(57)【要約】【課題】通常のエアフローメータを用いることなく空気流量についての情報を取得することを可能とする内燃機関の制御装置及び内燃機関のスロットルバルブを提供する。【解決手段】スロットルバルブ１８の回転軸１８ａの一方には、モータ１６が設けられており、他方には検出装置６０が設けられている。スロットルバルブ１８の回転軸１８ａに直交する断面は、図２（ｂ）に示すように翼形状となっている。そして、スロットルバルブ１８に加わる揚力Ｆを検出装置６０によって検出することで、吸気通路１２内の空気流量を算出する。【選択図】      図２
2008050947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のスロットルバルブにおいて、
前記スロットルバルブは、蝶形弁であって、且つその回転軸に直交する断面が翼形状に形成されてなることを特徴とする内燃機関のスロットルバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のスロットルバルブに加わる力を検出する検出手段によって検出される力に基づき、空気流量を算出する算出手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気通路に設けられる蝶形弁としてのスロットルバルブと、
該スロットルバルブに加わる力を検出する検出手段と、
該検出される力に基づき空気流量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットルバルブは、その回転軸に直交する断面が翼形状に形成されてなることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関がディーゼル機関であることを特徴とする請求項２又は４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸気通路には、前記算出手段による前記空気流量の算出とは別に、前記空気流量を検出するエアフローメータが設けられており、
前記エアフローメータによって検出される空気流量と前記算出手段によって算出される空気流量との比較に基づき、前記エアフローメータの異常の有無を判断する判断手段を更に備えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の回転速度の検出値及び前記エアフローメータによって検出される空気流量に基づき前記スモークの発生を抑制するための噴射量の上限値を設定する上限値設定手段を更に備え、
該上限値設定手段は、前記判断手段により前記異常がある旨判断されるとき、前記上限値を設定するために用いる前記空気流量を、前記算出手段によって算出される空気流量以下に制限することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記吸気通路には、前記算出手段による前記空気流量の算出とは別に、前記空気流量を検出するエアフローメータが設けられており、
前記エアフローメータの出力に異常があると判断されるとき、前記算出手段によって算出される空気流量を、前記エアフローメータによって検出される空気流量に代用することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のスロットルバルブ及び内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、通常、その吸入空気量を検出すべく、空気によって奪われた発熱体の熱量に基づき吸入空気量を検出する熱式のエアフローメータが設けられている。そして、エアフローメータによって検出される吸入空気量に基づき、内燃機関の出力特性が制御される。
【０００３】
例えば、ディーゼル機関において、エアフローメータの検出値と回転速度とに基づき、排気中のスモークの発生を回避するための噴射量の上限値であるいわゆるスモークリミット噴射量を算出し、要求トルクを実現するための噴射量に上限ガード処理を施すことが周知である（特許文献１）。ここでは、エアフローメータの高い信頼性が要求される。すなわち、エアフローメータに異常が生じたときには、上記スモークリミット噴射量を適切に算出することができなくなり、スモークが発生することが懸念されるからである。
【０００４】
このように、エアフローメータに異常が生じるときには、一般に、内燃機関の出力特性の制御に問題が生じる。このため、エアフローメータの出力の異常の有無を判断をしたり、エアフローメータの異常時に代用できる部材を設けたりすることが望まれる。
【０００５】
なお、例えば下記特許文献２に見られるように、ガソリン機関において、回転速度とカム軸の位相と圧縮比とに基づき、吸入空気量を推定することも提案されている。しかし、これによって吸入空気量を推定するためには、各ガソリン機関毎に推定演算に用いるパラメータを適合しなければならないため、上記技術は汎用性に乏しいものとなっていた。
