(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するように構成するとともに、前記バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成し、
さらに、インテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差に基づいて単位時間当たりのバキュームタンク減圧量またはバキュームタンク復圧量を積算することにより、前記バキュームタンク内の圧力を推定するように構成したことを特徴とする吸気制御装置の故障検知システム。
【請求項２】
前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは検知するための所定時間を延長するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置の故障検知システム。
【請求項３】
エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するように構成し、
前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは検知するための所定時間を延長するように構成したことを特徴とする吸気制御装置の故障検知システム。
【請求項４】
前記バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の吸気制御装置の故障検知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置に関し、更に詳しくは、その故障を検知する吸気制御装置の故障検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負圧タンクの負圧を利用してダイヤフラムバルブの負圧室を作動し、内燃機関の吸気通路に設けられた制御弁を、前記ダイヤフラムバルブで制御することにより燃焼室内に供給される吸入空気量を制御する吸気制御装置としては、例えば特開平５−１５６９５３号公報に開示されているものが知られている。
この吸気制御装置は、図８に示すように、内燃機関の吸気通路を第１吸気通路１００ａと第２吸気通路１００ｂとに分割し、第１吸気通路１００ａ内にはアクチュエータ（不図示）によって開閉制御される吸気制御弁１０１が配置され、第２吸気通路１００ｂ内には負圧ダイヤフラム装置１０２によって開閉される吸気遮断弁１０３が配置されている。負圧ダイヤフラム装置１０２の負圧ダイヤフラム室１０２ａは、大気に連通可能な電磁切換弁１０４を介して負圧タンク１０５に連結され、この負圧タンク１０５は負圧ポンプ１０５ａに連結されている。吸気制御弁１０１及び吸気遮断弁１０３の下流の吸気枝管１０６には各吸気ポート１０７内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１０８が配設されている。
【０００３】
このように構成される吸気制御装置１００は、内燃機関の低負荷運転時には、吸気遮断弁１０３を閉弁し、吸気制御弁１０１の開弁時期及び開弁期間を制御することによって燃焼室１０９内に供給される吸入空気量を制御する。
一方、内燃機関の高負荷運転時には、吸気制御弁１０１の開弁時期及び開弁期間を制御すると共に、吸気遮断弁１０３が全開となるように制御することによって燃焼室１０９内に供給される吸入空気量を制御する。
このとき、前記吸気遮断弁１０３は、電磁切換弁１０４の切り替え作用により、ダイヤフラム負圧室１０２ａが負圧タンク１０５に連結される。反対に、電磁切換弁１０４の切り替え作用により、ダイヤフラム負圧室１０２ａを大気に開放すると、吸気遮断弁１０３は全閉となるようになっている。
従来の吸気制御装置１００は、このようにして吸入空気量を制御し、燃料噴射弁１０８から各吸気ポート１０７に向けて燃料を噴射することで内燃機関の全運転領域に亘ってポンピング損失を低減しつつ良好な燃焼を得ることができるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸気制御装置１００は、
（１）吸気制御弁１０１、負圧ダイヤフラム装置１０２、吸気遮断弁１０３、電磁切換弁１０４等の制御弁に作動不良が発生すると、エミッションの性状（ＮＯX，ＨＣ，ＣＯ等）が悪化したり内燃機関（以下、エンジンという）に対する要求負荷に見合った出力が得られないという問題があった。
（２）また、これらの制御弁に作動不良が発生したかどうかを知る対策として制御弁の故障状態を検知することが考えられるが、負圧タンク内の圧力により制御弁を作動させる場合は、応答遅れが大きいため誤検知をする恐れがあった。