JP3601209B2

JP3601209B2 - 内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置

Info

Publication number: JP3601209B2
Application number: JP25972396A
Authority: JP
Inventors: 克彦川村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10103140A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸入空気（補助空気も含む）を制御する装置の故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、例えば、スロットル弁をバイパスする補助空気通路に補助空気制御弁（所謂ＡＡＣバルブやＩＳＣバルブ）を介装し、この補助空気制御弁の開度を制御することにより補助空気量を制御し、以って内燃機関のアイドル回転速度などを制御する補助空気制御装置の故障を診断するものが、特開平４−１９３４１号公報や特開平３−２２９９４５号公報などに開示されている。
【０００３】
これらのものは、例えば、アイドル運転中等に、補助空気制御弁の開度を制御する駆動信号を強制的に変化させ、エアフローメータにより検出される吸入空気量が、この駆動信号変化に対応して変化した場合には、補助空気制御弁は正常であると診断する一方、該駆動信号変化に対応した吸入空気量変化が検出されない場合には、補助空気制御弁が故障していると診断するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、上記のような補助空気制御弁の故障診断中においても、エアフローメータで検出される吸入空気量Ｑａに基づいて、機関に供給する燃料噴射量を設定するようになっていた。
つまり、補助空気制御弁の開度を強制的に変化させる故障診断中も、基本燃料噴射量（基本燃料噴射パルス幅）Ｔｐ（＝ｋ×Ｑａ／Ｎ；ｋは定数，Ｎは機関回転速度）を求め、これに基づき、例えば下式により、設定される最終的な燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）Ｔｅを機関に供給するようになっていた。
【０００５】
Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏ×α×Ｋ＋Ｔｓ
Ｃｏ；各種補正係数（水温補正，負荷補正，始動時及び始動後増量補正などの各種補正係数の総和）
α；空燃比フィードバック補正係数（空燃比フィードバック制御を停止する場合は、例えば、α＝１．０に設定される。）
Ｋ；空燃比学習補正係数
Ｔｓ；電圧補正分
このため、例えば、故障診断のために補助空気制御弁の開度を強制的に増大させると吸入空気量Ｑａが増えることとなってそれに連れて基本燃料噴射量Ｔｐ（延いてはＴｅ）が増大することになる一方、故障診断のために補助空気制御弁の開度を強制的に減少させると吸入空気量Ｑａが減ることとなってそれに連れて基本燃料噴射量Ｔｐ（延いてはＴｅ）が減少することになるため、機関回転速度が、この故障診断のための強制的な補助空気制御弁の開度変化に伴って変動することになり、以って車両振動が大きくなったりするため、運転者等に違和感，不快感を与える惧れがあった（図５参照）。
【０００６】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたもので、内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置であって、強制的に機関吸入空気量を変化させて故障診断を行なうようにしても、運転者等に違和感や不快感を与えることがないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の請求項１に記載の発明では、図１に示すように、
機関回転速度と機関吸入空気量とに基づいて燃料供給量を設定する燃料供給制御手段を含んで構成された内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置であって、
吸気制御装置の制御状態を強制的に変化させ、これに対応する機関吸入空気量の変化に基づいて、内燃機関の吸気制御装置の故障を診断する故障診断手段と、
前記故障診断手段による故障診断中の強制的な吸気制御装置の制御状態の変化に起因する機関トルク変動を抑制すべく、吸気制御装置以外の機関制御対象の制御状態を変化させる機関変動抑制手段と、を含んで構成し、
前記機関変動抑制手段が、前記故障診断手段による故障診断中に、前記燃料供給制御手段による燃料供給量の設定制御を停止して、燃料供給量を所定値に固定する手段を含むようにした。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、吸気制御装置の故障診断のため、故障診断手段により吸気制御装置（例えば、補助空気制御弁など）の制御状態（開度）を強制的に変化させても、機関変動抑制手段によりその際に生じる機関トルク変動を抑制することができるので、車両振動が大きくなるなどして、運転者等に違和感，不快感を与えるといった惧れを排除することができることになる。
【００１０】
