(57)【要約】【課題】  気流制御弁の故障に関して、気流制御弁毎に高い故障検出性を実現することが可能な、さらには故障判定に際してドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能な気流制御弁の故障診断装置を提供する。【解決手段】  内燃機関５０Ａの燃焼室５７に連通する吸気ポート５２ａに配設された気流制御弁５８の故障を診断するＥＣＵ１Ａであって、気流制御弁５８が吸気ポート５２ａの壁面とともに形成する流路Ｆを流通した吸気の状態に基づいて、気流制御弁５８の故障を判定する故障判定手段を備える。この吸気の状態は、流路Ｆの下流側に流路Ｆを流通した吸気の流れに対応させて配設された圧力センサ７１により吸気の圧力で検知される。故障判定手段は圧力センサ７１が検知した吸気の圧力の大きさの平均値を、第１の判定スレッシュのマップデータから読み込んだ判定スレッシュと比較することによって気流制御弁５８の故障を判定する。【選択図】  図１
2008121559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に配設された気流制御弁の故障を診断する気流制御弁の故障診断装置であって、
前記吸気通路の壁面とともに前記気流制御弁が形成する流路の下流側に、該流路を流通した吸気の流れに対応させて配設された第１の吸気状態測定手段が検知した吸気の状態量、或いは該吸気の状態量の平均値に基づいて、前記気流制御弁の故障を判定する故障判定手段を備えることを特徴とする気流制御弁の故障診断装置。
【請求項２】
前記故障判定手段が、前記吸気の状態量、或いは該吸気の状態量の平均値を、前記吸気の状態量について吸入空気量と前記気流制御弁の開度に応じて設定した判定値のうち、前記吸気状態測定手段が吸気の状態量を検知したときの吸入空気量と前記気流制御弁の開度に対応する判定値と比較することによって、前記気流制御弁の故障を判定することを特徴とする請求項２記載の気流制御弁の故障診断装置。
【請求項３】
前記故障判定手段が、さらに前記気流制御弁の上流側に配設された第２の吸気状態測定手段が検知した吸気の状態量に基づいて、前記気流制御弁の故障を判定することを特徴とする請求項１記載の気流制御弁の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気流制御弁の故障診断装置に関し、特に高い故障検出性を実現することが可能な気流制御弁の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気を偏流させて筒内にタンブル流やスワール流といった旋回気流を生成する気流制御弁が吸気通路に配設された内燃機関が知られている。係る内燃機関において、気流制御弁が故障すると燃焼が意図通りに行われなくなることから燃焼状態が悪化し、その結果、気筒間で燃焼状態のアンバランスが生じたり、排気エミッションが増大したりする。これに対して故障に対応すべく制御の切り替え（例えばフェールセーフ制御への切り替え）や早急な修理などを行う上で、気流制御弁の故障を高い精度で検出することが重要となる。
【０００３】
気流制御弁の故障検出に関しては、例えば特許文献１で圧力センサを利用してＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）開閉時のＴＣＶの上流圧の差に基づいて、ＴＣＶの故障を検出する技術が提案されている。また、特許文献２では吸気制御弁上流の吸気圧と理論吸気圧の差に基づいて、吸気制御弁の故障を検出する技術が提案されている。また、特許文献３では実際の吸入空気量と理論吸入空気量とを比較してスワール制御弁の異常を検出する技術が提案されている。また、特許文献４では空燃比を利用して吸気制御弁の異常を検出する技術が提案されている。また、特許文献５では燃焼圧センサを利用して正常時の燃焼期間と実際の燃焼期間とを比較してＳＣＶ（スワールコントロールバルブ）の異常を検出する技術が提案されている。また、特許文献６ではＳＣＶの開弁時と閉弁時の燃料噴射量のフィードバック補正係数を比較してＴＣＶの故障を検出する技術が提案されている。なお、これら吸気制御弁、ＳＣＶ及びＴＣＶは気流制御弁に相当する構成である。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２０９８１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４１１２６号公報
【特許文献３】特開２００２−２２７６９５号公報
【特許文献４】特開平１０−１２１９９１号公報
【特許文献５】特開平０７−８３１０１号公報