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、エンジンの吸気制御装置に使用される制御弁の作動不良を適確に検知することができ、かつ、前記制御弁がバキュームタンク内の負圧により作動する制御弁であっても誤検知を防止できる吸気制御装置の故障検知システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためになされた請求項１に係る吸気制御装置の故障検知システムの発明は、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するように構成するとともに、前記バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成し、さらに、インテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差に基づいて単位時間当たりのバキュームタンク減圧量またはバキュームタンク復圧量を積算することにより、前記バキュームタンク内の圧力を推定するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明によると、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するようにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れを考慮した所定時間後に故障状態を検知することができるため誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知してメンテナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異なってしまうのを防止できる。
また、バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い（大気圧側の）場合は、制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したので、常に制御弁が正常に作動している状態で故障検知をすることができる。その結果、誤検知を防止することができる。
さらに、インテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差に基づいて単位時間当たりのバキュームタンク減圧量またはバキュームタンク復圧量を積算することにより、バキュームタンク内の圧力を推定するように構成したので、前記バキュームタンクに専用の圧力計を設けなくても前記バキュームタンク内の圧力が推定できる。
【０００８】
請求項２に係る吸気制御装置の故障検知システムの発明は、前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは検知するための所定時間を延長するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置の故障検知システムである。
【０００９】
請求項２の発明によると、制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは故障検知に要する時間を延長するように構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温のために硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなることによる誤検知を防止することができる。
【００１０】
請求項３に係る吸気制御装置の故障検知システムの発明は、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するように構成し、前記制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは検知するための所定時間を延長するように構成したことを特徴とする吸気制御装置の故障検知システムである。
【００１１】
請求項３の発明によると、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するようにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れを考慮した所定時間後に故障状態を検知することができるため誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知してメンテナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異なってしまうのを防止できる。
また、制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは故障検知に要する時間を延長するように構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温のために硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなることによる誤検知を防止することができる。
【００１２】
請求項４に係る吸気制御装置の故障検知システムの発明は、前記バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の吸気制御装置の故障検知システムである。
【００１３】
請求項４の発明によると、バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い(大気圧側の)場合は、制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したので、常に制御弁が正常に作動している状態で故障検知をすることができる。その結果、誤検知を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムの１実施形態について図面を参照して説明する。
