に、その燃焼による内燃機関の出力トルクは、点火時期の相違に起因してガソリンよりもアルコールの方が大きくなることが考えられる。そのため、上記のように、スロットル開度等に基づいて推定した吸入空気量と、エアフロメータ等で計測した吸入空気量との比較結果に基づいてスロットルアクチュエータ等の異常を検出する場合、異常と判断される時点での出力トルクが燃料性状に応じて異なることになる。その結果、アルコール含有燃料において、実際には過剰トルクの発生状態であるにもかかわらず異常発生の旨が検出されなかったり、あるいは実際には過剰トルクの発生状態でないにもかかわらず異常発生の旨が検出されたりすることが考えられる。

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、燃料成分がいずれであるかにかかわらずスロットルアクチュエータ等の空気量調整手段の異常検出を精度よく実施することができる内燃機関の空気量制御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。

請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気系に設けられ吸気通路を開閉することで燃焼室への吸入空気量を調整する空気量調整手段を制御対象とし、同空気量調整手段を駆動させることで空気量制御を実施する内燃機関の空気量制御装置に関するものである。また、前記吸気通路に設けられた空気量計測手段の計測値に基づいて、前記燃焼室への実際の吸入空気量又はその相関値を実測データとして算出する実測データ算出手段と、前記空気量調整手段の駆動状態に基づいて、前記燃焼室に吸入されると推測される吸入空気量又はその相関値を推定データとして算出する推定データ算出手段と、前記実測データ算出手段により算出した実測データと前記推定データ算出手段により算出した推定データとの乖離度に基づいて前記空気量調整手段の異常を検出する異常検出手段と、前記内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、前記異常検出手段で前記乖離度による異常判定に用いる異常判定値、前記実測データ及び前記推定データの少なくともいずれかを、前記燃料性状検出手段により検出した燃料性状に基づいて変更する変更手段と、を備えることを特徴とする。

実際の空気量（実測データ）に対する推定空気量（推定データ）のばらつきに基づいて空気量調整手段の異常の有無を検出することにより、同ばらつきに起因して過剰トルクが発生するといった異常が検出される。ここで、燃料性状が異なる燃料を使用する場合には、空気量と出力トルクとの関係が異なることが考えられる。そのため、上記異常判定において、実際には異常状態でない（過剰トルクの発生状態ではない）にもかかわらず異常発生の旨が検出されることが考えられる。また逆に、実際に異常状態である（過剰状態の発生状態である）にもかかわらず異常発生の旨が検出されないことも考えられる。

この点、本発明によれば、実測データと推定データとの乖離度による異常判定において、その異常判定に用いる異常判定値、実測データ及び推定データの少なくともいずれかを都度の燃料性状に応じて変更するため、内燃機関に供給される燃料の性状に応じて異常検出を実施することができる。その結果、空気量調整手段の異常検出を精度よく実施することができる。

ここで、実測データには、空気量計測手段の計測値に基づいて算出されるトルクやスロットル開度が含まれる。また、推定データには、空気量調整手段の駆動状態に基づいて算出されるトルクやスロットル開度が含まれる。

ところで、燃料としてガソリン又はアルコールを単独で用いたり、あるいはガソリンとアルコールとの混合燃料を用いたりする場合、ガソリンとアルコールとでは燃料性状が異なり、空気量とトルクとの関係が異なる。例えば、ガソリンとアルコールとではオクタン価が異なるため、燃料としてアルコールを用いた場合に、点火時期をガソリンよりも進角側に設定することが可能になる。そのため、同じ吸入空気量を理論空燃比で燃焼させる際に内燃機関で発生するトルクが、ガソリンよりもアルコールで大きくなることが考えられる。

