JP4259570B2 - バルブの異常判定装置、異常判定方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、バルブの異常判定装置、異常判定方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、内燃機関の吸気通路に設けられたバルブの異常を判定する技術に関する。

従来より、気筒内のタンブル流を強化するタンブルコントロールバルブ（以下、ＴＣＶ：Tumble Control Valveとも記載する）が知られている。ＴＣＶによりタンブル流が強化されると、たとえば点火プラグ付近に燃料を集めることが可能になる。そのため、空燃比が大幅にリーンの状態で内燃機関を運転したりして、エミッション性能を向上することができる。このＴＣＶは、エミッション性能に大きな影響を与えることから、ＯＢＤ（On board Diagnostic system）により異常であるか否かを判定する必要がある。

特開平１０−１２１９９１号公報（特許文献１）は、エンジン運転状態に基づいてエンジンの吸気系に備えた吸気制御弁を開閉して吸気流を制御すると共に、加速時或いは減速時に燃料噴射量を増量補正或いは減量補正するエンジンの吸気制御システムの故障診断装置を開示する。特許文献１に記載のエンジンの吸気制御システムの故障診断装置は、増量補正期間或いは減量補正期間の空燃比が吸気制御弁の正常作動時には取り得ない値を示したとき、吸気制御システムの故障と診断する診断手段を含む。

この公報に記載の故障診断装置によれば、加速増量補正期間或いは減速減量補正期間で、空燃比が吸気制御弁の正常作動時には取り得ない値を示しているときに吸気制御システムの故障と診断する。吸気制御システムが故障し、低負荷運転から高負荷運転に移行する加速時に吸気制御弁が閉弁しているときには、正常時に対し、吸気制御弁の閉弁による吸気抵抗によって充填効率が低下して燃焼室内に吸入する新気の量が減少する。このとき、空燃比のリッチになり、空燃比が吸気制御弁の正常作動時には取り得ない値を示す。また、吸気制御システムの故障によって、高負荷運転から低負荷運転に移行する減速時において吸気制御弁が開弁しているときには、正常時に対し、吸気制御弁の開弁により充填効率が上昇して燃焼室内に吸入する新気の量が増加する。このとき、空燃比のリーンになり、空燃比が吸気制御弁の正常作動時には取り得ない値を示す。したがって、加速増量補正期間或いは減速減量補正期間の空燃比を判断することで、吸気制御システムの故障を診断することができる。
特開平１０−１２１９９１号公報

ところで、一般的な自動車の内燃機関には、複数の気筒が設けられる。このような内燃機関には、各気筒に対して少なくとも一つずつＴＣＶが設けられる。一方、空燃比を検出する空燃比センサは、気筒毎の空燃比を検出するのではなく、内燃機関全体の空燃比を検出する。したがって、複数あるＴＣＶのうちの一つが異常であっても、空燃比センサにより検出される空燃比に与える影響は小さい。そのため、特開平１０−１２１９９１号公報に記載の故障診断装置のように、空燃比からＴＣＶの故障を判定するようにした場合、複数あるＴＣＶのうちの一つが異常であっても、ＴＣＶの異常を検出できない場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常を精度よく判定することができるバルブの異常判定装置、異常判定方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係るバルブの異常判定装置は、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定装置である。この異常判定装置は、バルブを作動するアクチュエータの駆動力を検出するための手段と、アクチュエータの駆動力が予め定められた判定値より小さい場合、バルブが異常であると判定するための手段とを含む。第５の発明に係るバルブの異常判定方法は、第１の発明に係るバルブの異常判定装置と同様の要件を備える。

第１または５の発明によると、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブを作動するアクチュエータの駆動力が検出される。バルブは吸気通路に設けられることから、バルブを作動するアクチュエータの負荷は、吸入空気量に応じて大きくなる。また、バルブが破損するなどの異常が発生した場合には、それだけアクチュエータの負荷が小さくなる。たとえば複数のバルブが一つのアクチュエータにより作動される場合において、複数のバルブのうちのいずれか一つのバルブが破損するなどの異常が発生した場合においても、それだけアクチュエータの負荷が小さくなる。したがって、アクチュエータを作動させる際の駆動力が小さくなる。そこで、アクチュエータの駆動力が予め定められた判定値より小さい場合、バルブが異常であると判定される。これにより、複数のバルブが一つのアクチュエータにより作動される場合において、複数のバルブのうちのいずれか一つが破損するなどの異常が発生した場合に、バルブが異常であると判定することができる。そのため、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常を精度よく判定することができるバルブの異常判定装置または異常判定方法を提供することができる。