最初に、本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを適用した吸気制御装置全体の構成について図１を参照して説明する。
本発明に係る吸気制御装置は、
エンジン吸気系に設けられてシリンダヘッド（図示せず）に接続されるインテークマニホールド１と、
前記エンジン吸気系に設けられたスロットル弁（図示せず）の下流（例えばインテークマニホールド１のチャンバ部）に、第1の配管１ａを介して連通される逆止弁２と、
前記逆止弁２に第２及び第３の配管３，４を介してそれぞれが連結されるバキュームタンク５及びソレノイドバルブ６と、
前記ソレノイドバルブ６の下流側に第４の配管７を介して設けられるダイヤフラムバルブ８と、
前記ダイヤフラムバルブ８を前記バキュームタンク５内の圧力により作動させて、ロッド８ａ及びレバー９ａを介してロータリーバルブ９の軸９ｂを回転させることにより、前記インテークマニホールド１の管長を切り替える管長切り替え機構と、
前記インテークマニホールド１の管長が実際に切り替わったかどうかを検知するポジションセンサ１０と、
エンジンの回転数、エンジン負荷を見ながら前記構成機器及び配管に設けられた各種センサから出力される出力信号により吸気制御装置が故障かどうかを検知し、ドライバにその結果を知らせる制御装置１１と、
から主要部が構成される。
【００１５】
インテークマニホールド１は、樹脂で構成されたり、鋳鉄やアルミニウム合金の鋳物で構成されるエンジンの吸気系に設けられる配管である。配管内の圧力は、エンジン運転中は負圧となっている。インテークマニホールド１のチャンバ部には第1の配管１ａを介して逆止弁２が設けられている。
【００１６】
逆止弁２は、流体を一定方向にのみ流し、停止時又は反対側から圧力が掛かった場合に弁体が自動的に密着して管内の流れを停止し、逆流を防止する弁である。
逆止弁２はスイング逆止弁であり、流体の正規の流れで開き、逆流で弁体２ａが密着し流路を閉止するように構成されている。
流体の正規の流れは、バキュームタンク５側から第1の配管１ａ側へのガスの流れであり、インテークマニホールド１内の圧力とバキュームタンク５内の圧力とが同じ圧力になると弁体２ａは流路を閉止する。
【００１７】
バキュームタンク５は、ダイヤフラムバルブ８を作動させるための負圧を貯蔵する貯蔵容器である。
バキュームタンク５は、逆止弁２を挟んで第１の配管１ａと対向する位置に、第２の配管３を介して一体的に設けられている。このように構成することにより、バキュームタンク５内を負圧にするのにインテークマニホールド１内の負圧を利用することができるので、真空ポンプ等の負圧発生手段が不要となる。
エンジンの運転中は、インテークマニホールド１内の圧力が負圧となっており、バキュームタンク５内に十分な負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）があれば第３の配管４及び第４の配管７を介してダイヤフラムバルブ８を作動させることができる。
一方、バキュームタンク５内に十分な負圧が貯蔵されていない場合には、逆止弁２の弁体２ａが開き、インテークマニホールド１内の圧力とバキュームタンク５内の圧力とが同じになるまで開の状態を保持する。
【００１８】
ソレノイドバルブ６は、その弁体６ａをＯＮ−ＯＦＦさせることによりダイヤフラムバルブ８を作動させる圧力を制御する電磁弁である。本実施の形態では、ソレノイドバルブ６がＯＮ（開）の状態のときは、ダイヤフラムバルブ８の作動圧は大気圧、電磁弁がＯＦＦ（閉）のときは、ダイヤフラムバルブ８の作動圧は負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）となる。
ソレノイドバルブ６の大気導入側には、バキュームタンク５からダイヤフラムバルブ８に負圧を供給する第３の配管４内や第４の配管７内に、外部から大気中のゴミや油が入らないようにするための紙製の大気フィルタ６ｂが設けられている。
【００１９】
ダイヤフラムバルブ８は、ゴム製のダイヤフラム（隔膜）８ｃを有する制御弁であり、前記ダイヤフラム（隔膜）８ｃは操作入力である圧力により作動し、前記ダイヤフラム（隔膜）８ｃの変位をロッド８ａ及びレバー９ａを介してロータリーバルブ９に回転力として伝える。ダイヤフラムバルブ８の負圧室８ｄ内には円筒状のバネ８ｂが設けられている。
【００２０】
管長切り替え機構は、ソレノイドバルブ６を介してダイヤフラム（隔膜）８ｃを作動させる圧力が制御されるダイヤフラムバルブ８と、前記ダイヤフラムバルブ８のダイヤフラム８ｃの変位をロッド８ａから伝達され回転力に変換するレバー９ａを有し、前記レバー９ａから伝達される回転力により軸９ｂを回転するロータリーバルブ９と、前記軸９ｂの回転位置を確実に確認するためのポジションセンサ１０とから主要部が構成される。
このように構成される管長切り替え機構は、例えばダイヤフラムバルブ８が負圧で運転されているときに、ソレノイドバルブ６が開（ＯＮ）となると、バネ８ｂの弾発力が開放され、ダイヤフラム８ｃと一体のロッド８ａがロータリーバルブ９の軸９ｂに一体に設けられたレバー９ａを回転させてインテークマニホールド１の管長が、図２（ａ）に示すように、短くなる位置に切り替わる。
反対に、ダイヤフラムバルブ８が大気圧で運転されているときには、ソレノイドバルブ６が閉（ＯＦＦ）となると、バネ８ｂの弾発力が蓄圧され、ダイヤフラム８ｃと一体のロッド８ａがロータリーバルブ９の軸９ｂと一体のレバー９ａを反対方向に回転させるのでインテークマニホールド１の管長が長くなる位置に切り替わる。
