JP5643165B2 - エアクリーナの寿命推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸入空気を濾過するエアクリーナの目詰まりによる寿命を判定するエアクリーナの寿命推定装置に関する。

従来のエアクリーナの寿命を推定する推定装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この推定装置は、吸気通路に配置されたエアクリーナのエレメントの出口側の負圧が、吸入空気がエレメントを通る際の圧力の損失によって、その目詰まり度合および吸入空気量に応じて上昇するとともに、エレメントの目詰まり度合が所定値のときには、吸入空気量にかかわらず、エレメントの出口側の負圧と入口側の負圧との比がほぼ一定になることに着目したものである。

このような観点から、この推定装置では、エレメントの出口側の負圧を第１圧力変換器によって検出し、エレメントの入口側の負圧を第２圧力変換器によって検出する。また、第２圧力変換器の出力を所定の比率で増幅するとともに、比較器により、第１圧力変換器の出力を増幅された第２圧力変換器の出力と比較する。その結果、第１圧力変換器の出力がより小さいときには、エレメントの目詰まり度合が上記の所定値以下であることで、エアクリーナが寿命に達していないと判定する一方、第１圧力変換器の出力がより大きくなったときには、エレメントの目詰まり度合が所定値を超え、エアクリーナが寿命に達したと判定する。

実公昭５８−１５８９５号公報

上述した従来の推定装置は、基本的に、エアクリーナのエレメントを吸入空気が通る際の圧力損失によって生じる上流側と下流側との負圧の差に基づいて、エレメントの詰まり具合を推定し、エアクリーナの寿命を判定するものである。このため、吸入空気量が小さい場合には、エレメントにおける圧力損失が小さく、その上下流間の負圧の差が小さくなるため、エアクリーナの寿命を常時、精度良く判定することができない。また、通常は設けられていないエアクリーナの入口側の第２圧力変換器を、エアクリーナの寿命を推定するための専用の機器として設置しなければならず、部品点数および製造コストが増大してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、安価な構成で、エアクリーナの寿命を常時、精度良く推定でき、それにより、エアクリーナをその限界付近まで効率良く使用することができるエアクリーナの寿命推定装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の吸気通路４に配置され、吸気通路４を通って内燃機関３に吸入される吸入空気を濾過するエアクリーナ６の目詰まりによる寿命を推定するエアクリーナの寿命推定装置であって、内燃機関３の運転中、エアクリーナ６の寿命を表す寿命パラメータＲＣＬを随時、算出する寿命パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１０）と、吸入空気量ＧＡＩＲを検出する吸入空気量検出手段（エアフローセンサ２１）と、エアクリーナ６の下流側の吸入空気の圧力（実施形態における（以下、本項において同じ）吸気圧ＰＢＡ）、および吸入空気量ＧＡＩＲを調整するためのスロットル弁８の開度（スロットル弁開度）θＴＨの少なくとも一方である吸気パラメータを検出する吸気パラメータ検出手段（吸気圧センサ２３、スロットル弁開度センサ２２）と、エアクリーナ６の目詰まりの度合と、吸入空気量ＧＡＩＲと、吸気パラメータとの関係を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、図３および図４）と、検出された吸入空気量ＧＡＩＲが所定値（しきい値ＧＲＥＦ）以上のときに、吸入空気量ＧＡＩＲおよび検出された吸気パラメータに応じ、記憶手段に記憶された関係に基づいて、寿命パラメータ算出手段により寿命パラメータＲＣＬを算出する際の基準となる基準値ＲＣＬ０を算出し、更新する基準値更新手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１７）と、を備えることを特徴とする。

このエアクリーナの寿命推定装置によれば、内燃機関の運転中、寿命パラメータ算出手段により、エアクリーナの寿命を表す寿命パラメータを随時、算出する。また、記憶手段には、エアクリーナの目詰まりの度合と、吸入空気量と、吸気パラメータとの関係が、記憶されている。この吸気パラメータは、エアクリーナの下流側の吸入空気の圧力（以下「吸気圧」という）、およびスロットル弁の開度の少なくとも一方である。

目詰まりが生じたエアクリーナに吸入空気が通されると、その目詰まり度合および吸入空気量に応じた圧力損失がエアクリーナで発生し、この圧力損失の分、吸気圧が低下する。したがって、吸入空気量および吸気圧が定まれば、エアクリーナの目詰まり度合が概ね定まる。また、吸気通路にスロットル弁が設けられている場合には、スロットル弁の開度およびエアクリーナの目詰まり度合に応じて吸入空気量が変化するため、吸入空気量およびスロットル弁開度が定まれば、エアクリーナの目詰まり度合が概ね定まる。

