JP2011153590A - エンジンの吸気系故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、二つのパラメータを利用して微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能であり、誤判定を防止することを目的とする。
【解決手段】この発明は、エンジンの吸気系故障診断装置において、少なくとも燃料噴射量と、エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから空燃比計算値を算出する空燃比計算値算出手段を備え、空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、診断手段は、推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値と、吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値との差が第一閾値より大きく、かつ、空燃比計算値算出手段により算出される空燃比計算値と、空燃比検出手段により検出される実空燃比との差が第二閾値より大きい場合には、吸気系の故障であると診断することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明はエンジンの吸気系故障診断装置に係り、特に、吸入空気漏れを精度良く検出することが可能なエンジンの吸気系故障診断装置に関する。

エンジンにおいては、燃焼室に供給される吸入空気流量を検出し、吸入空気流量に応じて燃料を供給している。したがって、エンジンは、吸気系での吸入空気漏れに起因して、検出される吸入空気流量と実際に燃焼室に供給される空気量とに差が生じると、燃焼が悪化することになる。
そこで、エンジンの吸気系の吸入空気漏れを診断する装置として、特許文献１〜３に記載される装置が提案されている。
特許文献１に記載の装置は、実吸入空気量がスロットル開度及びエンジン回転速度から求めた基本吸入空気量より少なく、且つ、燃料噴射量の補正が燃料を増加させるものである場合は、吸気系に吸入空気漏れが生じていると判断するものである。
特許文献２に記載の装置は、吸気通路が二系統に分岐されたエンジンにおいて、一方の吸気通路の実吸入空気流量が他方の吸気通路の推定吸入空気流量に基づいて設定された所定範囲を超えて場合は、吸入空気流量の異常有りと判定するものである。
特許文献３に記載される装置は、エンジンのアイドル制御時に測定される空気量が燃焼室に吸入される空気量相当値よりも所定値以上小さいときに、吸気系に吸気漏れがあると判定するものである。

特開１９９３−２８０４０３号公報 特開２００８−５１０１５号公報 特開２００９−２５００８９号公報

ところで、過給機を備えたエンジンにおける吸入空気漏れ診断では、目標過給圧と実過給圧力とのずれから診断していた。この診断は、過給圧を目標過給圧へ制御できなくなった場合に、吸気漏れ発生と診断するものである。
しかし、過給機を備えたエンジンの吸入空気漏れ診断を行う場合に、微量の吸入空気漏れでは、過給圧制御により過給圧が目標過給圧へ制御できてしまい、故障検出できなかった。したがって、吸入空気漏れの故障検出精度が悪く、大量の吸入空気漏れは検出可能だが、微量の吸入空気漏れは検出できない問題があった。
そのため、特にディーゼルエンジンを搭載した車両では、吸入空気漏れ発生時に吸入空気漏れを検出できずに、ＰＭ（パティキュレートマター）が多量に発生し、出力低下、排ガス悪化、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の詰まりや溶損が発生する不都合があった。

この発明は、二つのパラメータを利用して微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能であり、誤判定を防止することを目的とする。

この発明は、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、吸入空気圧力を検出する吸入空気圧力検出手段と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから推定吸入圧力を算出する推定吸入圧力算出手段と、前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値と、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値とから吸気系の故障の有無を診断する診断手段とを備えたエンジンの吸気系故障診断装置において、少なくとも燃料噴射量と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから空燃比計算値を算出する空燃比計算値算出手段を備え、空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、前記診断手段は、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値と、前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値との差が第一閾値より大きく、かつ、前記空燃比計算値算出手段により算出される空燃比計算値と、前記空燃比検出手段により検出される実空燃比との差が第二閾値より大きい場合には、吸気系の故障であると診断することを特徴とする。

この発明のエンジンの吸気系故障診断装置は、微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能である。さらに、この発明のエンジンの吸気系故障診断装置は、空燃比と吸入空気圧力という二つのパラメータを利用して吸入空気の漏れを検出しているので、誤判定を防止することが可能である。

エンジンの吸気系故障診断装置のシステムブロック図である。（実施例） 吸気系故障診断のフローチャートである。（実施例） 吸入空気圧力と空燃比との両条件が成立する場合のタイムチャートである。（実施例） 吸入空気圧力と時間との条件とが成立する場合のタイムチャートである。（実施例）

