JP3860527B2

JP3860527B2 - 車両におけるｍａｐセンサー故障診断装置及び方法

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Publication number: JP3860527B2
Application number: JP2002307590A
Authority: JP
Inventors: 載炯李
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: US6701247B2; US20030195682A1; JP2003307152A; KR20030081683A; KR100428295B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のマニフォールド空気圧センサーに関し、より詳しくはマニフォールド空気圧の予測に基づくマニフォールド空気圧センサー故障診断方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両の燃料噴射量を算出するためにエンジンに流入される空気量は、空気流量（ＭＡＦ；ＭａｓｓＡｉｒＦｌｏｗ）センサーまたはマニフォールド空気圧（ＭＡＰ；ＭａｎｉｆｏｌｄＡｉｒＰｒｅｓｓｕｒｅ）センサーを用いて吸入空気量を測定し、その情報をエンジン制御手段に提供して空気流量、燃料供給制御を行っている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）
【０００３】
車両でマニフォールド空気圧センサー（以下、「ＭＡＰセンサー」と記す）を用いる場合、センサーの故障は現在の吸入空気量の測定が不可能である状態を意味し、車両の始動性及び加速性などの運転性を低下させるばかりでなく、空燃比の精密制御を不可能にし、ＮＯｘなどの過剰排出となる。従って、ＭＡＰセンサーの故障診断は、車両の走行に非常に重要な役割を担っている。
【０００４】
図１に、従来技術による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法を示すフローチャートを示した。従来の方法は、初期エンジン始動時あるいはエンジンが始動した状態で吸入マニフォールドに流入される空気圧をＭＡＰセンサーで検出し、エンジン制御手段により検出したＭＡＰセンサーの出力電圧（ＡＤＭＡＰ）をアナログ信号からデジタル信号に変換する（Ｓ１０）。
【０００５】
次いで、検出したＭＡＰセンサーの出力電圧（ＡＤＭＡＰ）が、設定した上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間にあるかどうかを判断する（Ｓ１１）。
【０００６】
出力電圧（ＡＤＭＡＰ）が上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間にあれば、エンジン制御手段は、ＭＡＰセンサーのエラーカウンターを減少（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ −−）させた後、ＭＡＰセンサーが正常な状態であると判断して、検出したＭＡＰセンサーの出力電圧（ＡＤＭＡＰ）を圧力値に変換して燃料噴射量算出に適用する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。
【０００７】
Ｓ１１で、ＭＡＰセンサーの出力電圧（ＡＤＭＡＰ）が上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間になければ、エンジン制御手段は、ＭＡＰセンサーのエラーカウンターを増加（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ＋＋）させて、エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以上であるか否かを判断する（Ｓ１５、Ｓ１６）。
【０００８】
エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以下であれば、ＭＡＰセンサーが正常な状態であると判断して、前述したようにＭＡＰセンサーの出力電圧（ＡＤＭＡＰ）を燃料噴射量算出に適用し、他方、エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以上であれば、エンジン制御手段は、ＭＡＰセンサーが故障した状態であると判断して、リンプホームモード（ＬｉｍｐＨｏｍｅＭｏｄｅ）に進んだ後、現在のエンジン回転数とスロットル開度によって予め設定された圧力値をＭＡＰセンサーの出力電圧に代替して燃料噴射量算出に適用する。
【０００９】
前述したような従来の車両に適用されるＭＡＰセンサー故障診断方法は、ＭＡＰセンサーの出力電圧が上限値と下限値との間にない場合にだけ故障診断を行うので、例えば、ＭＡＰセンサーの出力電圧が上限値と下限値との間に固定されていたり、出力が歪曲される場合など、センサーそのものの故障またはＭＡＰセンサーの出力線がその他のセンサー端との短絡などによってエンジン制御手段で出力電圧が誤って判読される場合については、故障または異常の有無を判断することができないといった問題点を有していた。
【００１０】