【００２１】
ポジションセンサ１０は、ロータリーバルブ９の軸９ｂの回転位置を確認するための開度センサであり、図２（ｂ）に示すように、前記ロータリーバルブ９の軸９ｂの端面に装着されたセンサ９ｃとロータリーバルブ９のケーシングの内壁に装着されたセンサ１０ａとが、所定の基準点から相互にスライドしたときに変化する可変抵抗の出力値から回転位置が確認される。
ポジションセンサ１０は、可変抵抗だけでなくマイクロスイッチ、リミットスイッチ等の接触センサ及び光電スイッチや近接スイッチ等の非接触で使用するセンサを使用することもできる。
【００２２】
制御装置１１は、電気的制御回路、又は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ(又はＭＰＵ)及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）等を中心として構成されたマイクロコンピュータからなる電子制御ユニットである。この制御装置１１の入力部には、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジンの運転状態に関連する電気信号と吸気制御装置の各センサからの電気信号（例えばソレノイドバルブ６の駆動信号等）が入力され、これらの入力信号に基づいて吸気制御装置の故障検知がなされる。「故障」が検知された場合は、異常表示灯１２を点灯し、ブザー１３を鳴らしてドライバに知らせるように構成されている。
【００２３】
このように構成される本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムにおいて、管長を切り替えたときのインテークマニホールド１の断面図を図２（ａ）に示す。
図２（ａ）に示すように、インテークマニホールド１の周りには、バキュームタンク５、ダイヤフラムバルブ８、ロータリバルブ９等が設けられており、図２（ａ）にはロータリーバルブ９の軸９ｂが開となっているときの断面を示してある。
またポジションセンサ１０として使用される開度センサを、ロータリーバルブ９の軸９ｂ及びロータリーバルブ９のケーシングの内壁に取り付けたときの位置を図２（ｂ）に示す。
図２（ｂ）に示すように、ダイヤフラムバルブ８をバキュームタンク５の圧力で作動し、ロッド８ａを介してロータリーバルブ９の軸９ｂを回転したときの回転位置を確認するためのセンサ９ｃ，１０ａがそれぞれロータリーバルブ９の軸９ｂの端面及びケ-シング内の上部に設けられている。
【００２４】
このように構成される本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムに関するモニターの基本原理を図３及び図４を参照して説明する。
モニターの基本原理は、エンジンの制御領域によって予め決められているインテークマニホールド１の管長切り替え操作の結果をみて判定している。この管長切り替え操作は、図４に示すエンジンの回転数に対するスロットル開度のマップから求められる制御領域であるＬＯＮＧ（低回転数領域）又はＳＨＯＲＴ（高回転数領域）のどちらかにロータリーバルブ９の回転位置を設定するための操作である。
【００２５】
図３（ａ）は、インテークマニホールド１の管長が短くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すようなロータリーバルブ９を開の位置に切り替えたときに、管長切り替え操作の結果が「正常」と判定される場合のソレノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理を示した図である。
この切り替えモード（ＳＨＯＲＴ）は、エンジンのアイドリング時又は高回転数領域で使用される。このときソレノイドバルブ６は大気開放（ＯＮ）となっている。従って、ダイヤフラムバルブ８を作動させる圧力は大気圧である。
ちなみにソレノイドバルブ６のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮ＝１のときにポジションセンサ１０のフラグＦ＿ＳＶＳＳＨＴ＝１であれば「正常」と判定される。
【００２６】
図３（ｂ）は、インテークマニホールド１の管長が長くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すロータリーバルブ９を閉の位置に切り替えたときに、管長切り替え操作の結果が「正常」と判定される場合のソレノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理を示した図である。
この切り替えモード（ＬＯＮＧ）は、エンジンの低回転数領域で使用される。このときのソレノイドバルブ６は閉（ＯＦＦ）となっている。従って、ダイヤフラムバルブ８を作動させる圧力は負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）である。
ちなみにソレノイドバルブ６のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮ＝０のときにポジションセンサ１０のフラグＦ＿ＳＶＳＬＮＧ＝１であれば「正常」と判定される。
【００２７】
尚、図３（ｃ）にエンジンの制御領域であるＬＯＮＧ又はＳＨＯＲＴに対応した正常時のソレノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理をまとめたものを示す。このソレノイドバルブ指令とポジションセンサ１０の論理が、モニターした結果と比較したときに、一致すれば「正常」、一致しなければ「故障」と判定される。