【特許文献１】特開２００１−１６４９６７号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、通常のエアフローメータを用いることなく空気流量についての情報を取得することを可能とする内燃機関の制御装置及び内燃機関のスロットルバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、内燃機関のスロットルバルブにおいて、前記スロットルバルブは、蝶形弁であって、且つその回転軸に直交する断面が翼形状に形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、スロットルバルブの回転軸と直交する断面が翼形状であるために、スロットルバルブには、吸気通路内の空気流量に応じた揚力が加わることとなる。このため、この揚力に基づき、空気流量についての情報を取得することができる。しかも、吸気通路の流路面積を調節するために設けられるスロットルバルブを用いて空気流量を感知することができるため、空気流量を感知すべく吸気通路に新たな部材を設ける場合のように、空気の流通を妨げる部材を増加させることもない。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、スロットルバルブに加わる力を検出する検出手段によって検出される力に基づき、空気流量を算出する算出手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、スロットルバルブに加わる力に基づき空気流量を算出するために、熱式等の通常のエアフローメータを用いることなく、空気流量についての情報を取得することができる。特に、上記スロットルバルブには吸入空気流量に応じた揚力が加わるために、空気流量を簡易に算出することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられる蝶形弁としてのスロットルバルブと、該スロットルバルブに加わる力を検出する検出手段と、該検出される力に基づき空気流量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
スロットルバルブに加わる力は、吸気通路内の空気流量と相関を有する。このため、上記構成では、スロットルバルブに加わる力に基づき、空気流量を算出することができる。しかも、吸気通路の流路面積を調節するために設けられるスロットルバルブを用いて空気流量を感知することができるため、空気流量を感知すべく吸気通路に新たな部材を設ける場合のように、空気の流通を妨げる部材を増加させることもない。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記スロットルバルブは、その回転軸に直交する断面が翼形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
上記構成では、スロットルバルブの回転軸と直交する断面が翼形状であるために、スロットルバルブには、吸気通路内の空気流量に応じた揚力が加わることとなる。このため、この揚力に基づき、空気流量についての情報を取得することができる。そして、揚力が空気の流通速度の２乗に比例し且つ流通速度が空気流量に比例するために、揚力に基づき空気流量を簡易に算出することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項２又は４記載の発明において、前記内燃機関がディーゼル機関であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成では、ディーゼル機関のスロットルバルブを用いて空気流量を感知する。ディーゼル機関は空気が過剰な状態で燃焼を生じさせるため、ディーゼル機関のスロットルバルブは、全開状態となっていることが多い。一方、空気流量と揚力との間に簡易な関係が成立するのは、空気流量に対するスロットルバルブの迎え角が小さいとき、換言すればスロットルバルブが全開状態に近いときである。この点、上記構成では、空気流量についての情報を簡易に取得することのできる機会を十分に確保することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記吸気通路には、前記算出手段による前記空気流量の算出とは別に、前記空気流量を検出するエアフローメータが設けられており、前記エアフローメータによって検出される空気流量と前記算出手段によって算出される空気流量との比較に基づき、前記エアフローメータの異常の有無を判断する判断手段を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
上記構成では、算出手段によって算出される空気流量を用いることで、空気流量の変化にかかわらずエアフロメータの出力が変化しない異常のみならず、空気流量の変化に応じてエアフローメータの出力が変化するもののこれが正確な値とはならない微妙な異常の有無をも適切に判断することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記内燃機関の回転速度の検出値及び前記エアフローメータによって検出される空気流量に基づき前記スモークの発生を抑制するための噴射量の上限値を設定する上限値設定手段を更に備え、該上限値設定手段は、前記判断手段により前記異常がある旨判断されるとき、前記上限値を設定するために用いる前記空気流量を、前記算出手段によって算出される空気流量以下に制限することを特徴とする。
【００２１】