その点に鑑み、請求項２に記載の発明は、前記燃料性状検出手段が、燃料性状として燃料中のアルコールの比率を検出し、前記変更手段は、前記検出したアルコールの比率に応じて前記異常判定値、前記実測データ及び前記推定データの少なくともいずれかを変更する。この構成によれば、ガソリンとアルコールとの比率に応じて異常判定値、実測データ及び推定データの少なくともいずれかを変更するため、燃料としてガソリン及びアルコールの少なくともいずれかを用いる場合に、燃料中のアルコール濃度にかかわらず、空気量調整手段の異常検出を高精度に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、前記空気量調整手段が、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、同スロットルバルブの開度を検出する開度センサとを有し、前記推定データ算出手段は、前記空気量調整手段の駆動状態を示すパラメータとして前記開度センサの検出値を取得し、同検出値に基づいて前記推定データを算出するものであり、前記異常検出手段が、前記実測データと前記推定データとの乖離度に基づいて前記開度センサの異常を検出する。この構成によれば、実測データと推定データとの乖離度によりスロットル開度センサの異常を検出するため、スロットル開度センサの異常を精度よく検出することができる。

請求項４に記載の発明は、前記燃料性状検出手段の異常を検出する手段を備え、前記変更手段は、予め定めた所定範囲内で前記異常判定値を設定するものであり、前記燃料性状検出手段の異常が検出されている場合に前記異常判定値を前記所定範囲の最小値にする。この構成によれば、燃料性状検出手段の異常により内燃機関に供給される燃料の性状が特定できない場合に、異常判定値を最小値にして異常判定を実施するため、空気量調整手段の異常により過剰トルクが発生するのを確実に回避するのに好適である。

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、内燃機関である車載多気筒の点火火花式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。このエンジンでは、燃料としてガソリン及びアルコール（例えばエタノールやメタノールなど）の少なくともいずれかが使用される。つまり、当該エンジンでは、ガソリン単独の燃料が使用されたり、あるいはアルコールが任意の割合で混合された混合燃料が使用されたりする。また、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。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、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が設けられている。また、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、吸気通路に設けられたスロットルバルブ１４と、スロットルバルブ１４を開閉させるＤＣモータ（図示略）と、スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１６とにより構成され、ＤＣモータの駆動制御によりスロットルバルブ１４の開度が調節される。なお、このスロットルアクチュエータ１５が本発明の空気量調整手段に相当する。

スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１７が設けられている。このサージタンク１７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が接続されており、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。

燃料噴射弁１９は、燃料配管３１を介して燃料タンク３２に接続されている。燃料タンク３２には導管３３を介してキャニスタ３４が接続されており、キャニスタ３４において、燃料タンク３２内で発生した燃料蒸発ガスが吸着される。また、キャニスタ３４にはガス放出経路としてのパージ管３５が接続されており、そのパージ管３５にパージバルブ３６が設けられている。キャニスタ３４に吸着された燃料蒸発ガスは、パージバルブ３６の開度が調節されることにより、パージ管３５を介して吸気系に放出される。

また、燃料タンク３２内には、アルコール濃度を検出可能な燃料性状センサ３７が設けられている。この燃料性状センサ３７の検出値により、燃料タンク３２内のアルコール濃度（燃料タンク３２内の燃料のガソリンとエタノールとの比率）が検出される。

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。この吸気バルブ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に排出される。

エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ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。

排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒２５が設けられている。また、触媒２５の上流側には、排出ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するための酸素センサ２６が設けられている。酸素センサ２６について本実施形態では、排出ガス中の酸素濃度に比例した広域の空燃比信号を出力する例えばコップ型のＡ／Ｆセンサである。

また、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ２９や、エンジンの所定クランク角毎に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２８が取り付けられている。その他本システムには、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ３８等が設けられている。

ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ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、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。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力するとともに、それらの各種検出信号に基づいて目標スロットル開度や燃料噴射量、点火時期等を演算し、スロットルアクチュエータ１５や燃料噴射弁１９、点火装置の駆動を制御する。

