JP2010090739A - 内燃機関における圧力検出系の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気圧検出手段および大気圧検出手段を有する場合において、両検出手段の異常を同時に判定できるとともに、両検出手段のいずれが異常であるかをさらに特定することができる内燃機関における圧力検出系の異常判定装置を提供する。
【解決手段】圧力検出系の異常判定装置１のＥＣＵ２は、推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦを算出し（図７のステップ２）、吸気圧ＰＢと大気圧ＰＡとの差である検出相対圧ＰＢＧＡ、および推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかに異常があるか否かを判定し（図７のステップ４）、この判定結果が異常ありのときには、推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦを算出し（図７のステップ６）、吸気圧ＰＢおよび推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれが異常であるかを特定する（図７のステップ７〜９）。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路を流れる吸気量を制御する吸気量制御弁の下流側における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段とを含む圧力検出系の異常を判定する内燃機関における圧力検出系の異常判定装置に関する。

従来の内燃機関における圧力系センサの異常判定装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、吸気通路にエアフロメータ、ターボチャージャおよびサージタンクを備えており、このサージタンクの内圧を検出するターボプレッシャセンサを有する。

この異常判定装置では、検出された機関回転数ＮＥとエアフロメータにより検出された吸入空気量Ｇに基づいて、エンジン１回転当たりの単位吸入空気量Ｇ／Ｎを算出し、この単位吸入空気量Ｇ／Ｎに基づいて、所定のマップより、ターボプレッシャセンサで検出されるサージタンクの内圧の許容範囲を設定する。そして、検出されたサージタンクの内圧がこの許容範囲内であれば、ターボプレッシャセンサは異常なしと判定され、許容範囲外であれば、ターボプレッシャセンサは異常ありと判定される。

以上のように、この異常判定装置では、ターボプレッシャセンサの異常のみを判定するにすぎない。このため、内燃機関が、ターボプレッシャセンサに加えて、大気圧を検出する大気圧センサを有する場合には、その異常を判定することはできない。その異常判定を行うためには、ターボプレッシャセンサの異常判定装置とは別個に、大気圧センサの異常を判定するための装置を新たに設けることが必要になる。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、吸気圧検出手段および大気圧検出手段を有する場合において、両検出手段の異常を同時に判定できるとともに、両検出手段のいずれが異常であるかをさらに特定することができる内燃機関における圧力検出系の異常判定装置を提供することを目的とする。

特開平９−１５８７７５号公報

上記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（実施形態における（以下、本項において同じ）吸気管４）を流れる吸気量を制御する吸気量制御弁（スロットル弁１３ａ）の下流側における吸気圧ＰＢを検出する吸気圧検出手段（吸気圧センサ２１）と、大気圧ＰＡを検出する大気圧検出手段（大気圧センサ２２）とを含む圧力検出系の異常を判定する内燃機関における圧力検出系の異常判定装置１であって、吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭを検出する吸気量検出手段（吸気量センサ２０）と、吸気量制御弁の弁開度（スロットル弁開度ＡＴＨ）を検出する弁開度検出手段（スロットル弁開度センサ２３）と、吸気量検出手段で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭ、および弁開度検出手段で検出された吸気量制御弁の弁開度に基づき、大気圧に対する吸気圧の相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦを推定する相対圧推定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ２）と、吸気圧検出手段で検出された吸気圧ＰＢと大気圧検出手段で検出された大気圧ＰＡとの差である検出相対圧ＰＢＧＡ、および相対圧推定手段で推定された推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かを判定する第１判定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４）と、この第１判定手段により異常ありと判定されたときに、検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づき、吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦを推定する吸気圧推定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ６）と、検出された吸気圧ＰＢおよび推定された吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれが異常であるかを判定する第２判定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ７〜９）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関では、吸気通路に吸気量制御弁が設けられるとともに、吸気量制御弁の下流側における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段が設けられている。この異常判定装置によれば、吸気量検出手段で検出された吸気量、および弁開度検出手段で検出された吸気量制御弁の弁開度に基づいて、大気圧に対する吸気圧の相対圧が相対圧推定手段によって推定される。また、吸気圧検出手段で検出された吸気圧と大気圧検出手段で検出された大気圧との差である検出相対圧が求められるとともに、第１判定手段により、この検出相対圧と相対圧推定手段による推定相対圧に基づいて、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かが判定される。仮に、吸気圧検出手段および大気圧検出手段がいずれも正常であれば、両検出手段の検出結果に基づいて求められた検出相対圧は、推定相対圧に近い値を示すはずである。したがって、検出相対圧が推定相対圧に対して近い値を示していない場合には、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかが異常であると適切に判定することができる。

