(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の付属部品の放熱を利用して、吸気管内の空気の流動量が少ない状態で空気温度検出手段の故障診断を行うことで、誤診断の少ない高い精度の故障診断を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、熱線式エアフローメータと、熱線式エアフローメータと一体、あるいは近接した位置に吸入空気温度検出手段とを備えた内燃機関の故障診断装置において、イグニッションスイッチがオンした時に、吸入空気温度検出手段が検出した吸入空気温度を第一吸入空気温度とし、イグニッションスイッチがオンした時から始動動作を経てクランキングスイッチがオフするまでの間を計測時間とし、計測時間中の吸入空気温度の最大値を第二吸入空気温度とし、第二吸入空気温度と第一吸入空気温度との差と、予め設定された判定温度とを用いて、吸入空気温度検出手段の故障診断をする故障診断制御手段を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2008045437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気通路に設けられた吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータと、前記熱線式エアフローメータと一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度を検出する吸入空気温度検出手段とを備えた内燃機関の故障診断装置において、イグニッションスイッチがオンした時に、前記吸入空気温度検出手段が検出した吸入空気温度を第一吸入空気温度とし、前記イグニッションスイッチがオンした時から始動動作を経てクランキングスイッチがオフするまでの間を計測時間とし、前記計測時間中の吸入空気温度の最大値を第二吸入空気温度とし、前記第二吸入空気温度と第一吸入空気温度との差と、予め設定された判定温度とを用いて、前記吸入空気温度検出手段の故障診断をする故障診断制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断制御手段は、計測時間が設定判定時間よりも長く、且つ前記第二吸入空気温度と第一吸入空気温度との差が、予め設定された判定温度よりも低い場合には、前記吸入空気温度検出手段が故障していると診断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項３】
吸入空気通路に設けられた吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータと、前記熱線式エアフローメータと一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度を検出する吸入空気温度検出手段とを備えた内燃機関の故障診断装置において、イグニッションスイッチがオフした時に、前記吸入空気温度検出手段が検出した吸入空気温度を第三吸入空気温度とし、前記イグニッションスイッチオフ後から故障診断装置の電源が遮断されるまでの間の吸入空気温度の最大値を第四吸入空気温度とし、前記第四吸入空気温度と第三吸入空気温度との差と、予め設定された第二判定温度とを用いて、前記吸入空気温度検出手段の故障診断をする故障診断制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の故障診断装置に係り、特に、内燃機関の始動前から始動直後までの吸気管内の空気の流動量が少ない状態で吸入空気温度検出手段の故障診断を行い、精度の高い故障診断を実現することが可能な内燃機関の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載した内燃機関においては、吸気系や排気系、燃料系、点火系等を制御するためのパラメータとして、吸入空気通路の吸入空気量や吸入空気温度を検出している。吸入空気温度を検出する吸入空気温度検出手段は、故障等により検出する吸入空気温度の精度が損なわれると、内燃機関の制御が正しく行えなくなるので、故障診断装置を設けている。
【０００３】
従来の故障診断装置には、吸気温度が外気温度に依存する運転条件の時の積算時間が第１所定時間を越える共に吸気温度が内燃機関雰囲気温度に依存する運転条件の継続時間が第２所定時間を越えると、吸気温センサの最小出力値と最大出力値の偏差を求め、この偏差が所定の判定値より小さい時、吸気温センサの故障と判定するものがある。
【特許文献１】特開２００３−１９３９０２号公報
【０００４】
また、従来の故障診断装置には、内燃機関の停止時の吸気温度と内燃機関の停止時間が設定時間を経過した時の吸気温度との差が設定値よりも小さい場合は、吸気温センサの故障と判定するものがある。
【特許文献２】特開２００５−２２０８１６号公報
【０００５】
