(57)【要約】【課題】吸気バルブのリフト量を調整して吸入空気量を制御する内燃機関において、吸気系の異常箇所を精度良く特定することができる装置を提供する。【解決手段】本発明の提供する内燃機関の吸気系の異常を判定する装置は、現在の吸入空気量に基づいてスロットル開口面積を求める手段と、吸気管内のゲージ圧が目標ゲージ圧になるようにスロットル開口面積の補正量を求め、この補正量をスロットル開口面積に加算してスロットル開口面積をフィードバック補正する手段と、排気管に設置される空燃比検出手段の検出値に基づいて空燃比の補正量を求めることにより空燃比をフィードバック制御する手段と、アイドル運転中に、スロットル開口面積の補正量および空燃比の補正量に基づいて吸気系の異常を判定する手段と、を有する。【選択図】図２
2008175140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気バルブのリフト量を連続的に調節して吸入空気量を制御する可変動弁機構と、吸気管内のゲージ圧を所定の目標ゲージ圧に保持するためのスロットル弁と、を備える内燃機関の吸気系の異常を判定する装置であって、
現在の吸入空気量に基づいてスロットル開口面積を求める手段と、
前記吸気管内のゲージ圧が前記目標ゲージ圧になるように前記スロットル開口面積の補正量を求め、該補正量を前記求められたスロットル開口面積に加算して、前記スロットル開口面積をフィードバック補正する手段と、
排気管に設置される空燃比検出手段の検出値に基づいて空燃比の補正量を求めることにより空燃比をフィードバック制御する手段と、
アイドル運転中に、前記スロットル開口面積の補正量および前記空燃比の補正量に基づいて吸気系の異常を判定する手段と、
を有する装置。
【請求項２】
前記異常を判定する手段は、前記スロットル開口面積の補正量が第1の判定値より大きく、前記空燃比の補正量が第2の判定値以下のとき、前記スロットル弁に異常があると判定する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記異常を判定する手段は、前記スロットル開口面積の補正量が第1の判定値より大きく、前記空燃比の補正量が第2の判定値より大きいとき、吸気管内圧力の計測手段に異常があると判定する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記異常を判定する手段は、前記スロットル開口面積の補正量が第1の判定値以下であり、前記空燃比の補正量が第2の判定値以下であり、前記内燃機関の回転数、吸気管内圧力、および前記リフト量から導出される推定吸入空気量と、吸入空気量検出手段によって検出される実吸入空気量との偏差が第３の判定値より大きいとき、吸気二次エアが生じていると判定する、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気系の異常を判定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気系の二次エアリークを検知する手法は、例えば、スロットル弁の開度を調整して吸入空気量を制御する内燃機関において、スロットル開度の制御補正項の大きさから二次エアの発生を判定する手法が挙げられる（特許文献１を参照）。また、吸気管内の圧力を計測するセンサやスロットル機構の故障検知は、断線、ショート検知などの手法により実施されている。
【特許文献１】特開２００３―１４８２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、吸気バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構により吸入空気量を制御する内燃機関においては、従来の二次エアーリークを検知する手法を実施することはできない。また、従来の吸気管内圧力センサやスロットル機構の故障検知手法では、センサの計測値が初期状態からずれるような特性異常を検知することは非常に困難である。
【０００４】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、吸気バルブのリフト量を調整して吸入空気量を制御する内燃機関において、吸気系の異常箇所を精度良く特定することができる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】
