(57)【要約】【課題】吸気系の経時変化の原因を的確に診断し、制御の補正等の必要な処理を実施する。【解決手段】ニュートラルレンジでアイドル運転中に、吸入空気量に経時変化がある場合は、フリクションありと推定しオイル量チェックを警告する（ステップＳ１０肯定，Ｓ１１肯定，Ｓ１２）。吸入空気量に経時変化がなく、かつ、吸気圧上昇の場合（Ｓ１１否定，Ｓ１３肯定，Ｓ１４肯定）はバルブデポジット増加と判定し（Ｓ１５）、吸気圧下降の場合（Ｓ１４否定）は、吸気バルブ若しくはそのバルブシートに摩耗ありと判定し警告する（Ｓ１６）。吸気管圧力に経時変化がなくスロットル開度に経時変化がある場合は（Ｓ１３否定，Ｓ１７肯定）、少なくともスロットルデポジットまたはエアクリーナ詰まりと判定し警告する（Ｓ１８）。スロットル開度にも経時変化がない場合は正常と判定する（Ｓ１７否定，Ｓ１９）。【選択図】        図１
2006312890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管に少なくとも吸気バルブとスロットルバルブとエアクリーナとを備えるとともに、
前記スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸気管内の吸気管圧力を検出する吸気管圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の吸気系診断装置であって、
前記内燃機関の所定の運転状態時に、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記吸入空気量に所定の経時変化がなく、かつ、前記吸気管圧力検出手段によって検出された前記吸気管圧力に所定の経時変化がある場合には、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積し、または前記吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じていると判定する一方、
前記吸入空気量および前記吸気管圧力に所定の経時変化がなく、かつ、前記スロットル開度検出手段によって検出された前記スロットル開度に所定の経時変化がある場合には、少なくとも前記スロットルバルブに所定量のデポジットが堆積し、または前記エアクリーナが詰まっていると判定することを特徴とする内燃機関の吸気系診断装置。
【請求項２】
所定の運転状態時に、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記吸入空気量に所定の経時変化がなく、かつ、前記吸気管圧力検出手段によって検出された前記吸気管圧力に所定の経時変化がある場合において、
前記吸気管圧力が上昇している場合には、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積していると判定する一方、
前記吸気管圧力が下降している場合には、前記吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じている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吸気系診断装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、排気管に空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積していると判定した場合には、前記内燃機関の過渡運転時に前記吸入空気量検出手段および前記空燃比検出手段の検出値に基づいて噴射する燃料噴射量を、当該デポジットが堆積していない場合よりも増加することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気系診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として自動車に適用する内燃機関の吸気系診断装置に関し、更に詳しくは、吸気系の経時変化の原因を的確に診断し、制御の補正等の必要な処理を実施することができる内燃機関の吸気系診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気系構成要素である吸気バルブ、スロットルバルブやこれらの近傍の吸気管内壁には、潤滑油成分や燃焼生成物に由来する炭素微粒子等からなるデポジットが付着あるいは堆積し、経時変化が生じることが知られている。また、バルブシートの摩耗等の経時変化も生じ得る。
【０００３】
吸気系にこのような経時変化が生じた場合、吸入空気量や吸気管圧力にも経時変化が生じるので、何らの手当もしなければ、燃料噴射量制御等にも悪影響を及ぼし、出力低下や燃費悪化、排気エミッションの悪化等を招く虞がある。このため、吸気系の異常の有無を診断し、異常がある場合には、その原因を特定してユーザに早期に警告することが重要である。
【０００４】
従来より、内燃機関の異常診断の手段は、種々提供されている。たとえば、内燃機関のアイドル運転時に、アイドル回転数と目標回転数との差に応じて設定される所定制御値に応じてアイドル回転数を制御する制御装置において、この所定制御値が所定上限値の間にない場合にアイドル回転数が異常であると判断する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、関連する技術として、冷間始動後のアイドル回転数をフィードバック制御するとともに、吸入空気量に応じて排気温が一定となるように点火時期を設定するもの（たとえば、特許文献２参照）や、アイドル運転時のスロットル開度によりスロットルデポジットを検出するもの（たとえば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００６】