エアフローメータに異常があるときには、上記上限値設定手段による上限値は適切なものとならない。ここで、上記判断手段によりエアフローメータに異常があると判断されるときには、実際には、エアフローメータ又は算出手段の算出結果のいずれかに異常があると考えられる。この点、上記構成では、算出手段によって算出される空気流量以下に制限することで、上記いずれの異常に対してもこれに適切に対処することができる。すなわち、エアフローメータに異常があるためにその検出値が過大となる場合には、算出手段によって算出される空気流量以下に制限するために、上限値を設定するための空気流量が過大となることを回避することができる。また、算出手段によって算出される空気流量に異常がありこれが過大となるときには、上限値を設定するために用いられる空気流量がエアフローメータの検出値となるために、上限値を適切に設定することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載の発明において、前記吸気通路には、前記算出手段による前記空気流量の算出とは別に、前記空気流量を検出するエアフローメータが設けられており、前記エアフローメータの出力に異常があると判断されるとき、前記算出手段によって算出される空気流量を、前記エアフローメータによって検出される空気流量に代用することを特徴とする。
【００２３】
上記構成では、エアフローメータの異常時に算出手段によって算出される空気流量を代用することで、空気流量についての情報を取得可能との条件で内燃機関の出力制御をすることができる。このため、エアフローメータの異常によってリンプホーム運転をする場合であっても、内燃機関の出力制御に極端な制限を設ける必要が生じない。したがって、該リンプフォーム運転の場合においても、内燃機関の出力を極低出力にすることなく、極端な排気特性の低下を回避すること等ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関のスロットルバルブ及び内燃機関の制御装置を、車載ディーゼル機関のスロットルバルブ及びディーゼル機関の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態にかかる車載エンジンシステムの全体構成を示す。
【００２６】
図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、エアクリーナ１４や、熱式のエアフローメータ１５が設けられている。また、吸気通路１２のうち、エアフローメータ１５の下流には、モータ１６によって駆動される蝶形弁としてのスロットルバルブ１８が設けられている。スロットルバルブ１８の近傍には、スロットルバルブ１８の開度を検出するスロットル開度センサ１９が設けられている。そして、吸気通路１２は、各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃焼室２０と連通可能とされている。これら燃焼室２０には、コモンレール２２に蓄えられた高圧の燃料が燃料噴射弁２４を介して噴射される。これにより、燃焼室２０内の燃料と空気との混合気が燃焼に供され、ディーゼル機関１０の回転力が生成される。
【００２７】
一方、燃焼に供された空気である排気は、排気通路２６に排出される。排気通路２６には、酸化触媒２８や、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵及び還元するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒３０が設けられている。
【００２８】
上記吸気通路１２と排気通路２６とには、可変ノズル式ターボチャージャ３２が設けられている。また、吸気通路１２と排気通路２６とには、これらを連通可能とする排気還流通路（ＥＧＲ通路３４）が設けられており、吸気通路１２とＥＧＲ通路３４との間の流路面積がＥＧＲバルブ３６によって調節可能となっている。
【００２９】
上記エンジンシステムは、更に、ディーゼル機関１０のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４０等、ディーゼル機関１０の運転状態を検出する各種センサを備えている。また、エンジンシステムは、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４２等、ユーザによる要求を検出する各種センサを備えている。
【００３０】
電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ディーゼル機関１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づき、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力を制御する。特にＥＣＵ５０では、出力を制御すべく、燃料噴射制御を行う。すなわち、クランク角センサ４０の検出値に基づく回転速度と、アクセルセンサ４２によって検出されるアクセルペダルの操作量とに基づき、ディーゼル機関１０の要求噴射量を算出し、これに基づき、燃料噴射弁２４を操作する。
【００３１】
また、ＥＣＵ５０では、上記ＥＧＲ通路３４を介して排気通路２６から吸気通路１２へと還流する排気（ＥＧＲ）量を制御すべく、ＥＧＲバルブ３６を操作する。ただし、ＥＧＲバルブ３６の操作によっても所望のＥＧＲ量とすることができないときには、スロットルバルブ１８を閉弁側に操作する。これにより、吸気通路１２から燃焼室２０側に流入する空気量が制限され、ＥＧＲ量を増加させることができる。
【００３２】