【０００５】
本発明は、少なくとも吸気バルブのリフト量を連続的に調節して吸入空気量を制御する可変動弁機構と、吸気管内のゲージ圧を所定の目標ゲージ圧に保持するためのスロットル弁と、を備える内燃機関において、吸気系の異常を判定する装置を提供する。この装置は、現在の吸入空気量に基づいてスロットル開口面積を求める手段と、吸気管内のゲージ圧が目標ゲージ圧になるようにスロットル開口面積の補正量を求め、該補正量を前記求められたスロットル開口面積に加算してスロットル開口面積をフィードバック補正する手段と、排気管に設置される空燃比検出手段の検出値に基づいて空燃比の補正量を求めることにより空燃比をフィードバック制御する手段と、アイドル運転中に、スロットル開口面積の補正量および前記空燃比の補正量に基づいて吸気系の異常を判定する手段と、を有する。
【０００６】
この発明により、吸気系の異常箇所を精度良く特定することができる。
【０００７】
本発明の一実施形態によると、異常を判定する手段は、スロットル開口面積の補正量が第1の判定値より大きく、空燃比の補正量が第2の判定値以下のとき、スロットル弁に異常があると判定する。
【０００８】
本発明の一実施形態によると、異常を判定する手段は、スロットル開口面積の補正量が第1の判定値より大きく、空燃比の補正量が第2の判定値より大きいとき、吸気管内圧力の計測手段に異常があると判定する。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、異常を判定する手段は、スロットル開口面積の補正量が第1の判定値以下であり、空燃比の補正量が第2の判定値以下であり、内燃機関の回転数、吸気管内圧力、およびリフト量から導出される推定吸入空気量と、吸入空気量検出手段によって検出される実吸入空気量との偏差が第３の判定値より大きいとき、吸気二次エアが生じていると判定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態に従う、内燃機関（以下、エンジンという）およびその制御装置の全体的な構成図である。
【００１１】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１０は、車両各部から送られてくるデータを受け入れる入力インタフェース１０a、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１０ｂ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）および一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１０ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インタフェース１０ｄを備えるコンピュータである。メモリ１０ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。
【００１２】
本発明に従う一定負圧制御および吸気系の異常検知のためのプログラム、および該プログラムの実行の際に用いるデータおよびテーブルは、メモリ１０ｃのＲＯＭに格納されている。このＲＯＭは、ＥＥＰＲＯＭのような書替え可能なＲＯＭであっても良い。ＲＡＭには、ＣＰＵ１０ｂによる演算の作業領域が設けられ、車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号が一時的に記憶される。
【００１３】
ＥＣＵ１０に向けて送られたセンサ出力等の各種信号は入力インタフェース１０ａに渡され、アナログ−デジタル変換される。ＣＰＵ１０ｂは、変換されたデジタル信号をメモリ１０ｃに格納されているプログラムに従って処理して、制御信号を作り出す。出力インタフェース１０ｄは、これらの制御信号を車両の各部位へと送る。
【００１４】
エンジン１２は、たとえば４気筒４サイクルのエンジンであり、図には、そのうちの一つの気筒が概略的に示されている。エンジン１２は、吸気バルブ１４を介して吸気管１６に連結され、排気バルブ１８を介して排気管２０に連結されている。ＥＣＵ１０からの制御信号に従って燃料を噴射する燃料噴射弁２２が、吸気管１６に設けられている。なお、代替的に、燃料噴射弁２２は燃焼室２４に設けられても良い。