また、故障診断の間は、燃料供給制御手段による実際の吸入空気量に基づいて新たに燃料供給量を設定する処理が停止され、燃料供給量が所定値（例えば、故障診断開始直前に設定された燃料供給量でも良いし、予め定めた値でも良い）に固定されることになるので、故障診断のために吸気制御装置の制御状態を強制的に変化させても、機関回転変動，トルク変動を抑制できる。従って、故障診断中に機関へ供給される燃料量が変動し、延いては機関回転変動，トルク変動が大きくなり、運転者等に違和感，不快感を与えることになるといった惧れを排除することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、
前記所定値を、故障診断開始条件成立後、故障診断開始直前に、前記燃料供給制御手段により設定された燃料供給量であるようにした。
このようにすれば、比較的簡単な構成で、良好に、機関回転変動，トルク変動を抑制でき、運転者等に対する違和感，不快感を良好に抑制することができる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、故障診断のために吸気制御装置の制御状態を強制的に変化させても、その際に生じる機関トルク変動を抑制することができるので、車両振動が大きくなるなどして、運転者等に違和感，不快感を与えるといった惧れを排除することができる。
【００１７】
また、故障診断の間は、実際の吸入空気量に基づいて新たに燃料供給量を設定する処理が停止され、燃料供給量が所定値に固定されることになるので、故障診断のために吸気制御装置の制御状態を強制的に変化させても、機関回転変動，トルク変動を抑制できる。従って、故障診断中に機関へ供給される燃料量が変動し、延いては機関回転変動，トルク変動が大きくなり、運転者等に違和感，不快感を与えることになるといった惧れを排除することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、比較的簡単な構成で、良好に、機関回転変動，トルク変動を抑制でき、運転者等に対する違和感，不快感を良好に抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
図２に示すように、機関１の吸気通路２には、吸入吸気流量Ｑａを検出するエアフローメータ３及びアクセルペダルと連動して吸入空気量Ｑａを制御するスロットル弁４が設けられている。そして、該スロットル弁４には、スロットル弁開度を検出するスロットル開度センサ４Ａが設けられると共に、アイドルスイッチ５が付設されている。該アイドルスイッチ５は、スロットル弁４の全閉状態を検出し、その検出信号を、後述するＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるコントロールユニット２０へ送るようになっている。なお、前記スロットル開度センサ４Ａのスロットル弁開度に応じた検出信号も、コントロールユニット２０へ送られるようになっている。
【００２１】
また、前記スロットル弁４をバイパスさせて、吸気を機関１に導くバイパス通路６が設けられ、該バイパス通路６には、ここを通過する吸入空気量を制御する所謂ＩＳＣバルブ（補助空気制御弁）７が介装されている。
該ＩＳＣバルブ７は、コントロールユニット２０からの駆動信号に基づいて開度制御（例えば、開弁デューティ比制御など）され、アイドル運転時、即ちスロットル弁４の全閉状態において、バイパス通路６を通過する吸入空気量をフィードバック制御することで、アイドル回転速度を目標値に制御するものである。
【００２２】
かかるアイドル回転速度のフィードバック制御は、例えば、前記アイドルスイッチ５のＯＮ信号、車速センサ１５の例えば車速８ｋｍ以下の信号、図示しない変速機のニュートラル位置を検出するニートラルスイッチ１６のＯＮ信号がコントロールユニット２０に入力されると実行されるようになっている。なお、当該アイドル回転速度のフィードバック制御の実行中は、後述するＩＳＣバルブ７の故障診断は、誤診断防止のために行なわないようになっている。
【００２３】
ところで、前記吸気通路２のブランチ部には、各気筒毎に燃料を噴射供給するための燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、例えば、内装するソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であり、コントロールユニット２０からの駆動パルス信号（噴射パルス幅Ｔｅ）により通電されて開弁し、燃料ポンプ（図示せず）から圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を、機関１に噴射供給するものである。
【００２４】
また、機関１の各燃焼室には点火栓９が設けられており、これにより火花点火して混合気が着火燃焼されるようになっている。該点火栓９は、コントロールユニット２０により、基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づいてマップ等に予め設定記憶されている点火タイミング制御信号が参照され、当該点火タイミング制御信号がパワートランジスタに送られ、所定の点火タイミングで点火されるようになっている。
【００２５】
そして、機関１からの排気は、排気通路１０に介装される排気浄化触媒としての三元触媒１１及び図示しない消音器を介して大気中に排出される。ここで、三元触媒１１は、理論空燃比近傍において最大に排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯ_Ｘの還元を行って排気を浄化するものである。