さらに、従来の故障診断装置には、吸気通路内に熱線式エアフローメータと、このエアフローメータと一体の吸気温センサとを備え、イグニッションスイッチオン時の第１の吸気温度とスタータスイッチオン時の第２の吸気温度との差と、所定の判定値とを比較して、異常検出を判定するものがある。
【特許文献２】特開平１０−３０６７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関の故障診断装置には、前記特許文献１に開示されるように、安定した内燃機関雰囲気温度に依存する運転条件を設定して吸気温センサの最小出力値と最大出力値の偏差を求め、この偏差が所定の判定値より小さい時、故障と判定するものがある。
ところが、この故障診断装置による安定した内燃機関雰囲気温度に依存する運転条件の設定は、内燃機関雰囲気温度自体が風速、風圧、気温、日射などの外気条件と、内燃機関暖機状態などの様々な要因により影響されるため、精度の高い故障診断を実現することが困難な問題がある。
【０００７】
この発明は、従来例のように環境条件の影響を受ける内燃機関雰囲気温度に依存するのではなく、内燃機関の付属部品の放熱を利用して、吸気管内の空気の流動量が少ない状態で空気温度検出手段の故障診断を行うことで、誤診断の少ない高い精度の故障診断を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、吸入空気通路に設けられた吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータと、前記熱線式エアフローメータと一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度を検出する吸入空気温度検出手段とを備えた内燃機関の故障診断装置において、イグニッションスイッチがオンした時に、前記吸入空気温度検出手段が検出した吸入空気温度を第一吸入空気温度とし、前記イグニッションスイッチがオンした時から始動動作を経てクランキングスイッチがオフするまでの間を計測時間とし、前記計測時間中の吸入空気温度の最大値を第二吸入空気温度とし、前記第二吸入空気温度と第一吸入空気温度との差と、予め設定された判定温度とを用いて、前記吸入空気温度検出手段の故障診断をする故障診断制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の内燃機関の故障診断装置は、内燃機関の始動前から始動直後までの吸気管内の空気の流動量が少ない状態で、熱線式エアフローメータの放熱による温度変化から吸入空気温度検出手段の故障診断を行っているので、内燃機関の付属部品の放熱を利用して、精度の高い故障診断を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明は、内燃機関の始動前から始動直後までの吸気管内の空気の流動量が少ない状態で、熱線式エアフローメータの放熱による温度変化から吸入空気温度検出手段の故障診断を行うことによって、精度の高い故障診断を実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の第１実施例を示すものである。図１は内燃機関の故障診断装置のシステム構成図、図２は故障診断のフローチャート、図３は故障診断のタイムチャートである。
図１において、１は車両に搭載される内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダ、５はピストン、６はコンロッド、７はクランク軸、８はウォータジャケット、９は燃焼室、１０はカム軸である。
内燃機関１は、シリンダヘッド３に燃焼室９に連通する吸気ポート１１と排気ポート１２とを設け、吸気ポート１１と排気ポート１２とを夫々開閉する吸気弁１３と排気弁１４とを設けている。吸気弁１３と排気弁１４とは、カム軸１０により開閉駆動される。また、シリンダヘッド３には、燃焼室９に臨ませて点火プラグ１５を取付けている。点火プラグ１５には、点火コイル１６を接続している。
シリンダヘッド３には、吸気ポート１１に連通する吸入空気通路である吸気通路１７を形成した吸気管１８の一端側を連結している。吸気管１８は、他端側にエアクリーナ１９を接続し、途中にスロットル弁２０を設け、シリンダヘッド３側に吸気通路１７に臨ませて且つ吸気弁１３に指向させて燃料噴射弁２１を取付けている。
また、シリンダヘッド３には、排気ポート１２に連通する排気通路２２を形成した排気管２３の一端側を連結している。排気管２３には、排気通路２２に臨ませて触媒２４を設けている。
内燃機関１は、吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータ２５を吸気通路１７に設け、吸入空気温度を検出する吸入空気温度検出手段である吸気温センサ２６を吸気通路１７に設けている。吸気温センサ２６は、熱線式エアフローメータ２５と一体、あるいは近接した位置に配置されている。この実施例においては、吸気温センサ２６を、熱線式エアフローメータ２５と一体に設けている。