【００１５】
エンジン１２は、吸気管１６から吸入される空気と、燃料噴射弁２２から噴射される燃料との混合気を、燃焼室２４に吸入する。燃料室２４には、ＥＣＵ１０からの点火時期信号に従って火花を飛ばす点火プラグ２６が設けられている。点火プラグ２６による火花により、混合気は燃焼する。この燃焼により混合気の体積は増大し、ピストン２８を下方に押し下げる。ピストン２８の往復運動は、クランクシャフト３０の回転運動に変換される。４サイクルエンジンでは、エンジンのサイクルは、吸入、圧縮、燃焼、および排気行程からなる。ピストン２８は、１サイクルにつき２往復する。
【００１６】
エンジン１２には、クランクシャフト３０の回転角度を検出するクランク角センサ３２が設けられている。クランク角センサ３２は、クランクシャフト３０の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００１７】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角で（たとえば、３０度ごとに）出力されるパルス信号である。ＴＤＣ信号は、ピストン２８のＴＤＣ位置（上死点）に関連したクランク角度（たとえば、１８０度ごとに）で出力されるパルス信号である。これらパルス信号は、燃料噴射時期、点火時期などのエンジンを運転するための各種タイミング制御に使用される。
【００１８】
連続可変動弁機構４０は、吸気バルブ１４のリフト量および開閉タイミングを連続的に変化することができる機構である。本実施形態では、連続可変動弁機構４０は、可変リフト機構４２および可変位相機構４４から構成される。
【００１９】
可変リフト機構４２は、ＥＣＵ１０からの制御信号に従って、吸気バルブ１４のリフト量を連続的に変更することができる機構である。可変リフト機構は、任意の既知の手法により実現することができる。例えば、カム、リフト可変リンク、アッパーリンク、ロアリンクから構成され、ロアリンクの角度をアクチュエータなどで変更して、バルブの最大リフト量を制御する手法が提案されている（たとえば、特開２００４−０３６５６０号を参照）。
【００２０】
可変位相機構４４は、ＥＣＵ１０からの制御信号に従って、吸気バルブ１４の開閉タイミングを連続的に変更する。可変位相機構は、任意の既知の手法により実現することができる。たとえば、電磁的に吸気バルブの位相を進角または遅角に制御する手法が提案されている（たとえば、特開２０００―２２７０３３号を参照）。
【００２１】
なお、代替的に、可変リフト機構４２および可変位相機構４４を一体的に構成してもよい。
【００２２】
本実施形態では、連続可変動弁機構４０は、吸入空気量の制御に利用される。連続可変動弁機構４０を用いて吸気バルブ１４のリフト量を変化させることにより、吸入空気量を制御することができる。
【００２３】
吸気管１６内にはスロットル弁４６が配置されている。スロットル弁４６は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてアクチュエータ(図示せず)によって駆動されるドライブバイワイヤ（drive by wire：ＤＢＷ）式のスロットル弁である。
【００２４】
スロットル弁開度センサ４８がスロットル弁４６に設けられており、スロットル開度θTHに応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００２５】
本実施形態では、スロットル弁４６は、吸気管内の負圧を目標値に一定に維持するための一定負圧制御に利用される。スロットル弁４６の開度を変化させることにより、吸気管内の負圧（ゲージ圧）を調整して、一定負圧制御を実施することができる。
【００２６】
吸気管１６のスロットル弁４６の上流側に、エアフローメータ５０が設置されている。エアフローメータ５０は、吸入空気量を示す電気信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００２７】