また、この第１判定手段において異常ありと判定されたときには、検出された吸気量に基づき、吸気圧推定手段によって、吸気圧が推定される。この推定された吸気圧と検出された吸気圧に基づき、第２判定手段により、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれが異常であるかが判定される。仮に、吸気圧検出手段が正常であれば、それにより検出された吸気圧は、推定された吸気圧に近い値を示すはずである。したがって、そのような結果が得られた場合には、吸気圧検出手段は正常であり、大気圧検出手段が異常であると適切に判定することができる。逆に、検出された吸気圧が推定された吸気圧に近い値を示していない場合には、吸気圧検出手段が異常であり、大気圧検出手段は正常であると適切に判定することができる。以上のように、第２判定手段により、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のうちのいずれが異常であるかを的確に特定することができる。

また、吸気圧検出手段、大気圧検出手段、吸気量検出手段および弁開度検出手段は通常、内燃機関を制御するためのパラメータを得るために、内燃機関に設けられるものである。したがって、本発明の異常判定装置によれば、そのような既存の検出手段を利用しながら、新たなデバイスを付加することなく、上記の判定を行うことができる。

また、上記目的を達成するため、請求項２に係る発明は、内燃機関３の吸気通路（吸気管４）を流れる吸気量を制御する吸気量制御弁（スロットル弁１３ａ）の下流側における吸気圧ＰＢを検出する吸気圧検出手段（吸気圧センサ２１）と、大気圧ＰＡを検出する大気圧検出手段（大気圧センサ２２）とを含む圧力検出系の異常を判定する内燃機関３における圧力検出系の異常判定装置１であって、吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭを検出する吸気量検出手段（吸気量センサ２０）と、吸気圧検出手段で検出された吸気圧ＰＢ、および大気圧検出手段で検出された大気圧ＰＡに基づき、吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦを推定する吸気量推定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ１２）と、吸気量検出手段で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭ、および吸気量推定手段で推定された吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かを判定する第１判定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ１３）と、この第１判定手段により異常ありと判定されたときに、検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づき、吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦを推定する吸気圧推定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ６）と、検出された吸気圧ＰＢ、および吸気圧推定手段で推定された吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに基づき、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれが異常であるかを判定する第２判定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ１６、８、９）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関では、吸気通路に吸気量制御弁が設けられるとともに、吸気量制御弁の下流側における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段が設けられている。この異常判定装置によれば、吸気圧検出手段で検出された吸気圧と大気圧検出手段で検出された大気圧に基づき、吸気量推定手段によって吸気量が推定される。また、第１判定手段により、吸気量検出手段で検出された吸気量と推定された吸気量に基づいて、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かが判定される。仮に、吸気圧検出手段および大気圧検出手段がいずれも正常であれば、両検出手段の検出結果に基づいて推定された吸気量は、検出された吸気量に近い値を示すはずである。したがって、推定された吸気量が検出された吸気量に対して、近い値を示していない場合には、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれかが異常であると適切に判定することができる。