【特許文献６】特開２００１−１５２９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで気流制御弁の故障態様としては、デポジットの堆積等により気流制御弁が開弁状態或いは閉弁状態で固着して全体的に作動不良に陥るような故障態様のほかにも、気流制御弁個々の変形、破損、脱落等によって対応する気筒の燃焼状態が悪化するといった故障態様もある。なお、気流制御弁の変形、破損、脱落等は、気流制御弁が樹脂製の場合にバックファイヤが発生したりすると発生することがある。しかしながら上記の各提案技術は、主としてデポジットの堆積等により気流制御弁が開弁状態で固着した場合の開故障や、閉弁状態で固着した場合の閉故障を気流制御弁の故障態様として想定した上で提案されている。このため上記の各提案技術では、気流制御弁個々の変形や破損による流路の拡大といった比較的程度の小さい故障に関しては、十分に高い精度で故障を検出できない虞がある。また開故障を検出するにあたっても、一般には誤検出をしないように気流制御弁を全閉に駆動した上で故障検出を行わなければならない等の制約があることから、係る制約に基づく不都合を除去すべく、より高い故障検出性を実現できることが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、気流制御弁の故障に関して、気流制御弁毎に高い故障検出性を実現することが可能な、さらには故障判定に際してドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能な気流制御弁の故障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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に配設された気流制御弁の故障を診断する気流制御弁の故障診断装置であって、前記吸気通路の壁面とともに前記気流制御弁が形成する流路の下流側に、該流路を流通した吸気の流れに対応させて配設された第１の吸気状態測定手段が検知した吸気の状態量、或いは該吸気の状態量の平均値に基づいて、前記気流制御弁の故障を判定する故障判定手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、旋回気流生成のもとになる偏流された吸気の状態量に基づくことで、気流制御弁の異常に基づく状態変化をより直接的に把握できる。このため本発明によれば、気流制御弁の故障に関して気流制御弁毎に高い故障検出性を実現できる。なお、気流制御弁に切欠き部が形成されているとともに、流路が主として気流制御弁に形成された切欠き部と吸気通路の壁面とによって形成されている場合（例えば気流制御弁全閉時）には、特に切欠き部の変形、破損等の異常を好適に検出できるようになる。また第１の吸気状態測定手段は、具体的には例えば圧力センサや流速計などで実現できる。この場合、吸気の状態量は圧力の大きさや流速の大きさなどになる。また故障判定に用いる吸気の状態量には平均値を適用することが好ましい。これによりばらつきの影響を抑制できることから、高い故障検出性を確保することができる。
【０００９】
また本発明は、前記故障判定手段が、前記吸気の状態量、或いは該吸気の状態量の平均値を、前記吸気の状態量について吸入空気量と前記気流制御弁の開度に応じて設定した判定値のうち、前記第１の吸気状態測定手段が吸気の状態量を検知したときの吸入空気量と前記気流制御弁の開度に対応する判定値と比較することによって、前記気流制御弁の故障を判定してもよい。
【００１０】
本発明によれば、吸気の状態量（或いは平均値）を上記判定値と比較することによって、例えば気流制御弁が変形或いは破損して流路が拡大された場合でも、気流制御弁毎に高い故障検出性を実現できる。また本発明によれば、気流制御弁の開度に応じた判定値を用いることで、より適宜の開度で故障判定を行えるようになる。すなわち本発明によれば、故障判定を行う際に気流制御弁を強制的に全閉に制御する等の制御を行う必要がなくなることから、ドライバビリティに悪影響が及ぶことも回避できる。同時に本発明によれば、故障判定を実施できる開度範囲が拡大することから故障判定の機会が増大し、その結果、より早期に故障を発見することも可能になる。すなわち本発明によれば、故障の早期発見という観点からも故障の検出性を高めることができる。
【００１１】
なお、例えば第１の吸気状態測定手段を圧力センサで実現した場合には、圧力の大きさ（絶対値）、または圧力の大きさの平均値が判定値よりも大きい場合に、故障判定手段が、気流制御弁に異常あり、と判定することが好ましい。また例えば吸気状態測定手段を流速計で実現した場合には、流速の大きさ、または流速の大きさの平均値が判定値よりも小さい場合に、故障判定手段が、気流制御弁に異常あり、と判定することが好ましい。これは、気流制御弁で吸気が偏流されたとき、吸気の状態としては流速が増大するとともに圧力が低下するようになるが、さらに気流制御弁の変形や破損により流路が拡大した場合には、正常な場合と比較して流速の増大度合いや圧力の低下度合いが小さくなることによる。
【００１２】
また本発明は、前記故障判定手段が、さらに前記気流制御弁の上流側に配設された第２の吸気状態測定手段が検知した吸気の状態量に基づいて、前記気流制御弁の故障を判定してもよい。ここで開故障を判定する場合には、少なくとも気流制御弁が全開以外の状態になるように制御されているときに判定を行う必要がある。そして開故障を判定する場合には、一般には誤検出をしないように気流制御弁が全閉になるように制御されているとき、或いは強制的に気流制御弁を全閉に制御しているときに行われる。
【００１３】