【００２８】
図４は、エンジンの回転数に対するスロットル開度のマップである。制御領域であるＬＯＮＧ（低回転数領域）とＳＨＯＲＴ（高回転数領域）の間にはエンジン回転数のヒステリシス領域があり、図中の符号Ｌは、ヒステリシス領域の低回転数側を、図中の符号Ｈは、ヒステリシス領域の高回転数側を示す。
また、図中の符号ＮＣＲは、始動モード判定のためのエンジンの回転数であり、エンジン始動時はアイドリングに入るが、この回転数を境に点火制御、燃料制御の方式が切り替わるようになっている。
そして、図中のＦ＿ＮＡは、アイドル判別用のエンジン回転数（設定値）よりも現在のエンジン回転数が高いときに立つフラグである。
また、Ｆ＿ＴＨＩＤＬＥは、アイドル判別用のスロットル開度（設定値）よりも現在のスロットル開度が大きいときに立つフラグである。
エンジン始動後、一定時間ＴＳＶＳＤＬＹはインテークマニホールド１の管長をＳＨＯＲＴ側に切り替える。その理由は、エンジン回転数がＮＳＶＳ（例えば４５００ｍｉｎ-1）以上になった時だけＳＨＯＲＴ側に管長を切り替える方法では、この領域を使わない場合が長く続いた場合に、ソレノイドバルブ６の固着等の問題が発生するので、ソレノイドバルブ６の作動頻度を上げるために動作させている。
尚、制御装置１１からソレノイドバルブ指令があった場合に「正常」と判定されるソレノイドバルブ６のＯＮ−ＯＦＦ状態、ダイヤフラムの作動圧力及びインテークマニホールド１の管長に関する論理を図の下に示す。
【００２９】
次に、本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを適用して実際に吸気制御装置の故障を検知した場合の正常時の検知例（動作タイミングチャート）を図５に示す。
この動作タイミングチャートを使って正常時の動作を説明する。
（１）ソレノイドバルブ指令
インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ソレノイドバルブ指令のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮが０から１に切り替わる。反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替わるときは、ソレノイドバルブ指令のフラグＦ＿ＳＶＳＯＮが１から０に切り替わる。
（２）ソレノイドバルブの状態
インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ソレノイドバルブ６は０ＦＦ（閉）からＯＮ（開）となり、ダイヤフラムバルブ８に負圧を供給する第３の配管４や第４の配管７に大気フィルタ６ｂから大気が導入される結果、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力は大気圧となる。反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領域転）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替わるときは、ソレノイドバルブ６はＯＮ（開）から０ＦＦ（閉）となり、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力は負圧となる。
（３）ポジションセンサ
インテークマニホールド１の管長がＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、ポジションセンサ１０の出力は、ロータリーバルブ９の軸９ｂの回転に伴うメカニカルな作動応答遅れがあるため、図５中のＳＨＯＲＴ判定開度（例えば開度８０％）を通過してもＯＮの出力は得られない。すなわち、確実にＯＮとなったかどうかを確認するためには、さらに検知待ちタイマで設定した所定時間を経過した後、はじめてポジションセンサ１０の判定結果としてＯＮを出力するように構成されている。
反対にＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替えるときは、ポジションセンサ１０の出力は、ロータリーバルブ９の軸９ｂの回転に伴う同様なメカニカルな作動応答遅れがあるため、図５中のＬＯＮＧ判定開度（例えば開度２０％）を通過してもＯＦＦの出力が得られない。すなわち、確実にＯＦＦとなったかどうかを確認するためには、検知待ちタイマで設定した所定時間を経過した後、はじめてポジションセンサ１０の判定結果としてＯＦＦを出力するように構成されている。
尚、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力を負圧→大気圧にするより大気圧→負圧にする方が作動時間がかかるので、メカニカル作動応答遅れの時間は、ＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）に切り替えるときの時間（例えば３秒）よりもＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替えるときの時間（例えば５秒）の方が長くなる。
（４）インテークマニホールドの管長