また、この第１判定手段において異常ありと判定されたときには、検出された吸気量に基づき、吸気圧推定手段によって、吸気圧が推定される。この推定された吸気圧と検出された吸気圧に基づき、第２判定手段により、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のいずれが異常であるかが判定される。仮に、吸気圧検出手段が正常であれば、それにより、検出された吸気圧は、推定された吸気圧に近い値を示すはずである。したがって、そのような結果が得られた場合には、吸気圧検出手段は正常であり、大気圧検出手段が異常であると適切に判定することができる。逆に、検出された吸気圧が推定された吸気圧に近い値を示していない場合には、吸気圧検出手段が異常であり、大気圧検出手段は正常であると適切に判定することができる。したがって、第２判定手段により、吸気圧検出手段または大気圧検出手段のうちのいずれが異常であるかを的確に特定することができる。

また、吸気圧検出手段、大気圧検出手段および吸気量検出手段は通常、内燃機関を制御するパラメータを得るために、内燃機関に設けられるものである。したがって、本発明の異常判定装置によれば、そのような既存の検出手段を利用しながら、新たなデバイスを付加することなく、上記の判定を行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３における圧力検出系の異常判定装置１において、内燃機関３は、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップ量を変更する可変動弁機構（吸気側動弁機構４０）を有し、第１判定手段により異常ありと判定された場合（図８のステップ１３：ＮＯ）において、バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときに（図８のステップ１５：ＹＥＳ）、第２判定手段による判定（図８のステップ１６）を実行することを特徴とする。

この異常判定装置によれば、第１判定手段により異常ありと判定された場合には、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときに、第２判定手段による判定が実行される。これは、バルブオーバーラップ量が大きい場合には、気筒から吸気通路に逆流する燃焼ガスの量が多くなり、吸気圧検出手段による検出結果への影響が大きくなるため、第２判定手段による判定を実行しても、正確な異常判定を行えないおそれがあるためである。このため、所定値として、バルブオーバーラップ量が、その値を超えると、吸気通路に逆流する燃焼ガスの影響が検出結果に及ぶおそれがあるような値に設定することにより、バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときに第２判定手段による判定を実行することで、逆流する燃焼ガスによる影響を回避しながら、より正確な異常判定を行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３における圧力検出系の異常判定装置１において、内燃機関３は、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップ量を変更する可変動弁機構（吸気側動弁機構４０）を有し、第１判定手段により異常ありと判定されたときに（図７のステップ４：ＹＥＳ）、バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さくなるように、可変動弁機構（吸気側動弁機構４０）を制御した（図７のステップ５）後、第２判定手段による判定（図７のステップ７）を実行することを特徴とする。

この異常判定装置によれば、第１判定手段により異常ありと判定された場合には、バルブオーバーラップ量を所定値よりも小さくするように、可変動弁機構を制御した後、第２判定手段による判定が実行される。このため、請求項３で述べたのと同じように所定値を設定することにより、バルブオーバーラップ量を小さく制御した状態で、第２判定手段による判定を実行することで、バルブオーバーラップにより気筒から吸気通路へ逆流する燃焼ガスの影響を確実に回避しながら、より正確な異常判定を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による圧力検出系の異常判定装置１（図２参照）を適用した内燃機関３を概略的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば直列４気筒タイプのガソリンエンジンである。

エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁６および点火プラグ７（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。すなわち、このエンジン３は、燃料噴射弁６から燃焼室３ｄ内の点火プラグ７の近傍に、燃料を直接、噴射する直噴タイプのものである。燃料噴射弁６の燃料噴射量および燃料噴射時期は、その開弁時間および閉弁タイミングをＥＣＵ２（図２参照）で制御することによって、制御される。点火プラグ７の点火時期もまた、ＥＣＵ２によって制御される。

また、各気筒３ａには、一対の吸気弁８、８（１つのみ図示）および一対の排気弁９、９（１つのみ図示）が設けられている。吸気弁８は吸気側動弁機構４０によって開閉され、排気弁９は排気側動弁機構６０によって開閉される。以下、図３〜８を参照しながら、これらの吸気側動弁機構４０および排気側動弁機構６０について説明する。

吸気側動弁機構４０は、吸気弁８のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更する可変動弁機構で構成されている。なお、本実施形態では、「吸気弁８のリフト」は、吸気弁８の最大揚程を表すものであり、以下「吸気リフトＬＩＦＴＩＮ」という。