これに対して本発明によれば、気流制御弁の上流側及び下流側の吸気の状態量に基づくことで、開故障が発生した場合に、上流側及び下流側の吸気の状態量の差で開故障に基づく状態をより直接的に把握できるようになることから、開故障の検出性も容易に高めることができる。また本発明によれば、故障の検出性が高いことから、さらに開故障を半開時などでも容易に検出できるようになる。これにより故障判定の機会を増大させることができることから、故障判定のために強制的に気流制御弁を全閉に駆動せずとも十分に故障を判定できる。このため本発明によれば、ドライバビリティの悪化を抑制できるとともに、故障の早期発見という観点からも故障の検出性を高めることができる。また気流制御弁の上流側及び下流側の吸気の状態量の差で直接的に状態の把握を行えることから、予め把握した正常状態を示す判定値等に基づき判定を行う場合と比較して、判定の際に大気圧補正を行う必要がなくなる点でも故障の検出性を高めることができる。
【００１４】
なお、開故障を判定する場合には、例えば気流制御弁が全開以外の状態（例えば半開や全閉など十分に故障検出可能な状態）になるように制御されているときに、気流制御弁の上流側及び下流側の吸気の状態量に所定の大きさ以上の差がない場合に、故障判定手段が、気流制御弁に開故障あり、と判定することが好ましい。また第２の吸気状態測定手段は、第１の吸気状態測定手段と同様に例えば圧力センサや流速計などで実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気流制御弁の故障に関して、気流制御弁毎に高い故障検出性を実現することが可能な、さらには故障判定に際してドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能な気流制御弁の故障診断装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係る気流制御弁の故障診断装置を、内燃機関システム１００Ａとともに模式的に示す図である。内燃機関システム１００は、吸気系１０と、排気系２０と、燃料噴射系３０と、内燃機関５０Ａとを有して構成されている。吸気系１０は内燃機関５０Ａに空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ１１や、吸入空気量を計測するエアフロメータ１２や、吸気の流量を調節するスロットル弁１３や、吸気を一時的に貯蔵するサージタンク１４や、吸気を内燃機関５０Ａの各気筒に分配するインテークマニホールド１５や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。スロットル弁１３に対しては、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１３ａが配設されている。
【００１８】
排気系２０は、エキゾーストマニホールド２１と、三元触媒２２と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は各気筒からの排気を合流させるための構成であり、各気筒に対応させて分岐させた排気通路を、下流側で一つの排気通路に集合させている。三元触媒２２は排気を浄化するための構成であり、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化と窒素酸化物ＮＯｘの還元を行う。排気系２０には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのＡ／Ｆセンサ２３が三元触媒２２の上流に、排気中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するための酸素センサ２４が三元触媒２２の下流に夫々空燃比センサとして配設されている。
【００１９】
燃料噴射系３０は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や燃料タンク３３などを有して構成されている。燃料噴射弁３１は燃料を噴射するための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと燃料噴射弁３１が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ３２は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。
【００２０】
内燃機関５０Ａは、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、点火プラグ５４と、吸気弁５５と、排気弁５６とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関５０Ａは直列４気筒のガソリンエンジンである。但し内燃機関５０Ａは本発明を実施可能な内燃機関であれば特に限定されず、また他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよい。また図１では内燃機関５０Ａに関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５７は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。
【００２１】
