(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態を検出する始動不能状態検出手段と、
クランキング回転数を検出する手段と、
前記始動不能状態の検出時で、かつクランキング回転数が所定値以上であった場合に、エンジン制御用の基幹センサに代えて代替手段を用いるフェイルセーフモードに切換えて、始動を行わせるフェイルセーフモード移行手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項２】
前記フェイルセーフモードにてエンジンを始動できた場合に、前記基幹センサの故障と診断する基幹センサ故障診断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項３】
前記基幹センサは、燃料噴射量の演算に用いるエンジン負荷検出用のセンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項４】
前記基幹センサは、吸入空気流量検出用のエアフローセンサであり、代替手段はスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段であることを特徴とする請求項３記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項５】
前記基幹センサは、吸入負圧検出用の圧力センサであり、代替手段はスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段であることを特徴とする請求項３記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項６】
前記基幹センサは、スロットル開度検出用のスロットルセンサであり、代替手段はアクセル開度検出用のアクセルセンサであることを特徴とする請求項３記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【請求項７】
前記基幹センサは、アクセル開度検出用のアクセルセンサであり、代替手段はスロットル開度検出用のスロットルセンサであることを特徴とする請求項３記載のエンジンのフェイルセーフ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンのフェイルセーフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用エンジンにおいては、エンジン制御用のセンサの故障診断を行って、故障と診断した場合には、当該センサに代え、代替手段を用いるフェイルセーフモードに切換えている。
【０００３】
例えば、吸入空気流量検出用のエアフローセンサが故障と診断した場合、これに代えて、スロットル開度及びエンジン回転数の検出手段を用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年のエンジン制御用のセンサは、センサの検出部分で得られた信号を処理するための信号処理回路を内蔵しているものが増加し、またその回路も複雑になってきている。
【０００５】
回路の複雑化に伴い、回路故障時の信号出力パターンも複雑になってきており、特に基幹センサが故障した場合、故障診断制御で故障検出できずに、エンストに至る場合がある。
【０００６】
この場合、次回のエンジン始動時に故障検出できればよいが、始動時は各センサの出力信号が小さいため、正常時と故障時とでのセンサ出力差が電圧誤差要因に対して小さいので、誤診断の可能性が高く、故障診断制御が成立しない場合がある。このため、フェイルセーフモードに移行できずに、始動不能状態となることがあった。
【０００７】
例えば、図４は吸入空気流量に対するエアフローセンサ出力の特性図である。従来のセンサ故障時出力は、ハイ出力貼りつきや、ロー出力貼りつきが主であったが、回路の複雑化に伴い、センサ故障時出力として、センサ正常時出力と近似した中間的出力をとる場合が出てきている。
【０００８】
この場合、図示Ａの領域（高吸入空気流量）では、センサ正常時出力とセンサ故障時出力とに差を生じるので、故障診断可能であるが、図示Ｂの領域（低吸入空気流量）では、センサ正常時出力のバラツキ（上限〜下限）とセンサ故障時出力のバラツキとがラップしてしまい、故障診断できないのである。
【０００９】
従って、エンジンを始動した場合に、図５に示すように、クランキング中は、低吸入空気流量であるので、センサ正常時出力とセンサ故障時出力との差が小さく、故障を生じていたとしても、故障検出できず、フェイルセーフモードに移行できないまま、リーンエラーにより完爆に至ることなく、エンストしてしまう。
【００１０】
本発明は、このような実状に鑑み、エンジン制御用の基幹センサの故障により始動不能となる事態を回避できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、図１に示すように、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態を検出する始動不能状態検出手段と、クランキング回転数を検出する手段（図示せず）と、前記始動不能状態の検出時で、かつクランキング回転数が所定値以上であった場合に、エンジン制御用の基幹センサに代えて代替手段を用いるフェイルセーフモードに切換えて、始動を行わせるフェイルセーフモード移行手段と、を設けて、エンジンのフェイルセーフ装置を構成する。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記フェイルセーフモードにてエンジンを始動できた場合に、前記基幹センサの故障と診断する基幹センサ故障診断手段を設けたことを特徴とする（図１参照）。
【００１４】
請求項３に係る発明では、前記基幹センサは、燃料噴射量の演算に用いるエンジン負荷検出用のセンサであることを特徴とする。
請求項４に係る発明では、前記基幹センサは、吸入空気流量検出用のエアフローセンサであり、代替手段はスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明では、前記基幹センサは、吸入負圧検出用の圧力センサであり、代替手段はスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明では、前記基幹センサは、スロットル開度検出用のスロットルセンサであり、代替手段はアクセル開度検出用のアクセルセンサであることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る発明では、前記基幹センサは、アクセル開度検出用のアクセルセンサであり、代替手段はスロットル開度検出用のスロットルセンサであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、エンジンを所定回クランキングしても始動できない場合に、エンジン制御用の基幹センサに代えて代替手段を用いるフェイルセーフモードに切換えて、始動を行わせることで、基幹センサの故障により始動不能となる事態を回避できるという効果が得られる。