また、ＭＡＰセンサーの故障時にも単純に現在のエンジン回転数とスロットル開度率とによって予め設定された圧力値を吸気圧として適用しているので、エンジン始動性及び運転性が悪化し、さらにはエンジン停止などの状況が発生する問題点がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−０３８９８９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７９３８６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記の問題点を解決すべく、本発明の目的は、ＭＡＰセンサー出力電圧値を上限値と下限値との間にあってＭＡＰセンサーの出力の歪曲などに対して故障の判断が容易に行えるようにし、かつエンジンの始動性及び運転性を大きく害しない状態を維持し、吸入空気量の適切な予測によりエンジン運行中にも空燃比の深刻な歪曲を起こさないので、排気ガスの変動を少なくすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法は、ＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内であるかを判断するＭＡＰセンサー出力信号判断段階；一つ以上のエンジン作動条件に基づいて吸入マニフォールドの圧力を計算する圧力計算段階；前記ＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内である場合、ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さいかを判断する比較段階；及び、前記出力信号判断段階でＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内でない場合、または前記比較段階で前記ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さくない場合に、計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する設定段階；を含むことを特徴としている。
【００１４】
前記設定段階で、ＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内でない場合、エラーカウンターを増加させ、増加したエラーカウンターが設定された値以上である場合に、好ましくは前記計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する。
【００１５】
前記設定段階で、前記比較段階でのＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が前記設定された値より小さくない場合、エラーカウンターを増加させ、増加したエラーカウンターが設定された値以上である場合に、好ましくは前記計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する。
【００１６】
前記比較段階は、好ましくはスロットル開度センサー、カム位置センサー及び吸入空気温度センサーが正常な場合に行われる。
【００１７】
また、前記比較段階は、好ましくはエンジン回転数が設定された回転数より小さく、スロットル開度変化量が設定された値より小さい場合に行われる。
【００１８】
前記圧力計算段階で、前記エンジン作動条件は、好ましくはエンジン回転数、スロットル開度、大気圧力及び吸入空気温度を含む。
【００１９】
前記圧力計算段階は、好ましくはスロットル通過基本空気量を算出する段階；前記算出されたスロットル通過基本空気量を補正してスロットル通過空気量を算出する段階；前記算出されたスロットル通過空気量に基づいて吸入マニフォールドの圧力変化量を算出する段階；及び前記算出された吸入マニフォールドの圧力変化に基づいて吸入マニフォールドの圧力を算出する段階；を含む。
【００２０】
前記スロットル通過基本空気量は、好ましくはスロットル開度とエンジン回転数とによる基本通過空気量、アイドル速度調節器（ＩＳＡ：ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＡｃｔｕａｔｏｒ）通過空気量、及びスロットル漏洩通過空気量の合計から求められ、前記スロットル通過基本空気量の補正は、好ましくは算出されたスロットル通過基本空気量に空気温度補正係数とスロットル両端圧力比補正係数とをかけて行われる。空気温度補正係数（Ｃｏｒｒ＿Ｔｅｍｐ）は、好ましくは式１によって算出される。
【００２１】
【数４】

【００２２】
前記スロットル両端圧力比補正係数（Ｃｏｒｒ＿ＲＰＲＥＳＳ）は、好ましくは式２によって算出される。
【数５】

【００２３】
前記吸入マニフォールドの圧力変化量（ｄｅｌｔａ＿Ｐ）は、好ましくは式３によって算出される。
【数６】

【００２４】
本発明による車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法は、好ましくは前記算出された吸入マニフォールドの圧力、シリンダー内部の残留気体圧力、及び設定された比例定数に基づいて、シリンダーに流入される空気量を算出する段階をさらに含む。前記シリンダー内部の残留気体圧力と前記設定された比例定数とは、好ましくは各々エンジン回転数に基づいて決定される。