このような観点から、本発明によれば、吸入空気量および上記の吸気パラメータ（吸気圧および／またはスロットル弁開度）を検出するとともに、検出された吸入空気量および吸気パラメータに応じ、記憶手段に記憶された関係に基づいて、寿命パラメータ算出手段により寿命パラメータを算出する際の基準となる基準値を算出し、更新する。また、この基準値の更新は、検出された吸入空気量が所定値以上であることを条件として、すなわち、エアクリーナの目詰まり度合に応じた吸気圧や吸入空気量の変化量が大きな状態で、行われる。したがって、この基準値を、エアクリーナの実際の目詰まり度合を良好に反映させながら、精度良く算出し、更新できる。

そして、更新された基準値を基準として、寿命パラメータを随時、算出するので、寿命パラメータ算出手段自体による寿命パラメータの算出精度があまり高くない場合でも、精度のより高い基準値を基準とすることで、寿命パラメータの算出精度を維持できる。その結果、算出された寿命パラメータに基づいて、エアクリーナの寿命を常時、精度良く推定でき、その推定結果に基づいて、エアクリーナをその限界付近まで効率良く使用することができる。

また、基準値の更新に用いられる吸入空気量と吸気圧および／またはスロットル弁開度は、内燃機関を制御するためのパラメータとして通常、用いられるものである。したがって、これらのパラメータを検出するための既存の検出手段を利用しながら、安価な構成で、本発明の寿命推定装置を実現することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエアクリーナの寿命推定装置において、吸気パラメータ検出手段は、吸気パラメータとして、スロットル弁の開度を検出し、基準値算出手段は、吸入空気量ＧＡＩＲが所定値以上で、かつ検出されたスロットル弁の開度が所定開度（しきい値θＲＥＦ）以上のときに、基準値ＲＣＬ０を算出すること（図２のステップ５、６）を特徴とする。

この構成によれば、吸入空気量が所定値以上であることに加えて、検出されたスロットル弁開度が所定開度以上であることを条件として、寿命パラメータの基準値が算出される。したがって、エアクリーナの目詰まり度合に応じた吸気圧や吸入空気量の変化量がさらに大きな状態で、寿命パラメータの基準値を算出・更新でき、基準値の精度をさらに高めることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のエアクリーナの寿命推定装置において、吸入空気量ＧＡＩＲの積算値（吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲ）を算出する吸入空気量積算値算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ７）をさらに備え、寿命パラメータ算出手段は、算出された吸入空気量ＧＡＩＲの積算値に応じて、寿命パラメータＲＣＬを算出すること（図２のステップ８〜１０）を特徴とする。

この構成によれば、吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量を用い、その積算値を算出するだけで、寿命パラメータを算出できるので、部品点数および製造コストを抑制することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載のエアクリーナの寿命推定装置において、内燃機関３は車両に動力源として搭載されており、車両の走行距離の積算値（走行距離積算値ΣＤＴ）を算出する走行距離積算値算出手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３２）をさらに備え、寿命パラメータ算出手段は、算出された走行距離の積算値に応じて、寿命パラメータＲＣＬを算出すること（図７のステップ３３、９、１０）を特徴とする。

この構成によれば、車両の走行距離を求め、その積算値を算出するだけで、寿命パラメータを算出できるので、部品点数および製造コストを抑制することができる。

本発明によるエアクリーナの寿命推定装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。 エアクリーナの寿命判定処理を示すフローチャートである。 寿命判定処理において新品時吸気圧の算出に用いられるマップある。 寿命判定処理において寿命時吸気圧の算出に用いられるマップある。 スロットル弁開度が一定の場合の、吸入空気量と新品時吸気圧および寿命時吸気圧との関係を示す図である。 寿命判定処理によって得られる動作例を示す図である。 寿命判定処理の変形例を示すフローチャートである。 寿命パラメータの基準値の他の方法による算出処理を示すフローチャートである。 図８の算出処理において実捕捉ダスト量の算出に用いられるマップである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１には、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３が示されている。このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたガソリンエンジンであり、吸気通路４および排気通路５が接続されている。