スロットルアクチュエータ１５による吸入空気量制御として、マイコン４１は、アクセル開度やエンジン回転速度等に基づいて目標スロットル開度を設定し、その目標スロットル開度とスロットル開度センサ１６の検出値とを一致させるべくスロットルアクチュエータ１５の駆動を制御する。目標スロットル開度を設定するのにあたり、本実施形態では、現在のアクセル開度に対応する要求トルクを例えばマップ等により算出し、算出した要求トルクとエンジン回転速度とアルコール濃度とに基づいて例えばマップ等から目標空気量を算出する。そして、算出した目標空気量を実現するための目標スロットル開度を例えばマップ又は数式モデルにより算出し、この目標スロットル開度と実スロットル開度との偏差に基づく制御指令値をスロットルアクチュエータ１５に出力する。

また、点火制御としてマイコン４１は、ノッキングが発生する直前まで進角させて点火時期を設定し、その点火時期で点火が実施されるよう点火装置を制御する。点火時期について本実施形態では、燃料中のアルコール濃度に応じて点火時期が異なるタイミングに設定される。つまり、各燃料でオクタン価が異なり、アルコールの方がガソリンよりもオクタン価が高いため、アルコールではガソリンよりもノッキングが発生しにくい。そのため、燃料中のアルコール濃度が高いほど点火時期を進角側に設定している。

ここで、吸入空気量制御における異常として、スロットル開度の検出値と真値とのずれ量が大きいといったスロットル開度センサ１６の故障等が発生した場合、吸入空気量の制御を適正に実施することができず、その結果、エンジン１０において、要求トルクよりも過剰にトルクが発生するおそれがある。このようなスロットル開度センサ１６等の異常を検出するために、本実施形態では、燃焼室２３への実際の吸入空気量であり、エアフロメータ１３の計測値を基に算出される実測空気量ＱＡＦ（実測データに相当）と、燃焼室２３に吸入されると推定される空気量であり、スロットル開度センサ１６のスロットル開度計測値を基に算出される推定空気量ＱＴＨ（推定データに相当）とを比較する。そして、実測空気量ＱＡＦからの推定空気量ＱＴＨの乖離度Ｒｄ（＝ＱＡＦ−ＱＴＨ）が異常判定値Ｒｄｔｈ以上の場合に、スロットル開度センサ１６の異常といった吸入空気量制御の異常が発生しているものと判断する。

また、本実施形態のエンジン１０では、燃料としてアルコール及びガソリンをそれぞれ単独に又は混合して使用しており、その燃料中のアルコール濃度が高いほど点火時期を進角側にしている。そのため、所定のスロットル開度で吸入される空気量の混合気を目標空燃比（例えば理論空燃比）で燃焼させた場合に、その燃焼による出力トルクは、アルコール濃度が高いほど大きくなる。

図２は、スロットル開度と出力トルクとの関係を示す図である。図２中、実線は燃料をアルコール単独とした場合を示し、一点鎖線は燃料をガソリン単独とした場合を示す。図２に示すように、ガソリンとアルコールとでは、スロットル開度と出力トルクとの関係が異なっている。具体的には、スロットル開度が全閉状態から所定開度までの低開度域（図２中のＡ）では、スロットル開度に対応する出力トルクがガソリンとアルコールとで一致しており、スロットル開度が大きいほど出力トルクが大きくなっている。これに対し、中開度域（図２中のＢ）では、低開度域と同様に、ガソリン及びアルコールにおいてスロットル開度が大きいほど出力トルクが大きくなっているものの、スロットル開度の変化に対する出力トルクの変化率が、ガソリンよりもアルコールで大きくなっている。また、高開度域（図２中のＣ）では、アルコールの方がガソリンよりも出力トルクが大きくなっており、両者において、スロットル開度によらず出力トルクが一定になっている。