シリンダヘッド５２には燃焼室５７に吸気を導くための吸気ポート５２ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５７から排気するための排気ポート５２ｂが形成され、さらにこれら吸排気ポート５２ａ及び５２ｂを開閉するための吸排気弁５５及び５６が配設されている。なお、内燃機関５０Ａは１気筒あたりに適宜の数量の吸排気弁５５及び５６を備えた吸排気弁構造であってよい。点火プラグ５４は、燃焼室５７の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。燃料噴射弁３１は所謂ポート噴射を行えるように、吸気ポート５２ａ内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。但し、これに限られず、燃料噴射弁３１は例えば筒内に直接燃料を噴射できるように配設されてもよい。
【００２２】
吸気ポート５２ａには、燃焼室５７内にタンブル流を生成するための気流制御弁５８が配設されている。気流制御弁５８は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと吸気ポート５２ａ内で吸気を偏流させて燃焼室５７内にタンブル流を生成するための構成である。図２は、気流制御弁５８を弁軸６１及びアクチュエータ６２とアッセンブリした状態で示す図である。気流制御弁５８夫々は１本の弁軸６１に連なるように軸支されている。アクチュエータ６２は弁軸６１の一端に連結されている。気流制御弁５８の先端側には所定の開口面積を持つ切欠き部５８ａが形成されており、この切欠き部５８ａにより特に気流制御弁５８全閉時に吸気の流速が高められる。なお、気流制御弁５８はインテークマニホールド１５が形成する吸気通路に配設されていてもよい。また、気流制御弁５８はタンブル流を生成するものに限られず、所定の開弁状態で燃焼室５７内に強い旋回気流を生成して混合気のミキシング性を向上できるものであれば、逆タンブル流やスワール流やタンブル流とスワール流とを合成して形成される斜めタンブル流を生成するものなどであってもよい。
【００２３】
気流制御弁５８に対しては、気流制御弁５８の開度を検出するための気流制御弁開度センサ５８ｂが配設されている。また、気流制御弁５８が吸気ポート５２ａの壁面とともに形成する流路Ｆの下流側には、流路Ｆを流通した吸気の流れに対応するように圧力センサ７１が配設されている。すなわち圧力センサ７１は、気流制御弁５８全閉時の切欠き部５８ａに対応させるようにして流路Ｆの下流側に配設されている。圧力センサ７１は流路Ｆを流通した吸気の状態を圧力の大きさで検知するための構成である。なお、気流制御弁５８全閉時には、流路Ｆの大きさは切り欠き部５８ａの開口面積にほぼ相当する。そのほか内燃機関５０Ａには、回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ７２や、内燃機関５０Ａの水温を検出するための水温センサ７３などの各種のセンサが配設されている。本実施例では上記のように配設された圧力センサ７１で第１の吸気状態測定手段が実現されている。
【００２４】
ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０Ａを制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や点火プラグ５４（より具体的には図示しないイグナイタ）のほか、気流制御弁５８（より具体的にはアクチュエータ６２）なども制御している。ＥＣＵ１Ａにはこれら燃料噴射弁３１等のほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１２や、スロットル開度センサ１３や、気流制御弁開度センサ５８ｂや、圧力センサ７１や、クランク角センサ７２や、水温センサ７３などの各種のセンサが接続されている。
【００２５】
ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０Ａ制御用プログラムのほか、燃料噴射弁３１を制御するための燃料噴射弁制御用プログラムや、Ａ／Ｆセンサ２３や酸素センサ２４を利用して空燃比をＦ／Ｂ制御するための空燃比Ｆ／Ｂ制御用プログラムや、圧力センサ７１が検知した吸気の状態量、すなわち圧力の大きさに基づいて、気流制御弁５８の故障を判定するための故障判定用プログラムなども格納している。なお、これらのプログラムは内燃機関５０Ａ制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。
【００２６】
故障判定用プログラムは、具体的には圧力センサ７１が検知した圧力の大きさを、この圧力の大きさについて吸入空気量と気流制御弁５８の開度に応じて設定された判定値（以下、判定スレッシュとも称す）のうち、圧力センサ７１が圧力の大きさを検知したときの吸入空気量と気流制御弁５８の開度に対応する判定値と比較することによって、気流制御弁５８の故障を判定するように作成されている。また、故障判定用プログラムは、比較の結果、圧力センサ７１が検知した圧力の大きさが判定値よりも大きい場合には、気流制御弁５８に異常あり、と判定するように作成されている。さらに本実施例では故障判定用プログラムは、所定時間内に圧力センサ７１が検知した圧力の大きさの平均値を算出するとともに、この平均値を上記の圧力センサ７１が検知した圧力の大きさとして、判定値と比較するように作成されている。これによりばらつきに起因して判定精度が低下することを抑制できる。なお、上記の所定時間はばらつきの影響を十分抑制できる範囲内で適宜設定されてよい。