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１はエンジン、２は吸気系故障診断装置である。エンジン１は、過給機を備えディーゼルエンジンであり、クランク角センサ３と、アクセルペダル開度センサ４と、車速センサ５と、吸入空気温度センサ６と、吸入空気流量センサ（吸入空気流量検出手段）７と、空燃比センサ（空燃比検出手段）８と、吸入空気圧力センサ（吸入空気圧力検出手段）９と、を備えている。
クランク角センサ３は、クランク軸のクランク角を検出する。アクセルペダル開度センサ４は、アクセルペダル踏込みによるアクセルペダル開度（スロットル開度に相当）を検出する。車速センサ５は、車両の速度Ｖｓを検出する。吸入空気温度センサ６は、燃焼室に供給される吸入空気温度Ｔａを検出する。吸入空気流量センサ７は、燃焼室に供給される吸入空気流量Ｑａを検出する。空燃比センサ８は、燃焼室に供給される混合気の空燃比ＡＦａｃｔを検出する。吸入空気圧力センサ９は、燃焼室に供給される吸入空気圧力Ｐｉｎ＿ａｃｔを検出する。
前記エンジン１の吸気系故障診断装置２は、エンジン回転速度検出手段１０と、燃料噴射量算出手段１１と、空燃比入力手段１２と、吸入空気圧力入力手段１３と、空燃比計算値算出手段１４と、推定吸入圧力算出手段１５と、診断手段１６と、を備えている。
エンジン回転速度検出手段１０は、クランク角センサ３により検出されるクランク角からエンジン回転速度Ｎｅを検出する。燃料噴射量算出手段１１は、エンジン回転速度検出手段１０により算出されるエンジン回転速度Ｎｅとアクセルペダル開度センサ４により検出されるアクセルペダル開度θａとから燃料噴射量Ｑｆを算出する。空燃比入力手段１２は、空燃比センサ８により検出される実空燃比ＡＦａｃｔを診断手段１６に入力する。吸入空気圧力入力手段１３は、吸入空気圧力センサ９により検出される吸入空気圧力Ｐｉｎ＿ａｃｔを診断手段１６に入力する。
空燃比計算値算出手段１４は、少なくとも燃料噴射量算出手段１１により算出される燃料噴射量Ｑｆと、エンジン回転速度検出手段１０により検出されるエンジン回転速度Ｎｅと、吸入空気流量センサ７により検出される吸入空気流量Ｑａとから空燃比計算値ＡＦｃａｌを算出し、診断手段１６に入力する。なお、この実施例においては、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａとに合わせて、吸入空気温度Ｔａと車速Ｖｓとを加えて空燃比計算値ＡＦｃａｌを算出する。推定吸入圧力算出手段１５は、エンジン回転速度検出手段１０により検出されるエンジン回転速度Ｎｅと、吸入空気流量センサ７により検出される吸入空気流量Ｑａとから推定吸入圧力Ｐｉｎ＿ｃａｌを算出し、診断手段１６に入力する。
診断手段１６は、推定吸入圧力算出手段１５により算出される推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと、吸入空気圧力検出手段１３により検出される実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きく、かつ、空燃比計算値算出手段１４により算出される空燃比計算値ＡＦｃａｌと、空燃比センサ８により検出される実空燃比ＡＦａｃｔとの差が第二閾値ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きい場合には、吸入空気漏れを検出して吸気系の故障であると診断する。
また、診断手段１６は、推定吸入圧力算出手段１５により算出される推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと、吸入空気圧力検出手段１３により検出される実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が、第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きい状態が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続した場合、あるいは、空燃比計算値算出手段１４により算出される空燃比計算値ＡＦｃａｌと、空燃比センサ８により検出される実空燃比ＡＦａｃｔとの差が、第二閾値ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きい状態が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続した場合には、吸入空気漏れを検出して吸気系の故障であると診断する。

次に作用を説明する。
エンジン１の吸気系故障診断装置２は、図２に示すように、診断がスタートすると（Ｓ０１）、エンジン回転速度Ｎｅなどの各データを取り込み（Ｓ０２）、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと空燃比計算値ＡＦｃａｌとを算出し（Ｓ０３）、空燃比計算値ＡＦｃａｌと実空燃比ＡＦａｃｔとの差が第二閾値ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きいか（ＡＦｃａｌ＞ＡＦａｃｔ＋ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を判断する（Ｓ０４）。
この判断（Ｓ０４）がＹＥＳの場合は、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きいか（Ｐｉｎ＿ｃａｌ＞Ｐｉｎ＿ａｃｔ＋Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を判断する（Ｓ０５）。
この判断（Ｓ０５）がＹＥＳの場合は、吸入空気漏れ有りと判定し（Ｓ０６）、診断をエンドにする（Ｓ０７）。この判断（Ｓ０５）がＮＯの場合は、仮の吸入空気漏れフラグＦｌｅａｋを１（Ｆｌｅａｋ＝１）とし（Ｓ０８）、Ｆｌｅａｋ＝１の状態（ＡＦｃａｌ＞ＡＦａｃｔ＋ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄの状態）が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続したかを判断する（Ｓ０９）。
この判断（Ｓ０９）がＹＥＳの場合は、吸入空気漏れ有りと判定し（Ｓ１０）、診断をエンドにする（Ｓ０７）。この判断（Ｓ０９）がＮＯの場合は、診断をエンドにする（Ｓ０７）。
一方、前記判断（Ｓ０４）がＮＯの場合は、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きい（Ｐｉｎ＿ｃａｌ＞Ｐｉｎ＿ａｃｔ＋Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）条件が成立して設定時間Ｔ以上継続したかを判断する（Ｓ１１）。
この判断（Ｓ１１）がＹＥＳの場合は、吸入空気漏れの可能性ありと判定し（Ｓ１２）、Ｆｌｅａｋ＝１の状態（Ｐｉｎ＿ｃａｌ＞Ｐｉｎ＿ａｃｔ＋Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの状態）が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続したかを判断する（Ｓ１３）。
この判断（Ｓ１３）がＹＥＳの場合は、吸入空気漏れと判定し（Ｓ１４）、診断をエンドにする（Ｓ０７）。この判断（Ｓ１３）がＮＯの場合は、診断をエンドにする（Ｓ０７）。また、前記判断（Ｓ１１）がＮＯの場合は、診断をエンドにする（Ｓ０７）。