ところで、ディーゼル機関１０にあっては、通常、スロットルバルブ１８の開度を極力全開状態とすることにより、空気過剰な状態で燃料の燃焼がなされる。しかし、こうした場合であっても、例えばディーゼル機関１０を搭載する車両が高地を走行するとき等にあっては、燃焼室２０に十分な空気が供給されないおそれがある。そして、燃焼室２０に十分な空気が供給されないと、排気中にスモークが発生するおそれがある。このため、エアフローメータ１５によって検出される空気流量とクランク角センサ４０の検出値に基づく回転速度とから、１燃焼サイクルにおいて供給される空気量を把握し、これに基づき噴射量の上限値であるいわゆるスモークリミット噴射量を設けている。
【００３３】
ただし、エアフローメータ１５に異常がある場合には、エアフローメータ１５によって検出される空気流量に基づいて算出されるスモークリミット噴射量が適切な値とならない。ここで、エアフローメータ１５の出力の伝播経路の断線等によりＥＣＵ５０に取り込まれるエアフローメータ１５の出力がスロットルバルブ１８の開度から想定し得ない値に固定した場合等にあっては、そのことに基づきエアフローメータ１５の異常を判断することができる。そしてこの場合には、異常時のリンプホーム処理として、いかなる条件下であってもスモークの発生しない噴射量に制限する等の処理を行うことで、スモークの発生を回避しつつ退避走行をすることができる。しかし、エアフローメータ１５が正確な空気流量を検出することができない状態ではあるがその出力が固定値となる状態ではないときには、上述した態様にて異常の有無を判断することはできない。そして、この場合、エアフローメータ１５の出力に基づき算出されるスモークリミット噴射量は、適切な値とならないため、排気中にスモークが発生するおそれがある。
【００３４】
そこで本実施形態では、スロットルバルブ１８に加わる力を検出装置６０によって検出し、検出される力に基づき空気流量を算出することで、エアフローメータ１５の異常の有無を判断する。
【００３５】
図２（ａ）に、本実施形態にかかるスロットルバルブ１８の拡大図を示す。図示されるように、スロットルバルブ１８の回転軸１８ａの一端には、モータ１６が連結されている。また、スロットルバルブ１８の回転軸１８ａの他端には、検出装置６０が接続されている。図２（ｂ）に、回転軸１８ａと直交する断面であるＡ−Ａ断面を示す。図示されるように、スロットルバルブ１８の上記断面は、翼形状となっている。すなわち、回転軸１８ａと直交する断面は、弓形の流線型を有して且つ、その一方の端部近傍から他方の端部に向けて厚さが漸減する形状となっている。このため、図２（ｃ）に示すように、スロットルバルブ１８には、吸気通路１２内の空気流量に応じた揚力Ｆが加わる。ここで、揚力Ｆは、スロットルバルブ１８の回転角度θと、空気の流通速度Ｖと、スロットルバルブ１８の面積Ｓと、大気密度ρとに基づき、以下の式（ｆ１）にて表現される。
【００３６】
Ｆ＝１／２×Ｃ（θ）×ρ×Ｖ×Ｖ×Ｓ  …（ｆ１）
ここで、回転角度θは、図２（ｃ）に示されるように、全開位置を基準（θ＝０）として定義されている。また、揚力係数Ｃ（θ）は、上記回転角度θ（迎え角）の関数である。上記式（ｆ１）を用いるなら、スロットルバルブ１８に加わる揚力Ｆを検出することで、空気の流通速度Ｖを下記の式（ｆ２）によって算出することができる。
【００３７】
Ｖ＝√｛（２／ρ×Ｓ）×Ｆ／Ｃ（θ）｝  …（ｆ２）
一方、スロットルバルブ１８の回転角度θにおける吸気通路１２の流路面積ＰＳは、下記の式（ｆ３）によって表される。
【００３８】
ＰＳ＝Ｓ（１−ｓｉｎθ）  …（ｆ３）
したがって、吸気通路１２内の空気流量Ｑｔｈは、下記の式（ｆ４）によって算出することができる。
【００３９】
Ｑｔｈ＝ＰＳ×Ｖ
＝Ｓ（１−ｓｉｎθ）×√｛（２／ρ×Ｓ）×Ｆ／Ｃ（θ）｝  …（ｆ４）
したがって、スロットルバルブ１８の揚力に基づき、空気流量Ｑｔｈを算出することができる。図３に、スロットルバルブ１８の揚力を検出する上記検出装置６０の構成を示す。
【００４０】
図示されるように、検出装置６０は、スロットルバルブ１８の回転軸１８ａを収納するケース６２と、ケース６２側に固定された圧電素子６４とを備えている。圧電素子６４は、スロットルバルブ１８の回転角度θ＝９０°の点で回転軸１８ａと接触するようにして設けられている。これにより、スロットルバルブ１８の回転角度θにかかわらず、圧電素子６４には、圧電素子６４と回転軸１８ａとの接触面に直交するようにして揚力が加わることとなる。したがって、圧電素子６４に加わる力の値を、揚力Ｆの値そのものとすることができる。
【００４１】
図４に、空気流量Ｑの算出にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４２】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、スロットル開度センサ１９によって検出される回転角度θを取得する。続くステップＳ１２においては、回転角度θが所定角度α以下であるか否かを判断する。ここで、所定角度αは、上記の式（ｆ４）に基づき空気流量Ｑｔｈを適切に算出することのできる角度の上限値に設定されている。すなわち、スロットルバルブ１８が全閉状態に近いときには、スロットルバルブ１８に加わる揚力が小さくなり、また上記の式（ｆ１）の関係式が成立しなくなる。このため、上記の式（ｆ４）によって適切に空気流量Ｑｔｈを検出することのできる領域を、所定角度αによって定量化する。
【００４３】
続くステップＳ１４においては、検出装置６０によって検出される揚力Ｆを取得する。続くステップＳ１６においては、揚力Ｆと回転角度θとに基づき、上記の式（ｆ４）によって空気流量Ｑｔｈを算出する。