インテークマニホールド１の管長をＬＯＮＧ（低回転数領域）→ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、メカニカルな作動応答遅れ（短）があった後ＳＨＯＲＴ側に切り替わる。一方、インテークマニホールド１の管長をＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）になるようにロータリーバルブ９の回転位置を切り替えるときには、メカニカルな作動応答遅れ（長）があった後ＬＯＮＧ側に切り替わる。
（５）Ｆ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ，Ｆ＿ＦＳＤＳ１０６Ｓ
タイマで設定した所定時間の間、吸気制御装置の故障検知を行い、検知した結果、吸気制御装置が「正常」と判断された場合には、フラグＦ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ又はＦ＿ＦＳＤＳ１０６Ｓは立たないが、「故障」と判断された場合には、フラグＦ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ又はＦ＿ＦＳＤＳ１０６Ｓの出力により異常表示灯１２を点灯し、ブザー１３を鳴らしてドライバに知らせるように構成されている。
【００３０】
【実施例】
次に、前記した正常時の検知例（動作タイミングチャート）に基づいて故障検知を実施したときの故障検知例について図６を参照しながら説明する。
実施例１
図６は、制御領域がＳＨＯＲＴ指令中にダイヤフラムバルブ８に負圧を供給する負圧配管がはずれてしまった場合の動作タイミングチャートである。
この図からもわかるように、ダイヤフラムバルブ８の作動圧力が大気圧となっているため、ソレノイドバルブ指令にソレノイドバルブ６の状態は追従しているが、ソレノイドバルブ６の状態がＯＮ→ＯＦＦに切り替わっても、ポジションセンサ１０はＯＮ（ＳＨＯＲＴ）→ＯＦＦ（ＬＯＮＧ）に切り替わっていない。また、インテークマニホールド１の管長もＳＨＯＲＴ（高回転数領域）のままであり、ＳＨＯＲＴ（高回転数領域）→ＬＯＮＧ（低回転数領域）に切り替わっていない。
このような動作異常がみつかると、検知待ちタイマ、故障確定タイマのそれぞれの設定時間を経過後、「故障」と判定し、フラグＦ＿ＦＳＤＦ１０６Ｌ（モードをＬＯＮＧに切り替えるときの故障）の出力により異常表示灯１２を点灯し、ブザー１３を鳴らしてドライバに知らせる。
【００３１】
このようにして前記したモニターの基本原理に基づいて、吸気制御装置をモニターし、得られた出力結果とソレノイドバルブ指令に対するポジションセンサ１０の論理とを比較して、論理が一致すれば「正常」、一致しなければ吸気制御装置は「故障」と判定することにより、エンジンの吸気制御装置の故障を好適に検知できる故障検知システムを提供することができる。
【００３２】
次に、このように故障を検知できる吸気制御装置の故障検知システムで吸気制御装置をモニターするときの制約条件について図１を参照して説明する。
（１）ソレノイドバルブ６の駆動電圧が１１Ｖ未満の場合は、検知に使用しているソレノイド（電磁コイル）の作動が不確定になるので検知を中止する。
（２）気温又は水温がそれぞれ所定の温度ＴＡＳＶＳＣＫＬ、ＴＷＳＶＳＫＬ未満（例えば−１５℃）のときは、ロータリーバルブ９を作動させるダイヤフラムバルブ８のダイヤフラム（隔膜）８ｃがゴムで構成されているため、低温時に硬化して応答性が悪化するので誤検知をする恐れがあるため検知を中止する。
尚、検知を中止しないで検知時間を延長する（常温時の検知時間５ｓｅｃ→低温時の検知時間１０ｓｅｃ）ことで故障状態を検知するようにすることもできて、誤検知の防止が可能である。
（３）ソレノイドバルブ６をＯＮ（又はＯＦＦ）にしてからその後流側に設けられているダイヤフラムバルブ８、ロータリーバルブ９等が所定の状態に切り替わるまでの作動時間にはばらつきがあり、すぐに検知をすると誤検知となる。そのため、ソレノイドバルブ６をＯＮ（又はＯＦＦ）にしてから所定時間は検知を中止する。
このように、制御弁の作動圧力等による応答遅れを考慮した所定時間経過後に故障状態を検知するようにしたので誤検知を防止できる。
また、エンジンの運転状態に応じて要求された制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出することにより制御弁の故障状態を検知することもできる。
また、故障状態を検知してメンテナンスを実施すれば、エンジン出力が要求値と異なってしまうのを防止できる。
（４）バキュームタンク５の内圧が、ダイヤフラム８を作動させる圧力ＰＢＧＳＶＳＯＫ（負圧、例えば−２１０ｍｍＨｇ）以下のときは、バキュームタンク５に負圧が溜まるまではＬＯＮＧ側（低回転数領域側）の故障検知を中止する。
これらの制約条件を設けることにより、本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを吸気制御装置に適用して吸気制御装置をモニターするときに、さらに適格に吸気制御装置の故障検知ができる。
【００３３】
次に、ダイヤフラムバルブ８に作動負圧を供給するバキュームタンク５内の圧力の推定方法について図７を参照して説明する。