図４に示すように、吸気側動弁機構４０は、吸気カムシャフト４１、吸気カム４２、吸気リフト可変機構５０および吸気カム位相可変機構８０などを備えている。本実施形態では、これらの吸気リフト可変機構５０および吸気カム位相可変機構８０によって内部ＥＧＲ量が制御される。

吸気カムシャフト４１は、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅ（図１参照）に連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。

吸気リフト可変機構５０は、吸気リフトＬＩＦＴＩＮを０と所定の最大リフトＬＩＮＭＡＸ（図５参照）との間で無段階に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００７−１００５２２号公報ですでに提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。

図４に示すように、吸気リフト可変機構５０は、コントロールシャフト５１およびロッカアームシャフト５２と、これらのシャフト５１、５２上に気筒３ａごとに設けられたロッカアーム機構５３と、これらのロッカアーム機構５３を同時に駆動する吸気リフトアクチュエータ７０（図２参照）などを備えている。

このロッカアーム機構５３は、リンク５４ａ、ローラ軸５４ｂ、ローラ５４ｃおよびロッカアーム５５などを備えている。また、吸気リフトアクチュエータ７０は、モータおよび減速ギヤ機構（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力によって駆動されると、コントロールシャフト５１を回動させ、それにより、リンク５４ａをローラ軸５４ｂを中心として回動させる。

このリンク５４ａが図４に実線で示すゼロリフト位置にある場合、吸気カムシャフト４１の回転に伴い、吸気カム４２によりローラ５４ｃがロッカアームシャフト５２側に押圧されると、リンク５４ａは、コントロールシャフト５１を中心として、図４の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム５５の案内面５５ａがコントロールシャフト５１を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、バルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム５５は図４に示す閉弁位置に保持される。それにより、吸気リフトＬＩＦＴＩＮは値０に保持され、吸気弁８は閉弁状態に保持される。

一方、リンク５４ａがゼロリフト位置から最大リフト位置（図４の２点鎖線位置）側の位置に回動し、保持されている状態では、吸気カム４２の回転により、リンク５４ａがコントロールシャフト５１を中心として図４の時計回りに回動すると、ロッカアーム５５は、バルブスプリングの付勢力に抗しながら、図４に示す閉弁位置から下方に回動し、吸気弁８を開弁する。その際、ロッカアーム５５の回動量すなわち吸気リフトＬＩＦＴＩＮは、リンク５４ａが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きくなる。

以上の構成により、吸気弁８は、リンク５４ａが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁する。より具体的には、吸気カム５２の回転中、吸気弁８はリンク５４ａが最大リフト位置にあるときには、図５に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気リフトＬＩＦＴＩＮは最大リフトＬＩＮＭＡＸになる。したがって、この吸気リフト可変機構５０では、吸気リフトアクチュエータ７０を介して、リンク５４ａをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、吸気リフトＬＩＦＴＩＮを０と所定の最大リフトＬＩＮＭＡＸとの間で無段階に変化させることができる。

一方、吸気カム位相可変機構８０は、吸気カムシャフト４１のクランクシャフト３ｅに対する相対的な位相（以下「吸気カム位相ＣＡＩＮ」という）を無段階に進角側または遅角側に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。

この吸気カム位相可変機構８０は、吸気カムシャフト４１の吸気スプロケット側の端部に設けられており、吸気カム位相電磁弁５６（図２参照）と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室（いずれも図示せず）などを備えている。この吸気カム位相電磁弁５６は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力に応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、吸気カム位相ＣＡＩＮを所定の最遅角値と所定の最進角値との間で無段階に連続的に変化させる。それにより、吸気弁８のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で、無段階に変更される。

以上のように、このエンジン３では、吸気側動弁機構４０により、吸気弁８のリフトおよびバルブタイミングが無段階に変更され、それにより、排気弁９とのバルブオーバーラップ量（吸排気弁８、９の両方が開いているクランク角度）が変化し、気筒３ａから吸気管４に逆流する既燃ガスの量が変化することによって、内部ＥＧＲ量が制御される。