【００４４】
なお、上記ステップＳ１２によって否定判断されるときや、ステップＳ１６の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００４５】
図５に、上記空気流量Ｑｔｈに基づくエアフローメータ１５の異常診断にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４６】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、回転角度θを取得する。続くステップＳ２２においては、回転角度θが上記所定角度α以下であるか否かを判断する。この判断は、空気流量Ｑｔｈを算出可能な角度領域か否かを判断するものである。ステップＳ２２において肯定判断されるときには、ステップＳ２４において、空気流量Ｑｔｈを取得する。続くステップＳ２６においては、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆを取得する。
【００４７】
続くステップＳ２８においては、揚力Ｆに基づき算出される空気流量Ｑｔｈとエアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆとの差の絶対値が閾値βよりも大きいか否かを判断する。この処理は、エアフローメータ１５の異常の有無を判断するものである。すなわち、エアフローメータ１５に異常がある場合には、空気流量Ｑｍａｆは、空気流量Ｑｔｈから大きく離間すると考えられる。このため、これらの差に基づき、エアフローメータ１５の異常の有無を判断する。上記閾値βは、エアフローメータ１５に異常があるときに空気流量Ｑｔｈ及び空気流量Ｑｍａｆの差としてとり得る値に設定されている。
【００４８】
上記ステップＳ２８において肯定判断されるときには、ステップＳ３０に移行し、エアフローメータ異常フラグＦを「１」とする。なお、上記ステップＳ２２やステップＳ２８で否定判断されるときや、ステップＳ３０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００４９】
図６に、本実施形態にかかるスモークリミット噴射量の算出処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５０】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、クランク角センサ４０の検出値に基づくクランク軸の回転速度を取得する。続くステップＳ４２においては、エアフローメータ異常フラグＦが「１」であるか否かを判断する。この処理は、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆが正しい空気流量であるとしてスモークリミット噴射量を算出してよいか否かを判断するものである。ステップＳ４２において否定判断されるときには、空気流量Ｑｍａｆを正しい値としてスモークリミット噴射量を算出すべく、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４においては、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆを取得する。続くステップＳ４６では、空気流量Ｑｍａｆと回転速度とに基づき、スモークリミット噴射量を算出する。
【００５１】
一方、ステップＳ４２において否定判断されるときには、エアフローメータ１５によって正しい空気流量を取得することができないとして、ステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８においては、スロットルバルブ１８の回転角度θを制限する。この処理は、スモークリミット噴射量の算出に際して、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈを用いることから、揚力Ｆに基づき空気流量Ｑｔｈを算出することができる回転角度領域にスロットルバルブ１８の回転角度を制限するためのものである。ここでは、上記所定角度α以内に制限することが望ましい。続くステップＳ５０においては、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆと、揚力に基づいて算出される空気流量Ｑｔｈとを取得する。続くステップＳ５２においては、空気流量Ｑｔｈ及び空気流量Ｑｍａｆの小さい方と回転速度とに基づき、スモークリミット噴射量を算出する。
【００５２】
ここで空気流量Ｑｔｈ及び空気流量Ｑｍａｆの小さい方を用いるのは、次の理由による。先の図５に示した処理によりエアフローメータ１５に異常があると判断されるときには、スモークリミット噴射量の算出に際し、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆを直接用いることはできない。ここで揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈを直接用いることも考えられる。しかし、先の図５に示した処理によってエアフローメータ異常フラグＦが「１」となる要因としては、エアフローメータ１５の異常に限らず、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈに異常がある場合もある。このため、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈを直接用いるのは適切でない。これに対し、空気流量Ｑｔｈ及び空気流量Ｑｍａｆの小さい方を用いることで、スモークリミット噴射量の算出に用いる空気流量が、実際の空気流量よりも過度に大きくなることを好適に回避することができる。
