(57)【要約】【課題】故障判定の精度を向上させることができる空気流量検出器の故障判定装置を提供する。【解決手段】エアフローセンサ22の故障判定装置1は、吸気絞り弁機構7の吸気絞り弁開度θisvを検出する吸気絞り弁開度センサ26と、吸気絞り弁機構7の近傍でかつ上流側および下流側の吸気圧p21,p22を検出する上流側および下流側吸気圧センサ24,25と、吸気絞り弁機構7の近傍の吸気温T21を検出する吸気温センサ23と、ECU2を備える。ECU2は、吸気絞り弁開度θisv、上流側吸気圧p21、下流側吸気圧p22および吸気温T21に応じて、空気流量の推定値Gair_estを算出し（ステップ2〜4）、空気流量の推定値Gair_estと、エアフローセンサ２２の検出信号に基づく空気流量の検出値Gair_senとの比較結果に基づき、エアフローセンサ22の故障を判定する（ステップ6〜12）。【選択図】図３
2007205298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器の故障判定装置であって、
前記吸気通路の途中に設けられ、前記空気流量を調整可能な空気流量調整機構と、
当該空気流量調整機構による前記空気流量の調整度合を表す調整度合パラメータを検出する調整度合パラメータ検出手段と、
前記空気流量調整機構の近傍でかつ上流側における前記吸気通路内の圧力を上流側吸気圧として検出する上流側吸気圧検出手段と、
前記空気流量調整機構の近傍でかつ下流側における前記吸気通路内の圧力を下流側吸気圧として検出する下流側吸気圧検出手段と、
前記空気流量調整機構の近傍の前記吸気通路内を流れる空気の温度を吸気温として検出する吸気温検出手段と、
前記検出された調整度合パラメータ、前記上流側吸気圧、前記下流側吸気圧および前記吸気温に応じて、前記空気流量の推定値を算出する推定値算出手段と、
当該算出された空気流量の推定値と、前記空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値との比較結果に基づき、前記空気流量検出器の故障を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする空気流量検出器の故障判定装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、吸入空気の過給動作を実行する過給機を備えており、
前記空気流量調整機構、前記上流側吸気圧検出手段、前記下流側吸気圧検出手段および前記吸気温検出手段はいずれも、前記吸気通路の前記過給機よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気流量検出器の故障判定装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記吸気通路に排ガスを還流する排気還流装置を備えており、
前記空気流量検出器、前記空気流量調整機構、前記上流側吸気圧検出手段、前記下流側吸気圧検出手段および前記吸気温検出手段はいずれも、前記排気還流装置によって排ガスが前記吸気通路内に還流される部位よりも上流側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気流量検出器の故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器の故障判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気流量検出器の故障判定装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この故障判定装置は、吸気管の入口近傍に設けられ、吸気温を検出する吸気温センサと、大気圧および吸気圧を検出する圧力センサと、エンジン回転数を検出する回転数センサと、スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサと、これらのセンサおよび空気流量検出器からの検出信号が入力されるＥＣＵなどを備えている。
【０００３】
この故障判定装置では、ＥＣＵにより、空気流量の第１算出値Ｑａｆｓが、空気流量検出器の検出信号およびエンジン回転数に基づいて算出され、空気流量の第２算出値ＱＮρが、大気圧、吸気圧、吸気温およびエンジン回転数に基づいて算出されるとともに、空気流量の第３算出値ＱαＮが、スロットル弁開度、大気圧、吸気温およびエンジン回転数に基づいて算出される。そして、これらの３つの算出値の比較結果に基づいて、空気流量検出器の故障判定などが実行される。
【０００４】