第２の発明に係るバルブの異常判定装置は、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定装置である。この異常判定装置は、バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間を計測するための手段と、バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が予め定められた判定値より短い場合、バルブが異常であると判定するための手段とを含む。第６の発明に係るバルブの異常判定方法は、第２の発明に係るバルブの異常判定装置と同様の要件を備える。

第２または６の発明によると、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が計測される。バルブは吸気通路に設けられることから、バルブを作動するアクチュエータの負荷は、吸入空気量に応じて大きくなる。また、バルブが破損するなどの異常が発生した場合には、それだけアクチュエータの負荷が小さくなる。たとえば複数のバルブが一つのアクチュエータにより作動される場合において、複数のバルブのうちのいずれか一つのバルブが破損するなどの異常が発生した場合においても、それだけアクチュエータの負荷が小さくなる。したがって、バルブの作動に要する時間が短くなる。そこで、バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が予め定められた判定値より短い場合、バルブが異常であると判定される。これにより、複数のバルブが一つのアクチュエータにより作動される場合において、複数のバルブのうちのいずれか一つが破損するなどの異常が発生した場合に、バルブが異常であると判定することができる。そのため、内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常を精度よく判定することができるバルブの異常判定装置または異常判定方法を提供することができる。

第３の発明に係るバルブの異常判定装置は、第１または２の発明の構成に加え、内燃機関が停止状態である場合においてバルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、判定値がより大きくなるように補正するための手段を含む。第７の発明に係るバルブの異常判定方法は、第３の発明に係るバルブの異常判定装置と同様の要件を備える。

第３または７の発明によると、内燃機関が停止状態である場合においてバルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、判定値がより大きくなるように補正される。これにより、内燃機関に吸入される空気による力がバルブに作用しない状態においてバルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間に基づいて、判定値を補正することができる。そのため、バルブを作動させるための機構自体による負荷などの経時変化の影響を判定値に反映することができる。その結果、バルブの異常を精度よく判定することができる。

第４の発明に係るバルブの異常判定装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、バルブは、タンブルコントロールバルブである。第８の発明に係るバルブの異常判定方法は、第４の発明に係るバルブの異常判定装置と同様の要件を備える。

第４または８の発明によると、吸気通路にタンブルコントロールバルブが設けられる内燃機関において、タンブルコントロールバルブの異常を精度よく判定することができる。

第９の発明に係るプログラムは、第５〜８のいずれかの発明に係るバルブの異常判定方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第１０の発明に係る記録媒体は、第５〜８のいずれかにの発明に係るバルブの異常判定方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

第９または第１０の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第５〜８のいずれかの発明に係るバルブの異常判定方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型８気筒エンジンなど、種々の形式のエンジンに適用可能である。本実施の形態に係る異常判定装置は、たとえば、エンジンＥＣＵのＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムにより実現される。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御され、スロットル開度センサ７２によりスロットルバルブ７０の開度（スロットル開度）が検出される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０がそれぞれ設けられている。筒内噴射用インジェクタ１１０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

高圧燃料ポンプ１５０は燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

このエンジンシステムにおける燃料供給システムは、筒内噴射用インジェクタ１１０、燃料分配管１３０、逆止弁１４０、高圧燃料ポンプ１５０、電磁スピル弁１５２、燃料圧レギュレータ１７０、低圧燃料ポンプ１８０、燃料フィルタ１９０、燃料タンク２００から構成される。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧は入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ４００が取付けられ、この水温センサ４００の出力電圧は入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４１０が取付けられ、この燃料圧センサ４１０の出力電圧は入力ポート３５０に入力される。

三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４３０に接続され、アクセル開度センサ４３０の出力電圧は、入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４４０が接続されている。

エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４３０および回転数センサ４４０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態（吸入空気量等）に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図１に示すように、インテークマニホールド２０内には、各気筒１１２に対して一つずつ、すなわち合計四つのＴＣＶ５１０が設けられる。四つのＴＣＶ５１０は、一本のシャフト５２０にボルトなどを用いて固定される。シャフト５２０は、一つのドライバモータ５３０により回転せしめられる。すなわち、四つのＴＣＶ５１０は一つのドライバモータ５３０により開閉せしめられる。

ＴＣＶ５１０の開度、すなわちドライバモータ５３０の作動量は、開度センサ５４０により検出される。開度センサ５４０は、ＴＣＶ５１０の開度に比例した出力電圧を発生し、この開度センサ５４０の出力電圧は入力ポート３５０に入力される。