また、この内燃機関１は、スロットル弁２０のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２７を設け、触媒２４よりも上流側の排気通路２２に臨ませて排気中の酸素濃度を検出する第１酸素濃度センサ２８を設け、触媒２４よりも下流側の排気通路２２に臨ませて排気中の酸素濃度を検出する第２酸素濃度センサ２９を設け、ウォータジャケット８に臨ませて冷却水温度を検出する冷却水温度センサ３０を設け、内燃機関１のノッキングを検出するノックセンサ３１を設け、クランク軸７のクランク角を検出するクランク角センサ３２を設け、カム軸１０のカム角を検出するカム角センサ３３を設けている。
前記点火コイル１６と、燃料噴射弁２１と、熱線式エアフローメータ２５と、吸気温センサ２６と、スロットル開度センサ２７と、第１酸素濃度センサ２８と、第２酸素濃度センサ２９と、冷却水温度センサ３０と、ノックセンサ３１と、クランク角センサ３２と、カム角センサ３３とは、内燃機関２の故障診断装置３４を構成する制御手段３５に接続している。
制御手段３５には、車両の車速を検出する車速センサ３６と、内燃機関１のイグニッションスイッチ３７と、内燃機関１のクランキングスイッチ３８と、電源を供給するバッテリ３９とを接続している。
【００１２】
この内燃機関１の故障診断装置３４は、吸気通路１７に設けられた吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータ２５と、この熱線式エアフローメータ２５と一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度を検出する吸気温センサ２６とを備え、吸気温センサ２６の故障診断を行う。
内燃機関１の故障診断装置３４は、制御手段３５に、故障診断制御手段４０を備えている。故障診断制御手段４０は、イグニッションスイッチ３７がオンした時に、吸気温センサ２６が検出した吸入空気温度を第一吸入空気温度ＴＡｉ１とし、イグニッションスイッチ３７がオンした時から内燃機関１の始動動作を経てクランキングスイッチ３８がオフするまでの間を計測時間ｔ１とし、計測時間ｔ１中の吸入空気温度の最大値を第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１とし、第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１と第一吸入空気温度ＴＡｉ１との差△ＴＡ１と、予め設定された判定温度ＴＡｒｅｆ１とを用いて、吸気温センサ２６の故障診断をする。
前記故障診断制御手段４０は、計測時間ｔ１が設定判定時間Ｔｒｅｆ１よりも長く、且つ第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１と第一吸入空気温度ＴＡｉ１との差△ＴＡ１が、予め設定された判定温度ＴＡｒｅｆ１よりも低い場合には、吸気温センサ２６が故障していると診断する。
【００１３】
次に、この実施例の作用を説明する。
故障診断装置３４による内燃機関１の始動時の診断を、図２に示すフローチャートにしたがって説明する。
内燃機関１の故障診断装置３４は、イグニッションスイッチ３７がオンされて診断が開始されると（Ａ０１）、第一吸入空気温度ＴＡｉ１を計測し（Ａ０２）、吸入空気温度の最大値である第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１を計測して更新し（Ａ０３）、クランキングスイッチ３８のオンによりクランキングを開始された内燃機関１がクランキングスイッチ３８のオフで始動したと判定されたか否かを判定する（Ａ０４）。
クランキングスイッチ３８がオンで内燃機関１が始動と判定されず、判断（Ａ０４）がＮＯの場合は、第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１の計測、更新（Ａ０３）に戻る。クランキングスイッチ３８のオフで内燃機関１が始動と判定されて、判断（Ａ０４）がＹＥＳの場合は、第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１と第一吸入空気温度ＴＡｉ１との差△ＴＡ１を求め（Ａ０５）、差△ＴＡ１が判定温度ＴＡｒｅｆ１以下であるか否かを判断する（Ａ０６）。
差△ＴＡ１が判定温度ＴＡｒｅｆ１を越えていて、判断（Ａ０６）がＮＯの場合は、吸気温センサ２６が正常であると判断し（Ａ０７）、診断を終了する（Ａ０８）。
差△ＴＡ１が判定温度ＴＡｒｅｆ１以下で、判断（Ａ０６）がＹＥＳの場合は、イグニッションスイッチ３７がオンした時からクランキングスイッチ３８のオンによる内燃機関１の始動動作を経てクランキングスイッチ３７がオフするまで（内燃機関１が始動を完了するまで）の計測時間ｔ１が、設定判定時間ｔｒｅｆ１以上であるか否かを判断する（Ａ０９）。
