(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的簡単な演算により吸気圧センサ及び大気圧センサの故障を判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】推定大気圧ＨＰＡ、吸気圧及びスロットル弁開度に基づいて、推定吸入空気流量が算出され、推定吸入空気流量が、検出される吸入空気流量と一致するように推定大気圧ＨＰＡの更新が行われ、更新された推定大気圧ＨＰＡを用いて推定吸入空気流量の算出が行われる。推定大気圧ＨＰＡと検出大気圧ＰＡとの圧力差ＤＰＡが所定閾値ＤＰＴＨ１以上であるとき、大気圧センサ、吸気圧センサ、または吸入空気流量センサの何れかが故障したと判定される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧センサと、前記機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量センサと、大気圧を検出する大気圧センサと、前記機関のスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサとを備える内燃機関の制御装置において、
前記大気圧を推定する大気圧推定手段と、
前記大気圧推定手段により推定された大気圧と、前記大気圧センサにより検出される大気圧とを比較し、該比較の結果に基づいて前記吸気圧センサ、前記吸入空気流量センサ、及び前記大気圧センサの故障判定を行う故障判定手段とを備え、
前記大気圧推定手段は、
推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記スロットル弁開度に基づいて、推定吸入空気流量を算出する流量推定手段と、
前記推定吸入空気流量が、検出される吸入空気流量と一致するように、前記推定大気圧を更新する更新手段とを有し、
前記流量推定手段は、前記更新手段により更新された推定大気圧を用いて前記推定吸入空気流量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記故障判定手段は、前記推定大気圧と検出大気圧との差圧が第１判定閾値以上であるときに、前記吸気圧センサ、前記吸入空気流量センサ、または前記大気圧センサの何れかが故障したと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記故障判定手段は、前記機関が所定低負荷運転状態にある場合において、前記差圧が前記第１判定閾値より小さいときは、前記吸気圧センサが故障したと判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記機関が停止している場合において、前記検出大気圧と前記吸気圧との差圧が、第２判定閾値より小さいときは、前記吸入空気流量センサが故障したと判定することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記故障判定手段は、前記機関が停止している場合において、前記検出大気圧と前記吸気圧との差圧が、第２判定閾値以上であるときは、前記大気圧センサまたは吸気圧センサが故障したと判定することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧センサと、大気圧を検出する大気圧センサと、前記機関のスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサと、前記機関の回転数を検出する回転数センサとを備える内燃機関の制御装置において、
前記大気圧を推定する大気圧推定手段と、
前記大気圧推定手段により推定された大気圧と、前記大気圧センサにより検出される大気圧とを比較し、該比較の結果に基づいて前記吸気圧センサ及び前記大気圧センサの故障判定を行う故障判定手段とを備え、
前記大気圧推定手段は、
推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記スロットル弁開度に基づいて、第１推定吸入空気流量を算出する第１流量推定手段と、
推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記機関回転数に基づいて、第２推定吸入空気流量を算出する第２流量推定手段と、
前記第１推定吸入空気流量が、前記第２推定吸入空気流量と一致するように、前記推定大気圧を更新する更新手段とを有し、
前記第１及び第２流量推定手段は、前記更新手段により更新された推定大気圧を用いてそれぞれ前記第１及び第２推定吸入空気流量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に吸気圧を検出する吸気圧センサ及び大気圧を検出する大気圧センサを備え、これらのセンサの故障判定機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、３種以上の手法で内燃機関の吸入空気流量を検出または推定し、検出値及び推定値を相互に比較することにより、吸入空気流量センサ及び圧力センサ（吸気圧センサ、大気圧センサ）の故障を判定する制御装置が示されている。この装置では、３つ手法で得られる流量値のうち、２つの流量値が比較的近い値をとり、他の１つの流量値との差が比較的大きくなったときに、当該他の１つの流量値の算出（検出）にかかわるセンサが故障していると判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の装置では、故障判定のために本来制御に必要のない２つの流量値を算出する必要があり、故障判定のための演算量が比較的多くなるという課題がある。