エンジン３には、クランク角センサ２４が設けられている。クランク角センサ２４は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を、ＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、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、ＴＤＣ信号は、気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のような４気筒タイプの場合には、クランク角１８０°ごとに出力される。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に応じて、クランク角度ＣＡを気筒３ａごとに算出する。

一方、排気側動弁機構６０は、通常のカム駆動式のものであり、図３に示すように、回転自在の排気カムシャフト６１と、排気カムシャフト６１に一体に設けられた排気カム６２と、ロッカアームシャフト６３と、ロッカアームシャフト６３に回動自在に支持されるとともに、排気弁９、９の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム６４、６４（１つのみ図示）などを備えている。

排気カムシャフト６１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。排気カムシャフト６１が回転すると、ロッカアーム６４、６４が排気カム６２で押圧され、ロッカアームシャフト６３を中心として回動することにより、排気弁９、９が開閉される。

また、吸気管４には、スロットル弁機構１３が設けられている。スロットル弁機構１３は、吸気管４内に回動自在に設けられたスロットル弁１３ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ１３ｂを有している。ＴＨアクチュエータ１３ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号で駆動される。それにより、スロットル弁１３ａの開度が変化することによって、気筒３ａに吸入される新気の量（以下「吸気量」という）が制御される。また、スロットル弁１３ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＡＴＨは、スロットル弁開度センサ２３（図２参照）により検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。吸気管４の空気導入部には、この吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭを検出する吸気量センサ２０が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、吸気管４のスロットル弁１３ａよりも下流側には、吸気圧センサ２１が設けられている。吸気圧センサ２１は、吸気の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを絶対圧として検出し、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述の各種センサ２０〜２４の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、相対圧推定手段、吸気量推定手段、第１判定手段、吸気圧推定手段および第２判定手段に相当する。

図７は、ＥＣＵ２で実行される、圧力検出系（吸気圧センサ２１および大気圧センサ２２）の異常判定処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間ごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、吸気量センサ２０が正常であるか否かを判定する。

この判定は、例えば、エンジンの回転数とスロットル弁開度センサの検出値から推定された吸気量と、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭとの比較結果に基づいて、行われる。この判別結果がＮＯで、吸気量センサ２０が異常であると判定されているときには、そのまま本処理を終了し、圧力検出系の異常判定は行わない。

一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、吸気量センサ２０が正常であると判定されているときには、推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦを算出する（ステップ２）。推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦは、大気圧に対する吸気圧の相対圧を表すものであり、次式（１）によって算出される。

この式（１）は、スロットル弁１３ａの上流と下流との間に、オリフィスの式を適用したものである。ここで、Ａ０は、スロットル弁１３ａの開口面積であり、スロットル弁開度センサ２３で検出されたスロットル弁開度ＡＴＨに基づいて算出される。また、ρは空気密度、Ｃは流量係数である。

次に、大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡと吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差を、検出相対圧ＰＢＧＡ（＝ＰＡ−ＰＢ）として算出する（ステップ３）。

次に、ステップ４において、前記ステップ２で算出された推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦと、前記ステップ３で算出された検出相対圧ＰＢＧＡとの差の絶対値が、所定の判定値Ａより大きいか否かを判別する

その判別結果がＮＯで、｜ＰＢＧＡ＿ＲＥＦ−ＰＢＧＡ｜≦Ａのときには、大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡと吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差に基づいて算出された検出相対圧ＰＢＧＡが、推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦに近い値を示しているため、吸気圧センサ２１および大気圧センサ２２のいずれにも異常がないと判定し、本処理を終了する。

一方、ステップ４の判別結果がＹＥＳで、｜ＰＢＧＡ＿ＲＥＦ−ＰＢＧＡ｜＞Ａのときには、検出相対圧ＰＢＧＡが推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦに近い値を示していないため、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかに異常があると判定し、ステップ５以下において、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれが異常であるかを判定する処理を行う。