また、サージタンク圧から吸気バルブへのデポジット量を検出するもの（たとえば、特許文献４参照）や、空燃比学習の結果からエアフロメータ検出誤差の影響を排除して燃料供給系の異常診断を行うもの（たとえば、特許文献５参照）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−４３８４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３８９５号公報
【特許文献３】特開平１１−２７０３９７号公報
【特許文献４】特開平１０−４７１２０号公報
【特許文献５】特開平５−１６３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に係る従来技術では、アイドル回転数のみで内燃機関の異常を判断しているので、当該異常の原因の切り分けができず、制御の最適な補正ができない虞があるという課題があった。
【０００９】
また、上記特許文献２〜５に係る従来技術にあっても、吸気バルブ若しくはスロットルバルブのいずれにデポジットが堆積しているのか等を判別するには至っていないため、吸気系の故障・劣化箇所の部品交換やメンテナンスをユーザに迅速かつ的確に促すことが困難であった。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吸気系の経時変化の原因を的確に診断し、制御の補正等の必要な処理を実施することができる内燃機関の吸気系診断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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る内燃機関の吸気系診断装置は、内燃機関の吸気管に少なくとも吸気バルブとスロットルバルブとエアクリーナとを備えるとともに、前記スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記吸気管内の吸気管圧力を検出する吸気管圧力検出手段と、を備えた内燃機関の吸気系診断装置であって、前記内燃機関の所定の運転状態時に、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記吸入空気量に所定の経時変化がなく、かつ、前記吸気管圧力検出手段によって検出された前記吸気管圧力に所定の経時変化がある場合には、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積し、または前記吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じていると判定する一方、前記吸入空気量および前記吸気管圧力に所定の経時変化がなく、かつ、前記スロットル開度検出手段によって検出された前記スロットル開度に所定の経時変化がある場合には、少なくとも前記スロットルバルブに所定量のデポジットが堆積し、または前記エアクリーナが詰まっていると判定することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関の吸気系診断装置は、請求項１に記載の発明において、所定の運転状態時に、前記吸入空気量検出手段によって検出された前記吸入空気量に所定の経時変化がなく、かつ、前記吸気管圧力検出手段によって検出された前記吸気管圧力に所定の経時変化がある場合において、前記吸気管圧力が上昇している場合には、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積していると判定する一方、前記吸気管圧力が下降している場合には、前記吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じていると判定することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の請求項３に係る内燃機関の吸気系診断装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記内燃機関は、排気管に空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、前記吸気バルブに所定量のデポジットが堆積していると判定した場合には、前記内燃機関の過渡運転時に前記吸入空気量検出手段および前記空燃比検出手段の検出値に基づいて噴射する燃料噴射量を、当該デポジットが堆積していない場合よりも増加することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る内燃機関の吸気系診断装置（請求項１）によれば、吸入空気量と吸気管圧力の情報に基づいて、吸気バルブに所定量のデポジットが堆積し、または吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じていると判定することができるとともに、スロットルバルブに所定量のデポジットが堆積し、またはエアクリーナが詰まっていると的確に診断することができる。
【００１５】
したがって、内燃機関の吸気系のうち、吸気バルブ側に異常があるのか、あるいはスロットルバルブ側またはエアクリーナ側に異常があるのかを詳細に診断することができるので、故障・劣化箇所の部品交換やメンテナンスをユーザに迅速かつ的確に促すことができる。