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、比較的簡単な演算により吸気圧センサ及び大気圧センサの故障を判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧センサと、前記機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量センサと、大気圧を検出する大気圧センサと、前記機関のスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサとを備える内燃機関の制御装置において、前記大気圧を推定する大気圧推定手段と、前記大気圧推定手段により推定された大気圧と、前記大気圧センサにより検出される大気圧とを比較し、該比較の結果に基づいて前記吸気圧センサ、前記吸入空気流量センサ、及び前記大気圧センサの故障判定を行う故障判定手段とを備え、前記大気圧推定手段は、推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記スロットル弁開度に基づいて、推定吸入空気流量を算出する流量推定手段と、前記推定吸入空気流量が、検出される吸入空気流量と一致するように、前記推定大気圧を更新する更新手段とを有し、前記流量推定手段は、前記更新手段により更新された推定大気圧を用いて前記推定吸入空気流量を算出することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記故障判定手段は、前記推定大気圧と検出大気圧との差圧が第１判定閾値以上であるときに、前記吸気圧センサ、前記吸入空気流量センサ、または前記大気圧センサの何れかが故障したと判定することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記故障判定手段は、前記機関が所定低負荷運転状態にある場合において、前記差圧が前記第１判定閾値より小さいときは、前記吸気圧センサが故障したと判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置において、前記故障判定手段は、前記機関が停止している場合において、前記検出大気圧と前記吸気圧との差圧が、第２判定閾値より小さいときは、前記吸入空気流量センサが故障したと判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記故障判定手段は、前記機関が停止している場合において、前記検出大気圧と前記吸気圧との差圧が、第２判定閾値以上であるときは、前記大気圧センサまたは吸気圧センサが故障したと判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧センサと、大気圧を検出する大気圧センサと、前記機関のスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサと、前記機関の回転数を検出する回転数センサとを備える内燃機関の制御装置において、前記大気圧を推定する大気圧推定手段と、前記大気圧推定手段により推定された大気圧と、前記大気圧センサにより検出される大気圧とを比較し、該比較の結果に基づいて前記吸気圧センサ及び前記大気圧センサの故障判定を行う故障判定手段とを備え、前記大気圧推定手段は、推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記スロットル弁開度に基づいて、第１推定吸入空気流量を算出する第１流量推定手段と、推定された大気圧、前記吸気圧、及び前記機関回転数に基づいて、第２推定吸入空気流量を算出する第２流量推定手段と、前記第１推定吸入空気流量が、前記第２推定吸入空気流量と一致するように、前記推定大気圧を更新する更新手段とを有し、前記第１及び第２流量推定手段は、前記更新手段により更新された推定大気圧を用いてそれぞれ前記第１及び第２推定吸入空気流量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、推定された大気圧、検出される吸気圧及びスロットル弁開度に基づいて、推定吸入空気流量が算出され、推定吸入空気流量が、検出される吸入空気流量と一致するように推定大気圧の更新が行われ、更新された推定大気圧を用いて推定吸入空気流量の算出が行われる。すなわち、推定大気圧の更新及び推定吸入空気流量の算出が逐次的に実行され、推定吸入空気流量が検出推定吸入空気流量に追従し、推定大気圧が実大気圧に追従する。その結果、マップ検索を必要としない比較的簡単な演算によって正確な推定大気圧を得ることができる。そして推定された大気圧と、検出される大気圧とが比較され、該比較の結果に基づいて吸気圧センサ、吸入空気流量センサ、及び大気圧センサの故障判定が行われる。推定大気圧の算出に吸気圧センサ及び吸入空気流量センサの検出値が使用されるため、推定大気圧と検出大気圧とを比較することにより、吸気圧センサ、吸入空気流量センサ、及び大気圧センサのうちの何れかが故障していることを判定することができる。この場合、実質的に必要な演算は推定大気圧の算出のみであるため、比較的簡単な演算で、吸気圧センサ、吸入空気流量センサ、及び大気圧センサの故障判定を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、推定大気圧と検出大気圧との差圧が第１判定閾値以上であるときに、吸気圧センサ、吸入空気流量センサ、または大気圧センサの何れかが故障したと判定される。吸気圧センサ、吸入空気流量センサ、及び大気圧センサのすべてが正常であれば、推定大気圧と検出大気圧との差圧はあまり大きくならないが、いずれかのセンサが故障すると差圧が第１判定閾値以上となるので、故障判定を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、機関が所定低負荷運転状態にある場合において、推定大気圧と検出大気圧との差圧が第１判定閾値より小さいときは、吸気圧センサが故障したと判定される。推定大気圧は、所定低負荷運転状態では吸気圧センサの検出値に依存しないため、所定低負荷運転状態において差圧が小さくなったときは、吸入空気流量センサ及び大気圧センサは正常であると判定し、吸気圧センサが故障したと判定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、機関が停止している場合において、検出大気圧と吸気圧との差圧が第２判定閾値より小さいときは、吸入空気流量センサが故障したと判定される。