【００２５】
本発明の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置は、吸入マニフォールドの圧力を検出して該当する信号を出力するＭＡＰセンサー；及び一つ以上のエンジン作動条件とＭＡＰセンサーの出力信号とに基づいてＭＡＰセンサーの故障診断を行う制御部；を含み、前記制御部は、ＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内であるかを判断する段階；前記一つ以上のエンジン作動条件に基づいて吸入マニフォールドの圧力を計算する段階；前記ＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内である場合、ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さいかを比較する段階；及び前記出力信号判断段階でＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内でない場合、または前記比較段階で前記比較段階でＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さくない場合に、計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する段階；を含む制御ロジックを行うようにプログラムされることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態の例を詳細に説明する。
本発明によるＭＡＰセンサー故障診断装置を概略的に示すブロック図を図２に示した。
【００２７】
本発明のＭＡＰセンサー故障診断装置は、吸入マニフォールドに流入された空気の圧力を検出するＭＡＰセンサー１０と、加速ペダルと連動したスロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサー２０と、大気の圧力を検出する大気圧力センサー３０と、吸入マニフォールドに流入する空気の温度を検出する吸入空気温度センサー４０と、現在のエンジン回転数を検出するエンジン速度センサー５０をそれぞれ電圧値として制御部６０に出力する。制御部６０では、ＭＡＰセンサー１０からの出力電圧値を設定された上限値及び下限値と比較して、上限値と下限値との間に含まれているか否かによってＭＡＰセンサーの故障を診断し、同時にスロットルバルブ及び吸入マニフォールドを含むエンジン吸気系モデル式から現在のエンジン作動条件での吸入マニフォールドの圧力を算出し、この圧力値とＭＡＰセンサー１０から得られた圧力値とを比較してＭＡＰセンサー１０の実質的な故障診断を行う。
【００２８】
制御部６０は、マイクロプロセッサー、メモリ、その他関連ハードウェアで構成され、その制御信号はインジェクター７０に出力され、制御信号により設定された時間駆動されて燃焼室に算出された燃料量を噴射し、一方、制御部６０から印加された制御信号を点火装置８０に出力し、点火時期を進角あるいは遅角させエンジンの燃焼を安定させて維持する。
【００２９】
前述の機能を有する構成において、ＭＡＰセンサーの故障診断を行う動作に対し図３乃至図７を参照して説明する。
【００３０】
図３は、本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法で吸入マニフォールドの圧力を推測するための吸気系モデルを示す図面である。エンジンシステム１００は、外からの空気がエアフィルター１０２を通ってスロットルボディー１０４に吸入され、回転可能に配置されているスロットルプレート１０６を通過して吸入マニフォールド１０８に流入されるように配置されている。スロットルボディー１０４に流入された空気の一部は、通常のアイドル速度調節器（ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＡｃｔｕａｔｏｒ、以下「ＩＳＡ」とする）１１２を通って吸入マニフォールド１０８に流入される。
【００３１】
吸入マニフォールド１０８は、エンジンシリンダー１２０にある燃焼室１１８と連通して、吸入した空気を燃焼室１１８に供給するもので、内部にマニフォールド圧力センサー１１０があり、吸入マニフォールド１０８内の圧力を検出して該当する信号を制御ユニット６０に出力している。
【００３２】
図４は、本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法を示すフローチャートである。初期エンジン始動時あるいはエンジンが始動した状態でＭＡＰセンサー１０から吸入マニフォールドに流入される空気圧が検出され、制御部６０は、ＭＡＰセンサー１０からの出力信号（ＡＤＭＡＰ）をアナログ信号からデジタル信号に変換する（Ｓ１０１）。なお、ＭＡＰセンサー１０の出力信号は電圧信号であるのが好ましい。
【００３３】
制御部６０は、ＭＡＰセンサー１０の出力電圧（ＡＤＭＡＰ）がセンサーの定格出力電圧として設定された上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間にあるかどうかを判断する（Ｓ１０２）。上限値と下限値は、ここでの詳細な説明は省略するが、本発明の技術分野の当業者によって容易に選択されるものである。