計測時間ｔ１が設定判定時間ｔｒｅｆ１未満で、判断（Ａ０９）がＮＯの場合は、診断を終了する（Ａ０８）。計測時間ｔ１が設定判定時間ｔｒｅｆ１以上で、判断（Ａ０９）がＹＥＳの場合は、吸気温センサ２６が故障であると判断し（Ａ１０）、診断を終了する（Ａ０８）。
【００１４】
故障診断装置３４による内燃機関１の始動時の診断を、図３に示すタイムチャートにしたがって説明する。
内燃機関１の故障診断装置３４は、イグニッションスイッチ３７がオンされると、第一吸入空気温度ＴＡｉ１を計測する。その後、クランキングスイッチ３８がオンされて内燃機関１のクランキングが開始されるまでは、吸気管１８内の吸気通路１７の空気の流動量が少ないので、イグニッションスイッチ３７のオンで通電された熱線式エアフローメータ２５の発熱により吸気温センサ２６付近の吸入空気温度が上昇する。
第一吸入空気温度ＴＡｉ１の計測後は、吸気温センサ２６付近の吸入空気温度の最大値を第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１として計測し、クランキングスイッチ３８がオンされて内燃機関１のクランキングが開始され、内燃機関１が始動と判定（クランキングスイッチ３８がオフ）されるまで、第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１を計測して更新する。
内燃機関１が始動と判定された後は、△ＴＡ１＝ＴＡｍａｘ１−ＴＡｉ１を演算して、第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１と第一吸入空気温度ＴＡｉ１との差△ＴＡ１を求め、差△ＴＡ１と判定温度ＴＡｒｅｆ１とを用いて吸気温センサ２６の故障診断をする。
△ＴＡ１＞ＴＡｒｅｆ１の場合は、吸気温センサ２６が正常（故障無し）であると判断し、診断を終了する。
△ＴＡ１≦ＴＡｒｅｆ１で、且つイグニッションスイッチ３７のオンから内燃機関１が始動と判定（クランキングスイッチ３８がオフ）されるまでの計測時間ｔ１が設定判定時間ｔｒｅｆ１以上（ｔ１≧ｔｒｅｆ１）の場合は、吸気温センサ２６が故障であると判断し、診断を終了する。
△ＴＡ１≦ＴＡｒｅｆ１で、且つｔ１＜ｔｒｅｆ１の場合は、吸気温センサ２６の故障の有無を判断せず、診断を終了する。なお、図３において、△ＴＡ１’、ＴＡｒｅｆ１’、ｔ１’、ｔｒｅｆ１’は、吸気温センサ２６の故障時の計測吸入空気温度を示すものである。
【００１５】
このように、この内燃機関１の故障診断装置３４は、内燃機関１の始動前から始動直後までの吸気管１８内の空気の流動量が少ない状態で、熱線式エアフローメータ２５の放熱による温度変化から吸気温センサ２６の故障診断を行っているので、内燃機関１の付属部品の放熱を利用して、精度の高い故障診断を実現することが可能である。
また、故障診断装置３４の故障診断制御手段４０は、計測時間ｔ１が設定判定時間ｔｒｅｆ１よりも長く、且つ第二吸入空気温度ＴＡｍａｘ１と第一吸入空気温度ＴＡｉ１との差△ＴＡ１が、予め設定された判定温度ＴＡｒｅｆ１より低い場合には、吸気温ｐｙｘ２６が故障していると診断することにより、精度の高い故障診断を実施することが可能である。
【実施例２】
【００１６】
図４・図５は、この発明の第２実施例を示すものである。図４は故障診断のフローチャート、図５は故障診断のタイムチャートである。なお、この実施例の故障診断装置３５は、図１に示す故障診断装置３５と同様に構成されているので、図１の符号を用いて説明する。
この実施例の内燃機関１の故障診断装置３４は、図１に示すように、吸気通路１７に設けられた吸入空気量を計測する熱線式エアフローメータ２５と、この熱線式エアフローメータ２５と一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度を検出する吸気温センサ２６とを備え、吸気温センサ２６の故障診断を行う。
内燃機関１の故障診断装置３４は、制御手段３５に、故障診断制御手段４０を備えている。故障診断制御手段４０は、イグニッションスイッチ３７がオフした時に、吸気温センサ２６が検出した吸入空気温度を第三吸入空気温度ＴＡｉ２とし、イグニッションスイッチ３７のオフ後から故障診断装置３５の電源が遮断されるまでの間の吸入空気温度の最大値を第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２とし、第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２と第三吸入空気温度ＴＡｉ２との差△ＴＡ２と、予め設定された第二判定温度ＴＡｒｅｆ２とを用いて、吸気温センサ２６の故障診断をする。
【００１７】
次に、この実施例の作用を説明する。
故障診断装置３４による内燃機関１の停止時の診断を、図４に示すフローチャートにしたがって説明する。