具体的には、第１算出値Ｑａｆｓが、第２および第３算出値ＱＮρ，ＱαＮに対して大きく異なる状態が頻発したときには、空気流量検出器が故障していると判定される（特許文献１の図４のケース８〜１０）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２４７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の空気流量検出器の故障判定装置によれば、以下に述べる理由により、判定精度が低下するおそれがある。すなわち、第１算出値Ｑａｆｓは、吸気通路内の空気の流量を直接的に検出する空気流量検出器の検出信号に基づいて算出されるので、空気流量検出器が正常であれば、吸気通路内の実際の空気流量を精度よく表すものである。これに対して、第２および第３算出値ＱＮρ，ＱαＮは、吸気通路内の空気の物性を直接的に表すパラメータではない大気圧を用いて算出されるので、その分、実際の空気流量に対する算出誤差が生じやすい。例えば、内燃機関が過給機付きの場合、過給機によって吸入空気の過給動作が実行されると、吸気通路内の吸気圧および吸気温がいずれも実際には変化するのに対して、上記故障判定装置では、大気圧をパラメータとして用いていることに加えて、吸気温センサが吸気管の入口近傍に設けられているので、過給に伴う吸気圧および吸気温の実際の変化を反映させながら、第２および第３算出値ＱＮρ，ＱαＮを算出することができず、その結果、空気流量検出器の故障判定の精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、故障判定の精度を向上させることができる空気流量検出器の故障判定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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の吸気通路５内を流れる空気の流量を検出する空気流量検出器（エアフローセンサ２２）の故障判定装置１であって、吸気通路５の途中に設けられ、空気流量を調整可能な空気流量調整機構（吸気絞り弁機構７）と、空気流量調整機構による空気流量の調整度合を表す調整度合パラメータ（吸気絞り弁開度θｉｓｖ）を検出する調整度合パラメータ検出手段（吸気絞り弁開度センサ２６）と、空気流量調整機構の近傍でかつ上流側における吸気通路５内の圧力を上流側吸気圧ｐ２１として検出する上流側吸気圧検出手段（上流側吸気圧センサ２４）と、空気流量調整機構の近傍でかつ下流側における吸気通路５内の圧力を下流側吸気圧ｐ２２として検出する下流側吸気圧検出手段（下流側吸気圧センサ２５）と、空気流量調整機構の近傍の吸気通路５内を流れる空気の温度を吸気温Ｔ２１として検出する吸気温検出手段（吸気温センサ２３）と、検出された調整度合パラメータ（吸気絞り弁開度θｉｓｖ）、上流側吸気圧ｐ２１、下流側吸気圧ｐ２２および吸気温Ｔ２１に応じて、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔを算出する推定値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２〜４）と、算出された空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔと、空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎとの比較結果に基づき、空気流量検出器の故障を判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、ステップ６〜１２）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この空気流量検出器の故障判定装置によれば、調整度合パラメータ、上流側吸気圧、下流側吸気圧および吸気温に応じて、空気流量の推定値が算出され、これと空気流量検出器によって検出された空気流量の検出値との比較結果に基づき、空気流量検出器の故障が判定される。これらの調整度合パラメータ、上流側吸気圧、下流側吸気圧および吸気温はいずれも、吸気通路内の空気流量調整機構の近傍において、その上流側から下流側に流れる実際の空気の状態を表すパラメータであるので、そのようなパラメータに応じて算出された空気流量の推定値は、大気圧をパラメータとして算出された空気流量の算出値と比べて、実際の空気流量をより精度よく表すものとなる。したがって、そのような空気流量の推定値を用いながら、空気流量検出器の故障を判定することにより、大気圧をパラメータとして算出した空気流量の算出値を用いる従来の故障判定手法と比べて、空気流量検出器の故障判定の精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気流量検出器の故障判定装置１において、内燃機関３は、吸入空気の過給動作を実行する過給機（ターボチャージャ６）を備えており、空気流量調整機構、上流側吸気圧検出手段、下流側吸気圧検出手段および吸気温検出手段はいずれも、吸気通路５の過給機よりも下流側に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この空気流量検出器の故障判定装置によれば、空気流量調整機構、上流側吸気圧検出手段、下流側吸気圧検出手段および吸気温検出手段がいずれも、吸気通路の過給機よりも下流側に設けられているので、過給動作に伴う吸気圧および吸気温の実際の変化を反映させながら、空気流量の推定値を算出することができる。それにより、過給機付きの内燃機関における空気流量検出器の故障を精度よく判定することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の空気流量検出器の故障判定装置１において、内燃機関３は、吸気通路５に排ガスを還流する排気還流装置８を備えており、空気流量検出器、空気流量調整機構、上流側吸気圧検出手段、下流側吸気圧検出手段および吸気温検出手段はいずれも、排気還流装置８によって排ガスが吸気通路５内に還流される部位よりも上流側に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この空気流量検出器の故障判定装置によれば、空気流量検出器、空気流量調整機構、上流側吸気圧検出手段、下流側吸気圧検出手段および吸気温検出手段がいずれも、排気還流装置によって排ガスが吸気通路内に還流される部位よりも上流側に設けられているので、空気流量の検出値および推定値をいずれも、吸気通路に還流される排ガスとは無関係な新気のみの流量を表す値として求めることができる。