吸気管１６のスロットル弁４６の下流には吸気管内圧力センサ５２および吸気温センサ５４が備えられ、それぞれ吸気管内絶対圧Ｐｂおよび吸気温度Ｔａを示す電気信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００２８】
また、大気圧センサ５６がエンジン外部の任意の位置に設置されており、大気圧Ｐａを示す電気信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００２９】
排気管２０の触媒５８の上流側にはＬＡＦ(linear air-fuel)センサ６０が設置されている。ＬＡＦセンサ６０は、リーンからリッチにわたる広範囲において排出ガス中の酸素濃度に比例する信号をＥＣＵ１０に出力する。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態による内燃機関の吸気制御装置について説明する。
【００３１】
吸気制御装置は、上述のように可変動弁機構４０を用いて吸気バルブ１４のリフト量を調整して吸入空気量を制御する。さらに、吸気制御装置は、スロットル弁４６の開度を調整して、吸入空気量の増減に関係なく吸気管１６内のゲージ圧（負圧）を目標ゲージ圧に維持するための一定負圧制御を実施する。吸気制御装置の各機能は、ＥＣＵ１０のメモリ１０ｃに記憶されたプログラムをＣＰＵ１０ｂが実行することにより実現される。
【００３２】
図２は、吸気制御装置の機能のうち、一定負圧制御の機能の詳細について示すものである。
【００３３】
一定負圧制御の概略は、現在の吸入空気量に基づいてスロットル４６の開口面積を推定するフィードフォワード制御の役割をもつ部分（有効吸入空気量算出６２、基準スロットル開口面積算出部６４、スロットル開口面積補正部６６）と、現在の吸気管内のゲージ圧と目標ゲージ圧に基づいてスロットル開口面積の補正量を算出するフィードバック制御の役割をもつ部分（フィードバック制御部６８）から構成される。
【００３４】
まず図２の上部に配置されるフィードフォワード制御の役割をもつ部分について説明する。この部分は、有効吸入空気量算出部６２と、基準スロットル開口面積決定部６４と、スロットル開口面積補正部６６を含む。これらのブロック群は、現在の吸入空気量に基づいて、吸気管内のゲージ圧が目標ゲージ圧となるようなスロットル開口面積を推定する。
【００３５】
有効吸入空気量算出部６２は、エアフローメータで計測された実吸入空気量Ｑと、目標吸入空気量Ｑｄとを用いて、以下に示す逐次型最小二乗フィルタを適用して、有効吸入空気量Ｑｅを求める。
【００３６】
Ｑｅ＝θ(今回値)＋Ｑｄ                  （１）
ここで、θはモデルパラメータであり、次式のように表される。
【００３７】
θ(今回値)＝θ(前回値)＋Ｐ・e                    （２）
ここで、Ｐは同定ゲインであり、例えば０．０１である。eは次式のように表される。
【００３８】
e＝Ｑ―（θ(前回値)＋Ｑｄ）                    （３）
このように導出された有効吸入空気量Ｑｅは、実吸入空気量Ｑまたは目標吸入空気量Ｑｄに基づいてスロットル開度を制御する際のそれぞれの長所を両立することができる。実吸入空気量Ｑは、スロットル４６の上流に設置されたエアフローメータ５０によって検出されるので、２次エアの流入の影響を受けることなく必要なスロットル開度を精度良く推定できるという長所があるが、スロットルの変動に応じてその値も変動するので、推定されるスロットル開度が安定しないという短所がある。目標吸入空気量Ｑｄは、スロットル開度を導出パラメータとして用いないので、スロットル変動の干渉を受けないという長所があるが、２次エア流入時にはスロットルを通過する空気量が正確にわからなくなるので、スロットル開度の推定精度が低下するという短所がある。有効吸入空気量Ｑｅに基づいてスロットル開度を制御することにより、２次エア流入時に制御の精度を維持することと、スロットルとの干渉を回避することが同時に実現できる。
【００３９】
基準スロットル開口面積決定部６４は、ある基準となるゲージ圧、大気圧、および吸気温度における吸入空気量とスロットル開口面積との関係を表す相関テーブルを参照して、有効吸入空気量Ｑｅから、上述の基準条件下におけるスロットル開口面積を表す基準スロットル開口面積Ａbaseを求める。相関テーブルは、例えば、図３に示すように、有効吸入空気量とスロットル開口面積との関係を記憶している。この相関テーブルは、ゲージ圧が５０(mmhg)、大気圧が１気圧（760mmhg）、吸気温度が２５度である基準条件下における有効吸入空気量とスロットル開口面積との関係を表している。