機関停止時において検出大気圧と吸気圧との差圧が小さいときは、大気圧センサ及び吸気圧センサはともに正常であると考えられるので、吸入空気流量センサが故障した判定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、機関が停止している場合において、検出大気圧と吸気圧との差圧が第２判定閾値以上であるときは、大気圧センサまたは吸気圧センサが故障したと判定される。機関停止状態で検出大気圧と吸気圧との差圧が大きいときは、何れか一方の検出値が正常値からずれていることを示すので、大気圧センサまたは吸気圧センサが故障したと判定することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、推定された大気圧、検出される吸気圧及びスロットル弁開度に基づいて、第１推定吸入空気流量が算出されるとともに、推定された大気圧、吸気圧、及び機関回転数に基づいて、第２推定吸入空気流量が算出され、第１推定吸入空気流量が、第２推定吸入空気流量と一致するように推定大気圧の更新が行われ、更新された推定大気圧を用いて第１及び第２推定吸入空気流量の算出が行われる。すなわち、推定大気圧の更新及び第１及び第２推定吸入空気流量の算出が逐次的に実行され、第１推定吸入空気流量が第２推定吸入空気流量に追従し、推定大気圧が実大気圧に追従する。その結果、比較的簡単な演算によって正確な推定大気圧を得ることができる。そして推定された大気圧と、検出される大気圧とが比較され、該比較の結果に基づいて吸気圧センサ及び大気圧センサの故障判定が行われる。推定大気圧の算出に吸気圧センサの検出値が使用されるため、推定大気圧と検出大気圧とを比較することにより、吸気圧センサ及び大気圧センサのうちの何れか一方が故障していることを判定することができる。この場合、実質的に必要な演算は推定大気圧の算出のみであるため、比較的簡単な演算で、吸気圧センサ及び大気圧センサの故障判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】大気圧推定モジュール（第１の実施形態）の構成を示すブロック図である。
【図３】大気圧推定処理のメインルーチンのフローチャートである。
【図４】図３に示す処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図５】図４の処理で参照されるテーブルを示す図である。
【図６】推定大気圧（ＨＰＡＣＡＬ）が実大気圧（ＰＡ）に追従する態様を説明するためのタイムチャートである。
【図７】テスト結果を示すタイムチャートである。
【図８】センサの故障判定を行う第１の処理のフローチャートである。
【図９】センサの故障判定を行う第２の処理のフローチャートである。
【図１０】図９の処理で参照されるテーブルを示す図である。
【図１１】大気圧推定モジュール（第２の実施形態）の構成を示すブロック図である。
【図１２】大気圧推定処理のサブルーチン（第２の実施形態）のフローチャートである。
【図１３】センサの故障判定を行う第１の処理のフローチャート（第２の実施形態）である。
【図１４】センサの故障判定を行う第２の処理のフローチャート（第２の実施形態）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、一部の気筒の吸気弁及び排気弁の作動を停止させることにより、その気筒の作動を休止させる気筒休止機構４０を備えている。
【００２０】
エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。
【００２１】
吸気管２には、スロットル弁３を介してエンジン１に吸入される空気の流量である吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１３が設けられ、さらにスロットル弁３の上流側に吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。これらのセンサ１３及び９の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２２】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００２３】
エンジン１の各気筒の点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１２に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサ８及び１０の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２４】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００２５】
ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、エンジン１により駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００２６】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、気筒休止機構４０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２７】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、点火時期制御、スロットル弁３の開度制御、エンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御、並びに気筒休止制御を行う。
【００２８】