それにより、排気還流装置付きの内燃機関における空気流量検出器の故障を精度よく判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る空気流量検出器の故障判定装置について説明する。図１は、本実施形態の故障判定装置が適用される空気流量検出器としてのエアフローセンサ２２を備えた内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、図２は、故障判定装置１の概略構成を示している。同図２に示すように、故障判定装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の各種の制御を実行するとともに、エアフローセンサ２２の故障判定処理を実行する。
【００１５】
エンジン３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。このエンジン３には、クランク角センサ２０および水温センサ２１が設けられている。
【００１６】
クランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。
【００１７】
また、水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成され、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。
【００１８】
また、エンジン３には、燃料噴射弁４が気筒３ａ毎に設けられており（１つのみ図示）、各燃料噴射弁４はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２によって、その開弁時間および開弁タイミングが制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射タイミングが制御される。
【００１９】
一方、エンジン３の吸気通路５には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、ターボチャージャ６、吸気温センサ２３、上流側吸気圧センサ２４、吸気絞り弁機構７および下流側吸気圧センサ２５などが設けられている。
【００２０】
このエアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、後述する吸気絞り弁７ａを通過する空気の流量を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、エアフローセンサ２２の検出信号に基づき、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎを算出する。なお、この空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎは、質量流量として算出される。
【００２１】
また、ターボチャージャ６（過給機）は、吸気通路５のエアフローセンサ２２よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード６ａと、排気通路９の途中に設けられ、コンプレッサブレード６ａと一体に回転するタービンブレード６ｂと、複数の可変ベーン６ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン６ｃを駆動するベーンアクチュエータ６ｄなどを備えている。
【００２２】
このターボチャージャ６では、排気通路９内の排ガスによってタービンブレード６ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード６ａも同時に回転することにより、吸気通路５内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
【００２３】
また、可変ベーン６ｃは、ターボチャージャ６が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード６ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン６ｃは、ＥＣＵ２に接続されたベーンアクチュエータ６ｄに機械的に連結されている。ＥＣＵ２は、ベーンアクチュエータ６ｄを介して可変ベーン６ｃの開度を変化させ、タービンブレード６ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード６ｂの回転速度すなわちコンプレッサブレード６ａの回転速度を変化させ、それにより、過給圧を制御する。
【００２４】
一方、吸気絞り弁機構７（空気流量調整機構）は、吸気絞り弁７ａおよびこれを駆動するＩＳＶアクチュエータ７ｂなどを備えている。吸気絞り弁７ａは、吸気通路５の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化により吸気絞り弁７ａを通過する空気の流量を変化させる。ＩＳＶアクチュエータ７ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＩＳＶアクチュエータ７ｂを介して吸気絞り弁７ａの開度を制御する。
