(57)【要約】    【課題】  内燃機関の吸気流量計故障時の吸気流量を、高精度に推定できるようにする。    【解決手段】  上流側が２本の吸気通路に分岐し下流側のコレクタで合流した後、気筒毎のシリンダに至り、各吸気通路毎に吸気流量を計測するエアフロメータとスロットル弁を備えた内燃機関の吸気系において、いずれかのエアフロメータが故障したときに、正常なエアフロメータで計測された吸気流量Ｑ２（またはＱ１）と、２本の吸気通路の断面積比Ａ２／Ａ１（またはＡ１／Ａ２）とを乗じて、故障側の吸気流量Ｑ１’（またはＱ２’）を推定し、正常な吸気流量Ｑ２（またはＱ１）と、推定した故障側の吸気流量Ｑ１’（またはＱ２’）とを加算して総吸気流量Ｑを算出し、該総吸気流量Ｑに基づいて燃料噴射量Ｔｉを算出する。【選択図】  図２
2006299969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側が複数の吸気通路に分岐し下流側のコレクタで合流した後、気筒毎のシリンダに至る吸気系と、前記複数の吸気通路毎に通路断面積を可変して吸気流量を制御する吸気流量制御手段と、前記複数の吸気通路毎に吸気流量を計測する吸気流量計と、を備える一方、
前記複数の吸気流量計についてそれぞれ故障の有無を判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段によって、一部の吸気流量計が故障したと判定されたときに、該故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積と、他の正常な吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積および当該正常な吸気流量計で計測された吸気流量と、に基づいて、故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の吸気流量を推定する流量推定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気流量計測装置。
【請求項２】
前記吸気流量計は、質量吸気流量を計測するエアフロメータであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気流量計測装置。
【請求項３】
前記吸気流量制御手段は、スロットル弁であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気流量計測装置。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記吸気流量計の断線または短絡を判定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気流量計測装置。
【請求項５】
前記流量推定手段は、該故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積と、他の正常な吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積との比と、当該正常な吸気流量計で計測された吸気流量と、に基づいて、故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の吸気流量を推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の吸気通路の吸気流量をそれぞれ計測する吸気流量計を備えた内燃機関吸気系において、一部の吸気流量計が故障したときのフェールセーフ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つに分岐した各吸気通路にそれぞれ吸気流量計を設け、各吸気通路を吸気流量計の下流側で合流させて機関に接続した吸気系において、各吸気流量計の故障を診断し、一方の吸気流量計が故障した場合には、他方の正常な吸気流量計で計測された吸気流量を２倍して総吸気流量を求めるようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特許第２８６７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のものは、吸気流量計が備えられた２つに分岐された吸気通路部分が、下流側の合流部分に比較して短く、合流部分にスロットル弁を設けて吸気流量を制御する方式であり、このような吸気系では２つの吸気通路の流量比はスロットル弁の開度に影響されず、２つの吸気通路の吸気流量が略等しいため、上記のように、一方の吸気流量計が故障した場合に正常な吸気流量計の計測値を２倍することで総吸気流量を精度よく推定できる。
【０００４】