さらにＥＣＵ５のＣＰＵは、大気圧ＰＡを推定する大気圧推定処理を実行し、該大気圧推定処理により得られる推定大気圧ＨＰＡと、検出大気圧ＰＡとに基づいて、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３の故障判定を行う。本実施形態では、検出大気圧ＰＡとにが上記点火時期制御、燃料量制御などの制御に適用されるが、大気圧センサ３３が故障したと判定されたときは、検出大気圧ＰＡに代えて推定大気圧ＨＰＡが上記制御に適用される。
【００２９】
図２は大気圧推定処理を実行する大気圧推定モジュールの構成を示すブロック図であり、図２に示される各ブロックの機能は後述するようにＥＣＵ５のＣＰＵで実行される演算処理により実現される。
【００３０】
図２に示す大気圧推定モジュールは、吸入空気流量推定部５１と、推定大気圧更新部５２と、なまし演算部５３と、遅延部５４とを備えている。
吸入空気流量推定部５１は、検出される吸気圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡ、スロットル弁開度ＴＨ、及び１演算周期前になまし演算部５３から出力された推定大気圧ＨＰＡＤを、下記式（１）に適用して推定スロットル弁通過空気流量（推定吸入空気流量）ＨＧＡＩＲＴＨを算出する。式（１）のＫＣは流量の単位を［ｇ／ｓｅｃ］とするための変換定数であり、ＫＴＨ（ＴＨ）はスロットル弁開度ＴＨに応じて算出される開口面積流量関数であり、Ψ（ＰＢＡ／ＨＰＡＤ）は、スロットル弁３の上流側圧力（ＨＰＡＤ）と、下流側圧力（ＰＢＡ）との比率に応じて算出される圧力比流量関数であり、Ｒはガス定数である。開口面積流量関数ＫＴＨは、予め実験的に求められ、テーブルとして記憶されている。また圧力比流量関数Ψは、下記式（２）で与えられる。式（２）の「κ」は空気の比熱比である。ただし、空気流速が音速を超えると、圧力比流量関数Ψは圧力比に拘わらず極大値をとるので、実際の演算処理では、圧力比流量関数Ψも予めテーブルとして記憶されたもの（図５（ｂ）参照）が使用される。
【数１】
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【００３１】
推定大気圧更新部５２は、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが検出される吸入空気流量ＧＡＩＲと一致するように、推定大気圧ＨＰＡを更新し、なまし演算処理前の推定大気圧（以下「更新推定大気圧」という）ＨＰＡＣＡＬを算出する。
【００３２】
なまし演算部５３は、更新推定大気圧ＨＰＡＣＡＬを下記式（３）に適用し、推定大気圧ＨＰＡを算出する。式（３）の「ｋ」は、演算周期で離散化した離散化時刻であり、ＣＡ１は「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数である。なお今回値であることを示す(k)は、省略している。
ＨＰＡ＝ＣＡ１×ＨＰＡＣＡＬ＋（１−ＣＡ１）×ＨＰＡ(k-1)      （３）
【００３３】
遅延部５４は、推定大気圧ＨＰＡを１演算周期だけ遅延させ、遅延推定大気圧ＨＰＡＤ（＝ＨＰＡ(k-1)）を出力する。
【００３４】
図３は、図２に示す大気圧推定モジュールの機能を実現する大気圧推定処理のメインルーチンのフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスに同期して実行される。
【００３５】
ステップＳ１１では、第１初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であるので、下記式（５）により、初期推定大気圧ＨＰＡＩＮＩを、ＨＰＡＩＮＩの前回設定値及び吸気圧ＰＢＡの何れか高い方に設定する（ステップＳ１２）。
ＨＰＡＩＮＩ＝ｍａｘ（ＨＰＡＩＮＩ(k-1)，ＰＢＡ）          （５）
【００３６】
ステップＳ１３では、始動モードフラグＦＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。始動モードフラグＦＳＴＭＯＤは、クランキング中（エンジン１の始動開始から自立運転を開始するまで）「１」に設定される。クランキング中は直ちに処理を終了し、自立運転が開始されるとステップＳ１４に進み、第１初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩを「１」に設定する。
【００３７】
ステップＳ１４を実行すると、ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ１５に進んで、図４に示す大気圧推定サブルーチンを実行する。
【００３８】
図４のステップＳ２１では、第２初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩＲが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２２に進み、推定大気圧ＨＰＡ及び遅延推定大気圧ＨＰＡＤをともに、初期推定大気圧ＨＰＡＩＮＩに設定する。次いで第２初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩＲを「１」に設定し（ステップＳ２３）、本処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ２３を実行すると、ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ２４以下の処理を実行する。
ステップＳ２４では、スロットル弁開度ＴＨに応じて図５（ａ）に示すＫＴＨテーブルを検索し、開口面積流量関数値ＫＴＨを算出する。ＫＴＨテーブルは、スロットル弁開度ＴＨが増加するほど、開口面積流量関数値ＫＴＨが増加するように設定されている。
【００４０】
ステップＳ２５では、吸気圧ＰＢＡと遅延推定大気圧ＨＰＡＤとの比率である圧力比ＲＰＢＡＨＰＡを、下記式（６）により算出し、圧力比ＲＰＢＡＨＰＡに応じて図５（ｂ）に示すＦＰＢＡＰＡテーブルを検索し、圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡを算出する。
ＲＰＢＡＨＰＡ＝ＰＢＡ／ＨＰＡＤ                      （６）
【００４１】