【００３４】
Ｓ１０２で、ＭＡＰセンサー１０の出力電圧（ＡＤＭＡＰ）が上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間にあると判断されれば、制御部６０は、ＭＡＰセンサー１０のエラーカウンターを減少（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ −−）させた後（Ｓ１０３）、検出されたＭＡＰセンサー１０の出力電圧（ＡＤＭＡＰ）を圧力値に変換する（Ｓ１０４）。
【００３５】
そして、吸気系に関するセンサーであるスロットル開度センサー（ＴＰＳセンサー）２０、大気圧力センサー３０、吸入空気温度センサー４０及びカム位置センサー（ＣＰＳセンサー）の状態を検出して正常な状態を維持しているか否かを判断し（Ｓ１０５）、正常な状態を維持していると判断されれば、ＭＡＰセンサー１０で検出される圧力値が適切であるか否を判断するルーチンを行う。これは、スロットルバルブと吸入マニフォールドとを含む吸気系モデルを使用して圧力値を計算するためには、前記センサーの値を利用しなければならず、これらのセンサーが故障した状態であれば、吸気系モデルの正確な圧力値を算出することができないためである。
【００３６】
スロットルセンサー２０、大気圧力センサー３０、吸入空気温度センサー４０、及びカム位置センサー（ＣＰＳセンサー）が正常な状態であるか否かの判断は、これらのセンサーの信号とエンジン作動条件とに基づいて行われ、この方法は、本発明の属する技術分野で一般的に知られた方法である。従って、Ｓ１０５の判断で、吸気系に関するセンサー及びカム位置センサー（ＣＰＳセンサー）のうちのいずれか一つにでも故障があると圧力値の有効性を判断するルーチンを行うことができない。
【００３７】
Ｓ１０５の判断で、吸気系に関するセンサー及びカム位置センサー（ＣＰＳセンサー）が正常な状態を維持していると判断されれば、検出されたＭＡＰセンサー１０の圧力値の有効性を判断するためのルーチンを行い、このためには、まずＲＰＭセンサー５０から検出される現在のエンジン回転数が設定された基準値（ＲＰＭ＿ＴＨ）以下の状態を維持しているか否かを判断する（Ｓ１０６）。
【００３８】
前記で、現在のエンジン回転数が設定された基準値（ＲＰＭ＿ＴＨ）以上を維持していれば、過度なエンジン回転数の変動、つまり急加減速などの条件であると判断して、ＭＡＰセンサー１０の圧力値の有効性判断条件に適合しないものであると判断して初期化ルーチンにリターンし、設定された基準値（ＲＰＭ＿ＴＨ）以下を維持していれば、スロットルセンサー２０で検出される設定された単位時間当りのスロットル変化量（ＤＴＰＳ）が設定された基準値（ＤＴＰＳ＿ＴＨ）以下であるかを判断する（Ｓ１０７）。
【００３９】
前記で単位時間当りのスロットル変化量（ＤＴＰＳ）が設定された基準値（ＤＴＰＳ＿ＴＨ）以上であれば、これも急加減速などの条件であると判断して、ＭＡＰセンサー１０の圧力値の有効性判断条件に適合しないものであると判断して初期化ルーチンにリターンし、設定された基準値（ＤＴＰＳ＿ＴＨ）以下の状態であれば、現在検出されるＭＡＰセンサー１０の圧力値（Ｐｉｎ）とエンジン吸気系モデルから求めた圧力値（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）との差に対する絶対値（Ｄｉｆｆ＿Ｐｓ）を算出する（Ｓ１０８）。
【００４０】
そして、前記で算出した絶対値（Ｄｉｆｆ＿Ｐｓ）が設定された基準値（ＤＰＳ＿ＴＨ）以下の状態を維持しているかを判断して（Ｓ１０９）、設定された基準値以下の状態を維持していると判断されれば、圧力値エラーカウンターを減少（ＰｓｓＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ＋＋）させた後、ＭＡＰセンサー１０が正常な状態を維持していると判断して現在の検出圧力値を燃料噴射量算出に適用する（Ｓ１１１）。万が一、前記で算出した絶対値（Ｄｉｆｆ＿Ｐｓ）が設定された基準値（ＤＰＳ＿ＴＨ）以上の状態を維持していると判断されれば、圧力値エラーカウンターを増加（ＰｓｓＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ＋＋）させた後（Ｓ１１２）、増加した圧力値エラーカウンター値が設定された基準回数（ＰｓｓＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）を超えるか否かを判断する（Ｓ１１３）。
【００４１】
前記で、設定された基準回数（ＰｓｓＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）を超えない状態であれば、初期化ルーチンにリターンし、設定された基準回数（ＰｓｓＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）を超える状態であれば、ＭＡＰセンサー１０が故障であると判断して（Ｓ１１４）、燃料噴射量算出のためのＭＡＰセンサー１０の圧力値を現在のエンジン回転数、スロットル開度、大気圧、吸入空気温度などを総合的に考慮した吸気系モデルの圧力値（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）に代替して適用する（Ｓ１１５）。