【００４０】
スロットル開口面積補正部６６は、現在の目標ゲージ圧PBGA_d、吸気温度Ta、大気圧Paに基づき基準スロットル開口面積Abaseを補正して、現在の運転条件に合うスロットル開口面積Ａを算出する。この補正は、ベルヌーイの定理から導出された補正式を用いて次式のように行なわれる。
【数１】
2008175140.tif 000003
ここで、PBGAbaseは基準目標ゲージ圧であり、本実施形態では５０(mmhg)である。Tbaseは基準吸気温度であり、本実施形態では２５(℃)である。Pbaseは基準大気圧であり、本実施形態では７６０（mmhg）である。PBGA_dは現在の目標ゲージ圧であり、Taは現在の吸気温度であり、Paは現在の大気圧を表す。
【００４１】
（４）式は、ベルヌーイの定理から導出された補正式である。ここでこの補正式の導出について説明する。
【００４２】
一般に、圧力（大気圧）Paの領域から断面積Aの経路を介して圧力Pbの領域へ空気が流入する場合、経路の断面積Aはベルヌーイの定理に基づいて、次式のように表される。
【数２】
2008175140.tif 000004
ここで、Cは補正係数である。PBGAはゲージ圧であり、PBGA＝Pa―Pbである。GAIRは空気の流量である。ρは空気密度である。
【００４３】
同様に、基準目標ゲージ圧PBGAbase、基準吸気温度Tbase、基準大気圧Pbaseの条件下において、断面積Abaseの経路を介して流量GAIRの空気が流れるとき、経路の断面積Abaseは次式のように表される。
【数３】
2008175140.tif 000005
ここで、ρ’は、この条件下における空気密度である。
【００４４】
（６）式より補正係数Cは次のように表される。
【数４】
2008175140.tif 000006
【００４５】
（７）式を（５）式に代入すると、以下のように展開できる。
【数５】
2008175140.tif 000007
【００４６】
ここで、ρ’／ρは空気密度の比であり、気体の状態方程式（PV＝nRT）に基づいて次のように表される。
【数６】
2008175140.tif 000008
【００４７】
（９）式を（８）式に代入すると、任意の目標ゲージ圧PBGA_d、吸気温度Ta、大気圧Paにおけるスロットル開口面積Aを求めるための（４）式が導出される。
【００４８】
図４は、有効吸入空気量算出部６２と、基準スロットル開口面積決定部６４と、スロットル開口面積補正部６６によるスロットル開口面積推定のフローチャートである。
【００４９】
まず、有効吸入空気量算出部６２が、目標吸入空気量Ｑｄと実吸入空気量Ｑを獲得し（ステップＳ１０１）、（３）式を用いてパラメータｅを算出する（ステップＳ１０３）。（２）式を用いてモデルパラメータθの現在値を算出し（ステップＳ１０５）、（１）式を用いて有効吸入空気量Ｑｅを算出する(ステップＳ１０７)。
【００５０】
次に、基準スロットル開口面積決定部６４が、図３に示すような相関テーブルを参照して、有効吸入空気量Ｑｅから基準スロットル開口面積Ａbaseを求める(ステップＳ１０９)。
【００５１】
さらに、スロットル開口面積補正部６６が、現在の目標ゲージ圧PBGA_d、大気圧Pa、および吸気温度Taを獲得して（ステップＳ１１１）、（４）式を用いて基準スロットル開口面積Abaseを補正して、目標ゲージ圧PBGA_dを実現するためのスロットル開口面積Aを算出する（ステップＳ１１３）。
【００５２】
ふたたび図２を参照して、フィードバック制御の役割をもつ部分について説明する。フィードバック補正部６８は、吸気管内のゲージ圧PBGAと目標ゲージ圧PBGA_dに基づいて、スロットル開口面積の補正量ΔＡを算出する。
【００５３】