ステップＳ２６では、吸気温ＴＡに応じてＲＲＴＡテーブル（図示せず）を検索し、吸気温パラメータＲＲＴＡを算出する。ＲＲＴＡテーブルは、式（１）の分母に相当する下記式（７）の演算結果をテーブルとして記憶したものである。
【数２】
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【００４２】
ステップＳ２８では、下記式（１ａ）に開口面積流量関数値ＫＴＨ，圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡ，吸気温パラメータＲＲＴＡ，及び遅延推定大気圧ＨＰＡＤを適用し、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨを算出する。
ＨＧＡＩＲＴＨ＝ＫＣ×ＨＰＡＤ×ＫＴＨ×ＦＰＢＡＰＡ／ＲＲＴＡ
（１ａ）
上述したステップＳ２４〜Ｓ２６，及びＳ２８の処理が、吸入空気流量推定部５１の演算に相当する。
【００４３】
ステップＳ２９では、下記式（１１）により、流量偏差ＤＧＡＩＲを算出する。
ＤＧＡＩＲ＝ＨＧＡＩＲＴＨ−ＧＡＩＲ                        （１１）
ステップＳ３０では、車速ＶＰが所定低車速ＶＰＬ（例えば「０」）より大きいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは更新量ＣＯＲＨＰＡを「０」に設定する（ステップＳ３２）。一方、ＶＰ＞ＶＰＬであるときは、流量偏差ＤＧＡＩＲに応じて図５（ｃ）に示すＣＯＲＨＰＡテーブルを検索し、更新量ＣＯＲＨＰＡを算出する（ステップＳ３１）。ＣＯＲＨＰＡテーブルは以下のように設定されている。流量偏差ＤＧＡＩＲが「０」近傍の所定範囲（所定値−Ｄ１以上かつ所定値Ｄ１以下の範囲）内にあるときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは「０」に設定され、流量偏差ＤＧＡＩＲが所定値−Ｄ１より小さいときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは所定量ＣＯＲ１（＞０）に設定され、流量偏差ＤＧＡＩＲが所定値Ｄ１より大きいときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは所定量−ＣＯＲ１に設定される。
【００４４】
ステップＳ３３では、下記式（１２）により推定大気圧ＨＰＡ（前回値）に更新量ＣＯＲＨＰＡを加算して、更新推定大気圧ＨＰＡＣＡＬを算出する。
ＨＰＡＣＡＬ＝ＨＰＡ＋ＣＯＲＨＰＡ                      （１２）
ステップＳ３４では前記式（３）によるなまし演算により、推定大気圧ＨＰＡを算出する。
【００４５】
図６は、本実施形態における推定大気圧ＨＰＡの推移を説明するためのタイムチャートであり、推定大気圧ＨＰＡの初期設定値が大気圧ＰＡから大きくずれている例を示す。この例では、時刻ｔ０において推定大気圧ＨＰＡが大気圧ＰＡよりかなり高いため、流量偏差ＤＧＡＩＲが大きくなり、更新量ＣＯＲＨＰＡが負の所定量「−ＣＯＲ１」に設定される。その結果、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが徐々に減少し、それにともなって推定大気圧ＨＰＡが減少して、最終的に大気圧ＰＡと一致する。図６は説明のためになまし演算処理が行われていない状態の推定大気圧ＨＰＡが示されている。なお、実際には推定大気圧ＨＰＡは、上述したようにエンジン始動直後の検出吸気圧ＰＢＡによって初期化されるので、推定大気圧ＨＰＡは最初から大気圧ＰＡとほぼ一致しており、大気圧ＰＡの変化に追従するように変化する。
【００４６】
図７はテスト結果を示すタイムチャートであり、標高２６００ｍの地点Ａから３０００ｍの地点Ｂまで登坂し、その後標高２２００の地点Ｃまで降坂する走行を行ったときの、大気圧ＰＡ，推定大気圧ＨＰＡ（同図（ａ）），燃料カットフラグＦＦＣ，気筒休止フラグＦＣＳＴＰ（同図（ｂ）），及び車速ＶＰ（同図（ｃ））の推移が示されている。なお、図７（ａ）に示す２本の破線は、±４．５％程度の誤差範囲を示している。また地点Ａから地点Ｃまで移動する際の平均車速は１００ｋｍ／ｈ程度である。燃料カットフラグＦＦＣは、エンジン１への燃料供給を停止する燃料カット運転を行う時「１」に設定され、気筒休止フラグＦＣＳＴＰは、一部気筒運転を行う時「１」に設定される。
【００４７】
図７から明らかなように、本実施形態の大気圧推定手法によれば、大気圧ＰＡの比較的急激な変化に追従して正確な推定大気圧ＨＰＡを得ることができる。また燃料カット運転や一部気筒休止運転が行われても、良好な推定精度を維持することがきる。
【００４８】
上述した大気圧推定処理によれば、推定大気圧ＨＰＡの前回値である遅延推定大気圧ＨＰＡＤ、検出される吸気圧ＰＢＡ、及びスロットル弁開度ＴＨに基づいて、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが算出され、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが、検出される吸入空気流量ＧＡＩＲと一致するように推定大気圧ＨＰＡの更新が行われ、更新された推定大気圧ＨＰＡを用いて推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨの算出が行われる。すなわち、推定大気圧ＨＰＡの更新及び推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨの算出が逐次的に実行され、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが検出吸入空気流量ＧＡＩＲに追従し、推定大気圧ＨＰＡが実大気圧ＰＡに追従する。その結果、マップ検索を必要としない比較的簡単な演算によって正確な推定大気圧ＨＰＡを得ることができる。
【００４９】