【００４２】
Ｓ１０２で、ＭＡＰセンサー１０の出力電圧（ＡＤＭＡＰ）が定格出力電圧として設定されている上限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＨＩ）と下限値（ＭＡＰ＿ＴＨ＿ＬＯ）との間に存在しないと判断されれば、制御部６０は、ＭＡＰセンサー１０のエラーカウンターを増加（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ＋＋）させた後（Ｓ１２０）、エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＭＡＰＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以上であるか否かを判断する（Ｓ１２１）。
【００４３】
エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＭＡＰＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以下であれば、初期の過程にリターンされ、エラーカウンター（ＡＤＭＡＰＥｒｒｏｒＣｏｕｎｔｅｒ）が設定された回数（ＡＤＭＡＰＥＲＲＯＲ＿ＣＮＴ＿ＴＨ）以上であれば、ＭＡＰセンサー１０の故障と判断してリンプホームモードに進んだ後、燃料噴射量算出のためのＭＡＰセンサー１０の圧力値を現在のエンジン回転数、スロットル開度、大気圧、吸入空気温度などを総合的に考慮した吸気系モデルの圧力値（Ｐｉｎ＝Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）に代替して適用して、燃料量噴射量を算出する（Ｓ１１５）。
【００４４】
従って、制御部６０は、適用されるＭＡＰセンサー１０の圧力値を通じて燃料噴射量を算出した後、インジェクター７０の駆動時間を制御して算出された燃料量を噴射させると同時に、点火装置８０の点火時期を制御して安定したエンジン始動性及び定速性を維持する。
【００４５】
前記で、吸気系モデルの圧力値（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）は、添付された図４に示された通りであり、スロットルバルブモデルと吸入マニフォールドモデルとを利用して算出するが、スロットルバルブモデルは吸気系の始まりであるエアーフィルターからスロットルバルブとＩＳＡバルブとを含むもので、スロットルバルブの開度とエンジン回転数とを利用して基本的な吸入空気量を算出して、これを両端間の圧力差を利用して補正する。
【００４６】
その次に、吸入マニフォールドモデルは、吸入マニフォールドから始まって燃焼室までを含むもので、質量保存の法則を利用しスロットルを通じて吸入される空気量と燃焼室に流入される空気量とを算出し、これらの差による圧力差を算出して積分することにより、現在の吸気マニフォールドの圧力を算出するものである。図４の方法を反復的に行うことによってＭＡＰセンサー故障診断を行うことができ、ＭＡＰセンサーの故障と判断される場合に、前記吸気系モデルから計算された吸入マニフォールドの圧力を現在の状態の吸入マニフォールドの圧力として設定することにより、ＭＡＰセンサーの故障と判断される場合にもより信頼できる吸入マニフォールドの圧力を得ることができるようになる。
【００４７】
吸気系モデルの圧力値の検出についてより具体的に説明する。図５は、本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法で図４の吸気系モデルを利用して吸入マニフォールドの圧力を計算する過程を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、現在のスロットル開度とエンジン回転数とによる空気量値（ＫＦ＿ＭＡＳＳ＿ＴＨ）を予め設定された２次元テーブルを通じて算出し（Ｓ２００）、アイドル制御デューティの状態でＩＳＡバルブを通過する空気量（ｍ＿ｉｓａ）を算出し（Ｓ２０１）、スロットルバルブが閉鎖された状態でスロットルプレート間での漏洩空気流量（ｍ＿ｌｅａｋａｇｅ）を算出する（Ｓ２０２）。前記エンジン回転数とスロットル開度とによって予め設定された通過空気量テーブルは、実際のエンジンで測定されるデータにより構成され、一般にエンジン回転数が高くスロットル開度が大きいほどスロットル通過空気量が増加する。
【００４９】
ＩＳＡバルブ通過空気量（ｍ＿ｉｓａ）は、ＩＳＡバルブ開度によるＩＳＡバルブ通過空気量を意味し、実際のエンジンで測定してデータを得る。ＩＳＡバルブ通過空気量（ｍ＿ｉｓａ）は、ＩＳＡ開度が増加するのに伴って大きくなる。ＩＳＡバルブ通過空気量は、当業者によって容易に測定可能である。
【００５０】
漏洩空気量は、スロットルバルブを完全に閉鎖した状態で実験によって測定した値である。そして、前記で算出されたスロットル開度（ＴＰＳ）とエンジン回転数（ＲＰＭ）とによる空気量値（ＫＦ＿ＭＡＳＳ＿ＴＨ）、ＩＳＡバルブを通過する空気量（ｍ＿ｉｓａ）及びスロットルバルブが閉鎖された状態でのスロットルプレート間での漏洩空気量（ｍ＿ｌｅａｋａｇｅ）を考慮してスロットルを通過する基本空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ＿ｒａｗ）を算出する（Ｓ２０３）。