上述のように、スロットル開口面積Ａは、吸気管内のゲージ圧PBGAが目標ゲージ圧PBGA_dになるように、現在の有効吸入空気量Ｑeおよび現在の大気圧Paや吸気温度Taなどの諸条件に応じて推定される。しかしながら、この推定に用いられる相関テーブルや補正式は、経年使用によってスロットルに蓄積するカーボンの影響については考慮されていない。カーボンの堆積が進行すると、推定した開口面積に応じて求められるスロットル角度では、実際の開口面積が算出値より小さくなり、実ゲージ圧と目標ゲージ圧との間に偏差が生じる可能性がある。
【００５４】
そこで、カーボン詰まり量などの外乱の影響を考慮して、実ゲージ圧PBGAが目標ゲージ圧PBGA_dになるようにフィードバック補正を行ない、スロットル開口面積の補正量ΔAを算出する。
【００５５】
図５は、フィードバック補正部６８の詳細な機能ブロック図である。本実施形態のフィードバック補正部６８は、応答指定型制御の一手法であるスライディングモード制御器である。スライディングモード制御器は、制御量と目標値との偏差の収束性と、目標値への追従性を独立して制御することができる。
【００５６】
なお、代替的に、フィードバック補正部６８を、ＰＩＤ制御器のような他のフィードバック制御手法で構成しても良い。
【００５７】
フィードバック補正部６８には、目標ゲージ圧PBGA_dおよび実ゲージ圧PBGAが入力される。実ゲージ圧PBGAは、大気圧センサ５６で計測された大気圧Paと、吸気管内圧力センサ５２で計測された吸気管内圧力Pbとの差分である。
【００５８】
切り替え関数算出部７２は、目標ゲージ圧PBGA_dおよび実ゲージ圧PBGAに基づいて、両者の偏差の収束挙動を規定する切り替え関数を用いて、切り替え関数値σを算出する。
【００５９】
まず、実ゲージ圧PBGAと目標ゲージ圧PBGA_dとの偏差Eを次式のように求める。
E＝PBGA―PBGA_d                        （１０）
次に、以下に示す切り替え関数を用いて、切り替え関数値σを算出する。
σ＝E（今回値）＋pole×E（前回値）              （１１）
ここで、poleは偏差Eの収束速度を規定するパラメータである。パラメータpoleは、フィードバック開始後カウンタに応じて設定される。例えば、パラメータpoleは、時間経過に伴い大きな値をとるよう設定することにより、偏差の収束速度を段階的に速くすることができる。
【００６０】
算出された切り替え関数値σは、到達則算出部７６および適応則算出部７８に送られる。
【００６１】
ゲイン切り替えフラグ決定部７４は、所定の条件時にフィードバックゲインを小さくするためのゲイン切り替えフラグを立てるかどうかを決定する。ゲイン切り替えフラグは、低負荷時、燃料カット時、目標ゲージ圧が低いとき、目標ゲージ圧の変動が大きいときに立ち上がるように設定されている。上記の条件のうち、「燃料カット時」の条件は、燃料カットフラグを監視することにより判別する。「目標ゲージ圧が低いとき」および「目標ゲージ圧の変動が大きいとき」の条件は、入力された目標ゲージ圧とその変化量によって判別する。「低負荷時」の条件は、エンジン回転数および目標吸入空気量によって判別する。
【００６２】
ゲイン切り替えフラグは、到達則算出部７６および適応則算出部７８に送られる。
【００６３】
到達則算出部７６は、所定のテーブルを参照して、切り替え関数値σに対応するフィードバック制御の比例項ΔＡrchを求める。テーブルは２種類用意されており、ゲイン切り替えフラグによって使用するテーブルが選択される。ゲイン切り替えフラグが立ち上がったときに使用するテーブルは、求められるフィードバック制御の比例項ΔＡrchの値が通常時のものと比べて小さくなるように設定されている。
【００６４】
また、到達則算出部７６は、フィードバック許可フラグが立っている状態において、比例項ΔArchを算出するように設定されている。スロットルが全開でゲージ圧がほぼ０となるとき、可変動弁機構による吸入空気量制御が禁止され吸気バルブのリフト量が固定されているとき、およびエンジン始動時には、フィードバック許可フラグが立っていないので、このとき、到達則算出部は０を出力する。
【００６５】
なお、到達則算出部７６は、所定のフィードバックゲインを予め設定しておき、切り替え関数値σにこのフィードバックゲインを乗じて比例項ΔＡrchを算出しても良い。この場合、上述のフィードバック許可フラグが立っていないときには、フィードバックゲインが０に変更され、到達則算出部７６が出力する比例項ΔＡrchは０となる。