しかしながら、吸気抵抗を小さくするため、機関本体近くのコレクタまで複数の吸気通路に分岐させ、各吸気通路に吸気流量計とスロットル弁を設けてそれぞれ吸気流量を制御するような吸気系の場合は、特許文献１のように、正常な吸気流量計での計測値を、そのまま、故障された吸気流量計を備えた吸気通路の吸気流量として推定する方式では、誤差が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、上記のようにコレクタまで複数に分岐された吸気通路毎に吸気流量計とスロットル弁を備えたような吸気系に対して、一部の吸気流量計の故障時に、吸気流量を高精度に推定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は、上流側が複数の吸気通路に分岐し下流側のコレクタで合流した後、気筒毎のシリンダに至る吸気系を構成し、前記複数の吸気通路毎に通路断面積を可変して吸気流量を制御する吸気流量制御手段と、前記複数の吸気通路毎に吸気流量を計測する吸気流量計と、を備える。
【０００７】
そして、前記複数の吸気流量計についてそれぞれ故障の有無を判定する故障判定手段と、前記故障判定手段によって、一部の吸気流量計が故障したと判定されたときに、該故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積と、他の正常な吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の通路断面積および当該正常な吸気流量計で計測された吸気流量と、に基づいて、故障した吸気流量計で吸気流量が計測される吸気通路の吸気流量を推定する流量推定手段と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
かかる構成とすれば、吸気通路毎の吸気流量制御手段の前後圧（上流側圧力が大気圧、下流側圧力がコレクタ内圧）が同一であり、かかる条件では、各吸気通路の吸気流量は通路断面積に比例する。
【０００９】
したがって、正常な吸気通路の吸気流量と、各吸気通路の通路断面積とに基づいて、故障した吸気流量計を備えた吸気通路の吸気通路を高精度に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に係る内燃機関の吸気系を含む構成の概要を示す。
【００１１】
Ｖ型６気筒エンジン１の気筒毎の吸気ポートと連通して、箱状のコレクタ２が設けられ、該コレクタ２の一端部側に、シリンダブロック毎に２系統の第１吸気通路３、第２吸気通路４が接続される。
【００１２】
上記第１吸気通路３および第２吸気通路４には、それぞれ上流側から吸気を浄化する第１エアクリーナ３１および第２エアクリーナ４１、質量吸気流量を計測する吸気流量計である第１エアフロメータ３２および第２エアフロメータ４２、通路断面積を変化させて吸気流量を制御する吸気流量制御手段である第１スロットル弁３３および第２スロットル弁４３が配設されている。第１スロットル弁３３および第２スロットル弁４３は、それぞれ、スロットルアクチュエータ３４，４４により駆動される。
【００１３】
前記シリンダブロック毎の各気筒の排気ポートには、それぞれ２系統の第１排気マニホールド５および第２排気マニホールド６が接続されている。
【００１４】
前記各気筒の吸気ポートには、燃料噴射弁７が設けられ、該燃料噴射弁７は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）１０からの制御信号によって駆動され、これにより、燃料噴射量が制御される。
【００１５】
前記第１エアフロメータ３２および第２エアフロメータ４２によって検出される吸気流量Ｑ１，Ｑ２は、前記ＥＣＵ１０に入力される。
【００１６】
また、前記第１スロットル弁３３および第２スロットル弁４３の開度を検出する第１スロットルセンサ３５および第２スロットルセンサ４５が設けられ、これらによって検出されたスロットル開度ＴＶＯ１，ＴＶＯ２も、前記ＥＣＵ１０に入力される。
【００１７】
この他、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ８、冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ９が設けられ、これら検出されたエンジン回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗも前記ＥＣＵ１０に入力される。
【００１８】
そして、前記ＥＣＵ１０は、図示しないアクセル開度センサによって検出されるアクセル開度、エンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて目標トルクを演算しつつ、該目標トルク相当の目標吸気流量が得られるように、前記第１スロットルアクチュエータ３４，第２スロットルアクチュエータ４３を駆動して、第１スロットル弁３３および第２スロットル弁４３の開度を制御する一方、通常は、前記吸気流量Ｑ１，Ｑ２およびエンジン回転速度Ｎｅに基づいて燃料噴射量Ｔｉを演算する。
【００１９】
また、前記ＥＣＵ１０は、前記第１エアフロメータ３２および第２エアフロメータ４２について、それぞれ故障（断線、短絡）の有無を診断する。この他のセンサについても診断が行われ、特に、第１スロットル弁３３および第２スロットル弁４３が故障診断によって共に正常であることを、第１エアフロメータ３２および第２エアフロメータ４２の故障診断を行う条件とする。
【００２０】
そして、いずれかのエアフロメータに故障があると判定されたときは、残る正常なエアフロメータで計測された吸気流量と、スロットル開度ＴＶＯ１，ＴＶＯ２から算出される第１吸気通路３および第２吸気通路４の通路断面積とに基づいて、エアフロメータが故障した側の吸気通路の吸気流量を推定し、これら正常側吸気通路の計測された吸気流量と、故障側吸気通路の推定された吸気流量とを加算した総吸気流量に基づいて、バックアップ用の燃料噴射量を演算して燃料噴射弁７を制御する。