【００２５】
また、吸気温センサ２３および上流側吸気圧センサ２４は、吸気通路５の吸気絞り弁７ａの近傍でかつ上流側に設けられており、下流側吸気圧センサ２５は、吸気通路５の吸気絞り弁７ａの近傍でかつ下流側に設けられている。
【００２６】
吸気温センサ２３は、吸気通路５内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）Ｔ２１を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、上流側吸気圧センサ２４は、半導体圧力センサで構成され、吸気絞り弁７ａの若干、上流側の吸気通路５内の圧力（以下「上流側吸気圧」という）ｐ２１を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この上流側吸気圧ｐ２１は、絶対圧として検出される。
【００２７】
さらに、下流側吸気圧センサ２５も、上流側吸気圧センサ２４と同様に半導体圧力センサで構成され、吸気絞り弁７ａの若干、下流側の吸気通路５内の圧力（以下「下流側吸気圧」という）ｐ２２を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この下流側吸気圧ｐ２２も、絶対圧として検出される。
【００２８】
一方、吸気通路５の吸気絞り弁７ａの近傍には、吸気絞り弁開度センサ２６が設けられている。この吸気絞り弁開度センサ２６は、吸気絞り弁７ａの開度（以下「吸気絞り弁開度」という）θｉｓｖを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、吸気絞り弁開度センサ２６が調整度合パラメータ検出手段に相当し、吸気絞り弁開度θｉｓｖが調整度合パラメータに相当する。
【００２９】
また、エンジン３には、排気還流装置８が設けられている。この排気還流装置８は、排気通路９内の排ガスの一部を吸気通路５側に還流するものであり、吸気通路５および排気通路９の間に接続されたＥＧＲ通路８ａと、このＥＧＲ通路８ａを開閉するＥＧＲ制御弁８ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路８ａの一端は、排気通路９のタービンブレード６ｂよりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気通路５の下流側吸気圧センサ２５よりも下流側の部位に開口している。
【００３０】
ＥＧＲ制御弁８ｂは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁８ｂを介して、ＥＧＲ通路８ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量を制御する。
【００３１】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別し、運転状態に応じて、ＥＧＲ制御処理などの各種の制御処理を実行するとともに、後述するように、エアフローセンサ２２の故障判定処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が推定値算出手段および故障判定手段に相当する。
【００３２】
次に、エアフローセンサ２２の故障判定処理について説明する。この故障判定処理は、後述するように、エアフローセンサ２２の検出信号に基づいて算出した空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎと、前述したセンサ２３〜２６の検出信号に基づいて算出した空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔとの比較結果（より具体的には、後述する流量偏差ＤＧとしきい値ＤＧ＿ｔｈｒとの比較結果）に基づいて実行されるものである。
【００３３】
この空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔは、質量流量として算出され、具体的には、下流側吸気圧ｐ２２と上流側吸気圧ｐ２１との比（ｐ２２／ｐ２１）と値［２／（κ＋１）］1/(κ-1)との大小関係に基づき、下式（１）または下式（２）により算出される。なお、下式（１），（２）のκは、吸気絞り弁７ａの近傍における上流側空気と下流側空気の比熱比であり、Ａｉｓｖは、後述するように算出される吸気絞り弁７ａの有効開口面積である。
【００３４】
【数１】
2007205298.tif 000003
【００３５】
【数２】
2007205298.tif 000004
【００３６】
上記式（１），（２）は、以下に述べる手法により導出される。まず、吸気通路５内を流れる空気を完全気体と見なし、吸気絞り弁７ａをノズルと見なすと、エネルギ保存の法則より、ノズル入口（すなわち吸気絞り弁７ａの近傍で上流側の部位）の空気流速ｗ２１およびエンタルピｈ２１と、ノズル出口（すなわち吸気絞り弁７ａの近傍で下流側の部位）の空気流速ｗ２２およびエンタルピｈ２２との間には、下式（３）が成立する。
【数３】
2007205298.tif 000005
【００３７】
上式（３）を下流側の空気流速ｗ２２について整理すると、下式（４）が得られる。