【００６６】
適応則算出部７８は、所定のテーブルを参照して、切り替え関数値σに対応するフィードバック制御の積分項ΔＡadpを求める。テーブルは２種類用意されており、ゲイン切り替えフラグによって使用するテーブルが選択される。ゲイン切り替えフラグが立ち上がったときに使用するテーブルは、求められるフィードバック制御の積分項ΔＡadpの値が通常時のものと比べて小さくなるように設定されている。
【００６７】
また、適応則算出部７８は、フィードバック許可フラグが立っている状態において、積分項ΔAadpを算出するように設定されている。スロットルが全開でゲージ圧がほぼ０となるとき、可変動弁機構による吸入空気量制御が禁止され吸気バルブのリフト量が固定されているとき、およびエンジン始動時には、フィードバック許可フラグが立っていないので、このとき、適応則算出部は０を出力する。
【００６８】
なお、適応則算出部７８は、所定のフィードバックゲインを予め設定しておき、切り替え関数値σにこのフィードバックゲインを乗じて積分項ΔＡadpを算出しても良い。この場合、上述のフィードバック許可フラグが立っていないときには、フィードバックゲインが０に変更され、適応則算出部７８が出力する積分項ΔＡadpは０となる。
【００６９】
到達則算出部７６より出力された比例項ΔArchおよび適応則算出部７８より算出された積分項ΔAadpが加算され、リミット処理８０を施したのち、スロットル開口面積の補正量ΔＡとして出力される。
【００７０】
ふたたび図２に戻り、その後の処理を説明する。
【００７１】
開口面積補正部６６より出力されたスロットル開口面積Ａと、フィードバック補正部６８より出力されたスロットル開口面積の補正量ΔＡとが加算され、スロットル弁開度算出部７０に入力される。
【００７２】
スロットル弁開度算出部７０は、所与のテーブルを参照して、スロットル開口面積Ａ＋ΔＡに対応するスロットル弁開度THを求める。テーブルは、例えば図６に示すようなスロットル開口面積とスロットル弁開度との関係を事前に試験で調べておき、この関係を記憶している。
【００７３】
吸気制御装置は、このように導出されたスロットル弁開度THにしたがって、スロットル弁４６を制御して、一定負圧制御を行なう。
【００７４】
次に、本実施形態による吸気系の異常判定処理について説明する。
【００７５】
図２を参照すると、異常判定部７１は、フィードバック補正部６８から算出されたスロットル開口面積の補正量ΔAと、空燃比制御部６９から算出された空燃比補正量KAFとに基づいて、吸気系の異常判定を行う。さらに、異常判定部７１は、異常が検知された場合には、図７を参照して後述する判定フローにしたがって異常の発生箇所を特定する。
【００７６】
ここで、空燃比制御部６９は、LAFセンサ６０で計測された現在の空燃比と、現在の運転状態に応じて設定された目標空燃比との偏差がなくなるように、空燃比補正量KAFを算出する。空燃比補正量KAFは、PID制御のような従来のフィードバック制御手法を利用して算出される。空燃比制御部６９は、例えば、算出した補正量KAFに応じて燃料噴射弁２２の開弁時間を変更して、燃料噴射量を調整して空燃比を制御する。
【００７７】
図７は、異常判定部７１で実施される吸気系異常判定処理を示すフローチャートである。
【００７８】
ステップS201において、エンジンが、アイドリングを維持するための目標アイドル回転数になるように吸気バルブのリフト量を制御しているアイドル運転中かどうかを確認する。アイドル運転中のときはステップS203に進み、アイドル運転以外のときは処理を終了する。
【００７９】
ステップS203において、スロットル開口面積補正量ΔAが所定の第1のしきい値より大きいかどうかを確認する。ΔAがしきい値より大きいとき、スロットル周辺にカーボンが許容量以上堆積している、またはスロットル開度センサ４８の特性異常が発生している可能性があると判定し、ステップS205に進む。ΔAがしきい値以下のとき、ステップS211に進む。
【００８０】
ステップS205において、空燃比補正量KAFが所定の第2のしきい値より大きいかどうかを確認する。
【００８１】
KAFがしきい値以下のとき、スロットル４６のカーボン詰まりやスロットル開度センサ４８の特性異常などスロットル関連に異常が発生している判定し（ステップS207）、処理を終了する。