ここで、例えばスロットル開度センサ１６の異常により、エアフロメータ１３の計測値から算出される実測空気量ＱＡＦと、スロットル開度センサ１６の計測値から算出される推定空気量ＱＴＨとにずれが生じた場合について考える。図２において、実スロットル開度（エアフロメータ１３で検出される吸入空気量相当のスロットル開度）をＴＨ２とし、スロットル開度センサ１６の計測値をＴＨ１とする。燃料をガソリン単独とした場合、スロットル開度センサ１６の計測値ＴＨ１が実スロットル開度ＴＨ２からΔＴＨ（＝ＴＨ２−ＴＨ１）だけずれることにより、出力トルクにおいてΔＴｒｇのずれが生じる。これに対し、燃料をアルコール単独とした場合には、スロットル開度のΔＴＨのずれにより、出力トルクにおいてΔＴｒａ（＞ΔＴｒｇ）のずれが生じる。

このように、ΔＴＨ（つまり吸入空気量のずれ量）に対応する出力トルク差ΔＴｒがアルコールとガソリンとでは異なり、同一のΔＴＨに対する出力トルク差ΔＴｒが、ガソリンよりもアルコールで大きくなる。そのため、実測空気量ＱＡＦと推定空気量ＱＴＨとの乖離度Ｒｄに基づいてスロットルアクチュエータ１５の異常を検出する際に精度よく実施できないことが懸念される。つまり、ガソリンを基準に異常判定値が設定されていると、燃料中にアルコールを含む場合に、過剰トルクの発生状態であるのにもかかわらず異常と検出されないことが考えられる。一方、アルコールを基準に異常判定値が設定されていると、燃料中にガソリンを含む場合に、過剰トルクの発生状態でないのにもかかわらず異常と誤検出されるおそれがある。

そこで、本実施形態では、実測空気量ＱＡＦと推定空気量ＱＴＨとの乖離度Ｒｄを異常判定値Ｒｄｔｈと比較して吸入空気量制御の異常を検出するのにあたり、燃料タンク３２内の燃料の性状に応じて異常判定値Ｒｄｔｈを可変に設定している。この処理として、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、以下の処理を実行する。

図３は、吸入空気量制御における異常検出処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定周期毎にＥＣＵ４０のマイコン４１により実施される。

図３において、まずステップＳ１０では、エアフロメータ１３やスロットルアクチュエータ１５において、乖離度Ｒｄに基づく異常検出以外の他の異常検出手法により異常が検出されているか否かを判定する。他の異常検出手法として本実施形態では、エアフロメータ１３の断線又はショートが発生していること、スロットル開度センサ１６により検出されるスロットル開度と目標値との偏差が所定値以上であること、及びスロットルアクチュエータ１５の全通電状態が所定時間以上継続されていることを含んでいる。

他の異常検出手法により吸気系の異常が検出されない場合には、ステップＳ１０で肯定判定がなされ、ステップＳ１１へ進み、エアフロメータ１３、スロットル開度センサ１６及び燃料性状センサ３７の各種センサの検出値（実測吸気量ＱＡＦ、スロットル開度検出値及びアルコール濃度）をそれぞれ取得する。続くステップＳ１２では、スロットル開度検出値に基づいて推定空気量ＱＴＨを算出する。

推定空気量ＱＴＨを算出するのにあたり、本実施形態では、数式モデルを用いて算出する。具体的には、数式モデルは、スロットルモデルとインマニモデルと吸気弁モデルとによって構成されている。推定空気量ＱＴＨを算出するのにあたり、まず、スロットル開度とスロットルバルブ１４の下流側圧力（インマニ圧力）の前回値とからスロットルモデルを用いてスロットル通過空気量を演算する。なお、初回のインマニ圧力は、例えば大気圧とする。続いて、スロットル通過空気量と吸気弁通過空気量（前回値）とからインマニモデルを用いてインマニ圧力を演算する。その後、インマニ圧力とエンジン回転速度とから吸気弁モデルを用いて吸気弁通過空気量を演算し、その吸気弁通過空気量を推定空気量ＱＴＨとしている。