【００５３】
なお、ステップＳ４６，Ｓ５２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５５】
（１）蝶形弁であるスロットルバルブ１８の回転軸に直交する断面を翼形状とした。これにより、スロットルバルブ１８には吸気通路１２内の空気流量に応じた揚力Ｆが加わることとなるため、これに基づき空気流量を感知することができる。また、空気流量を感知すべく吸気通路１２に新たな部材を設ける場合のように、空気の流通を妨げる部材を増加させることもない。
【００５６】
（２）スロットルバルブ１８に加わる力を検出する検出装置６０によって検出される力に基づき、空気流量を算出した。これにより、空気流量についての情報を取得することができる。
【００５７】
（３）ディーゼル機関１０に上記スロットルバルブ１８を適用した。ディーゼル機関１０は空気が過剰な状態で燃焼を生じさせるため、ディーゼル機関１０のスロットルバルブ１８は、全開状態となっていることが多い。一方、空気流量と揚力との間に上記の式（ｆ１）の関係が成立するのは、空気の流通方向に対するスロットルバルブ１８の迎え角が小さいとき、換言すればスロットルバルブ１８が全開状態に近いときである。この点、本実施形態によれば、空気流量についての情報を簡易に取得することのできる機会を十分に確保することができる。
【００５８】
（４）エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆと揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈとの比較に基づき、エアフローメータ１５の異常の有無を判断した。これにより、空気流量の変化にかかわらずエアフローメータ１５の出力が異常な値で固定する時のみならず、空気流量の変化に応じてエアフローメータ１５の出力が変化するもののこれが正確な値とはならない微妙な異常の有無をも適切に判断することができる。
【００５９】
（５）エアフローメータ異常フラグＦが「１」のとき、スモークリミット噴射量の算出に用いる空気流量を、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈ以下に制限した。これにより、エアフローメータ異常フラグＦが「１」であるときであっても、スモークリミット噴射量を適切に設定することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６１】
図７に、本実施形態にかかるエアフローメータ１５の異常診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００６２】
この一連の処理では、まずステップＳ６０において、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆを取得する。続くステップＳ６２では、空気流量Ｑｍａｆが所定量ε以下の状態が所定期間継続するか否かを判断する。ステップＳ６４において否定判断されるときには、ステップＳ６４に移行する。ステップＳ６４では、空気流量Ｑｍａｆが所定量γ以上である状態が所定期間継続したか否かを判断する。これらステップＳ６２、Ｓ６４の処理は、エアフローメータ１５の出力信号の伝播経路の断線等によってＥＣＵ５０にエアフローメータ１５の出力が取り込まれない異常の有無や、エアフローメータ１５の出力信号の伝播経路が車載バッテリと短絡するなどの異常の有無を判断するものである。
【００６３】
ステップＳ６２やステップＳ６４において肯定判断されるときには、ステップＳ６６においてエアフローメータ１５の出力の固着異常である旨判断する。そして、ステップＳ６８においては、リンプホーム処理を行う。ここでは、ディーゼル機関１０の出力制御のための各種操作量を演算するための演算パラメータとしての空気流量を、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈとしたり、スロットルバルブ１８の回転角度θを制限したりする処理を行う。上記回転角度θの制限は、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈの算出を適切に行うことのできる領域内に回転角度を制限するためのものである。この制限は、上記所定角度α以下とすることが望ましい。
【００６４】
ここで、エアフローメータ１５による空気流量Ｑｍａｆよりも揚力Ｆによる空気流量Ｑｔｈの方が精度が低いと考えられ得る場合には、空気流量Ｑｔｈから所定量Δを減算した値に基づき操作量を演算する等、マージンを持たせることが望ましい。すなわち、例えばスモークリミット噴射量の算出は、エアフローメータ１５が正常であるとの前提の下に空気流量Ｑｍａｆと回転速度とからスモークリミット噴射量を定めるマップを用いてなされる等、エアフローメータ１５の検出精度を前提としている。このため、空気流量Ｑｔｈの精度が劣る場合には、これを直接用いたのでは、スモークリミット噴射量として適切な値とはならないおそれがある。そこで、空気流量Ｑｔｈから所定量を減算することで、精度が劣ることを補償することができる。