ドライバモータ５３０の駆動力は、電流値に比例する。ドライバモータ５３０の電流値は、ＴＣＶ５１０の開度が目標開度になるように、開度と目標開度との差を用いてエンジンＥＣＵ３００により少なくとも積分制御される。したがって、ドライバモータ５３０の電流値は、ＴＣＶ５１０の開度と目標開度とが乖離している時間が長いほど大きくなる。

たとえば、吸入空気量が大きいほど、ＴＣＶ５１０に作用する力、すなわちドライバモータ５３０の負荷が大きくなるため、ＴＣＶ５１０の開度と目標開度とが乖離している時間、すなわちＴＣＶ５１０の開度が目標開度になるまでに要する時間が長くなる。そのため、図２に示すように、吸入空気量が大きいほど、ドライバモータ５３０の駆動力が大きくなる。なお、ドライバモータ５３０の電流値の制御方法はこれに限らない。

図３において実線で示すように、ＴＣＶ５１０が閉じた状態であると、図３において破線で示す全開の状態に比べて、気筒１１２内におけるタンブル流が強化される。タンブル流を強化すると、噴射された燃料を点火プラグ付近に集め易くなる。そのため、空燃比が大幅にリーンの状態で内燃機関を運転したりして、エミッション性能を向上することができる。

ところで、ＴＣＶ５１０が破損するなどの異常が発生すると、ＴＣＶ５１０を正常に開閉することができない。ＴＣＶ５１０は、エミッション性能に大きな影響を与えることから、ＯＢＤにより異常であるか否かを判定する必要がある。

ここで、前述したように、ドライバモータ５３０の駆動力は、吸入空気量、すなわちＴＣＶ５１０に作用する力に応じて変化する。したがって、図４に示すようにドライバモータ５３０の駆動力は、ＴＣＶ５１０が破損するなどの異常が発生したＴＣＶ５１０の数が多いほど、小さくなる。そこで、本実施の形態においては、ドライバモータ５３０の駆動力、すなわち電流値に基づいて、ＴＣＶ５１０が異常であるか否かを判定する。

図５を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００の機能について説明する。なお、以下に説明するエンジンＥＣＵ３００の機能は、ハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。

エンジンＥＣＵ３００は、電流値検出部６００と、異常判定部６１０と、補正部６２０と、計測部６３０とを含む。電流値検出部６００は、ドライバモータ５３０の電流値を検出する。なお、ドライバモータ５３０の電流値は、エンジンＥＣＵ３００自体が決定しているため、ドライバモータ５３０の電流値の検出は、エンジンＥＣＵ３００の内部で行なわれる。

異常判定部６１０は、ドライバモータ５３０の電流値が判定値Ｓ（Ｉ）より小さい場合、ＴＣＶ５１０が異常であると判定する。判定値Ｓ（Ｉ）は、全てのＴＣＶ５１０が正常である場合のドライバモータ５３０の電流値に対応するように、吸入空気量をパラメータとしたマップに従って定められる。

補正部６２０は、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間に基づいて、判定値Ｓ（Ｉ）を補正する。たとえば、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間が長いほど、より大きくなるように判定値Ｓ（Ｉ）が補正される。

計測部６３０は、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間を計測する。

図６を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは予め定められた周期で繰り返し実行される。また、エンジン１０が停止中である場合、すなわちエンジンＥＣＵ３００が起動していない場合は、エンジンＥＣＵ３００がタイマにより起動されて、以下に説明するプログラムを実行する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の運転中であるか否かを判別する。エンジン１０の運転中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ３００は、予め定められた異常判定条件が成立したか否かを判断する。ここで、異常判定条件とは、たとえば、フューエルカットが実行中であって、吸入吸気量が予め定められた範囲内であって、エンジン回転数が予め定められた範囲内であって、エンジン回転数の変化率がしきい値以下であるという条件である。なお、異常判定条件はこれに限らない。異常判定条件が成立すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットル開度が予め定められた開度になるように、スロットルバルブ７０を制御する。

Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度まで閉動作を行なうように、ドライバモータ５３０を制御する。すなわち、ＴＣＶ５１０が予め定められた作動量だけ作動するようにドライバモータ５３０が制御される。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ３００は、ドライバモータ５３０の電流値を検出する。なお、ドライバモータ５３０の電流値はエンジンＥＣＵ３００自体が決定しているため、電流値の検出はエンジンＥＣＵ３００の内部で行なわれる。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、ドライバモータ５３０の電流値が判定値Ｓ（Ｉ）よりも小さいか否かを判断する。ドライバモータ５３０の電流値が判定値Ｓ（Ｉ）よりも小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＴＣＶ５１０が異常であると判定する。Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＴＣＶ５１０が正常であると判定する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、予め定められた学習条件が成立したか否かを判断する。学習条件は、たとえば補機バッテリ（図示せず）の電圧がしきい値以上であり、気圧が予め定められた範囲内であり、外気温が予め定められた範囲内であるという条件である。なお、学習条件はこれに限らない。学習条件が成立すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１２２にて、エンジンＥＵＣ３００は、ＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるようにドライバモータ５３０を制御する。すなわち、ＴＣＶ５１０が予め定められた作動量だけ作動するようにドライバモータ５３０が制御される。Ｓ１２４にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間を計測する。

Ｓ１２６にて、エンジンＥＣＵ３００は、判定値Ｓ（Ｉ）を補正（学習）する。エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間が長いほど、より大きくなるように判定値Ｓ（Ｉ）が補正される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００の動作について説明する。

エンジン１０の運転中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、異常判定条件が成立したか否かが判断される（Ｓ１０２）。フューエルカットが実行中であって、吸入吸気量が予め定められた範囲内であって、エンジン回転数が予め定められた範囲内であると、ＴＣＶ５１０を介してドライバモータ５３０に負荷がかかり、かつ負荷が安定した状態であるといえる。また、エンジン回転数の変化率がしきい値以下であると、急減速時ではなく、ドライバモータ５３０の電流値をモニタするのに十分な時間があるといえる。

したがって、フューエルカットが実行中であって、吸入吸気量が予め定められた範囲内であって、エンジン回転数が予め定められた範囲内であって、エンジン回転数の変化率がしきい値以下であるという異常判定条件が成立すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＴＣＶ５１０の異常判定を行なうために、スロットル開度が予め定められた開度になるようにスロットルバルブ７０が制御される（Ｓ１０４）。これにより、吸入空気量を安定化することができる。

その後、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度まで閉動作を行なうように、ドライバモータ５３０が制御され（Ｓ１０６）、ドライバモータ５３０の電流値が検出される（Ｓ１０８）。

ドライバモータ５３０の電流値が判定値Ｓ（Ｉ）よりも小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ドライバモータ５３０の負荷が正常時に比べて小さい状態、すなわち、少なくともいずれか一つのＴＣＶ５１０が破損するなどの異常が発生した状態であるといえる。

この場合、ＴＣＶ５１０が異常であると判定される（Ｓ１１２）。一方、ドライバモータ５３０の電流値が判定値Ｓ（Ｉ）以上であると（Ｓ１１０にてＮＯ）、ＴＣＶ５１０が正常であると判定される（Ｓ１１４）。

ところで、ドライバモータ５３０の負荷は、吸入空気量の他、シャフト５２０などの摩擦係数やシャフト５２０などに付着するオイルなどによる影響を受ける。すなわち、ＴＣＶ５１０を作動させる機構自体によるドライバモータ５３０の負荷は経時変化する。

負荷の経時変化をＴＣＶ５１０の異常判定において考慮するため、エンジン１０の停止時（Ｓ１００にてＮＯ）、すなわち吸入空気量が「０」である場合に学習条件が成立すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、ＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるようにドライバモータ５３０が制御され（Ｓ１２２）、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間が計測される（Ｓ１２４）。

エンジン１０の停止時においてエンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間に基づいて、ＴＣＶ５１０の異常判定に用いられる判定値Ｓ（Ｉ）が補正される（Ｓ１２６）。これにより、ＴＣＶ５１０の異常判定を精度よく行なうことができる。

以上のように、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵによれば、ドラバモータの駆動力、すなわち電流値が判定値Ｓ（Ｉ）より小さいと、ＴＣＶが異常であると判定される。これにより、四つのＴＣＶのうちのいずれか一つが破損した場合においても、ＴＣＶが異常であることを判定することができる。そのため、ＴＣＶの異常を精度よく判定することができる。

なお、本実施の形態においては、ドライバモータ５３０の電流値を用いてＴＣＶ５１０の異常判定を行なっていたが、電流値の代わりに、その他、電圧値や、デューティ制御におけるデューティ比など、ドライバモータ５３０の駆動力に関連する値であれば、どのような値を用いてもよい。さらに、電流計を用いてドライバモータ５３０の電流値を検出したり、電圧計を用いてドライバモータ５３０の電圧値を検出したりするようにしてもよい。