まず、ステップ５において、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップ量を減少側に設定する。このようにバルブオーバーラップ量が減少側に設定されると、それに応じた駆動信号が、吸気カム位相可変機構８０の吸気カム位相電磁弁５６に出力されることにより、バルブオーバーラップ量が、値０に近い所定値（例えば、クランク角１５°程度）よりも小さくなるように制御される。

次に、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づいて、次式（２）によって推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦを算出する（ステップ６）。

ここで、ＧＡＩＲ＿ＡＴＭは、吸気圧が大気圧（＝７６０ｍｍＨｇ）のときの吸気量を表し、吸気リフトＬＩＦＴＩＮおよびエンジン回転数ＮＥに基づいて、所定のマップより検索される。また、実際の吸気圧ＰＢは、バルブオーバーラップ量が小さいときには、吸気量に比例するので、式（２）の比例計算によって求められる推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦは、検出された実際の吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに応じて得られるべき吸気圧に相当する。

次に、ステップ７において、前記ステップ６で算出された推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦと、吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差の絶対値が、所定の判定値Ｂより大きいか否かを判別する。

その判別結果がＹＥＳで、｜ＰＢ＿ＲＥＦ−ＰＢ｜＞Ｂのときには、検出された吸気圧ＰＢが推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに近い値を示していないため、吸気圧センサ２１が異常であると判定し（ステップ８）、本処理を終了する。一方、ステップ７の判別結果がＮＯで、｜ＰＢ＿ＲＥＦ−ＰＢ｜≦Ｂのときには、吸気圧ＰＢが推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに近い値を示しているため、吸気圧センサ２１は正常で、大気圧センサ２２が異常であると判定し（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、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭ、およびスロットル弁開度センサ２３で検出されたスロットル弁開度ＡＴＨに基づいて、大気圧に対する吸気圧の推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦが式（１）によって算出される。また、大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡと、吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差である検出相対圧ＰＢＧＡが、求められる。そして、この検出相対圧ＰＢＧＡと推定相対圧ＰＢＧＡ＿ＲＥＦとの差の絶対値を、所定の判定値Ａと比較することによって、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかに異常があるか否かを判定するので、この判定を適切に行うことができる。また、この判定によって異常ありと判定されたときには、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づき、式（２）によって、推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦが算出される。そして、この推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦと検出された吸気圧ＰＢとの差の絶対値を、所定の判定値Ｂと比較することによって、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のうちのいずれが異常であるかを判定するので、異常であるセンサを的確に特定することができる。

また、検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭ、吸気圧ＰＢ、大気圧ＰＡおよびスロットル弁開度ＡＴＨに基づいて、既存のセンサを利用しながら、新たなデバイスを付加することなく、上記の判定を行うことができる。

図８は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、前述した第１実施形態と比較し、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかに異常があるか否かを判定する判定方法が、主として異なるものである。なお、図８においては、前述した図７の異常判定処理と同じ実行内容のものには、同じステップ番号が付されている。

まず、ステップ１において、図７のステップ１と同様にして、吸気量センサ２０が正常であるか否かを判定する。その判別結果がＮＯで、吸気量センサ２０が異常であると判定されているときには、そのまま本処理を終了し、圧力検出系の異常判定は行わない。

ステップ１の判別結果がＹＥＳで、吸気量センサ２０が正常であると判定されているときには、推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦを算出する（ステップ１２）。推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦは、大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡと吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差である検出相対圧ＰＢＧＡ（＝ＰＡ−ＰＢ）、エンジン回転数ＮＥ、吸気リフトＬＩＦＴＩＮおよび吸気カム位相ＣＡＩＮに応じて、所定のマップから検索される。

次に、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭと、ステップ１２で算出された推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦとの比が、所定値ａおよびｂで規定される所定の範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１３）。

その判別結果がＹＥＳで、上記の比が所定の範囲内にあるときには、大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡと吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差である検出相対圧ＰＢＧＡをパラメータとして求められた推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦが、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭと近い値を示しているため、吸気圧センサ２１および大気圧センサ２２のいずれにも異常がないと判定し、本処理を終了する。