このように、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、診断手段１６によって、図３に示すように、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きく、かつ、空燃比計算値ＡＦｃａｌと実空燃比ＡＦａｃｔとの差が第二閾値ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きい場合には、吸入空気漏れを検出して吸気系の故障であると診断する。
これにより、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能である。さらに、このエンジン１の吸気系故障診断装置２は、空燃比と吸入空気圧力という二つのパラメータを利用して吸入空気の漏れを検出しているので、誤判定を防止することが可能である。
また、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、診断手段１６によって、図４に示すように、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとの差が第一閾値Ｐｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きくなり、この状態が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続した場合には、吸入空気漏れを検出して吸気系の故障であると診断する。あるいは、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、診断手段１６によって、吸入空気圧力値でなく、空燃比計算値ＡＦｃａｌと実空燃比ＡＦａｃｔとの差が第二閾値ＡＦｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きくなり、この状態が設定時間Ｔｌｅａｋ以上継続した場合には、吸入空気漏れを検出して吸気系の故障であると診断する。
これにより、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能である。さらに、このエンジン１の吸気系故障診断装置２は、空燃比と吸入空気圧力という二つのパラメータを利用して吸入空気の漏れを検出しているので、誤判定を防止することが可能である。
さらに、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、エンジン１がディーゼルエンジンである場合は、早期に吸入空気漏れを検出できるので、ＰＭ（パティキュレートマター）が大量に発生することを防止することができる。これにより、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の詰まりや、溶損を防止することが可能である。
なお、エンジン１の吸気系故障診断装置２は、推定吸入圧力値Ｐｉｎ＿ｃａｌと実吸入空気圧力値Ｐｉｎ＿ａｃｔとを比較して判定に使用したが、吸入空気圧力値に代えて、検出される実過給圧値と算出される過給圧制御値とを判定に使用することも可能である。

この発明は、二つのパラメータを利用することで微量の吸入空気漏れを精度よく検出することが可能であり、過給機の有無にかかわらず、エンジンの吸気系の吸入空気漏れを検出することが可能である。

１ エンジン
２ 吸気系故障診断装置
３ クランク角センサ
４ アクセルペダル開度センサ
５ 車速センサ
６ 吸入空気温度センサ
７ 吸入空気流量センサ
８ 空燃比センサ
９ 吸入空気圧力センサ
１０ エンジン回転速度検出手段
１１ 燃料噴射量算出手段
１２ 空燃比入力手段
１３ 吸入空気圧力入力手段
１４ 空燃比計算値算出手段
１５ 推定吸入圧力算出手段
１６ 診断手段

Claims (3)

1. エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
   吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
   吸入空気圧力を検出する吸入空気圧力検出手段と、
   前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから推定吸入圧力を算出する推定吸入圧力算出手段と、
   前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値と、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値とから吸気系の故障の有無を診断する診断手段とを備えたエンジンの吸気系故障診断装置において、
   少なくとも燃料噴射量と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから空燃比計算値を算出する空燃比計算値算出手段を備え、
   空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
   前記診断手段は、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値と、前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値との差が第一閾値より大きく、
   かつ、前記空燃比計算値算出手段により算出される空燃比計算値と、前記空燃比検出手段により検出される実空燃比との差が第二閾値より大きい場合には、吸気系の故障であると診断することを特徴とするエンジンの吸気系故障診断装置。
2. エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
   吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
   吸入空気圧力を検出する吸入空気圧力検出手段と、
   前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから推定吸入圧力を算出する推定吸入圧力算出手段と、
   前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値と、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値とから吸気系の故障の有無を診断する診断手段とを備えたエンジンの吸気系故障診断装置において、
   少なくとも燃料噴射量と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度と、前記吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量とから空燃比計算値を算出する空燃比計算値算出手段を備え、
   空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
   前記診断手段は、前記推定吸入圧力算出手段により算出される推定吸入圧力値と、前記吸入空気圧力検出手段により検出される実吸入空気圧力値との差が、第一閾値より大きい状態が設定時間以上継続した場合、
   あるいは、前記空燃比計算値算出手段により算出される空燃比計算値と、前記空燃比検出手段により検出される実空燃比との差が、第二閾値より大きい状態が設定時間以上継続した場合には、吸気系の故障であると診断することを特徴とするエンジンの吸気系故障診断装置。
3. 前記エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの吸気系故障診断装置。。

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