【００５１】
この時、前記で算出される基本空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ＿ｒａｗ）は、標準状態で測定された値であるので、これに対する現在のエンジン状態での補正が必要である。このためには、まず、空気温度に対する補正係数（Ｃｏｒｒ＿Ｔｅｍｐ）を式１を利用して算出する（Ｓ２０４）。Ｔ_０は、好ましくは摂氏０度の絶対温度（つまり、２７３゜Ｋ）に設定する。
【００５２】
【数７】

【００５３】
次に、スロットル両端の圧力比に対する空気通過量を補正しなければならない。図６は、本発明による吸気系モデルで検出されるスロットル両端の圧力比に対する空気流量の関係を示すグラフである。この補正は、スロットル両端の圧力比が一定の値（臨界圧力比、０．５２８３）以下である場合に図６のＡ領域に空気通過量が一定に維持され、その以上である場合は図６のＢ領域のようにしだいに減る現象を示し、圧力比が１の場合、つまり両端の圧力が同一な場合には空気通過量がないためである。
【００５４】
これを求めるために、まず、スロットル入口端の圧力（Ｐｔｈ＿ｉｎ）を算出しなければならないが、これは、シリンダー流入空気量による圧力降下テーブル値（ＫＦ＿ＰＲＥＳＳ＿ＤＲＯＰ）を通じて算出し、流入空気量が大きいほどスロットル入口端の圧力降下が大きく現れる傾向を示す。直前のシリンダー流入空気量（ｍ＿ｃｙｌｉｎｄｅｒ＿ｏｌｄ）を利用して圧力降下テーブルからスロットル入口端の圧力（Ｐｔｈ＿ｉｎ）を算出する（Ｓ２０５）。
【００５５】
次に、両端間の圧力比を利用して圧力比補正係数（Ｃｏｒｒ＿ＲＰＲＥＳＳ）を算出するが、これは、下記の式２で設定されるテーブル値（ＫＦ＿ＬＡＦ）が利用され、この時の吸入マニフォールドの圧力は以前の段階で求めた圧力モデル値（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ＿ｏｌｄ）である（Ｓ２０６）。
【００５６】
【数８】

式中、ｋは比熱比であり、空気の場合には１．４程度であり、空気燃料混合気である場合には理論空燃比で１．２６から１．２７程度であるとされている。
【００５７】
空気温度に対する補正係数（Ｃｏｒｒ＿Ｔｅｍｐ）及び圧力比補正係数（Ｃｏｒｒ＿ＲＰＲＥＳＳ）が算出されたら、現在スロットルを通過する空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ）を下記の式４のように算出する（Ｓ２０７）。
【数９】

【００５８】
スロットルを通過する補正空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ）が算出されたら、吸入マニフォールドでの圧力変化量（ｄｅｌｔａ＿Ｐ）を検出する（Ｓ２０８）。圧力変化量（ｄｅｌｔａ＿Ｐ）は、吸入マニフォールドに吸入される空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ）及びシリンダーに流入される空気量の差から発生するので、これを下記の式３のような理想気体方程式を使用して求める。
【００５９】
【数１０】

【００６０】
吸入マニフォールドに吸入される空気量（ｍ＿ｔｈ＿ｉｎ）は、前記で求めたスロットル通過空気量と同一である。
【００６１】
前記のように、吸入マニフォールドでの圧力変化量（ｄｅｌｔａ＿Ｐ）が算出されれば、この値を以前の計算で算出した吸入マニフォールドの圧力（Ｐｉｎ＿ｏｌｄ）と合せて現在の吸入マニフォールドに対する圧力（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）を算出する（Ｓ２０９）。
【００６２】
図７は、本発明による吸気系モデルで吸入マニフォールドの圧力に対する燃焼室内の吸入空気量の関係を示すグラフである。前記のように、現在の吸入マニフォールドに対する圧力（Ｐｉｎ＿ｍｏｄ）が算出されれば、次にシリンダーに流入される空気量を計算するために吸入マニフォールドの圧力に対する空気流量の比例関係を図７に示されている１次式に近似したモデルを利用して算出する。
【００６３】
このために、まず、各エンジン回転数によるシリンダー内部の残留気体圧力（Ｐｉｒｇ）が設定されているテーブル値（ＫＦ＿ＲＥＳ＿ＧＡＳ）から現在のエンジン回転数に対するシリンダー内部の残留気体圧力（Ｐｉｒｇ）を算出し、吸入空気量は、吸入マニフォールドの圧力だけでなくエンジン回転数によっても変化するので、現在の圧力に対する比例定数であるＫ値をエンジン回転数によって設定したテーブル値（ＫＦ＿ＭＡＳＳ＿ＰＳ）を通じて算出する（Ｓ２１０）。
【００６４】
前記のように、現在のエンジン回転数に対するシリンダー内部の残留気体圧力（Ｐｉｒｇ）と現在の圧力に対する比例定数であるＫ値とが算出されれば、これらの値を下記の式５のように演算してシリンダーに流入される実質的な空気量（ｍ＿ｃｙｌｉｎｄｅｒ）を計算する（Ｓ２１１）。
【００６５】
【数１１】

【００６６】
前記のような過程を通じてシリンダーに流入される実質的な空気量が算出されれば、以前の検出値を現在の検出値に更新して（Ｓ２１２）、この値を燃料噴射量算出に適用する。