【数４】
2007205298.tif 000006
【００３８】
一方、上流側と下流側のエンタルピの偏差ｈ２１−ｈ２２は、下式（５）により算出することができる。なお、下式（５）のＶは比体積を表している。
【数５】
2007205298.tif 000007
【００３９】
また、完全気体では、下式（６），（７）が成立する。
【数６】
2007205298.tif 000008
【数７】
2007205298.tif 000009
【００４０】
ここで、ρ２１，ρ２２は、吸気絞り弁７ａの上流側および下流側の空気密度をそれぞれ表し、Ｖ２１，Ｖ２２は、吸気絞り弁７ａの上流側および下流側の空気の比体積をそれぞれ表す。
【００４１】
上記式（５）と式（６），（７）より下式（８）が得られる。
【数８】
2007205298.tif 000010
【００４２】
この式（８）を前述した式（４）に代入すると、下式（９）が得られる。
【数９】
2007205298.tif 000011
【００４３】
一方、吸気絞り弁７ａを通過する空気流量すなわち空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔは、連続の式を用い、下式（１０）より算出される。
【数１０】
2007205298.tif 000012
【００４４】
前述した式（７），（９）を上式（１０）に代入して変形すると、下式（１１）が得られる。なお、下式（１１）のＲは気体定数である。
【数１１】
2007205298.tif 000013
【００４５】
上式（１１）において、Ｗ２１の項は他の項と比べて極めて小さいので、これを省略すると、下式（１２）が得られる。
【数１２】
2007205298.tif 000014
【００４６】
ここで、吸気絞り弁７ａをノズルと見なして、下流側吸気圧ｐ２２と上流側吸気圧ｐ２１との比（ｐ２２／ｐ２１）を減少側に変化させた場合、比（ｐ２２／ｐ２１）が所定値に達したときに、ｗ２２が音速に達するとともに、ｐ２２／ｐ２１＝［２／（κ＋１）］1/(κ-1)が成立する。そのため、比（ｐ２２／ｐ２１）を値［２／（κ＋１）］1/(κ-1)よりも小さく変化させたとしても、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔが変化しないことになる。
【００４７】
以上の理由により、比（ｐ２２／ｐ２１）が値［２／（κ＋１）］1/(κ-1)よりも大きいときには、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔの算出式として、前述した式（１）を用いる。一方、比（ｐ２２／ｐ２１）が値［２／（κ＋１）］1/(κ-1)以下のときには、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔの算出式として、前述した式（１）において、比（ｐ２２／ｐ２１）を値［２／（κ＋１）］1/(κ-1)に置き換えることにより導出した式（２）を用いる。
【００４８】
次に、図３を参照しながら、エアフローセンサ２２の故障判定処理の具体的な内容について説明する。この処理は、所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【００４９】
この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫが「１」であるか否かを判別する。この実行条件フラグＦ＿ＣＨＥＣＫは、エアフローセンサ２２の故障判定処理の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、具体的には、以下の４つの条件（ａ）〜（ｄ）がいずれも成立しているときには、故障判定処理の実行条件が成立しているとして「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。
（ａ）前述したセンサ２３〜２６および吸気絞り弁機構７がいずれも正常であること。
（ｂ）上流側吸気圧センサ２４および下流側吸気圧センサ２５の検出値の過渡変動幅が所定値以下であること。
（ｃ）エンジン回転数ＮＥが所定の回転数域にあること。
（ｄ）エンジン水温ＴＷが所定の水温域にあること。
【００５０】
ステップ１の判別結果がＮＯで、故障判定処理の実行条件が成立していないときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、故障判定処理の実行条件が成立しているときには、ステップ２に進み、前述した各種のセンサ２０，２１，２３〜２６の検出信号に基づいて、前述した上流側吸気圧ｐ２１などの各種のデータを算出する。
【００５１】
次いで、ステップ３に進み、吸気絞り弁開度θｉｓｖに応じて、図４に示すマップを検索することにより、吸気絞り弁７ａの有効開口面積Ａｉｓｖを算出する。同図に示すように、有効開口面積Ａｉｓｖは、吸気絞り弁開度θｉｓｖが大きいほど、より大きい値に設定されている。これに加えて、吸気絞り弁開度θｉｓｖが大きい領域では、吸気絞り弁開度θｉｓｖの増大に対する有効開口面積Ａｉｓｖの増大度合が、吸気絞り弁開度θｉｓｖが小さい領域と比べてより大きくなるように設定されている。これは、吸気絞り弁７ａが、その平面形状が円板状で、その円板の中心を通る軸の回りに回動することに起因する。
【００５２】