なお、推定空気量ＱＴＨの算出方法は上記方法に限定せず、例えばスロットル開度と吸入空気量との関係を示すマップ等を予め記憶しておき、同マップを用いて算出してもよい。

また、ステップＳ１３では、実測空気量ＱＡＦから推定空気量ＱＴＨを減算することにより乖離度Ｒｄ（＝ＱＡＦ−ＱＴＨ）を算出し、ステップＳ１４で異常判定値Ｒｄｔｈを算出する。異常判定値Ｒｄｔｈについて本実施形態では、アルコール濃度に応じて異なる値に設定している。具体的には、例えば図４に示すように、実トルクに対して許容されるトルク差ΔＴｒｔｈを予め設定しておき、その許容トルク差ΔＴｒｔｈに対応するスロットル開度差ΔＴＨｔｈを吸入空気量に換算する。そして、換算後の吸入空気量を異常判定値Ｒｄｔｈとしている。この場合、スロットル開度差ΔＴＨｔｈがガソリンよりもアルコールの方が小さいため、図４に示すように、異常判定値Ｒｄｔｈは、ガソリンよりもアルコールの方が小さい値になっている。なお、実トルクは、例えば実測空気量ＱＡＦに基づいて算出される。

図３の説明に戻り、ステップＳ１５では、乖離度Ｒｄと異常判定値Ｒｄｔｈとを比較し、乖離度Ｒｄが異常判定値Ｒｄｔｈよりも小さければステップＳ１６へ進み、スロットルアクチュエータ１５の異常による過剰トルクの発生状態ではないと判断する。一方、乖離度Ｒｄが異常判定値Ｒｄｔｈ以上であれば、ステップＳ１７へ進み、スロットルアクチュエータ１５の異常により過剰トルクが発生する状態であると判断し、フェールセーフモードに移行する。

以上説明した本実施の形態によれば、以下の優れた効果を有する。

エアフロメータ１３の計測値に基づいて算出される実測空気量ＱＡＦとスロットル開度センサ１６の計測値に基づいて算出される推定空気量ＱＴＨとの乖離度Ｒｄに基づいてスロットルアクチュエータ１５等の異常を検出するのにあたり、異常判定値Ｒｄｔｈをアルコール濃度に基づいて設定する構成としたため、実際には過剰トルクの発生状態でないにもかかわらず異常発生の旨が検出されたり、あるいは実際には過剰状態の発生状態であるにもかかわらず異常発生の旨が検出されなかったりするのを回避することができる。その結果、スロットルアクチュエータ１５等の異常検出を精度よく実施することができる。特に、スロットル開度センサ１６の異常を検出するのに好適である。

また、異常判定値Ｒｄｔｈを、実トルクに対して許容されるトルク差ΔＴｒｔｈを基に設定する構成としたため、エンジン１０から過剰トルクが発生するのを好適に回避することができる。

ガソリンとアルコールとで異常判定値Ｒｄｔｈをそれぞれ異なる値に設定する構成としたため、燃料としてガソリンとアルコールとを任意の割合で用いる場合に、燃料中のアルコール濃度にかかわらず、スロットルアクチュエータ１５の異常検出を高精度に行うことができる。

（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されてもよい。

・上記実施形態では、乖離度Ｒｄによる異常判定に用いる異常判定値Ｒｄｔｈをアルコール濃度に基づいて可変に設定する構成としたが、異常判定値Ｒｄｔｈをアルコール濃度に応じて可変にする代わりに、実測空気量ＱＡＦ及び推定空気量ＱＴＨの少なくともいずれかをアルコール濃度に基づいて補正する構成としてもよい。この構成においても、燃料性状の相違によるトルク差を考慮して異常判定が実施されるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、実測データ及び推定データについて、エアフロメータ１３の計測値に基づいて算出される実測空気量ＱＡＦを実測データとし、スロットル開度センサ１６のスロットル開度検出値に基づいて算出される推定空気量ＱＴＨを推測データとする構成としたが、エアフロメータ１３の計測値に基づいて算出されるトルクやスロットル開度を実測データとし、スロットルアクチュエータ１５の駆動状態に基づいて算出されるトルクやスロットル開度を推定データとする構成としてもよい。ここで、スロットルアクチュエータ１５の駆動状態は、スロットル開度センサ１６のスロットル開度検出値を基に算出されるのが望ましい。