【００１６】
また、この発明に係る内燃機関の吸気系診断装置（請求項２）によれば、吸気管圧力の経時変化の内容に応じて、吸気バルブに所定量のデポジットが堆積しているのか、あるいは吸気バルブ若しくはそのバルブシートに所定量の摩耗が生じているのかを、更に詳細に診断することができる。
【００１７】
また、この発明に係る内燃機関の吸気系診断装置（請求項３）によれば、吸気バルブに堆積したバルブデポジットに付着する燃料量も考慮して燃料噴射量を増加させることにより、過渡時の空燃比を所定の目標値に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明に係る内燃機関の吸気系診断装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
図２は、本実施例に係る内燃機関の吸気系診断装置を示す模式図である。図２に示すように、内燃機関（以下、適宜、エンジンと称する）１０には、吸気バルブ３０ａ、吸気管３０、排気バルブ２０ａ、排気管２０等が設けられ、公知技術により構成されている。
【００２０】
この吸気管３０には、エアクリーナ３１、吸気温度を検出する吸気温センサ３２、吸気量を検出するエアフロメータ（吸入空気量検出手段）３３、スロットルバルブ３４、スロットル開度を検出するスロットルセンサ（スロットル開度検出手段）３５、スロットルバルブ３４の全閉状態を検出するアイドルスイッチ３６、サージタンク３７、燃料噴射弁３８等が設けられている。
【００２１】
また、排気管２０には、排気ガスを浄化するために、たとえば三元触媒である上流側触媒２１と下流側触媒２２とが直列に配置されている。すなわち、内燃機関１０から排出される排気ガスは、先ず上流側触媒２１で浄化され、この上流側触媒２１で浄化しきれなかった排気ガスが下流側触媒２２によって浄化されるようになっている。
【００２２】
この上流側触媒２１の上流には、流入する排気ガスの酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼された混合気の空燃比を検出するメインＯ2センサ（空燃比検出手段）２３が設けられている。
【００２３】
また、上流側触媒２１の下流には、上流側触媒２１を流出した排気ガスの酸素濃度に基づいて、燃料リッチな排気ガス（ＨＣ、ＣＯを含む排気ガス）であるか、あるいは燃料リーンな排気ガス（ＮＯｘを含む排気ガス）であるか否かを検出するサブＯ2センサ２４が設けられている。また、上流側触媒２１には、排気ガス温度を検出する温度センサ（図示せず）も設けられている。
【００２４】
また、電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する）４２は、エンジン回転数を検出する回転数センサ１１、上記Ｏ2センサ２３，２４、吸気圧を検出する吸気圧センサ３７ａ、車速センサ３９、エンジン冷却水温センサ４０、シフトポジションがニュートラルレンジであるか否かを検出するニュートラルスイッチ４１等が接続され、これらの出力値等に基づいて内燃機関１０を基本制御し、後述する制御動作を実行するように構成されている。すなわち、ＥＣＵ４２は、内燃機関１０の吸気系診断装置として機能するものである。
【００２５】
ところで、後述する図１に示す制御動作（ステップＳ１１参照）においては、上記エアフロメータ３３により計測された吸入空気量に基づいて、つぎのステップ移行の判断を行っている。エアフロメータ３３は、デポジット等による経時変化によって特性変化を起こしている可能性があるため、後述する制御動作を実行する前に、予めこの特性変化を補正しておく必要がある。
【００２６】
そこで、アイドル運転等の定常状態において、燃料噴射弁３８の通電時間より算出した燃料噴射量と、メインＯ2センサ２３で計測した空燃比とにより吸入空気量を算出する。この吸入空気量は、デポジット等の影響を含んだ実測値であり、これを用いて、エアフロメータ３３の出力電圧とエアフロメータ３３により計測した吸入空気量との関係を示す図３のような補正マップを作成する。
【００２７】
この補正マップの作成は、上記定常状態で随時実施する。ここで、図３は、エアフロメータ３３のデポジット等による特性変化を補正するためのマップであり、実線はデポジット等による経時変化がない場合を示し、破線はデポジット等による経時変化がある場合を示している。
【００２８】
このように作成した上記補正マップに基づいて、エアフロメータ３３の特性変化を予め補正してから、以下の制御動作を行うこととする。
【００２９】
以下に、本実施例に係る制御動作について図１に基づいて図２を参照しつつ説明する。ここで、図１は、この発明の実施例に係る制御動作を示すフローチャートである。以下の制御は、内燃機関１０が完全暖機状態になっているものして上記ＥＣＵ４２によって実行される。
【００３０】
図１に示すように、先ず、内燃機関１０がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）でアイドル運転中（所定の運転状態時）であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。これらは、ニュートラルスイッチ４１、エンジン冷却水温センサ４０および回転数センサ１１、アイドルスイッチ３６等の検出値により判定することができる。
【００３１】