なお、三元触媒１１の排気通路１０の上流側には、酸素センサ１２が設けられており、この酸素センサ１２の空燃比検出信号に基づいて、コントロールユニット２０では、空燃比フィードバック制御を実行して、機関１の吸入混合気の空燃比が所望の値（例えば理論空燃比）となるように燃料噴射量を制御することになる。
【００２６】
また、図示しないディストリビュータには、クランク角センサ１３が内蔵されており、コントロールユニット２０では、該クランク角センサ１３から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎを検出する。
更に、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１４が設けられる。
【００２７】
ここで、本実施形態におけるコントロールユニット２０が行なう故障診断制御について、図３のフローチャートに従って説明する。なお、該故障診断制御は、始動後所定条件が成立したときに、少なくとも１回実行される。
ステップ１（図ではＳ１と記してある。以下、同様）では、ＩＳＣバルブ（補助空気制御弁）７が全閉のままか否かを判定する。即ち、ＩＳＣバルブ７へ全閉信号が送信継続中であるか否かを判定する。なお、全閉でなくても、所定開度（中間開度や全開）に維持固定すべく制御されている状態であるか否かを判定するようにしても良いものである。
【００２８】
ＹＥＳ（開度固定中）であればステップ２へ進み、ＮＯ（開度変更中）であれば正確な故障診断が行なえないので本フローを終了する。
ステップ２では、エアフローメータ３からの電圧信号から求められる吸入空気量Ｑａと、クランク角センサ１３からの信号から求められるエンジン回転速度Ｎとから基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ＝ｋ×Ｑａ／Ｎを演算すると共に、該ＴｐをＦＴｐにセットして（ＦＴｐ＝Ｔｐ）、ステップ３へ進む。
【００２９】
ステップ３では、スロットル開度センサ４Ａの検出信号に基づいて、スロットル弁４の開度が変化したか否かを判定する。なお、スロットル弁４が全閉状態であった場合には、アイドルスイッチ５の出力信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号へ変化したか否かを判定するようにしても良いものである。
ＹＥＳであれば、スロットル弁４の開度変化に伴う吸入空気量変化が存在するため、後述する故障診断が正確に行なえなくなるので、本フローを終了する。一方、ＮＯの場合には、故障診断以外の要因による吸入空気量変化は少なく故障診断を精度良く行なえるとして、ステップ４へ進む。
【００３０】
ステップ４では、ステップ２においてセットしたＦＴｐを、Ｔｐにセットする（Ｔｐ＝ＦＴｐ）。即ち、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを、エアフローメータ３から時々刻々検出されてくる吸入空気量Ｑａから求めることを停止して、例え、エアフローメータ３から時々刻々検出されてくる吸入空気量Ｑａが変化したとしても、ステップ２において求めたＴｐをそのまま継続的に使用するようにする。
【００３１】
ステップ５では、タイマーのカウントアップを開始すると共に、カウント値が予め定めた定数１より小さいか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ６へ進み、故障診断のために、強制的にＩＳＣバルブ７の開度を徐々に大きくするように、ＩＳＣバルブ７へ駆動信号を送る処理を行い、その後、ステップ８へ進む。なお、ＩＳＣバルブ７の開度が所定開度（中間開度や全開）に維持固定されている状態から故障診断を開始するように構成した場合には、当該ステップ６で、強制的にＩＳＣバルブ７の開度を徐々に小さくするように構成することもできるものである。
【００３２】
一方、ＮＯであれば、故障診断のための強制的なＩＳＣバルブ７の開度増大処理が終了したので、元の状態に戻すべく、ステップ７へ進み、ＩＳＣバルブ７の開度を今度は逆に徐々に小さくするようにＩＳＣバルブ７へ駆動信号を送る処理を行い、その後、ステップ８へ進む。なお、ＩＳＣバルブ７の開度が所定開度（中間開度や全開）に維持固定されている状態から故障診断を開始するように構成した場合には、当該ステップ７で、強制的にＩＳＣバルブ７の開度を徐々に大きくするように構成することもできるものである。
【００３３】
ステップ８では、ステップ６及びステップ７における強制的なＩＳＣバルブ７の開度変更指示に基づく吸入空気量Ｑａの変化（ΔＱａ）をエアフローメータ３の検出信号から求め、当該ΔＱａ＞判定レベル（判定基準値）であるか否かを判定する。
ＮＯであれば、ステップ９へ進む。
【００３４】
ステップ９では、タイマーのカウント値が、予め定めた定数２より小さいか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ＩＳＣバルブ７の開度を徐々に元に戻す処理が終了していないのでステップ３へリターンする。一方、ＮＯであれば、故障診断のための強制的なＩＳＣバルブ７の開度変更処理は終了しており、ステップ８での判定結果は信頼できるとして、ステップ１０へ進む。
【００３５】
そして、ステップ１０では、ステップ８での判定結果から、ステップ６及びステップ７における強制的なＩＳＣバルブ７の開度変更処理に応じて、実際の吸入空気量Ｑａが相応に変化していないとして、ＩＳＣバルブ７は故障していると診断する。そして、警告灯などを点灯などして、運転者に処置を促すと共に、その後はステップ１２へ進む。
【００３６】