・上記実施形態では、実測空気量ＱＡＦから推定空気量ＱＴＨを減算した値を乖離度Ｒｄとし、その乖離度Ｒｄと異常判定値Ｒｄｔｈとを比較することによりスロットルアクチュエータ１５等の異常判定を実施する構成としたが、実測空気量ＱＡＦと推定空気量ＱＴＨとの比を乖離度とし、その乖離度と異常判定値とを比較することによりスロットルアクチュエータ１５等の異常判定を実施する構成としてもよい。

・上記実施形態では、許容トルク差ΔＴｒｔｈに対応するスロットル開度差ΔＴＨｔｈを吸入空気量に換算し、その換算した値を異常判定値Ｒｄｔｈとする構成としたが、異常判定値Ｒｄｔｈの設定方法はこれに限定しない。例えば、許容される乖離度を予め設定しておき、その乖離度を燃料性状に応じて補正する構成としてもよい。

・上記実施形態では、乖離度Ｒｄが異常判定値Ｒｄｔｈ以上の場合にスロットルアクチュエータ１５が異常である旨を判定する構成としたが、許容される乖離度Ｒｄの下限値を異常判定値として設定し、乖離度Ｒｄが同下限値以下の場合にスロットルアクチュエータ１５が異常である旨を判定する構成としてもよい。この構成によれば、推定空気量ＱＴＨが実測空気量ＱＡＦよりも大きい場合の異常が検出されるため、トルク不足といった異常を検出することができる。

・上記実施形態では、空気量計測手段としてエアフロメータ１３を用い、同エアフロメータ１３の計測値に基づいて吸入空気量を算出する構成としたが、空気量計測手段として、サージタンク１７に設けられ吸気管内圧力を検出する吸気管圧力センサを用い、同吸気管圧力センサの計測値に基づいて吸入空気量を算出する構成としてもよい。

・上記実施形態において、予め定めた所定範囲内で異常判定値Ｒｄｔｈを設定するものとし、燃料性状センサ３７の異常が検出されている場合に、異常判定値Ｒｄｔｈをその所定範囲の最小値Ｒｄｔｈに設定する構成としてもよい。この構成によれば、燃料性状が特定できない場合に異常判定値Ｒｄｔｈを設定範囲内の最小値にして異常判定を実施するため、スロットルアクチュエータ１５の異常等により過剰トルクが発生するのを確実に回避する上で好適である。なお、燃料性状センサ３７の異常は、例えば排気通路に設けられた排気センサの検出値により燃料中のアルコール濃度を推定し、燃料性状センサ３７で検出されるアルコール濃度とのずれ量に基づいて検出する。

・上記実施形態では、アクセル開度等に基づいて要求トルクを算出し、その要求トルクを基に算出される目標吸入空気量から目標スロットル開度を算出する構成としたが、要求トルクを算出せずに、例えばアクセル開度とエンジン回転速度とから目標吸入空気量を算出し、その目標吸入空気量から目標スロットル開度を算出する構成としてもよい。この場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態において、燃料性状に応じて充填効率の変化量が異なることを考慮し、ステップＳ１２で算出した推定空気量ＱＴＨを充填効率変化分に応じて補正する構成としてもよい。具体的には、燃料性状センサ３７の検出値（アルコール濃度）と推定空気量ＱＴＨと補正係数ｋとの関係を例えばマップとして予め定めておき、アルコール濃度と吸入実測空気量ＱＡＦとから算出した補正係数ｋを推定空気量ＱＴＨに乗算する。この補正係数ｋについては、アルコール濃度が高いほど大きくするのが望ましい。こうすることで、推定空気量ＱＴＨが吸気の充填効率の相違を考慮して補正されるため、同吸入空気量をより正確に算出することができ、検出精度を向上させることができる。