吸気通路４の上流部には、エアクリーナ６が設けられている。エアクリーナ６は、吸気通路４を塞ぐように配置されたエレメント（図示せず）を有しており、エンジン３に吸入される空気が通る際に、吸入空気中のダストなどを捕捉し、吸入空気を濾過する。

また、エアクリーナ６の下流側には、スロットル弁機構７が設けられている。スロットル弁機構７は、吸気通路４に配置された回動自在のスロットル弁８と、これを駆動するアクチュエータ９などで構成されている。スロットル弁８の開度（以下「スロットル弁開度」という）θＴＨは、アクチュエータ９に供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが調整される。

吸入空気量ＧＡＩＲは、エアクリーナ６のすぐ下流側に設けられたエアフローセンサ２１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、スロットル弁開度θＴＨはスロットル弁開度センサ２２によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、スロットル弁８の下流側には、吸気圧センサ２３が設けられている。吸気圧センサ２３は、吸入空気の圧力（以下「吸気圧」という）を絶対圧として検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２にはさらに、エンジン回転数センサ２４から、エンジン３の回転数（エンジン回転数）ＮＥを表す検出信号が、アクセル開度センサ２５から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ２６から、車両の速度（車速）ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。また、ＥＣＵ２には、エアクリーナ６が寿命に達したことを運転者に警告するための警告灯１０が接続されている。

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）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３および車両の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン３への燃料噴射量などを制御する燃料噴射制御や、スロットル弁８を介した吸入空気量制御などのエンジン３の各種の制御処理を実行する。

本実施形態では特に、ＥＣＵ２は、エアクリーナ６の寿命を判定する寿命判定処理を実行する。本実施形態では、ＥＣＵ２が、寿命パラメータ算出手段、記憶手段、基準値更新手段、吸入空気量積算値算出手段、および走行距離積算値算出手段に相当する。

図２は、この寿命判定処理を示す。本処理は、ダストなどの目詰まりによるエアクリーナ６の寿命を表す寿命パラメータＲＣＬを随時、算出するとともに、算出した寿命パラメータＲＣＬに基づいて、エアクリーナ６の寿命を判定するものであり、所定の周期ΔＴで繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、今回がエンジン３の始動直後であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、始動直後のときには、後述する基準値更新完了フラグＦ＿ＤＯＮＥを「０」にリセットし（ステップ２）、本処理を終了する。

前記ステップ１の答がＮＯで、エンジン３の始動直後でないときには、基準値更新完了フラグＦ＿ＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ４）。前記ステップ２の実行により、エンジン３の始動後には、このステップ４の答がＮＯになる。その場合には、検出された吸入空気量ＧＡＩＲが所定のしきい値ＧＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ５）とともに、検出されたスロットル弁開度θＴＨが所定のしきい値θＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ６）。

これらの答のいずれかがＮＯで、ＧＡＩＲ＜ＧＲＥＦまたはθＴＨ＜θＲＥＦのときには、ステップ７以降において、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに基づき、寿命パラメータＲＣＬを算出する。この寿命パラメータＲＣＬは、目詰まりによるエアクリーナ６の寿命を百分率で表すものであり、その値が小さいほど、目詰まりの度合が高く、エアクリーナ６の寿命が短いことを表す。また、エアクリーナ６の交換時には、寿命パラメータＲＣＬとその基準値ＲＣＬ０は１００％にリセットされ、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲは値０にリセットされる。

まずステップ７では、今回検出された吸入空気量ＧＡＩＲを前回までに積算された吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに加算することによって、今回の吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲを算出する。次に、算出した吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに所定のダスト濃度係数ＫＤを乗算することによって、推定捕捉ダスト量ＱＤを算出する（ステップ８）。このダスト濃度係数ＫＤは、エアクリーナ６に捕捉される分の吸入空気中のダスト濃度に相当するものであり、車両の最も厳しい使用環境、例えば工事現場などを想定して設定される。また、推定捕捉ダスト量ＱＤは、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲの算出期間中にエアクリーナ６に捕捉されたと推定されるダスト量を表す。

次に、算出した推定捕捉ダスト量ＱＤを所定の限界ダスト量ＱＤＯＬＤで除算することによって、寿命パラメータの減少量ΔＲＣＬを算出する（ステップ９）。この限界ダスト量ＱＤＯＬＤは、エアクリーナ６の目詰まりが限界に達することで、寿命に至るときのエアクリーナ６における捕捉ダスト量に相当する。したがって、上記ステップ９で算出される減少量ΔＲＣＬは、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲの算出期間中における寿命パラメータＲＣＬの減少量を表す。次に、算出した減少量ΔＲＣＬを寿命パラメータの基準値ＲＣＬ０から減算することによって、その時点での寿命パラメータＲＣＬを算出する（ステップ１０）。