一方、ステップ１３の判別結果がＮＯで、上記の比が所定の範囲にないときには、推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦが吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭとが近い値を示していないため、両センサのいずれかが異常であると判定し、ステップ１４以下において、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれが異常であるかを判定する処理を行う。

まず、ステップ１４において、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップ量を算出する。この算出は、吸気リフトＬＩＦＴＩＮと吸気カム位相ＣＡＩＮに応じ、所定のマップを検索することによって、行われる。

次に、算出されたバルブオーバーラップ量が、所定値よりも小さいか否かを判別する（ステップ１５）。

この判別結果がＮＯで、バルブオーバーラップ量が所定値以上のときには、吸気圧センサ２１の検出結果への内部ＥＧＲの影響が大きいと推定されるため、そのまま本処理は終了する。一方、ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときには、吸気圧センサ２２の検出結果への内部ＥＧＲの影響が小さいか、ほとんど無いと推定されるため、ステップ６に移行する。

このステップ６では、図７のステップ６と同様にして、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づいて、前記式（２）によって推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦを算出する。

次に、ステップ１６において、前記ステップ６で算出された推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦと吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢとの差が、所定値ｄおよびｅで規定される所定の範囲内にあるか否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、（ＰＢ−ＰＢ＿ＲＥＦ）≦ｄ、または（ＰＢ−ＰＢ＿ＲＥＦ）≧ｅのときには、検出された吸気圧ＰＢが算出された推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに近い値を示していないため、吸気圧センサ２１が異常であると判定し（ステップ８）、本処理を終了する。一方、ステップ１６の判別結果がＹＥＳで、ｄ＜（ＰＢ−ＰＢ＿ＲＥＦ）＜ｅのときには、吸気圧ＰＢが推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦに近い値を示しているため、吸気圧センサ２１が正常で、大気圧センサ２２が異常であると判定し（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、吸気圧センサ２１で検出された吸気圧ＰＢと大気圧センサ２２で検出された大気圧ＰＡに基づき、吸気量推定手段によって吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦが推定される。吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭと推定吸気量ＧＡＩＲ＿ＲＥＦの比が所定値ａおよびｂで規定される範囲内にあるか否かによって、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかに異常があるか否かを判定するので、この判定を適切に行うことができる。また、この判定によって異常ありと判定された場合において、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときには、吸気量センサ２０で検出された吸気量ＧＡＩＲ＿ＡＦＭに基づき、式（２）によって、推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦが算出される。そして、この推定吸気圧ＰＢ＿ＲＥＦと検出された吸気圧ＰＢとの差を所定の範囲内にあるか否かによって、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のうちのいずれが異常であるかを判定するので、異常であるセンサを的確に特定することができる。

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、吸気圧センサ２１または大気圧センサ２２のいずれかが異常があると判定されたときに、第１実施形態では、バルブオーバーラップ量を所定値よりも小さな値になるように積極的に制御した後、第２実施形態では、バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいことを確認した後、両センサ２１、２２のいずれが異常であるかを特定するための判定を行っている。このようなバルブオーバーラップの制御と確認を、両実施形態の間で逆に行ってもよいし、各実施形態において同時に行ってもよい。

また、第１実施形態における、大気圧に対する吸気圧の相対圧の推定手法、第２実施形態における吸気量の推定手法、第１および第２実施形態における吸気圧の推定手法などは、あくまで例示であり、他の適当な任意の手法を採用することが可能である。

さらに、第１および第２実施形態では、バルブオーバーラップ量を変更するための可変動弁機構として、吸気リフト可変機構５０および吸気カム位相機構８０が、吸気側にのみ設けられているが、排気側のみ、または吸気側および排気側の両方に設けてもよい。

また、第１および第２実施形態では、バルブオーバーラップ量として、吸排気弁８、９の両方が開いているクランク角度を用いているが、これに代えて、吸排気弁のバルブリフト曲線において、両者が重なり合う部分の面積を用いてもよい。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。