・上記実施形態では、燃料性状検出手段として燃料性状センサ３７によりアルコール濃度を計測する構成としたが、燃料性状を検出可能であればこの構成に限定しない。例えば、エンジン運転状態に基づいて演算によりアルコール濃度を算出する構成としてもよい。エンジン運転状態として具体的には、例えば筒内圧力やエンジン回転速度、排出ガスの成分濃度等が挙げられる。

・上記実施形態では、空気量調整手段をスロットルアクチュエータ１５とし、同スロットルアクチュエータ１５にて吸入空気量を調整する構成としたが、空気量調整手段を、吸気バルブ２１を開閉するバルブ駆動装置とし、同吸気バルブ２１の開閉により吸入空気量を調整する構成としてもよい。この場合にも上記と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、燃料としてアルコールとガソリンとの混合燃料を用い、その混合燃料の燃料性状に基づいて異常判定値Ｒｄｔｈを可変にする構成としたが、燃料としてはこれに限定せず、例えば重質燃料と軽質燃料との混合燃料を用いてもよい。この場合にも燃料性状が異なることから、上記と同様に、空気量と出力トルクとの関係が異なる。したがって、重質燃料と軽質燃料とで異なる異常判定値を用いてスロットルアクチュエータ１５の異常判定を実施することで、異常検出の精度を高めるといった効果を得ることができる。

エンジン制御システムの全体概略構成図。 スロットル開度と出力トルクとの関係を示す図。 吸入空気量制御における異常検出処理の処理手順を示すフローチャート。 異常判定値Ｒｄｔｈを説明するためのスロットル開度と出力トルクとの関係を示す図。

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、１６…スロットル開度センサ、１７…サージタンク、２１…吸気弁、３２…燃料タンク、３７…燃料性状センサ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気系に設けられ吸気通路を開閉することで燃焼室への吸入空気量を調整する空気量調整手段を制御対象とし、同空気量調整手段を駆動させることで空気量制御を実施する内燃機関の空気量制御装置において、
   前記吸気通路に設けられた空気量計測手段の計測値に基づいて、前記燃焼室への実際の吸入空気量又はその相関値を実測データとして算出する実測データ算出手段と、
   前記空気量調整手段の駆動状態に基づいて、前記燃焼室に吸入されると推測される吸入空気量又はその相関値を推定データとして算出する推定データ算出手段と、
   前記実測データ算出手段により算出した実測データと前記推定データ算出手段により算出した推定データとの乖離度に基づいて前記空気量調整手段の異常を検出する異常検出手段と、
   前記内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、
   前記異常検出手段で前記乖離度による異常判定に用いる異常判定値、前記実測データ及び前記推定データの少なくともいずれかを、前記燃料性状検出手段により検出した燃料性状に基づいて変更する変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
2. 前記燃料性状検出手段は、燃料性状として燃料中のアルコールの比率を検出し、
   前記変更手段は、前記検出したアルコールの比率に応じて前記異常判定値、前記実測データ及び前記推定データの少なくともいずれかを変更する請求項１に記載の内燃機関の空気量制御装置。
3. 前記空気量調整手段は、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、同スロットルバルブの開度を検出する開度センサとを有し、
   前記推定データ算出手段は、前記空気量調整手段の駆動状態を示すパラメータとして前記開度センサの検出値を取得し、同検出値に基づいて前記推定データを算出するものであり、
   前記異常検出手段は、前記実測データと前記推定データとの乖離度に基づいて前記開度センサの異常を検出する請求項１又は２に記載の内燃機関の空気量制御装置。
4. 前記燃料性状検出手段の異常を検出する手段を備え、
   前記変更手段は、予め定めた所定範囲内で前記異常判定値を設定するものであり、前記燃料性状検出手段の異常が検出されている場合に前記異常判定値を前記所定範囲の最小値にする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の空気量制御装置。

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