内燃機関１０がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）でアイドル運転中であるならば（ステップＳ１０肯定）、エアフロメータ３３により計測された吸入空気量に所定値以上の変化（減少あるいは増加の経時変化）があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、この所定値は、予め実験等により求められた閾値である。
【００３２】
内燃機関１０がニュートラルレンジでアイドル運転中でないならば（ステップＳ１０否定）、吸入空気量や吸気管圧力の検出値の変動が大きく、本制御に係る吸気系の異常診断が困難であるので、本制御を終了する。
【００３３】
吸入空気量に所定値以上の変化があるならば（ステップＳ１１肯定）、内燃機関１０にフリクション変化があると推定し、エンジンオイル量等のチェックをするように警告し（ステップＳ１２）、本制御を終了する。
【００３４】
吸入空気量に所定値以上の変化がないならば（ステップＳ１１否定）、吸気圧センサ３７ａにより計測された吸気管圧力（吸気圧）に経時変化があるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この場合も、予め実験等により求められた閾値に基づいて判断される。
【００３５】
吸気圧に経時変化があるならば（ステップＳ１３肯定）、それは吸気圧が上昇しているのか（ステップＳ１４肯定）、あるいは下降しているのか（ステップＳ１４否定）を判断する。
【００３６】
吸入空気量に所定の経時変化がないにもかかわらず吸気圧が上昇しているならば（ステップＳ１４肯定）、吸入空気の流れが悪化していると考えられるので、吸気バルブ３０ａへのバルブデポジットの堆積が増加していると判定し、過渡燃料補正量のオンボード・ダイアグノーシス（ｏｎ−ｂｏａｒｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ：以下、オンボードと略記する）での再適合を実施して（ステップＳ１５）、本制御を終了する。
【００３７】
この過渡燃料補正量のオンボード再適合について説明する。加速時等の過渡運転時は、吸入空気量の増加に応じて燃料噴射量も増加するが、吸気管３０内に付着する燃料量や吸気バルブ３０ａに堆積したバルブデポジットに付着する燃料量も増加する。
【００３８】
したがって、このような過渡時には、上記バルブデポジットに付着する燃料量も考慮して燃料噴射量を増加させる補正が必要であり、この増加量を上乗せして噴射することで過渡時の空燃比が所定目標値となるようにオンボード再適合を実施する。
【００３９】
一方、吸入空気量に所定の経時変化がないにもかかわらず、吸気圧が下降しているならば（ステップＳ１４否定）、吸入空気の流れが必要以上に良くなっていると考えられるので、吸気バルブ３０ａのバルブシート（図示せず）若しくは吸気バルブ３０ａ自身が摩耗し、それらの当接面から吸気漏れが発生していると判定し、その旨を警告して（ステップＳ１６）、本制御を終了する。
【００４０】
また、上記ステップＳ１３において、吸気圧に経時変化がないならば（ステップＳ１３否定）、スロットルセンサ３５により計測されたスロットル開度に経時変化があるか否かを判断する（ステップＳ１７）。この場合も、予め実験等により求められた閾値に基づいて判断される。
【００４１】
スロットル開度に経時変化があるならば（ステップＳ１７肯定）、少なくともスロットルバルブ３４にデポジットが堆積しているか、あるいはエアクリーナ３１が詰まっているかの一方であると判定し、その旨を警告して（ステップＳ１８）、本制御を終了する。
【００４２】
スロットル開度に経時変化がないならば（ステップＳ１７否定）、内燃機関１０の吸気系は正常であると判定し（ステップＳ１９）、本制御を終了する。なお、上記各警告の手段としては、所定の警告灯による表示、音あるいは音声等の組み合わせにより実現することができる。
【００４３】
以上のように、この実施例に係る内燃機関１０の吸気系診断装置によれば、吸気系のうち、吸気バルブ３０ａ側に異常があるのか、あるいはスロットルバルブ３４側またはエアクリーナ３１側に異常があるのかを詳細に診断することができるので、故障・劣化箇所の部品交換やメンテナンスをユーザに迅速かつ的確に促すことができる。その結果、内燃機関１０の出力低下や燃費悪化、排気エミッションの悪化等を効果的に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、この発明に係る内燃機関の吸気系診断装置は、主として自動車に適用する内燃機関に有用であり、特に、吸気系の経時変化の原因を的確に診断し、制御の補正等の必要な処理を実施することを目指す内燃機関の吸気系診断装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施例に係る制御動作を示すフローチャートである。
【図２】内燃機関の吸気系診断装置を示す模式図である。
【図３】エアフロメータのデポジット等による特性変化を補正するためのマップである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  内燃機関
１１  回転数センサ
２３  メインＯ2センサ（空燃比検出手段）
３０  吸気管
３０ａ  吸気バルブ
３１  エアクリーナ
３３  エアフロメータ（吸入空気量検出手段）
３４  スロットルバルブ
３５  スロットルセンサ（スロットル開度検出手段）
３７ａ  吸気圧センサ
３８  燃料噴射弁
４１  ニュートラルスイッチ
４２  ＥＣＵ（内燃機関の吸気系診断装置）
【図１】
2006312890.tif 000003
【図２】
2006312890.tif 000004
【図３】
2006312890.tif 000005