尚、図７において、縦軸は、負圧を示し、横軸に起動後の経過時間を示す。負圧は図中、上に行くほど負圧が大きく（真空度が高く）、経過時間は右に行くほど長くなる。ここに、ＰＢＧＡはインテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差（ゲージ圧）、ＤＰＢＧＳＶＳＰは単位時間当たりのバキュームタンク減圧量、ＤＰＢＧＳＶＳＭは単位時間当たりのバキュームタンク復圧量である。また、ＤＰＢＧＤＩＡＰはダイアフラムバルブ分（ダイアフラムバルブの容量＋第３及び第４の配管内の容量を含む）復圧量、ＴＭＳＶＣＨＧはバキュームタンクの負圧チャージ監視周期、ＴＭＳＶＬＥＡＫはバキュームタンクのリーク監視周期を示している。
【００３４】
エンジンのインテークマニホールド１のチャンバ部に接続された第１の配管１ａとバキュームタンク５とを連通する通路には逆止弁２が介挿されている。そして、エンジン運転中は、インテークマニホールド１内（スロットル弁下流）の圧力が常に測定されている。従って、インテークマニホールド１内の圧力を基準圧力として、バキュームタンク５内に作用する圧力を推定することができ、空気量の積算値の推定値に基づいてバキュームタンク５の内圧、すなわち、負圧の大きさを推定することができる。
図７において、単位時間ＴＭＳＶＣＨＧにバキュームタンクから第１の配管１ａに吸い出される空気量をＡとすると、所定時間Ｔ後に吸い出される空気量はＡ×Ｔとなる。
【００３５】
例えば図７を参照して詳述すると、
（１）エンジンを起動すると、インテークマニホールド１のチャンバ部に接続された第1の配管１ａ及び逆止弁２を介してバキュームタンク５内に負圧が貯蔵されると推定し、バキュームタンク５内の圧力をインテークマニホールド１内の圧力と大気圧との圧力差（ゲージ圧）ＰＢＧＡに近づけるため、バキュームタンク５の負圧チャージ監視周期ＴＭＳＶＣＨＧ毎に単位時間当たりのバキュームタンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰを加算するように動作する。
（２）バキュームタンク５の負圧チャージ監視周期ＴＭＳＶＣＨＧ毎に加算された単位時間当たりのバキュームタンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰの積算量が、インテークマニホールド１内の圧力と大気圧との圧力差（ゲージ圧）ＰＢＧＡを超えた場合はリークが発生すると推定して、バキュームタンク５のリーク監視周期ＴＭＳＶＬＥＡＫ毎に単位時間当たりのバキュームタンク復圧量ＤＰＢＧＳＶＳＭを減算するように動作する。
（３）運転中にロータリーバルブ９がＳＨＯＲＴ→ＬＯＮＧに切り替えられた場合は、ダイヤフラムバルブ８へバキュームタンク５から負圧が供給されるので、バキュームタンク減圧量ＤＰＢＧＳＶＳＰを減算するように動作する。
（４）また、図７中に示すように、ソレノイドバルブ６をＯＮ−ＯＦＦさせると、バキュームタンク５からダイヤフラムバルブ８までの圧力が大気圧から負圧に変わる。このとき負圧が消費されると推定し、ダイアフラムバルブ分（第３の配管３及び第４の配管７内の容量を含む）復圧量ＤＰＢＧＤＩＡＰが減算される。
但し、バキュームタンク５内に十分な負圧がある場合は、すぐに元の状態に復帰する。
（５）このように推定したバキュームタンク５内の負圧が故障検知に使用できる所定の負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）ＰＢＧＳＶＳＯＫを超えていれば、ダイヤフラムバルブ８の作動可能な負圧があると判断し、ＬＯＮＧ側検知を許可する。反対に、バキュームタンク５内の負圧が故障検知に使用できる所定の負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）ＰＢＧＳＶＳＯＫ以下の場合は、ＬＯＮＧ側検知を許可しないように動作する。
（６）バキュームタンク５内の圧力が故障検知に使用できる所定の負圧（例えば−２１０ｍｍＨｇ）以上で負圧が高すぎる場合は、ソレノイドバルブ６をＯＮ（開）とすることで負圧を小さくすることもできる。
このようにインテークマニホールド１内の圧力と大気圧との検出値に基づいてバキュームタンク５内の圧力を推定するように構成したので、バキュームタンク５に専用の圧力計を設けなくてもバキュームタンク５内の圧力が推定できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の構成と作用からなる本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）請求項１の発明によれば、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するようにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れを考慮した所定時間後に故障状態を検知することができるため誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知してメンテナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異なってしまうのを防止できる。
また、バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い（大気圧側の）場合は、制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したので、常に制御弁が正常に作動している状態で故障検知をすることができる。その結果、誤検知を防止することができる。