【００６７】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明は、ＭＡＰセンサーの故障診断をセンサーの出力電圧の上限値と下限値との範囲の比較を通じて行うと同時に、吸気系モデル式から現在のエンジン状態の吸入マニフォールドの力を求めて算出された圧力値とＭＡＰセンサーから得られた圧力値とを比較してＭＡＰセンサーの異常を判断するので、ＭＡＰセンサーの出力電圧の上限値と下限値との範囲内での出力の歪曲などに対して故障判断を容易にすることができる。
【００６８】
また、ＭＡＰセンサーの故障時に、現在のエンジン回転数、スロットル開度、大気圧、吸入空気温度などを総合的に考慮した圧力値を使用することによって、始動性及び運転性を大きく害しない状態を維持し、吸入空気量の適切な予測によってエンジン運行中にも空燃比の深刻な歪曲を招かないのでエミッションを安定させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明による車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置を概略的に示すブロック図である。
【図３】本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法で吸気マニフォールドの圧力を推測するための吸気系モデルを示す図面である。
【図４】本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明による車両のＭＡＰセンサー故障診断方法で図４の吸気系モデルを利用して吸入マニフォールドの圧力を計算する過程を示すフローチャートである。
【図６】本発明による吸気系モデルで検出されるスロットル両端の圧力比に対する空気流量の関係を示すグラフである。
【図７】本発明による吸気系モデルで吸入マニフォールドの圧力に対する燃焼室内の吸入空気量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：ＭＡＰセンサー
２０：スロットルセンサー
３０：大気圧力センサー
４０：吸入空気温度センサー
５０：エンジン回転数（ＲＰＭ）センサー
６０：制御部
７０：インジェクター
８０：点火装置
１００：エンジンシステム
１０２：エアフィルター
１０４：スロットルボディー
１０６：スロットルプレート
１０８：吸入マニフォールド
１１０：ＭＡＰセンサー
１１２：アイドル速度調節器
１１８：燃焼室
１２０：エンジンシリンダー

Claims

吸入マニフォールド内の空気圧を示すＭＡＰ（ＭａｎｉｆｏｌｄＡｉｒＰｒｅｓｓｕｒｅ）センサーの出力信号が設定された範囲内であるかを判断するＭＡＰセンサー出力信号判断段階；
一つ以上のエンジン作動条件に基づいて吸入マニフォールドの圧力を計算する圧力計算段階；
前記ＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内である場合、ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さいかを判断する比較段階；
及び、前記出力信号判断段階でＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内でない場合、または前記比較段階で前記差が前記設定された値より小さくない場合に、前記計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する設定段階；
を含んでなることを特徴とする車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記設定段階で、ＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内でない場合、エラーカウンターを増加させ、増加したエラーカウンターが設定された値以上である場合に、前記計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定することを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記比較段階で、前記ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さくない場合にエラーカウンターを増加させ、増加したエラーカウンターが設定された値以上である場合に前記計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定することを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記比較段階は、スロットル開度センサー、カム位置センサー、及び吸入空気温度センサーが正常な場合に行われることを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記比較段階は、エンジン回転数が設定された回転数より小さい場合に行われることを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記比較段階は、スロットル開度変化量が設定された値より小さい場合に行われることを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記圧力計算段階で、前記エンジン作動条件は、エンジン回転数、スロットル開度、大気圧及び吸入空気温度を含むことを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記圧力計算段階は、