次に、ステップ４で、前述した式（１）または式（２）により、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔを算出する。その後、ステップ５に進み、エアフローセンサ２２の検出信号に基づき、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎを算出する。
【００５３】
ステップ５に続くステップ６では、空気流量の検出値と推定値との偏差の絶対値｜Ｇａｉｒ＿ｓｅｎ−Ｇａｉｒ＿ｅｓｔ｜を、流量偏差ＤＧとして設定する。
【００５４】
次いで、ステップ７に進み、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔに応じて、図５に示すマップを検索することにより、しきい値ＤＧ＿ｔｈｒを算出する。同図に示すように、しきい値ＤＧ＿ｔｈｒは、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、吸気通路５内を流れる空気の流量が増大するほど、流量偏差ＤＧの算出誤差が増大する可能性が高いことによる。
【００５５】
ステップ７に続くステップ８では、流量偏差ＤＧがしきい値ＤＧ＿ｔｈｒより大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎが推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔに対して大きく乖離しているときには、ステップ９に進み、故障判定カウンタの計数値ＣＮＧを値１インクリメントする。すなわち、故障判定カウンタの計数値ＣＮＧを、その前回値ＣＮＧＺと値１の和に設定する。
【００５６】
一方、ステップ８の判別結果がＮＯのときには、ステップ９をスキップして、ステップ１０に進む。
【００５７】
ステップ８または９に続くステップ１０では、故障判定カウンタの計数値ＣＮＧが所定の判定値ＣＮＧ＿ｒｅｆよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎが推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔに対して大きく乖離した状態が多数、発生したときには、エアフローセンサ２２が故障していると判定して、ステップ１１に進み、それを表すために、故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００５８】
一方、ステップ１０の判別結果がＮＯで、ＣＮＧ≦ＣＮＧ＿ｒｅｆのときには、エアフローセンサ２２が正常であると判定して、ステップ１２に進み、それを表すために、故障判定フラグＦ＿ＡＦＭＮＧを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００５９】
以上のように、本実施形態の故障判定装置１によれば、吸気絞り弁開度θｉｓｖ、上流側吸気圧ｐ２１、下流側吸気圧ｐ２２および吸気温Ｔ２１に応じて、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔが算出されるとともに、エアフローセンサ２２の検出信号に基づいて、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎが算出される。そして、空気流量の検出値と推定値との偏差の絶対値である流量偏差ＤＧと、しきい値ＤＧ＿ｔｈｒとの比較結果に基づいて、エアフローセンサ２２の故障が判定される。言い換えれば、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎと空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔとの比較結果に基づいて、エアフローセンサ２２の故障が判定される。
【００６０】
これらの吸気絞り弁開度θｉｓｖ、上流側吸気圧ｐ２１、下流側吸気圧ｐ２２および吸気温Ｔ２１はいずれも、吸気通路５内の吸気絞り弁７ａの近傍において、その上流側から下流側に流れる実際の空気の状態を表すパラメータであるので、そのようなパラメータに応じて算出された空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔは、大気圧をパラメータとして算出された空気流量の算出値と比べて、吸気通路５内の実際の空気流量をより精度よく表す。したがって、そのような空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔを用いながら、エアフローセンサ２２の故障を判定することにより、大気圧をパラメータとして算出した空気流量の算出値を用いる従来の故障判定手法と比べて、エアフローセンサ２２の故障判定の精度を向上させることができる。
【００６１】
また、吸気絞り弁機構７、吸気温センサ２３、上流側吸気圧センサ２４および下流側吸気圧センサ２５がいずれも、吸気通路５のターボチャージャ６よりも下流側に設けられているので、ターボチャージャ６の過給動作に伴う上流側吸気圧ｐ２１、下流側吸気圧ｐ２２および吸気温Ｔ２１の実際の変化を反映させながら、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔを算出することができる。それにより、ターボチャージャ６付きの内燃機関３におけるエアフローセンサ２２の故障を精度よく判定することができる。
【００６２】