次に、算出した寿命パラメータＲＣＬが所定のしきい値ＲＯＬＤ以下であるか否かを判別する（ステップ１１）。この答がＮＯで、ＲＣＬ＞ＲＯＬＤのときには、エアクリーナ６がまだ寿命に達していないとして、寿命フラグＦ＿ＣＬＮＧを「０」にセットし（ステップ１２）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ１１の答がＹＥＳで、寿命パラメータＲＣＬがしきい値ＲＯＬＤ以下になったときには、エアクリーナ６が寿命に達したとして、そのことを表すために、寿命フラグＦ＿ＣＬＮＧを「１」にセットする（ステップ１３）とともに、警告灯１０を点灯させ（ステップ１４）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ５および６の答がいずれもＹＥＳであり、吸入空気量ＧＡＩＲがしきい値ＧＲＥＦ以上で、かつスロットル弁開度θＴＨがしきい値以上θＲＥＦのときには、所定の条件が成立しているとして、ステップ１５以降において、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０を算出する。

まずステップ１５および１６では、スロットル弁開度θＴＨおよび吸入空気量ＧＡＩＲに応じ、図３および図４に示すマップをそれぞれ検索することによって、新品時吸気圧ＰＮＥＷおよび寿命時吸気圧ＰＯＬＤを算出する。

この新品時吸気圧ＰＮＥＷは、エアクリーナ６が新品で、目詰まりがまったく生じていないときに得られる吸気圧ＰＢＡに相当し、図３のマップは、様々なスロットル弁開度θＴＨおよび吸入空気量ＧＡＩＲに対する新品時吸気圧ＰＮＥＷとの関係を、実験などによってあらかじめ求め、マップ化したものである。また、寿命時吸気圧ＰＯＬＤは、エアクリーナ６が目詰まりによって寿命に達したときに得られる吸気圧ＰＢＡに相当し、図４のマップは、様々なスロットル弁開度θＴＨおよび吸入空気量ＧＡＩＲに対する寿命時吸気圧ＰＮＥＷとの関係を、実験などによってあらかじめ求め、マップ化したものである。

図５は、上記の関係の一例を示しており、スロットル弁開度θＴＨが比較的大きな一定値の場合の、吸入空気量ＧＡＩＲと新品時吸気圧ＰＮＥＷ、寿命時吸気圧ＰＯＬＤとの関係を表す。同図に示すように、スロットル弁開度θＴＨが一定の場合、吸入空気量ＧＡＩＲが大きいほど、エアクリーナ６における圧力損失が増大するため、吸気圧ＰＢＡはより小さくなる。また、この圧力損失は、エアクリーナ６が新品のときに最も小さく、目詰まりが進行するほど大きくなるため、スロットル弁開度θＴＨおよび吸入空気量ＧＡＩＲが同一の条件では、新品時吸気圧ＰＮＥＷが最大値を示し、寿命時吸気圧ＰＯＬＤが最小値を示す。

また、図示しないが、スロットル弁開度θＴＨが小さいほど、スロットル弁８の絞りによる負圧の影響が大きくなるため、新品時吸気圧ＰＮＥＷおよび寿命時吸気圧ＰＯＬＤはいずれもより小さくなる。図３および図４のマップは、以上のような特性に従って設定されている。また、検出されたスロットル弁開度θＴＨおよび／または吸入空気量ＧＡＩＲが図３および図４のマップの格子値（θＴＨ１〜ｍ、ＧＡＩＲ１〜ｎ）と一致しない場合には、新品時吸気圧ＰＮＥＷおよび／または寿命時吸気圧ＰＯＬＤは、補間計算によって算出される。

図２の前記ステップ１６に続くステップ１７では、上記のようにして求めた新品時吸気圧ＰＮＥＷおよび寿命時吸気圧ＰＯＬＤと、検出された吸気圧ＰＢＡを用い、次式（１）によって、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０を算出する。
ＲＣＬ０＝（（ＰＢＡ−ＰＯＬＤ）／（ＰＮＥＷ−ＰＯＬＤ））×１００ ・・（１）