【００２７】
図３は、吸気の圧力に関する正常、異常の判定スレッシュのマップデータ（以下、第１の判定スレッシュのマップデータと称す）を模式的に示す図である。この第１の判定スレッシュのマップデータでは、判定スレッシュが吸入空気量と気流制御弁５８の開度に応じて設定されている。例えば吸入空気量を一定にした場合を考えると、気流制御弁５８が大きく開かれるに従い、それだけ圧力の低下度合いが小さくなる。すなわち正常時でも圧力の低下度合いが小さくなる。このため気流制御弁５８の開度が大きくなるに従って、判定スレッシュを大きくする必要がある。一方、気流制御弁５８の開度を一定にした場合を考えると、吸入空気量が大きくなるに従い流速が高まることから、それだけ圧力の低下度合いも大きくなる。すなわち正常時でも圧力の低下度合いは大きくなる。このため吸入空気量が大きくなるに従って、判定スレッシュを小さくする必要がある。
【００２８】
第１の判定スレッシュのマップデータは上記のような特性に基づき台上試験で予め作成されたものであり、本実施例ではこの第１の判定スレッシュのマップデータもＲＯＭに格納している。なお、気流制御弁５８の開度が全開に近づくと偏流による圧力低下が微小になることから判定が困難になる。このため第１の判定スレッシュのマップデータには、係る特性に基づく検出不可領域も設定されている。これによって係る領域で誤判定をする虞が回避される。また吸入空気量としては、内燃機関５０Ａの回転数ＮＥ及び負荷（例えばスロットル開度）に応じて予め定義された吸入空気量のマップデータから、回転数ＮＥ及び負荷に基づき推定したものを適用することが好ましく、本実施例ではこの吸入空気量のマップデータもＲＯＭに格納している。但し、これに限られず、エアフロメータ１２で検知した吸入空気量を利用、或いは併用してもよい。本実施例ではＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、単にＣＰＵ等と称す）と内燃機関５０Ａ制御用のプログラムとで、各種の検出手段や判定手段や制御手段などが実現されており、特にＣＰＵ等と故障判定用プログラムとで故障判定手段が実現されている。
【００２９】
次に、気流制御弁５８の故障を検出するにあたって、ＥＣＵ１Ａで行われる処理を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１Ａは、ＣＰＵがＲＯＭに格納された上述の内燃機関５０Ａ制御用プログラムや、故障判定用プログラムなどの各種のプログラムに基づき、フローチャートに示す処理を実行することで気流制御弁５８の故障を検出する。ＣＰＵは内燃機関５０Ａが始動中であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。否定判定であれば、本フローチャートで特段の処理を要しないため処理を終了する。一方肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁開度センサ５８ｂの出力信号に基づき、気流制御弁５８の開度を算出する処理を実行するとともに（ステップ１２）、吸入空気量を算出する処理を実行する（ステップ１３）。
【００３０】
続いてＣＰＵはステップ１２で算出した気流制御弁５８の開度とステップ１３で算出した吸入空気量の組み合わせに基づく状態が、異常の検出可能領域にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１４）。換言すれば本ステップでは、ステップ１２で算出した気流制御弁５８の開度とステップ１３で算出した吸入空気量の組み合わせに基づく状態が、図３に示す検出不可領域にないか否かが判定される。なお、検出不可領域の設定次第では、本ステップで例えば気流制御弁５８の開度が７０°よりも小さい場合には異常の検出可能領域にあると判定することなども可能である。ステップ１４で否定判定であれば、本フローチャートで特段の処理を要しないため処理を終了する。
【００３１】
一方ステップ１４で肯定判定であれば、ＣＰＵは第１の判定スレッシュのマップデータから判定スレッシュを読み込む処理を実行する（ステップ１５Ａ）。続いてＣＰＵは、圧力センサ７１の出力信号に基づき、圧力の大きさを平均値で気筒毎に算出する処理を実行する（ステップ１６Ａ）。さらにＣＰＵは、ステップ１６Ａで算出した圧力の大きさがステップ１５Ａで読み込んだ判定スレッシュよりも小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップ１７Ａ）。ステップ１７Ａで肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８が正常である、と判定する処理を実行する（ステップ１８）。一方ステップ１７Ａで否定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８に異常あり、と判定する処理を実行する（ステップ１９）。
【００３２】