【００６５】
なお、上記ステップＳ６４において否定判断されるときや、ステップＳ６８の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００６６】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６７】
（６）エアフローメータ１５の出力の固着異常時、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈを、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆに代用した。これにより、エアフローメータ１５の出力の固着異常によってリンプホーム運転をする場合であっても、ディーゼル機関１０の出力制御に極端な制限を設ける必要を生じさせない。このため、車両を極低速とすることなく、極端な排気特性の低下を回避すること等ができる。
【００６８】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６９】
・先の図６のステップＳ５２の処理において、空気流量Ｑｔｈと空気流量Ｑｍａｆとのうちの小さい方を用いる代わりに、空気流量Ｑｔｈから所定量Δだけ減算した値と空気流量Ｑｍａｆとのうちの小さい方を用いてもよい。これにより、揚力Ｆに基づく空気流量Ｑｔｈの精度が空気流量Ｑｍａｆの精度よりも劣る場合であっても、ステップＳ５２において算出されるスモークリミット噴射量が過大となることをより適切に回避することができる。
【００７０】
・先の図６に示した処理において、エアフローメータ異常フラグＦが「１」であるとき、ステップＳ４８〜Ｓ５２の処理に代えて、以下の処理を行ってもよい。すなわち、空気流量Ｑｔｈと空気流量Ｑｍａｆとの差に応じて大きくなる補正量ΔＴＭを空気流量Ｑｍａｆから減算した値をスモークリミット噴射量の算出に用いてもよい。このようにエアフローメータ１５の出力の信頼性の低下度合いに応じて空気流量Ｑｍａｆの値を減少補正することで、エアフローメータ１５によって検出される空気流量Ｑｍａｆが過度に大きな値となることによる不都合を回避することができる。
【００７１】
・上記各実施形態では、揚力Ｆ及び回転角度θに基づき空気流量Ｑｔｈを算出したがこれに限らない。例えば、ディーゼル機関１０においてはスロットルバルブ１８が全開状態である機会が多いことに鑑みれば、上記所定角度αを「０」に制限し、揚力Ｆのみに基づき空気流量Ｑｔｈを算出してもよい。これにより、空気流量Ｑｔｈを簡易に算出することができる。
【００７２】
・エアフローメータ１５としては、熱式のものに限らず、例えばベーン式のものやカルマン渦式のものであってもよい。
【００７３】
・内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、ガソリン機関であってもよい。この場合であっても、例えば全負荷運転時においてエアフローメータ１５の異常の有無を診断する等の目的に用いることができる。
【００７４】
・検出装置６０としては、先の図３に例示したものに限らない。例えば圧電素子６４を回転軸１８ａ側に固定するようにしてもよい。この場合、揚力Ｆが空気の流通方向に直交することに鑑み、揚力Ｆ及び回転角度θから空気流量Ｑｔｈを算出する上記の式（ｆ４）の右辺において、揚力Ｆを「Ｆ×ｃｏｓθ」に変更する。
【００７５】
・スロットルバルブ１８の形状としての翼形状としては、先の図２に例示したものに限らない。図２（ｂ）では、上下両面とも同一方向に弓形の形状となっているが、例えば、上面のみを弓形としてもよい。
【００７６】
・スロットルバルブ１８としては、回転軸１８ａに直交する断面が翼形状のものに限らない。例えば厚さが一定のものであっても、スロットルバルブ１８に加わる力と空気流量との間に相関があることに鑑みれば、スロットルバルブ１８に加わる力に基づき空気流量を算出することは可能である。この際、検出装置は、空気流量を算出するために用いる力を検出することができるように適宜構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかるスロットルバルブの拡大図。
【図３】同実施形態にかかるスロットルバルブ及び検出装置の拡大図。
【図４】同実施形態にかかる揚力に基づく空気流量の算出処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態にかかるエアフローメータの異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態にかかるスモークリミット噴射量の算出処理の手順を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態にかかるエアフローメータの出力固着異常診断の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７８】
１０…ディーゼル機関、１５…エアフローメータ、１８…スロットルバルブ、５０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の一実施形態）、６０…検出装置。
【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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