この式（１）の右辺の分母は、新品時吸気圧ＰＮＥＷと寿命時吸気圧ＰＯＬＤとの差であり、エアクリーナ６が新品から寿命に至るまでの吸気圧ＰＢＡの変化可能幅に相当する。また、右辺の分子は、現在の吸気圧ＰＢＡと寿命時吸気圧ＰＯＬＤとの差であり、エアクリーナ６が現在から寿命に至るまでの吸気圧ＰＢＡの変化可能幅に相当する。以上の関係から、図５に示すように、式（１）の右辺全体が、エアクリーナ６の残りの寿命割合に相当するので、これを現時点での寿命パラメータの基準値ＲＣＬ０として算出し、更新したものである。

次に、更新した基準値ＲＣＬ０を寿命パラメータＲＣＬとして設定する（ステップ１８）とともに、基準値ＲＣＬ０の更新が完了したことを表すために、基準値更新完了フラグＦ＿ＤＯＮＥを「１」にセットする（ステップ１９）。また、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲを値０にリセットした（ステップ２０）後、前記ステップ１１以降に進む。したがって、このときのステップ１１における寿命判定は、上記ステップ１８で設定された寿命パラメータＲＣＬを用いて行われる。

また、上記のように基準値ＲＣＬ０が更新された後には、ステップ１９で基準値更新完了フラグＦ＿ＤＯＮＥが「１」にセットされるのに伴い、前記ステップ４の答がＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ７以降に直接、進み、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲの算出（ステップ７）や、それに基づく寿命パラメータＲＣＬの算出（ステップ８〜１０）などを実行する。

以上から明らかなように、ステップ１５〜１９における寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０の更新は、エンジン３の１回の運転サイクルにおいて、所定の条件が成立したときに１回のみ行われる。また、この更新時に吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲが値０にリセットされる（ステップ２０）ため、その後のステップ７における吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲの算出と、ステップ８および９における推定捕捉ダスト量ＱＤおよび寿命パラメータの減少量ΔＲＣＬの算出は、更新時以降の期間のみを対象として行われる。そして、算出した減少量ΔＲＣＬを基準値ＲＣＬ０から減算することによって、すなわち更新された基準値ＲＣＬ０を基準として、寿命パラメータＲＣＬが算出される（ステップ１０）。

図６は、これまでに説明した寿命判定処理によって得られる動作例を示している。同図の横軸は、エアクリーナ６が交換された後の車両の走行距離ＤＴを示す。なお、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０の更新は、前述した所定の頻度で、所定の条件が成立したときに実行されるが、図示および説明の便宜上、同図には基準値ＲＣＬ０の更新回数が４回の例を示している。

エアクリーナ６が交換されると（ＤＴ＝０）、寿命パラメータＲＣＬおよび基準値ＲＣＬ０が１００％にリセットされ、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲが値０にリセットされる。その後、車両の走行に伴い、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲが随時、算出され（ステップ７）、この吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに比例するように、推定捕捉ダスト量ＱＤおよび寿命パラメータの減少量ΔＲＣＬが算出される（ステップ８、９）。そして、減少量ΔＲＣＬを基準値ＲＣＬ０（この場合には１００％）から減算することによって、寿命パラメータＲＣＬが、１００％から吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに比例して徐々に減少するように随時、算出される（ステップ１０）。

この状態で、前述した吸入空気量ＧＡＩＲおよびスロットル弁開度θＴＨの条件が成立すると（ステップ５および６：ＹＥＳ）、基準値ＲＣＬ０の第１回の更新（更新１）が行われる（ステップ１５〜１８）。具体的には、検出された吸気量ＰＢＡに基づき、式（１）によって基準値ＲＣＬ０（＝ＲＣＬ０１）が算出され、更新されるとともに、寿命パラメータＲＣＬが更新された基準値ＲＣＬ０に設定される。これにより、寿命パラメータＲＣＬおよび基準値ＲＣＬ０が、破線で示した真の寿命ラインに近い値に補正される。

その後は、ステップ２０でリセットされた値０からの吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲの算出と、この吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに応じた寿命パラメータの減少量ΔＲＣＬの算出が随時、行われるとともに、この減少量ΔＲＣＬを基準値ＲＣＬ０から減算することにより、寿命パラメータＲＣＬが、更新された基準値ＲＣＬ０から徐々に減少するように算出される。