【００８２】
KAFがしきい値より大きいとき、一定負圧制御および空燃比制御のそれぞれのフィードバック補正量が共に許容範囲より大きくなっており、両方の制御において同時に異常が発生していると考えられる。空燃比制御において、燃料噴射量は、エンジン回転数NEや吸気管内圧力Pbなどからマップ検索して求められる推定吸入空気量GAIRに基づいて算出される。つまり、吸気系の構成要素では、吸気管内圧力センサ５２が、一定負圧制御および空燃比制御の両方に関わっている。したがって、この場合吸気管内圧力センサ５２に異常が発生していると判定し（ステップS209）、処理を終了する。
【００８３】
スロットル開口面積補正量ΔAが所定の第1のしきい値以下であり（ステップS203のNO）、ステップS211において、空燃比補正量KAFが所定の第2のしきい値以下である場合、ステップS213に進む。KAFがしきい値より大きいとき、処理を終了する。
【００８４】
ステップS213において、まず、推定吸入空気量GAIRが、エンジン回転数NE、吸気管内圧力Pｂ、および吸気バルブ１４のリフト量などからマップ検索される。
【００８５】
つづいて、検索された推定吸入空気量GAIRと、エアフローメータ５０で計測される実吸入空気量Qとの偏差を求め、この偏差が所定のしきい値より大きいかどうかを確認する。
【００８６】
偏差が所定のしきい値より大きい場合、スロットルから流入する空気量（すなわち実吸入空気量Q）よりも多くの空気が吸気管に流入しているので、エアフローメータ５０より下流の吸気管内で2次エアリークが発生していると判定する（ステップS215）。偏差が所定のしきい値以下の場合、そのまま処理を終了する。
【００８７】
本発明は、可変動弁機構４０によって吸入空気量を制御し、スロットル弁４６によって一定負圧制御を行なう内燃機関の吸気制御装置において、スロットル開口面積補正量ΔAと、空燃比補正量KAFとを利用して、これらの補正量による異常判定を組み合わせることにより、吸気系の異常箇所を精度良く特定することができる。
【００８８】
本発明は、ＬＡＦセンサ６０を用いて空燃比フィードバック制御するときの補正量ＫＡＦの大きさが異常と判定されたときに、吸気管内圧力センサ５２の異常を正確に判定できるので、吸気管内圧力センサ５２故障時に迅速な、かつ低コストの対応をとることが可能となる。
【００８９】
本発明は、吸入空気量を制御できなくなりアイドル安定性や走行性能が悪化したときに、スロットル異常や吸気2次エア発生を正確に判定できるので、これらの故障時に迅速な、かつ低コストの対応をとることが可能となる。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に従う内燃機関およびその制御装置の全体的な構成図である。
【図２】本実施形態の吸気制御装置の一定負圧制御に関する機能ブロック図である。
【図３】基準環境下における有効吸入空気量とスロットル開口面積との関係を表す相関テーブルである。
【図４】スロットル開口面積推定のフローチャートである。
【図５】フィードバック補正部の詳細な機能ブロック図である。
【図６】スロットル開口面積とスロットル弁開度との関係を表すテーブルである。
【図７】異常判定部で実施される吸気系異常判定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１０  ECU
１４  吸気バルブ
４０  可変動弁機構
４２  可変リフト機構
４６  スロットル弁
５２  吸気管内圧力センサ
５４  吸気温度センサ
５６  大気圧センサ
６２  有効吸入空気量算出部
６４  基準スロットル開口面積算出部
６６  スロットル開口面積補正部
６８  フィードバック補正部
６９  空燃比制御部
７０  スロットル開度算出部
７１  異常判定部
【図１】
2008175140.tif 000009
【図２】
2008175140.tif 000010
【図３】
2008175140.tif 000011
【図４】
2008175140.tif 000012
【図５】
2008175140.tif 000013
【図６】
2008175140.tif 000014
【図７】
2008175140.tif 000015