図８は、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３の故障判定（以下単に「センサ故障判定」という）を行う第１故障判定処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
【００５０】
ステップＳ４１では、下記式（２１）に検出大気圧ＰＡ及び推定大気圧ＨＰＡを適用し、圧力差ＤＰＡを算出する。
ＤＰＡ＝｜ＰＡ−ＨＰＡ｜                  （１）
【００５１】
ステップＳ４２では、ゲージ圧ＰＢＧＡ（＝ＰＢＡ−ＰＡ）に応じて図１０に示すＤＰＴＨ１テーブルを検索し、第１判定閾値ＤＰＴＨ１を算出する。図１０に示すＤＰＴＨ１テーブルは、エンジンの低負荷運転領域では、圧力差ＤＰＡが吸入空気流量センサ１３の検出誤差が大きくなる可能性が有ることを考慮して設定したものである。なお、第１判定閾値ＤＰＴＨ１は、所定値（例えば４６ｋＰａ）に設定するようにしてもよい。
【００５２】
ステップＳ４３ではエンジン停止フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別する。エンジン停止フラグＦＥＳＴＰはエンジン１が停止すると「１」に設定される。ステップＳ４３の答が否定（ＮＯ）であってエンジン作動中であるときは、燃料カットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４４）。
【００５３】
燃料カット運転中でないとき（ＦＦＣ＝０）は、圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ４５）。ステップＳ４５の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＤＰＡ≧ＤＰＴＨ１であるときは、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、または大気圧センサ３３の何れかが故障した判定し、第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１を「１」に設定する（ステップＳ４６）。
【００５４】
ステップＳ４３若しくはＳ４４の答が肯定（ＹＥＳ）、またはステップＳ４５の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに本処理を終了する。
【００５５】
図９はセンサ故障判定を行う第２故障判定処理のフローチャートである。この処理もＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ５１では、第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１が「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに本処理を終了する。
【００５６】
第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１が「１」であるときは、燃料カットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ５２）、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ５６に進む。ＦＦＣ＝１であって燃料カット運転中であるときは、図８のステップＳ４５と同一の判別を行う。すなわち圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。
【００５７】
ステップＳ５３の答が、ステップＳ４５の判定結果と同様に肯定（ＹＥＳ）であるときは、吸気圧センサ８は正常であると判定し、吸気圧センサ正常フラグＦＰＢＡＯＫを「１」に設定する（ステップＳ５５）。一方、ステップＳ５３の答が否定（ＮＯ）であるとき、すなわち圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１より小さいときは、吸気圧センサ８が故障したと判定し、吸気圧センサ故障フラグＦＰＢＡＦを「１」に設定する（ステップＳ５４）。
【００５８】
ステップＳ５２〜Ｓ５５による判定の根拠を以下に説明する。式（１ａ）に適用される圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡは、図５（ｂ）に示すように、圧力比ＲＰＢＡＨＰＡが小さいとき、すなわちエンジン１の低負荷運転状態では、圧力比ＲＰＢＡＨＰＡの値にかかわらず一定となる。したがって、圧力比ＲＰＢＡＨＰＡの算出に適用される吸気圧ＰＢＡが真の値からずれていたとしても、圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡは変化しない。推定大気圧ＨＰＡの算出について、検出吸気圧ＰＢＡが使用されるのは、圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡの算出のみであるため、燃料カット運転が実行される低負荷運転状態で、ステップＳ５３の答が否定（ＮＯ）であるときは、吸気圧センサ８の故障によってステップＳ４５の答が肯定（ＹＥＳ）となったと考えられる。よって、吸気圧センサ８が故障していると判定することができる。
【００５９】
一方ステップＳ５３で圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１以上であるときは、燃料カット運転中であるか否かにかかわらず、圧力差ＤＰＡが大きいことを示すので、大気圧センサ３３または吸入空気流量センサ１３が故障しており、吸気圧センサ８が正常であると判定することができる。
【００６０】
ステップＳ５６では、エンジン停止フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに本処理を終了する。