また、全閉から全開までの作動量とは異なる作動量だけＴＣＶ５１０を作動させるために要する時間を用いてしきい値Ｓ（Ｉ）を補正するようにしてもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ドライバモータの電流値の代わりに、ＴＣＶが全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間を用いて、ＴＣＶの異常判定を行なう点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図７を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００の機能について説明する。なお、以下に説明するエンジンＥＣＵ３００の機能は、ハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。

エンジンＥＣＵ３００は、第１計測部６４０と、異常判定部６５０と、補正部６６０と、第２計測部６７０とを含む。

第１計測部６４０は、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間ΔＴを計測する。

異常判定部６５０は、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間ΔＴ判定値Ｓ（Ｔ）より小さい場合、ＴＣＶ５１０が異常であると判定する。判定値Ｓ（Ｔ）は、全てのＴＣＶ５１０が正常である場合においてＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間に対応するように、吸入空気量をパラメータとしたマップに従って定められる。

補正部６６０は、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間に基づいて、判定値Ｓ（Ｔ）を補正する。たとえば、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間が長いほど、より大きくなるように判定値Ｓ（Ｉ）が補正される。

第２計測部６７０は、エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間を計測する。

図８を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは予め定められた周期で繰り返し実行される。また、前述の第１の実施の形態と同じ処理については、同じステップ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

Ｓ２０８にて、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間ΔＴを計測する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間ΔＴが判定値Ｓ（Ｔ）よりも小さいか否かを判断する。ＴＣＶ５１０が全開の状態から予め定められた開度になるまでに要する時間ΔＴが判定値Ｓ（Ｔ）よりも小さいと（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ２２６にて、エンジンＥＣＵ３００は、判定値Ｓ（Ｔ）を補正（学習）する。エンジン１０の停止中においてＴＣＶ５１０が全閉の状態から全開の状態になるまでに要する時間が長いほど、より大きくなるように判定値Ｓ（Ｔ）が補正される。このようにしても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、全閉から全開までの作動量とは異なる作動量だけＴＣＶ５１０を作動させるために要する時間を用いてしきい値Ｓ（Ｔ）を補正するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 ドライバモータの駆動力を示す図（その１）である。 ＴＣＶを示す図である。 ドライバモータの駆動力を示す図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、７２ スロットル開度センサ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、４００ 水温センサ、４１０ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４３０ アクセル開度センサ、４４０ 回転数センサ、５１０ ＴＣＶ、５２０ シャフト、５３０ ドライバモータ、５４０ 開度センサ、６００ 電流値検出部、６１０ 異常判定部、６２０ 補正部、６３０ 計測部、６４０ 第１計測部、６５０ 異常判定部、６６０ 補正部、６７０ 第２計測部。

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定装置であって、
   前記バルブを作動するアクチュエータの駆動力を検出するための手段と、
   前記アクチュエータの駆動力が予め定められた判定値より小さい場合、前記バルブが異常であると判定するための手段と、
   前記内燃機関が停止状態である場合において前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、前記判定値がより大きくなるように補正するための手段とを含む、バルブの異常判定装置。
2. 内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定装置であって、
   前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間を計測するための手段と、
   前記バルブが前記予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が予め定められた判定値より短い場合、前記バルブが異常であると判定するための手段と、
   前記内燃機関が停止状態である場合において前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、前記判定値がより大きくなるように補正するための手段とを含む、バルブの異常判定装置。
3. 前記バルブは、タンブルコントロールバルブである、請求項１または２に記載のバルブの異常判定装置。
4. 内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定方法であって、
   前記バルブを作動するアクチュエータの駆動力を検出するステップと、
   前記アクチュエータの駆動力が予め定められた判定値より小さい場合、前記バルブが異常であると判定するステップと、
   前記内燃機関が停止状態である場合において前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、前記判定値がより大きくなるように補正するステップとを含む、バルブの異常判定方法。
5. 内燃機関の吸気通路に設けられるバルブの異常判定方法であって、
   前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間を計測するステップと、
   前記バルブが前記予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が予め定められた判定値より短い場合、前記バルブが異常であると判定するステップと、
   前記内燃機関が停止状態である場合において前記バルブが予め定められた作動量だけ作動するまでの時間が長いほど、前記判定値がより大きくなるように補正するステップとを含む、バルブの異常判定方法。
6. 前記バルブは、タンブルコントロールバルブである、請求項４または５に記載のバルブの異常判定方法。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の異常判定方法をコンピュータに実現させるプログラム。
8. 請求項４〜６のいずれかに記載の異常判定方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images