【００２１】
以下に、前記ＥＣＵ１０により実行されるエアフロメータ故障時のフェールセーフ制御について説明する。
【００２２】
図２は、上記フェールセーフ制御のフローを示す。
【００２３】
ステップＳ１では、いずれかのエアフロメータが故障（断線、短絡）しているかを、故障フラグによって判定する。
【００２４】
いずれのエアフロメータも故障をしていないと判定されたときは、ステップＳ２へ進んで、次式のように、第１エアフロメータ３２で検出された吸気流量Ｑ１と、第２エアフロメータ４２で検出された吸気流量Ｑ２とを合計して総吸気流量Ｑを算出する。
【００２５】
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２・・・(1)
一方、ステップＳ１で、いずれかのエアフロメータが故障していると判定された場合は、該エアフロメータが故障している側の吸気通路の吸気流量を、以下のようにして推定する。図３は、上記故障側吸気流量を推定する制御ブロック図、図４は、正常時および故障時の総吸気流量を算出する制御ブロック図を示す。
【００２６】
まず、ステップＳ３で、前記吸気流量Ｑ１，Ｑ２、スロットル開度ＴＶＯ１，ＴＶＯ２を読み込む。
【００２７】
ステップＳ４では、前記スロットル開度ＴＶＯ１，ＴＶＯ２に基づいて、マップを参照して第１吸気通路３および第２吸気通路４の通路断面積Ａ１，Ａ２を算出する。
【００２８】
次いで、ステップＳ５では、故障しているのが第１エアフロメータ３２であるかを判定する。
【００２９】
第１エアフロメータが故障していると判定されたときは、ステップＳ６へ進み、次式により第１吸気通路３の吸気流量の推定値Ｑ１'を算出する。
【００３０】
Ｑ１'＝Ｑ２・Ａ２／Ａ１・・・(2)
すなわち、既述したように、スロットル弁上下流の圧力が同一条件の場合、吸気流量は通路断面積に比例するので、正常側の吸気流量に断面積比を乗じることで故障側の吸気流量を高精度に推定することができる。
【００３１】
次いで、ステップＳ７へ進んで、次式に示すように、故障側である第１吸気通路３の吸気流量の推定値Ｑ１'に、正常側である第２吸気通路４の第２エアフロメータ４２で検出された吸気流量Ｑ２を加算して、総流量Ｑを算出する。
【００３２】
Ｑ＝Ｑ１'＋Ｑ２・・・(3)
また、ステップＳ５で第１エアフロメータ３２が故障でないと判定された場合は、第２エアフロメータ４２が故障であり、その場合は、ステップＳ８へ進んで、次式により第２吸気通路４の吸気流量Ｑ２'を推定する。
【００３３】
Ｑ２'＝Ｑ１・Ａ１／Ａ２・・・(4)
次いで、ステップＳ９へ進んで、次式に示すように、正常側である第１吸気通路３の第１エアフロメータ３２で検出された吸気流量Ｑ１に、故障側である第２吸気通路４の吸気流量の推定値Ｑ２'を加算して、総吸気流量Ｑを算出する。
【００３４】
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２'・・・(5)
ステップＳ１０では、以上のようにして求められた総吸気流量Ｑとエンジン回転速度Ｎｅ、その他水温センサ９で検出された水温Ｔｗ等に基づいて、燃料噴射量Ｔｉを、次式のように算出する。
【００３５】
Ｔｉ＝ｋ・Ｑ／Ｎｅ・ＣＯＥＦ＋Ｔｓ・・・(6)
ｋ：定数
ＣＯＥＦ：水温Ｔｗ等で設定される各種補正係数
Ｔｓ：バッテリ電圧等で設定される無効噴射パルス幅
このようにすれば、吸気抵抗低減のためコレクタまで複数に分岐された吸気通路を接続し、吸気通路毎に吸気流量を制御するように構成された吸気系において、吸気通路毎に設けたエアフロメータのうちのいずれかが故障した場合でも、故障側の吸気通路の吸気流量を、簡易な演算で高精度に推定することができ、良好なフェールセーフ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る吸気流量計の診断を行う内燃機関吸気系のシステム構成を示す平面図。
【図２】吸気流量計故障時のフェールセーフ制御を示すフローチャート。
【図３】上記フェールセーフ制御における故障側吸気流量を推定する制御ブロック図。
【図４】上記フェールセーフ制御における正常時および故障時の総吸気流量を算出する制御ブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジン、
２    コレクタ
３    第１吸気通路
４    第２吸気通路
７    燃料噴射弁
８    回転速度センサ
９    水温センサ
１０    エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３２    第１エアフロメータ
３３    第１スロットル弁
３４、４４    スロットルアクチュエータ
３５、４５    スロットルセンサ
４２    第２エアフロメータ
４３    第２スロットル弁
【図１】
2006299969.tif 000003
【図２】
2006299969.tif 000004
【図３】
2006299969.tif 000005
【図４】
2006299969.tif 000006