エンジン停止フラグＦＥＳＴＰが「１」であってエンジン停止中であるときは、大気圧ＰＡと吸気圧ＰＢＡとの差圧（＝｜ＰＡ−ＰＢＡ｜）が第２判定閾値ＤＰＴＨ２（例えば６．７ｋＰａ）以上であるか否かを判別する（ステップＳ５７）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、大気圧センサ３３及び吸気圧センサ８はともに正常であって、吸入空気流量センサ１３が故障している判定し、吸入空気流量センサ故障フラグＦＡＦＭＦを「１」に設定する（ステップＳ５８）。
【００６１】
ステップＳ５７の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、吸気圧センサ正常フラグＦＰＢＡＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５９）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、大気圧センサ３３が故障していると判定し、大気圧センサ故障フラグＦＰＡＦを「１」に設定する（ステップＳ６０）。ステップＳ５９の答が否定（ＮＯ）であって、吸気圧センサ８が正常であるか否か不明であるときは、吸気圧センサ８または大気圧センサ３３が故障していると判定し、第２故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ２を「１」に設定する（ステップＳ６１）。
【００６２】
以上のようの本実施形態では、比較的簡単な手法で正確な推定大気圧ＨＰＡが算出され、推定大気圧ＨＰＡと、検出大気圧ＰＡとをが比較され、該比較の結果に基づいて吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３の故障判定が行われる。推定大気圧ＨＰＡの算出に吸気圧センサ８及び吸入空気流量センサ１３の検出値ＰＢＡ及びＧＡＩＲが使用されるため、推定大気圧ＨＰＡと検出大気圧ＰＡとを比較することにより、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３のうちの何れかが故障していることを判定することができる。この場合、実質的に必要な演算は推定大気圧ＨＰＡの算出のみであるため、比較的簡単な演算で、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３の故障判定を行うことができる。すなわち、吸気圧センサ８、吸入空気流量センサ１３、及び大気圧センサ３３のすべてが正常であれば、推定大気圧ＨＰＡと検出大気圧ＰＡとの圧力差ＤＰＡはあまり大きくならないが、いずれかのセンサが故障すると圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１以上となるので、故障判定を行うことができる。
【００６３】
また燃料カット運転中において、推定大気圧ＨＰＡと検出大気圧ＰＡと圧力差ＤＰＡが第１判定閾値ＤＰＴＨ１より小さいときは、吸気圧センサ８が故障したと判定される。推定大気圧ＨＰＡは、燃料カット運転中は吸気圧センサ８の検出値ＰＢＡに依存しないため、燃料カット運転中において圧力差ＤＰＡが小さくなったときは、吸入空気流量センサ１３及び大気圧センサ３３は正常であると判定され、したがって吸気圧センサ８が故障したと判定することができる。
【００６４】
またエンジン１が停止している状態において、検出大気圧ＰＡと吸気圧ＰＢＡとの差圧が第２判定閾値ＤＰＴＨ２より小さいときは、吸入空気流量センサ１３が故障したと判定される。検出大気圧ＰＡと吸気圧吸気圧ＰＢＡとの差圧が小さいときは、大気圧センサ３３及び吸気圧センサ８はともに正常であると考えられるので、吸入空気流量センサ１３が故障した判定することができる。
【００６５】
エンジン１が停止している状態において、検出大気圧ＰＡと吸気圧ＰＢＡとの差圧が第２判定閾値ＤＰＴＨ２以上であるときは、大気圧センサ３３または吸気圧センサ８が故障したと判定される。エンジン止状態で検出大気圧ＰＡと吸気圧ＰＢＡとの差圧が大きいときは、何れか一方の検出値が正常値からずれていることを示すので、大気圧センサ３３または吸気圧センサ８が故障したと判定することができる。
【００６６】
本実施形態では、ＥＣＵ５が大気圧推定手段、故障判定手段、流量推定手段、及び更新手段を構成する。具体的には、図３及び図４の処理が大気圧推定手段に相当し、図８及び図９の処理が故障判定手段に相当する。また図４のステップＳ２４〜Ｓ２６，及びＳ２８が流量推定手段に相当し、ステップＳ２９〜Ｓ３３が更新手段に相当する。
【００６７】
［第２の実施形態］
本実施形態は、検出される吸入空気流量ＧＡＩＲを使用せずに推定大気圧ＨＰＡの算出するようにしたものであり、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。
【００６８】
図１１は、本実施形態の大気圧推定モジュールの構成を示すブロック図である。図１１に示すモジュールは、図２に示すモジュールにおける吸入空気流量推定部５１及び推定大気圧更新部５２を、それぞれ第１吸入空気流量推定部５１ａ及び推定大気圧更新部５２ａに変更し、第２吸入空気流量推定部５１ｂを追加したものである。
【００６９】
第１吸入空気流量推定部５１ａは、吸入空気流量推定部５１と同一の演算手法で、第１推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ１を算出する。第２吸入空気流量推定部５１ｂは、吸気圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じて第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２を算出する。第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２の算出手法は、公知のスピードデンシティ方式によるものであり、推定ゲージ圧ＨＰＢＧＡ（＝ＰＢＡ−ＨＰＡ）及びエンジン回転数ＮＥに応じて予め設定されたマップを検索することにより第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２が算出される。なお、本実施形態では一部気筒運転を行うので、全筒運転用のマップと、一部気筒運転用のマップとが設けられている。