図５は、吸気の圧力による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。図５では、ステップ１５Ａで第１の判定スレッシュのマップデータから読み込んだ判定スレッシュと、ステップ１６Ａで気筒毎（＃１、＃２、＃３及び＃４気筒）に平均値で算出した圧力の大きさとの関係を示している。圧力の大きさが判定スレッシュよりも小さければ、気流制御弁５８によって十分な圧力低下が発生していることがわかることから正常と判定できる。一方、圧力の大きさが判定スレッシュよりも大きければ、気流制御弁５８によって十分な圧力低下が発生していないとわかることから異常と判定できる。
【００３３】
またこのようにしてタンブル流生成のもととなる偏流された吸気の状態量、すなわち圧力の大きさに基づくことで、気流制御弁５８の異常に基づく状態変化をより直接的に検出できることから、気流制御弁５８個々の高い故障検出性が実現される。また判定スレッシュが気流制御弁５８の開度に応じて読み込まれることから、より適宜の開度で故障判定を行うことができ、故障判定の際に気流制御弁５８を強制駆動することに起因するドライバビリティの悪化を回避できる。同時に故障判定を実施できる開度範囲が拡大することから、より早期に故障を発見できるようになる。以上により、気流制御弁５８個々の故障を高い検出性で検出可能な、さらにはドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能なＥＣＵ１Ａを実現できる。
【実施例２】
【００３４】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｂは、内燃機関５０Ａが内燃機関５０Ｂに変更されている点と、ＥＣＵ１ＡがＥＣＵ１Ｂに変更されている点以外、実施例１に示す内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。内燃機関５０Ｂは、圧力センサ７１と同様の位置に圧力センサ７１の代わりに熱線式の流速計（図示省略）を備えている以外、実施例１に示す内燃機関５０Ａと同一のものとなっている。なお、流速計も本実施例に係るＥＣＵ１Ｂに接続されている。ＥＣＵ１Ｂは、実施例１で前述した故障判定用プログラムの代わりに、流速計が検知した流速の大きさを、この流速の大きさについて吸入空気量と気流制御弁５８の開度に応じて設定された判定値のうち、流速計が流速の大きさを検知したときの吸入空気量と気流制御弁５８の開度に対応する判定値と比較することによって、気流制御弁５８の故障を判定するように作成された故障判定用プログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。
【００３５】
同時に故障判定用プログラムは、比較の結果、流速計が検知した流速の大きさが判定値よりも小さい場合に、気流制御弁５８に異常あり、と判定するように作成されている。さらに故障判定用プログラムは、所定時間内に検知した流速の大きさの平均値を算出するとともに、この平均値を上記の流速計が検知した流速の大きさとして判定値と比較するように作成されている。本実施例では上記のように配設された流速計で第１の吸気状態測定手段が実現されており、ＣＰＵ等と上記の故障判定用プログラムとで故障判定手段が実現されている。
【００３６】
図６は吸気の流速に関する正常、異常の判定スレッシュのマップデータ（以下、第２の判定スレッシュのマップデータと称す）を模式的に示す図である。第２の判定スレッシュのマップデータでは、判定スレッシュが吸入空気量と気流制御弁５８の開度に応じて設定されている。例えば吸入空気量を一定にした場合を考えると、気流制御弁５８が大きく開かれるに従い、それだけ流速の増大度合いが小さくなる。すなわち正常時でも流速の増大度合いが小さくなる。このため気流制御弁５８の開度が大きくなるに従って、判定スレッシュを小さくする必要がある。一方、気流制御弁５８の開度を一定にした場合を考えると、吸入空気量が大きくなるに従いそれだけ流速が高まる。すなわち正常時でも流速の増大度合いは大きくなる。このため吸入空気量が大きくなるに従って、判定スレッシュを大きくする必要がある。第２の判定スレッシュのマップデータは、上記のような特性に基づき台上試験で予め作成されたものであり、本実施例ではこの第２の判定スレッシュのマップデータもＲＯＭに格納している。なお、第２の判定スレッシュのマップデータには実施例１と同様に検出不可領域も設定されている。
【００３７】
次に気流制御弁５８の故障を検出するにあたって、ＥＣＵ１Ｂで行われる処理を図７に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図７に示すフローチャートは、ステップ１５Ａ、１６Ａ及び１７Ａがステップ１５Ｂ、１６Ｂ及び１７Ｂに夫々変更されている以外、図４に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップ１５Ｂ、１６Ｂ及び１７Ｂについて説明する。ステップ１４に続いてＣＰＵは、第２の判定スレッシュのマップデータから判定スレッシュを読み込む処理を実行し（ステップ１５Ｂ）、流速計の出力信号に基づき、流速の大きさを平均値で気筒毎に算出する処理を実行する（ステップ１６Ｂ）。続いてＣＰＵは、ステップ１６Ｂで算出した流速の大きさがステップ１５で読み込んだ判定スレッシュよりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップ１７Ｂ）。ステップ１７Ｂで肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８が正常である、と判定する処理を実行する（ステップ１８）。一方ステップ１７Ｂで否定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８に異常あり、と判定する処理を実行する（ステップ１９）。