その後、更新の条件が成立するごとに、上記と同様、基準値ＲＣＬ０の第２回〜第４回の更新（更新２〜更新４）が行われる（ＲＣＬ０＝ＲＣＬ０２〜ＲＣＬ０４）とともに、それぞれの更新後に算出された寿命パラメータの減少量ΔＲＣＬを基準値ＲＣＬ０から減算することにより、寿命パラメータＲＣＬが、更新された基準値ＲＣＬ０を基準として、徐々に減少するように算出される。

そして、寿命パラメータＲＣＬがしきい値ＲＯＬＤ以下まで減少したときに（ステップ１１：ＹＥＳ）、エアクリーナ６が寿命に達したとして、寿命フラグＦ＿ＣＬＮＧが「１」にセットされる（ステップ１３）とともに、警告灯１０を点灯させる（ステップ１４）ことによって、運転者への警告が行われる。

以上のように、本実施形態によれば、検出された吸入空気量ＧＡＩＲ、吸気圧ＰＢＡおよびスロットル弁開度θＴＨに応じ、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０を算出し、更新する。また、この基準値ＲＣＬ０の更新は、吸入空気量ＧＡＩＲがしきい値ＧＲＥＦ以上で、かつスロットル弁開度θＴＨがしきい値θＲＥＦ以上であることを条件として、行われる。したがって、基準値ＲＣＬ０を、エアクリーナ６の実際の目詰まり度合を良好に反映させながら、精度良く算出し、更新できる。

そして、更新された基準値ＲＣＬ０を基準として、寿命パラメータＲＣＬを随時、算出するので、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに応じた寿命パラメータＲＣＬの算出精度があまり高くない場合でも、精度のより高い基準値ＲＣＬ０を基準とすることで、寿命パラメータＲＣＬの算出精度を維持できる。その結果、算出された寿命パラメータＲＣＬに基づいて、エアクリーナ６の寿命を常時、精度良く推定でき、推定された寿命に基づいて、エアクリーナ６をその限界付近まで効率良く使用することができる。

また、基準値ＲＣＬ０の更新に用いられる吸入空気量ＧＡＩＲ、スロットル弁開度θＴＨおよび吸気圧ＰＢＡは、エンジン３を制御するためのパラメータとして通常、用いられるものである。したがって、これらのパラメータを検出するための既存の検出手段であるエアフローセンサ２１、スロットル弁開度センサ２２および吸気圧センサ２３を利用しながら、安価な構成で、本実施形態の寿命推定装置を実現することができる。

さらに、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに応じて寿命パラメータＲＣＬを算出するので、エアフローセンサ２１で検出された吸入空気量ＧＡＩＲを用いて、寿命パラメータＲＣＬを算出でき、したがって、部品点数および製造コストを抑制することができる。

図７は、エアクリーナ６の寿命判定処理の変形例を示す。この変形例は、図２の寿命判定処理と比較し、寿命パラメータＲＣＬの減少量ΔＲＣＬの算出を、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲに代えて、走行距離積算値ΣＤＴに応じて行う点のみが異なるものである。このため、本処理のうち、図２の処理と同じ実行内容の部分については、図７に同じステップ番号を付するとともに、以下、異なる実行内容を中心として説明を行うものとする。

本処理では、前記ステップ４の答がＹＥＳで、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０の更新が完了しているとき、または、前記ステップ５もしくは６の答がＮＯで、吸入空気量ＧＡＩＲがしきい値ＧＲＥＦ未満、またはスロットル弁開度θＴＨがしきい値θＲＥＦ未満のときには、ステップ３１において、検出された車速ＶＰに本処理の実行周期ΔＴを乗算することによって、今回の処理サイクルにおける車両の走行距離ΔＤＴを算出する。

次に、算出した走行距離ΔＤＴを前回までに積算された走行距離積算値ΣＤＴに加算することによって、今回の走行距離積算値ΣＤＴを算出する（ステップ３２）。次に、算出した走行距離積算値ΣＤＴに所定の走行距離係数ＫＤＴを乗算することによって、推定捕捉ダスト量ＱＤを算出する（ステップ３３）。この走行距離係数ＫＤＴは、車両の単位走行距離当たりにエアクリーナ６に捕捉されるダスト量に相当するものであり、実験結果などに応じてあらかじめ設定される。そして、ステップ３３に続く前記ステップ９では、算出された推定捕捉ダスト量ＱＤを用いて、寿命パラメータＲＣＬの減少量ΔＲＣＬが算出される。