これに対し、ステップ８においてＹＥＳと判定された場合には、ステップ１１へ進む。
ステップ１１では、ステップ８での判定結果から、ステップ６及びステップ７における強制的なＩＳＣバルブ７の開度変更処理に応じて、実際の吸入空気量Ｑａも相応に変化したとして、ＩＳＣバルブ７は正常であると診断する。そして、その後ステップ１２へ進む。
【００３７】
ステップ１２では、故障診断処理が終了したので、ステップ４においてＦＴｐをＴｐとしてセットするとした処理を解除し、実際のエアフローメータ３により検出される吸入空気量Ｑａに基づいてＴｐを求める（Ｔｐ＝ｋ×Ｑａ／Ｎ）ようにして、本フローを終了する。即ち、エアフローメータ３から時々刻々検出されてくる吸入空気量Ｑａが変化したとしても、ステップ２において求めたＴｐをそのまま継続的に使用する処理を解除し、エアフローメータ３から時々刻々検出される実際の吸入空気量ＱａからＴｐを求める通常の処理に戻して、本フローを終了する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、故障診断のために強制的にＩＳＣバルブ７の開度を変化させている間は、エアフローメータ３により検出される実際の吸入空気量Ｑａに基づいて新たな基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを求める処理を停止し、例え、ＩＳＣバルブ７の強制的な開度変化によりエアフローメータ３から時々刻々検出される実際の吸入空気量Ｑａが変化したとしても、その都度新たな基本燃料噴射パルス幅（基本燃料噴射量）Ｔｐを求めることなく、故障診断開始前に（ステップ２において）求めてセットしておいた基本燃料噴射パルス幅（基本燃料噴射量）Ｔｐを継続使用するようにしたので、故障診断のために強制的にＩＳＣバルブ７の開度を変化させても、この間に機関１へ供給される燃料噴射量が変動することが抑制され、延いては機関１の回転変動，トルク変動を抑制することができる（図４参照）。
【００３９】
従って、故障診断のために強制的にＩＳＣバルブ７の開度を変化させた場合、ＩＳＣバルブ７が正常であればこれに連れて吸入空気量Ｑａが変化し延いては機関１への燃料噴射量が変化することとなって、機関１の回転（トルク）が比較的大きく変動することになり、以って車両振動が大きくなるなどして、運転者等に違和感，不快感を与える惧れがあるといった従来技術における課題を、簡単な構成で良好に解決することが可能となる。
【００４０】
ところで、上記実施形態では、ＩＳＣバルブ７の故障を診断するものとして説明してきたが、本発明は、これに限るものではなく、例えば、所謂ＡＡＣバルブの故障診断，アクチュエータによりスロットル弁開度を電子制御する所謂電制スロットルの故障診断，所謂ＦＩＣＤの故障診断などにも適用できるものである。更に、他にも、装置の制御状態を変更した結果、機関吸入空気量が変更されることになる装置（例えば、ＥＧＲバルブ、スワールコントロールバルブ、吸・排気バルブ開閉特性可変装置，過給機のウェイストゲートバルブ，過給機のＡ／Ｒを可変にする所謂ＶＧＴのアクチュエータなど）の故障診断にも適用できるものである。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＩＳＣバルブ７が全閉状態にあるときから、所定量開弁させることで故障診断を行なう場合を主に説明したが、ＩＳＣバルブ７が開弁状態（全開或いは中間開度）にあるときから所定量閉弁或いは開弁させて故障診断を行なわせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるブロック図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる全体構成図。
【図３】同上実施形態における故障診断制御を説明するフローチャート。
【図４】同上実施形態における故障診断制御による作用効果を説明するためのタイムチャート。
【図５】従来装置による故障診断制御を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１機関
３エアフローメータ
４スロットル弁
４Ａスロットル開度センサ
５アイドルスイッチ
６バイパス通路
７ＩＳＣバルブ（補助空気制御弁）
８燃料噴射弁
１３クランク角センサ
２０コントロールユニット

Claims

機関回転速度と機関吸入空気量とに基づいて燃料供給量を設定する燃料供給制御手段を含んで構成された内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置であって、
吸気制御装置の制御状態を強制的に変化させ、これに対応する機関吸入空気量の変化に基づいて、内燃機関の吸気制御装置の故障を診断する故障診断手段と、
前記故障診断手段による故障診断中の強制的な吸気制御装置の制御状態の変化に起因する機関トルク変動を抑制すべく、吸気制御装置以外の機関制御対象の制御状態を変化させる機関変動抑制手段と、を含んで構成され、
前記機関変動抑制手段が、前記故障診断手段による故障診断中に、前記燃料供給制御手段による燃料供給量の設定制御を停止して、燃料供給量を所定値に固定する手段を含むことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置。
前記所定値が、故障診断開始条件成立後、故障診断開始直前に、前記燃料供給制御手段により設定された燃料供給量であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置の故障診断装置。