【００３８】
図８は、吸気の流速による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。図８ではステップ１５Ｂで第２の判定スレッシュのマップデータから読み出した判定スレッシュと、ステップ１６Ｂで気筒毎（＃１、＃２、＃３及び＃４気筒）に平均値で算出した流速の大きさとの関係を示している。流速の大きさが判定スレッシュよりも大きければ、気流制御弁５８によって十分流速が増大されていることがわかることから正常と判定できる。一方、流速の大きさが判定スレッシュよりも小さければ、気流制御弁５８によって十分流速が増大されていないとわかることから異常と判定できる。
【００３９】
本実施例ではこのようにしてタンブル流生成のもととなる偏流された吸気の状態量、すなわち流速の大きさに基づくことで、気流制御弁５８の異常に基づく状態変化をより直接的に検出できることから、気流制御弁５８個々の高い故障検出性が実現される。また判定スレッシュが気流制御弁５８の開度に応じて読み込まれることから、より適宜の開度で故障判定を行うことができ、故障判定の際に気流制御弁５８を強制駆動することに起因するドライバビリティの悪化を回避できる。同時に故障判定を実施できる開度範囲が拡大することから、より早期に故障を発見できるようになる。以上により、気流制御弁５８個々の故障を高い検出性で検出可能な、さらにはドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能なＥＣＵ１Ｂを実現できる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｃは、ＥＣＵ１ＡがＥＣＵ１Ｃに変更されている点と、実施例１で前述した圧力センサ７１（以下、この圧力センサ７１を弁下流圧センサ７１ａと称す）に加えて、さらに気流制御弁５８の上流側、具体的には本実施例ではサージタンク１４にも図示しない圧力センサ７１（以下、この圧力センサ７１をインマニ圧センサ７１ｂと称す）が配設されている点以外、実施例１に示す内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。なお、インマニ圧センサ７１ｂも本実施例に係るＥＣＵ１Ｃに接続されている。また、インマニ圧センサ７１ｂは例えば気流制御弁５８の上流側の吸気ポート５２ａやインテークマニホールド１５の枝管に夫々配設されてもよい。ＥＣＵ１Ｃは実施例１で前述した故障判定用プログラムの代わりに、インマニ圧センサ７１ｂが検知した圧力（以下、単にインマニ圧と称す）の大きさと、弁下流圧センサ７１ａが検知した圧力（以下、単に弁下流圧と称す）の大きさとに基づいて、気流制御弁５８の故障を判定するように作成された故障判定用プログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。
【００４１】
この故障判定用プログラムは、具体的には気流制御弁５８が全開以外の状態になるように制御されているときに（具体的には本実施例では気流制御弁５８の開度と吸入空気量の組み合わせに基づく状態が検出不可領域にないときに）、インマニ圧の大きさと弁下流圧の大きさに所定の大きさ以上の差がない場合に、気流制御弁５８に開故障あり、と判定するように作成されている。さらに本実施例では故障判定用プログラムは、所定時間内にインマニ圧の大きさの平均値を算出するとともにこの平均値を上記のインマニ圧の大きさとし、また所定時間内に弁下流圧の大きさの平均値を算出するとともにこの平均値を上記の弁下流圧の大きさとした上で判定を行うように作成されている。これによりばらつきに起因して判定精度が低下することを抑制できる。本実施例ではインマニ圧センサ７１ｂで第２の吸気状態測定手段が実現されており、ＣＰＵ等と上記の故障判定用プログラムとで故障判定手段が実現されている。
【００４２】
次に気流制御弁５８の故障を検出するにあたって、ＥＣＵ１Ｃで行われる処理を図９に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図９に示すフローチャートはステップ１５Ａ、１６Ａ及び１７Ａがステップ１５Ｃ、１６Ｃ及び１７Ｃに夫々変更されている以外、図４に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップ１５Ｃ、１６Ｃ及び１７Ｃについて説明する。ステップ１４に続いてＣＰＵは、インマニ圧センサ７１ｂの出力信号に基づき、インマニ圧の大きさを平均値で気筒毎に算出する処理を実行する（ステップ１５Ｃ）。次にＣＰＵは弁下流圧センサ７１ａの出力信号に基づき、弁下流圧の大きさを平均値で気筒毎に算出する処理を実行する（ステップ１６Ｂ）。
【００４３】