さらに、インテークマニホールド内の圧力と大気圧との圧力差に基づいて単位時間当たりのバキュームタンク減圧量またはバキュームタンク復圧量を積算することにより、バキュームタンク内の圧力を推定するように構成したので、前記バキュームタンクに専用の圧力計を設けなくても前記バキュームタンク内の圧力が推定できる。
（２）請求項２の発明によれば、制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは故障検知に要する時間を延長するように構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温のために硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなることによる誤検知を防止することができる。
（３）請求項３の発明によれば、エンジンの吸入空気量を制御する制御弁をバキュームタンク内の圧力により作動させる吸気制御装置において、エンジンの運転状態に応じて要求された前記制御弁の作動に要する時間よりも前記制御弁の実際の作動に要する時間が所定時間以上長いことを検出して、前記制御弁の故障状態を検知するようにしたので、制御弁の作動圧力による応答遅れを考慮した所定時間後に故障状態を検知することができるため誤検知を防止できる。しかも、故障状態を検知してメンテナンスを実施すればエンジン出力が要求値と異なってしまうのを防止できる。
また、制御弁は、ダイヤフラムにより駆動されると共に、前記ダイヤフラムの温度が所定値以下の場合には、前記制御弁の故障状態を検知するのを中止或いは故障検知に要する時間を延長するように構成したので、ダイヤフラム（隔膜）が低温のために硬化し、作動圧力に対する応答性が悪くなることによる誤検知を防止することができる。
（４）請求項４の発明によれば、バキュームタンク内の圧力を検出し、前記圧力が所定の圧力よりも低い（大気圧側の）場合は、制御弁の故障状態を検知するのを中止するように構成したので、常に制御弁が正常に作動している状態で故障検知をすることができる。その結果、誤検知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを適用した吸気制御装置全体の構成図である。
【図２】（ａ）インテークマニホールドの管長が短くなるようにロータリーバルブを切り替えたときの吸気管の断面図である。
（ｂ）ポジションセンサとして使用される開度センサをロータリーバルブの軸及びロータリーバルブのケーシングの内壁に取り付ける場合の取り付け位置を示す断面図である。
【図３】（ａ）インテークマニホールドの管長が短くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すようなロータリーバルブを開の位置に切り替えたときに、管長切り替え操作の結果が「正常」と判定される場合のソレノイドバルブ指令とポジションセンサの論理を示す図である。
（ｂ）インテークマニホールドの管長が長くなる位置、すなわち、図２（ａ）に示すロータリーバルブを閉の位置に切り替えたときに、管長切り替え操作の結果が「正常」と判定される場合のソレノイドバルブ指令とポジションセンサの論理を示す図である。
（ｃ）エンジンの制御領域であるＬＯＮＧ又はＳＨＯＲＴに対応した正常時のソレノイドバルブ指令とポジションセンサの論理をまとめて示したものである。
【図４】本発明に係るエンジンの回転数に対するスロットル開度のマップである。
【図５】本発明に係る吸気制御装置の故障検知システムを適用した吸気制御装置が正常に作動している時の検知例を示す動作タイミングチャートである。
【図６】本発明に係わる吸気制御装置の故障検知システムを適用した吸気制御装置においてＳＨＯＲＴ指令中にダイヤフラムバルブの負圧配管が外れた時の検知例を示す動作タイミングチャートである。
【図７】ダイヤフラムバルブを作動させる負圧を供給するバキュームタンク内の圧力の推定方法を説明するための図である。
【図８】従来の吸気制御装置を示し、負圧タンクの負圧を利用してダイヤフラムバルブの負圧室を作動し、前記ダイヤフラムバルブで内燃機関の吸気通路に設けられた制御弁を制御することにより燃焼室内に供給される吸入空気量を制御するときの図である。
【符号の説明】
１                  インテークマニホールド
１ａ                第１の配管
２                  逆止弁
３                  第２の配管
４                  第３の配管
５                  バキュームタンク
６                  ソレノイドバルブ
７                  第４の配管
８                  ダイヤフラムバルブ
９                  ロータリーバルブ
１０                  ポジションセンサ
１１                  制御装置
【図１】
0003714601.tif 000002
【図２】
0003714601.tif 000003
【図３】
0003714601.tif 000004
【図４】
0003714601.tif 000005
【図５】
0003714601.tif 000006
【図６】
0003714601.tif 000007
【図７】
0003714601.tif 000008
【図８】
0003714601.tif 000009