また、前記ステップ１５〜１９において寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０が更新されたときには、ステップ３４において、走行距離積算値ΣＤＴが値０にリセットされる。他の構成は、図２の処理と同様である。

以上のように、この変形例によれば、走行距離積算値ΣＤＴに応じて寿命パラメータＲＣＬを算出するので、車速センサ２６で検出された車速ＶＰを用いて、寿命パラメータＲＣＬを算出でき、したがって、部品点数および製造コストを抑制することができる。

次に、図８および図９を参照しながら、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０の他の算出方法を説明する。図８の算出処理は、例えば、図２および図７のステップ１７に代えて実行される。

本処理ではまず、ステップ４１において、前記ステップ１５および１６で算出された新品時吸気圧ＰＮＥＷと寿命時吸気圧ＰＯＬＤとの差（＝ＰＮＥＷ−ＰＯＬＤ）を、限界圧損ΔＰＬＭＴとして算出する。また、新品時吸気圧ＰＮＥＷと検出された吸気圧ＰＢＡとの差（＝ＰＮＥＷ−ＰＢＡ）を、消費圧損ΔＰＣＳＭＰとして算出する（ステップ４２）。

次に、算出された消費圧損ΔＰＣＳＭＰと限界圧損ΔＰＬＭＴとの比（＝ΔＰＣＳＭＰ／ΔＰＬＭＴ）を、消費圧損率ＲＰＣＳＭＰとして算出する（ステップ４３）。以上から明らかなように、この消費圧損率ＲＰＣＳＭＰは、エアクリーナ６が目詰まりによって寿命に達したときの圧力損失に対する、現在までにすでに発生した圧力損失の比率に相当する。

次に、算出された消費圧損率ＲＰＣＳＭＰに応じ、図９に示すマップを検索することによって、捕捉ダスト量ＱＤを求め、現時点での実捕捉ダスト量ＱＤＡＣＴとして算出する（ステップ４４）。このマップは、上記のように定義される消費圧損率ＲＰＣＳＭＰとエアクリーナ６における捕捉ダスト量ＱＤとの間に、スロットル弁開度θＴＨや吸入空気量ＧＡＩＲの条件に応じて変化する限界圧損ΔＰＬＭＴなどにかかわらず、図９に示すような二次曲線的な関係がほぼ一律に成立することが見出されたことから、この関係を実験などによって求め、マップ化したものである。

次に、算出された実捕捉ダスト量ＱＤＡＣＴと前述した所定の限界ダスト量ＱＤＯＬＤを用い、次式（２）によって、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０を算出し（ステップ４５）、本処理を終了する。
ＲＣＬ０＝（１−ＱＤＡＣＴ／ＱＤＯＬＤ）×１００ ・・・（２）

以上のように、この算出方法によれば、エアクリーナ６での圧力損失から推定された捕捉ダスト量に基づいて、基準値ＲＣＬ０および寿命パラメータＲＣＬをよりきめ細かく算出でき、したがって、エアクリーナ６の寿命をより精度良く推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、実施形態では、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０の算出を、吸入空気量ＧＡＩＲ、吸気圧ＰＢＡおよびスロットル弁開度θＴＡに応じて行っているが、これらのパラメータのうち、吸入空気量ＧＡＩＲと吸気圧ＰＢＡ、または吸入空気量ＧＡＩＲとスロットル弁開度θＴＡに応じて行ってもよい。前述したように、このような２つのパラメータが定まれば、エアクリーナ６の目詰まり度合が概ね定まるので、これらの２つのパラメータの組合わせを用いても、基準値ＲＣＬ０を精度良く算出することができる。特に、ディーゼルエンジンのような、スロットル弁が設けられていないエンジンの場合には、吸入空気量ＧＡＩＲと吸気圧ＰＢＡの組合わせが有効である。

また、実施形態では、（ａ）吸入空気量ＧＡＩＲがしきい値ＧＲＥＦ以上で、かつ（ｂ）スロットル弁開度θＴＨがしきい値θＲＥＦ以上であることを条件として、寿命パラメータＲＣＬの基準値ＲＣＬ０を算出しているが、この更新の条件を（ａ）のみとしてもよい。前述したように、少なくとも吸入空気量ＧＡＩＲがある程度大きければ、エアクリーナ６の目詰まり度合に応じた吸気圧ＰＢＡや吸入空気量ＧＡＩＲの変化量が大きくなるので、条件（ａ）のみによっても、基準値ＲＣＬ０の精度を確保することができる。さらに、実施形態では、基準値ＲＣＬ０の更新を、エンジン３の１運転サイクル当たり１回に限って行っているが、この頻度を増減してもよいことはもちろんである。