本実施形態による圧力検出系の異常判定装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 圧力検出系異常判定装置のブロック図である。 内燃機関の吸気側動弁機構および排気側動弁機構の概略構成を示す断面図である。 吸気側動弁機構の概略構成を示す模式図である。 吸気リフト可変機構による吸気リフトの変更に応じた吸気弁のバルブリフト曲線を示す図である。 吸気カム位相可変機構により吸気カムが最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線を示す図である。 圧力検出系の異常判定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態による圧力検出系の異常判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 圧力検出系の異常判定装置
２ ＥＣＵ（相対圧推定手段、第１判定手段、吸気圧推定手段、第２判定手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気管（吸気通路）
８ 吸気弁
９ 排気弁
１３ａ スロットル弁（吸気量制御弁）
２０ 吸気量センサ（吸気量検出手段）
２１ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２２ 大気圧センサ（大気圧検出手段）
２３ スロットル弁開度センサ（吸気量制御弁開度検出手段）
２４ クランク角センサ
ＰＡ 大気圧
ＰＢ 吸気圧
ＰＢ＿ＲＥＦ 推定吸気圧
ＰＢＧＡ 相対圧
ＰＢＧＡ＿ＲＥＦ 推定相対圧（算出された相対圧）
ＡＴＨ スロットル弁開度（吸気量制御弁の弁開度）

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路を流れる吸気量を制御する吸気量制御弁の下流側における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段とを含む圧力検出系の異常を判定する内燃機関における圧力検出系の異常判定装置であって、
   前記吸気量を検出する吸気量検出手段と、
   前記吸気量制御弁の弁開度を検出する弁開度検出手段と、
   前記吸気量検出手段で検出された吸気量、および前記弁開度検出手段で検出された吸気量制御弁の弁開度に基づき、大気圧に対する吸気圧の相対圧を推定する相対圧推定手段と、
   前記吸気圧検出手段で検出された吸気圧と前記大気圧検出手段で検出された大気圧との差である検出相対圧、および前記推定手段で推定された推定相対圧に基づき、前記吸気圧検出手段または前記大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かを判定する第１判定手段と、
   当該第１判定手段により異常ありと判定されたときに、前記検出された吸気量に基づき、前記吸気圧を推定する吸気圧推定手段と、
   前記検出された吸気圧および前記推定された吸気圧に基づき、前記吸気圧検出手段または前記大気圧検出手段のいずれが異常であるかを判定する第２判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関における圧力検出系の異常判定装置。
2. 内燃機関の吸気通路を流れる吸気量を制御する吸気量制御弁の下流側における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段とを含む圧力検出系の異常を判定する内燃機関における圧力検出系の異常判定装置であって、
   前記吸気量を検出する吸気量検出手段と、
   前記吸気圧検出手段で検出された吸気圧、および前記大気圧検出手段で検出された大気圧に基づき、前記吸気量を推定する吸気量推定手段と、
   前記吸気量検出手段で検出された吸気量、および前記吸気量推定手段で推定された吸気量に基づき、前記吸気圧検出手段または前記大気圧検出手段のいずれかに異常があるか否かを判定する第１判定手段と、
   当該第１判定手段により異常ありと判定されたときに、前記検出された吸気量に基づき、前記吸気圧を推定する吸気圧推定手段と、
   前記検出された吸気圧、および前記吸気圧推定手段で推定された吸気圧に基づき、前記吸気圧検出手段または前記大気圧検出手段のいずれが異常であるかを判定する第２判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関における圧力検出系の異常判定装置。
3. 前記内燃機関は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を変更する可変動弁機構を有し、
   前記第１判定手段により異常ありと判定された場合において、前記バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さいときに、前記第２判定手段による判定を実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関における圧力検出系の異常判定装置。
4. 前記内燃機関は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を変更する可変動弁機構を有し、
   前記第１判定手段により異常ありと判定されたときに、前記バルブオーバーラップ量が所定値よりも小さくなるように、前記可変動弁機構を制御した後、前記第２判定手段による判定を実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関における圧力検出系の異常判定装置。

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