さらに、エアフローセンサ２２、吸気絞り弁機構７、吸気温センサ２３、上流側吸気圧センサ２４および下流側吸気圧センサ２５がいずれも、排気還流装置８によって排ガスが吸気通路５内に還流される部位よりも上流側に設けられているので、空気流量の検出値Ｇａｉｒ＿ｓｅｎおよび推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔをいずれも、吸気通路５に還流される排ガスとは無関係な新気のみの流量を表す値として算出することができる。それにより、排気還流装置８付きの内燃機関３におけるエアフローセンサ２２の故障を精度よく判定することができる。
【００６３】
また、吸気絞り弁機構７、吸気温センサ２３、上流側吸気圧センサ２４、下流側吸気圧センサ２５および吸気絞り弁開度センサ２６がいずれも正常であると判定されたときに、故障判定処理が実行されるとともに、しきい値ＤＧ＿ｔｈｒが、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔに応じて算出されるので、実際の空気流量を正常に表していると推定される空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔに応じて算出したしきい値ＤＧ＿ｔｈｒを用いて故障判定を行うことができるとともに、空気流量の大小に伴う流量偏差ＤＧの算出誤差の変化を反映させながら、エアフローセンサ２２の故障を判定することができる。その結果、エアフローセンサ２２の故障判定の精度をさらに向上させることができる。
【００６４】
なお、実施形態は、熱線式エアフローメータで構成されたエアフローセンサ２２を、空気流量検出器として用いた例であるが、本願発明の故障判定装置が適用される空気流量検出器はこれに限らず、吸気通路内の空気流量を検出するものであればよい。例えば、空気流量検出器として、カルマン渦流式のエアフローメータや可動プレート式のエアフローメータを用いてもよい。
【００６５】
また、実施形態は、本願発明の故障判定装置１を、排気還流装置８および過給機としてのターボチャージャ６を有するディーゼルエンジンタイプの内燃機関３における空気流量検出器の故障判定に適用した例であるが、本願発明はこれに限らず、様々な内燃機関における空気流量検出器の故障判定に適用可能である。例えば、排気還流装置および過給機の少なくとも一方を備えていないディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンにおける空気流量検出器の故障判定に適用してもよい。また、過給機としては、ターボチャージャ６に限らず、スーパーチャージャなどを用いてもよい。
【００６６】
さらに、実施形態は、吸気温検出手段として吸気温センサ２３を用いた例であるが、吸気温検出手段はこれに限らず、吸気絞り弁７ａの近傍の吸気温を検出するものであればよい。例えば、吸気温センサ２３に代えて、吸気絞り弁７ａの近傍でかつ下流側の吸気温Ｔ２２を検出する吸気温センサを用いてもよい。この場合には、前述した式（１），（２）において、吸気温Ｔ２１を吸気温Ｔ２２に置き換えた式により、空気流量の推定値Ｇａｉｒ＿ｅｓｔを算出すればよい。これは、以下の理由による。すなわち、気体の運動エネルギはエンタルピと比べて小さいので、前述した式（３）で運動エネルギの項を省略することができ、それにより、ｈ２１≒ｈ２２が成立する。また、完全気体では、エンタルピｈ、気体温度Ｔおよび定圧比熱Ｃｐの間において、ｄｈ＝ＣｐｄＴが成立することから、ｄＴ≒０が成立する。以上により、Ｔ２１≒Ｔ２２が成立することになる。
【００６７】
また、実施形態は、空気流量調整機構として、吸気絞り弁機構７を用いた例であるが、空気流量調整機構はこれに限らず、スロットル弁機構などの空気流量を調整可能なものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本願発明の一実施形態に係る故障判定装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】故障判定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】エアフローセンサの故障判定処理を示すフローチャートである。
【図４】有効開口面積Ａｉｓｖの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図５】しきい値ＤＧ＿ｔｈｒの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  故障判定装置
２  ＥＣＵ（推定値算出手段、故障判定手段）
３  内燃機関
５  吸気通路
６  ターボチャージャ（過給機）
７  吸気絞り弁機構（空気流量調整機構）
８  排気還流装置
２２  エアフローセンサ（空気流量検出器）
２３  吸気温センサ
２４  上流側吸気圧センサ
２５  下流側吸気圧センサ
２６  吸気絞り弁開度センサ（調整度合パラメータ検出手段）
Ｇａｉｒ＿ｅｓｔ  空気流量の推定値
Ｔ２１  吸気温
ｐ２１  上流側吸気圧
ｐ２２  下流側吸気圧
θｉｓｖ  吸気絞り弁開度（調整度合パラメータ）
Ｇａｉｒ＿ｓｅｎ  空気流量の検出値
【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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