また、実施形態では、寿命パラメータＲＣＬの減少量ΔＲＣＬの算出を、吸入空気量積算値ΣＧＡＩＲまたは走行距離積算値ΣＤＴに応じて行っているが、これに限らず。エンジン３や車両の運転に伴って進行するエアクリーナ６の目詰まり度合を反映するような他の適当なパラメータ、例えば燃料噴射量、エンジン３の回転回数や排ガス流量の積算値などに応じて、減少量ΔＲＣＬを算出してもよい。さらに、減少量ΔＲＣＬや基準値ＲＣＬ０の具体的な算出手法も、実施形態で示したものに限らず、任意である。

また、実施形態では、算出した寿命パラメータＲＣＬをしきい値ＲＯＬＤと比較することによって、エアクリーナ６が寿命に達したか否かを判定しているが、これに代えてまたは加えて、寿命パラメータＲＣＬを車両のコントロールパネルに表示することや、寿命パラメータＲＣＬを所定の記憶手段に記憶し、必要に応じて読み出すようにすることも可能である。

さらに、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。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。

２ ＥＣＵ（寿命パラメータ算出手段、記憶手段、基準値更新手段、吸入空気量積算 値算出手段、走行距離積算値算出手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気通路
６ エアクリーナ
８ スロットル弁
２１ エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）
２２ 吸気圧センサ（吸気パラメータ検出手段）
２３ スロットル弁開度センサ（吸気パラメータ検出手段）
ＧＡＩＲ 吸入空気量
ＰＢＡ 吸気圧（エアクリーナの下流側の吸入空気の圧力）
θＴＨ スロットル弁開度（スロットル弁の開度）
ＲＣＬ 寿命パラメータ
ＲＣＬ０ 寿命パラメータの基準値
ＧＲＥＦ 所定のしきい値（所定値）
θＲＥＦ 所定のしきい値（所定開度）
ΣＧＡＩＲ 吸入空気量積算値
ΣＤＴ 走行距離積算値

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路に配置され、当該吸気通路を通って前記内燃機関に吸入される吸入空気を濾過するエアクリーナの目詰まりによる寿命を推定するエアクリーナの寿命推定装置であって、
   前記内燃機関の運転中、前記エアクリーナの寿命を表す寿命パラメータを随時、算出する寿命パラメータ算出手段と、
   吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記エアクリーナの下流側の吸入空気の圧力、および吸入空気量を調整するためのスロットル弁の開度の少なくとも一方である吸気パラメータを検出する吸気パラメータ検出手段と、
   前記エアクリーナの目詰まりの度合と、前記吸入空気量と、前記吸気パラメータとの関係を記憶する記憶手段と、
   前記検出された吸入空気量が所定値以上のときに、当該吸入空気量および前記検出された吸気パラメータに応じ、前記記憶手段に記憶された前記関係に基づいて、前記寿命パラメータ算出手段により前記寿命パラメータを算出する際の基準となる基準値を算出し、更新する基準値更新手段と、
   を備えることを特徴とするエアクリーナの寿命推定装置。
2. 前記吸気パラメータ検出手段は、前記吸気パラメータとして、前記スロットル弁の開度を検出し、
   前記基準値更新手段は、前記吸入空気量が前記所定値以上で、かつ前記検出されたスロットル弁の開度が所定開度以上のときに、前記基準値を更新することを特徴とする、請求項１に記載のエアクリーナの寿命推定装置。
3. 前記吸入空気量の積算値を算出する走行距離積算値算出手段をさらに備え、
   前記寿命パラメータ算出手段は、前記算出された吸入空気量の積算値に応じて、前記寿命パラメータを算出することを特徴とする、請求項１または２に記載のエアクリーナの寿命推定装置。
4. 前記内燃機関は車両に動力源として搭載されており、
   当該車両の走行距離の積算値を算出する走行距離積算値算出手段をさらに備え、
   前記寿命パラメータ算出手段は、前記算出された走行距離の積算値に応じて、前記寿命パラメータを算出することを特徴とする、請求項１または２に記載のエアクリーナの寿命推定装置。

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