スロットル通過基本空気量を算出する段階；
前記算出されたスロットル通過基本空気量を補正してスロットル通過空気量を算出する段階；
前記算出されたスロットル通過空気量に基づいて吸入マニフォールドの圧力変化量を算出する段階；及び
前記算出された吸入マニフォールドの圧力変化量に基づいて吸入マニフォールドの圧力を算出する段階；
を含んでなることを特徴とする請求項１記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記スロットル通過基本空気量は、スロットル開度とエンジン回転数とによる基本通過空気量、アイドル速度調節器（ＩＳＡ；ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＡｃｔｕａｔｏｒ）通過空気量、及びスロットル漏洩通過空気量の合計から求められることを特徴とする請求項８記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記スロットル通過基本空気量の補正は、前記算出されたスロットル通過基本空気量に空気温度補正係数とスロットル両端圧力比補正係数とをかけて行われることを特徴とする、請求項８に記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記空気温度補正係数（Ｃｏｒｒ＿Ｔｅｍｐ）は、式１によって算出されることを特徴とする請求項１０記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記スロットル両端圧力比補正係数（Ｃｏｒｒ＿ＲＰＲＥＳＳ）は、式２によって算出されることを特徴とする請求項１０記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記吸入マニフォールドの圧力変化量（ｄｅｌｔａ＿Ｐ）は、式３によって算出されることを特徴とする請求項８記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記算出された吸入マニフォールドの圧力、シリンダー内部の残留気体圧力、及び設定された比例定数に基づいて、シリンダーに流入される空気量を算出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
前記シリンダー内部の残留気体圧力と前記設定された比例定数とは、各々エンジン回転数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１４記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断方法。
吸入マニフォールドの圧力を検出して該当する信号を出力するＭＡＰ（ＭａｎｉｆｏｌｄＡｉｒＰｒｅｓｓｕｒｅ）センサー；及び一つ以上のエンジン作動条件と前記ＭＡＰセンサーの出力信号とに基づいてＭＡＰセンサーの故障診断を行う制御部；を含むＭＡＰセンサー故障診断装置において、
前記制御部は、
前記ＭＡＰセンサーの出力信号が設定された範囲内であるかを判断する段階；
前記一つ以上のエンジン作動条件に基づいて吸入マニフォールドの圧力を計算する計算段階；
前記ＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内である場合、ＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さいかを判断する比較段階；及び
前記出力信号判断段階でＭＡＰセンサーの出力信号が前記設定された範囲内でない場合、または前記比較段階でＭＡＰセンサーの出力信号が示す吸入マニフォールドの圧力と計算された吸入マニフォールドの圧力との差が設定された値より小さくない場合に、計算された圧力を吸入マニフォールドの圧力として設定する段階；
を含む制御ロジックを行うようにプログラムされることを特徴とする車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置。
前記比較段階は、スロットル開度センサー、カム位置センサー、及び吸入空気温度センサーが正常な場合に行われるようにプログラムされることを特徴とする請求項１６記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置。
前記比較段階は、エンジン回転数が設定された回転数より小さく、スロットルポジション変化量が設定された値より小さい場合に行われるようにプログラムされることを特徴とする請求項１６記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置。
前記計算段階で、前記吸入マニフォールドの圧力は、エンジン回転数、スロットル開度、大気圧、及び吸入空気温度に基づいて算出されることを特徴とする請求項１６記載の車両におけるＭＡＰセンサー故障診断装置。