内燃機関１の故障診断装置３５は、内燃機関１の運転中にイグニッションスイッチ３７がオフされて診断が開始されると（Ａ０１）、第三吸入空気温度ＴＡｉ２を計測し（Ｂ０２）、吸入空気温度の最大値である第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２を計測して更新し（Ｂ０３）、第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２と第三吸入空気温度ＴＡｉ２との差△ＴＡ２を求め（Ｂ０４）、差△ＴＡ２が第二判定温度ＴＡｒｅｆ２以下であるか否かを判断する（Ｂ０５）。
差△ＴＡ２が第二判定温度ＴＡｒｅｆ２を越えていて、判断（Ｂ０５）がＮＯの場合は、吸気温センサ２６が正常であると判断し（Ｂ０６）、診断を終了する（Ｂ０７）。
差△ＴＡ２が第二判定温度ＴＡｒｅｆ２以下で、判断（Ｂ０５）がＹＥＳの場合は、イグニッションスイッチ３７がオフした後の経過時間を計測時間ｔ２とし、計測時間ｔ２が第二設定判定時間ｔｒｅｆ２以上であるか否かを判断する（Ｂ０８）。
計測時間ｔ２が第二設定判定時間ｔｒｅｆ２未満で、判断（Ｂ０８）がＮＯの場合は、第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２の計測、更新（Ｂ０３）に戻る。計測時間ｔ２が設定判定時間ｔｒｅｆ２以上で、判断（Ｂ０８）がＹＥＳの場合は、吸気温センサ２６が故障であると判断し（Ｂ０９）、診断を終了する（Ｂ０７）。
【００１８】
故障診断装置３４による内燃機関１の停止時の診断を、図５に示すタイムチャートにしたがって説明する。
内燃機関１の故障診断装置３４は、イグニッションスイッチ３７がオフされると、第二吸入空気温度ＴＡｉ２を計測する。イグニッションスイッチ３７のオフ後も、診断が終了するまで故障診断装置３５の電源を遮断せずに、熱線式エアフローメータ２５への通電を継続する。
イグニッションスイッチ３７がオフされて内燃機関１が停止されると、吸気管１８内の吸気通路１７の空気の流動量が少なくなるので、通電されている熱線式エアフローメータ２５の発熱により吸気温センサ２６付近の吸入空気温度が上昇する。
第三吸入空気温度ＴＡｉ２の計測後は、吸気温センサ２６付近の吸入空気温度の最大値を第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２として計測し、△ＴＡ２＝ＴＡｍａｘ２−ＴＡｉ２を演算して、第四吸入空気温度ＴＡｍａｘ２と第三吸入空気温度ＴＡｉ２との差△ＴＡ２を求め、診断が終了するまで値を更新する。
イグニッションスイッチ３７のオフ後の計測時間ｔ２が第二設定判定時間ｔｒｅｆ２以上になる前（ｔ２≧ｔｒｅｆ２が成立する前）に、△ＴＡ２＞ＴＡｒｅｆ２となった場合は、吸気温センサ２６が正常（故障無し）であると判断し、診断を終了する。
イグニッションスイッチ３７のオフ後の計測時間ｔ２が第二設定判定時間ｔｒｅｆ２以上になる（ｔ２≧ｔｒｅｆ２が成立する）まで、△ＴＡ２≦ＴＡｒｅｆ２の場合は、吸気温センサ２６が故障であると判断し、診断を終了する。
故障診断装置３４は、診断終了後に、熱線式エアフローメータ２５への通電を遮断し、自己の電源を遮断する。なお、図５において、△ＴＡ２’、ＴＡｒｅｆ２’、ｔ２’、ｔｒｅｆ２’は、吸気温センサ２６の故障時の計測吸入空気温度を示すものである。
【００１９】
このように、この内燃機関１の故障診断装置３４は、イグニッションスイッチ３７のオフから故障診断装置３５の電源が遮断されるまでの吸気管１８内の空気の流動量が少ない状態で吸気温センサ２６の故障診断を行っているので、精度の高い故障診断を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明は、吸気管内の空気の流動量が少ない状態で、熱線式エアフローメータの放熱による温度変化から吸入空気温度検出手段の故障診断を行うことによって、精度の高い故障診断を実現するものであり、熱線式エアフローメータと一体、あるいは近接した位置に配置された吸入空気温度検出手段を備えた内燃機関に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施例を示す内燃機関の故障診断装置のシステム構成図である。
【図２】第１実施例を示す故障診断のフローチャートである。
【図３】第１実施例を示す故障診断のタイムチャートである。
【図４】第２実施例を示す故障診断のフローチャートである。
【図５】第２実施例を示す故障診断のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  内燃機関
１７  吸気通路
１８  吸気管
２５  熱線式エアフローメータ
２６  吸気温センサ
３４  故障診断装置
３５  制御手段
３７  イグニッションスイッチ
３８  クランキングスイッチ
４０  故障診断制御手段
【図１】
2008045437.tif 000003
【図２】
2008045437.tif 000004
【図３】
2008045437.tif 000005
【図４】
2008045437.tif 000006
【図５】
2008045437.tif 000007