【００７０】
推定大気圧更新部５２ａは、第１推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ１が第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２と一致するように、推定大気圧ＨＰＡを更新し、なまし演算処理前の推定大気圧である更新推定大気圧ＨＰＡＣＡＬを算出する。
【００７１】
図１２は本実施形態における大気圧推定サブルーチンのフローチャートである。この処理は、図４に示す処理のステップＳ２８及びＳ２９を、それぞれステップＳ２８ａ及び２９ａに代えるとともに、ステップＳ２８ｂを追加したものである。
【００７２】
ステップＳ２８ａでは、下記式（１ｂ）（実質的に前記式（１ａ）と同一）を用いて第１推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ１を算出する。
ＨＧＡＩＲＴＨ１＝ＫＣ×ＨＰＡＤ×ＫＴＨ×ＦＰＢＡＰＡ／ＲＲＴＡ
（１ｂ）
ステップＳ２８ｂでは、推定ゲージ圧ＨＰＢＧＡ及びエンジン回転数ＮＥに応じてスピードデンシティ方式により、第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２を算出する。
【００７３】
ステップＳ２９ａでは、第１及び第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ１，ＨＧＡＩＲＴＨ２を下記式（１１ａ）に適用し、流量偏差ＤＧＡＩＲを算出する。
ＤＧＡＩＲ＝ＨＧＡＩＲＴＨ１−ＨＧＡＩＲＴＨ２            （１１ａ）
【００７４】
図１３は本実施形態における第１故障判定処理のフローチャートである。この処理は、図８のステップＳ４６をステップＳ４６ａに代えたものである。
【００７５】
本実施形態では、吸入空気流量センサ１３による検出吸入空気流量ＧＡＩＲを使用せずに推定大気圧ＨＰＡが算出されるので、ステップＳ４６では吸気圧センサ８または大気圧センサ３３が故障していると判定し、そのことを示す第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１ａを「１」に設定する。
【００７６】
図１４は本実施形態における第２故障判定処理のフローチャートである。この処理は、図９のステップＳ５１をステップＳ５１ａに変更し、ステップＳ５８及びＳ６１を削除したものである。ステップＳ５１ａでは、第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１ａが「１」であるか否かを判別する。
【００７７】
本実施形態では、第１故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ１ａが「１」であるときは、吸気圧センサ８または大気圧センサ３３が故障していることを示すので、第１の実施形態における第２故障判定フラグＦＳＦＡＩＬ２に相当する。よって、ステップＳ６１が削除されており、また  吸入空気流量センサ１３についての判定ステップであるステップＳ５８が削除されている。
【００７８】
本実施形態によれば、比較的簡単な演算で、吸気圧センサ８及び大気圧センサ３３の故障判定を行うことができる。
【００７９】
本実施形態では、図１２の処理が大気圧推定手段に相当し、図１３及び図１４の処理が故障判定手段に相当する。また図１２のステップＳ２４〜Ｓ２８ａが第１流量推定手段に相当し、ステップＳ２８ｂが第２流量推定手段に相当し、ステップＳ２９ａ〜Ｓ３３が更新手段に相当する。
【００８０】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、吸気弁の最大リフト量を連続的に変更するとともに、作動位相（開閉弁時期）を連続的に変更することができる動弁機構を備える内燃機関の制御装置においては、スピードデンシティ方式による第２推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨ２の算出は、推定ゲージ圧ＨＰＢＧＡ及びエンジン回転数ＮＥだけでなく、吸気弁の最大リフト量ＬＦＴ及び作動位相角ＣＡＩＮに応じて設定されたマップを検索することにより行う。
【００８１】
また上述した実施形態では、特許請求の範囲に記載した「所定低負荷運転状態」が燃料カット運転である例を示したが、これに限るものではなく、スロットル弁開度ＴＨが所定低負荷判定開度ＴＨＬ以下である状態を「所定低負荷運転状態」と判定し、圧力差ＤＰＡと第１判定閾値ＤＰＴＨ１との比較結果に応じた吸気圧センサ８の故障／正常の判定を行うようにしてもよい（ステップＳ５３〜Ｓ５５）。
【００８２】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  内燃機関
２  吸気管
３  スロットル弁
５  電子制御ユニット（大気圧推定手段、故障判定手段、流量推定手段、更新手段、第１流量推定手段、第２流量推定手段）
８  吸気圧センサ
１１  クランク角度位置センサ
１３  吸入空気流量センサ
３３  大気圧センサ
【図１】
2010242727.tif 000005
【図２】
2010242727.tif 000006
【図３】
2010242727.tif 000007
【図４】
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【図５】
2010242727.tif 000009
【図６】
2010242727.tif 000010
【図７】
2010242727.tif 000011
【図８】
2010242727.tif 000012
【図９】
2010242727.tif 000013
【図１０】
2010242727.tif 000014
【図１１】
2010242727.tif 000015
【図１２】
2010242727.tif 000016
【図１３】
2010242727.tif 000017
【図１４】
2010242727.tif 000018