続いてＣＰＵは、ステップ１５Ｃで算出したインマニ圧の大きさよりも、ステップ１６Ｃで算出した弁下流圧の大きさのほうが十分小さいか否かを対応する気筒毎に判定する処理を実行する（ステップ１７Ｃ）。換言すれば本ステップで、ステップ１５Ｃで算出したインマニ圧の大きさとステップ１６Ｃで算出した弁下流圧の大きさとの差（式：インマニ圧の大きさ−下流圧の大きさ）が所定値よりも大きいか否かが対応する気筒毎に判定される。ステップ１７Ｃで肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８が正常である、と判定する処理を実行する（ステップ１８）。一方ステップ１７Ｃで否定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８に異常（開故障）あり、と判定する処理を実行する（ステップ１９）。
【００４４】
図１０は、インマニ圧及び弁下流圧による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。図１０ではステップ１５Ｃで算出したインマニ圧の平均値と、ステップ１６Ｃで気筒毎（＃１、＃２、＃３及び＃４気筒）に算出した弁下流圧の平均値との関係を、開故障が発生している場合と正常な場合とについて同時に示している。弁下流圧の大きさがインマニ圧の大きさよりも十分に小さければ、気流制御弁５８によって吸気が偏流された結果、圧力低下が発生しているとわかることから正常と判定できる。一方、弁下流圧の大きさがインマニ圧の大きさと同等の大きさであれば、圧力低下が発生していないとわかることから異常（開故障）あり、と判定できる。
【００４５】
すなわち、式（インマニ圧の大きさ＞弁下流圧の大きさ）を満たせば正常と判定でき、式（インマニ圧の大きさ＝弁下流圧の大きさ）を満たせば異常（開故障）ありと判定できる。この場合には判定に係る所定値は上記各式の左辺から右辺を引いた値、すなわち０（ゼロ）となる。ところで、実際には開故障等により気筒間で圧力のばらつきが発生することから、係るばらつきを考慮して式（インマニ圧の大きさ＞弁下流圧の大きさ×α）を満たせば正常と判定し、式（インマニ圧の大きさ≦弁下流圧の大きさ×α）を満たせば異常（開故障）ありと判定することが好ましい。ここでαは補正係数であり、例えば０．９などに設定される。この場合には判定に係る所定値は上記各式の左辺から右辺を引いた値、すなわち式（インマニ圧の大きさ−弁下流圧の大きさ×α）となる。
【００４６】
本実施例ではこのようにしてインマニ圧と弁下流圧に基づくことで、開故障が発生した場合に、インマニ圧と弁下流圧の差で係る故障に基づく状態をより直接的に把握できるようになることから、開故障の検出性も容易に高めることができる。同時に故障の検出性が高いことから、さらに開故障を半開時などでも容易に検出できるようになる。これにより故障判定の機会を増大させることができることから、故障判定のために強制的に気流制御弁を全閉に駆動せずとも十分に故障を判定できる。このためドライバビリティの悪化を抑制できるとともに、故障の早期発見という観点からも故障の検出性を高めることができる。またインマニ圧と弁下流圧の差で直接的に状態の把握を行えることから、判定の際に大気圧補正を行う必要がなくなる点でも故障の検出性を高めることができる。
【００４７】
なお、弁下流圧センサ７１ａの代わりに実施例２で前述した流速計を弁下流圧センサ７１ａと同じ位置に配設するとともに、インマニ圧センサ７１ｂの代わりに実施例２で前述した流速計を気流制御弁５８の手前に配設し、気流制御弁５８の上流側及び下流側の流速の大きさに基づき、同様にして気流制御弁５８の故障を判定することも可能である。以上により、気流制御弁５８個々の故障を高い検出性で検出可能な、さらにはドライバビリティに悪影響が及ぶことを回避可能なＥＣＵ１Ｃを実現できる。
【００４８】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ＥＣＵ１Ａを内燃機関システム１００Ａと共に模式的に示す図である。
【図２】気流制御弁５８を弁軸６１及びアクチュエータ６２とアッセンブリした状態で示す図である。
【図３】第１の判定スレッシュのマップデータを模式的に示す図である。
【図４】ＥＣＵ１Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。
【図５】吸気の圧力による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。
【図６】第２の判定スレッシュのマップデータを模式的に示す図である。
【図７】ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。
【図８】吸気の流速による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。
【図９】ＥＣＵ１Ｃで行われる処理をフローチャートで示す図である。
【図１０】インマニ圧及び弁下流圧による正常、異常の判定方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＥＣＵ
５０  内燃機関
５８  気流制御弁
７１  圧力センサ
１００  内燃機関システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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