また、始動不能状態の検出時で、かつクランキング回転数が所定値以上であった場合にのみ、フェイルセーフモードに切換えて、始動を行わせることで、基幹センサの故障でなく、バッテリ電圧不良による始動不能状態を除外できる。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、フェイルセーフモードにてエンジンを始動できた場合に、基幹センサの故障と診断して、修理を促すことができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、燃料噴射量の演算に用いるエンジン負荷検出用のセンサの故障により始動不能となる事態を回避できる。
請求項４に係る発明によれば、吸入空気流量検出用のエアフローセンサの故障時に、代替手段としてスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段を用いて、確実にフェイルセーフ運転を行うことができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、吸入負圧検出用の圧力センサの故障時に、代替手段としてスロットル開度及びエンジン回転数の検出手段を用いて、確実にフェイルセーフ運転を行うことができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、スロットルセンサの故障時に、代替手段としてアクセルセンサを用いて、確実にフェイルセーフ運転を行うことができる。
請求項７に係る発明によれば、アクセルセンサの故障時に、代替手段としてスロットルセンサを用いて、確実にフェイルセーフ運転を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す自動車用エンジンのシステム図（燃料噴射弁の制御回路図）である。
【００２４】
燃料噴射弁１は、各気筒毎に吸気系又は燃焼室に設けられ、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット２から、エンジン回転に同期して所定のタイミングで出力される噴射パルス信号により開弁して、所定圧力に調圧された燃料を噴射供給する。
【００２５】
コントロールユニット２には、燃料噴射量の演算のため、クランク軸回転に同期してパルス信号を出力しこれによりエンジン回転数Ｎを検出可能なクランク角センサ３、吸入空気流量Ｑを検出するエアフローセンサ４、吸入負圧（吸気管圧力）Ｐを検出する圧力センサ５、スロットル開度αを検出するスロットルセンサ６、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルセンサ７、更にスタートスイッチ８等から、信号が入力されている。
【００２６】
ここにおいて、コントロールユニット２は、例えば、吸入空気流量Ｑとエンジン回転数Ｎとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ（Ｋを定数）演算し、これに各種補正を施して、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦは各種補正係数）を演算し、これによって燃料噴射弁１への噴射パルス信号のパルス幅を定める。
【００２７】
エンジン回転数Ｎ検出用のクランク角センサ３については、その出力はパルス信号であり、中間的出力をとることはないので、従来の故障診断処理にて、始動時の低回転域でも正確に故障診断可能である。
【００２８】
これに対して、吸入空気流量Ｑ検出用のエアフローセンサ４については、中間的出力をとるので、従来の故障診断処理では、始動時の低回転域で正確な故障診断を行うことが難しい。従って、この場合、吸入空気流量Ｑ検出用のエアフローセンサ４が本発明に係るフェイルセーフ制御の対象とするエンジン負荷検出用の基幹センサに相当する。
【００２９】
基本燃料噴射量Ｔｐの演算方式としては、この他、次のようなものがある。
（１）吸入負圧Ｐとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式。この場合は、吸入負圧Ｐ検出用の圧力センサ５が本発明に係るフェイルセーフ制御の対象とするエンジン負荷検出用の基幹センサとなる。
【００３０】
（２）スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式。この場合は、スロットル開度α検出用のスロットルセンサ６が本発明に係るフェイルセーフ制御の対象とするエンジン負荷検出用の基幹センサとなる。
【００３１】
（３）アクセル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式。この場合は、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセルセンサ７が本発明に係るフェイルセーフ制御の対象とするエンジン負荷検出用の基幹センサとなる。
【００３２】
図３はコントロールユニット２によりなされる本発明に係る始動時の故障診断処理ルーチンを示している。
本ルーチンは、スタートスイッチがＯＦＦ→ＯＮになることにより、クランキングの開始と共に、実行される。
【００３３】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、クランキング回数（始動失敗回数）ＣＮを読込み、ＣＮ≧所定値か否かを判定する。
最初は、ＣＮ＜所定値であるので、ステップ２へ進む。
【００３４】
ステップ２では、通常モード、例えば、エアフローセンサ４及びクランク角センサ３を用い、吸入空気流量Ｑとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式に設定して、始動を行わせる。
【００３５】
ステップ３では、始動したか否か、具体的にはクランキング後のエンジン回転数が所定値以上となったか否かを判定する。
始動に成功した場合は、ステップ４へ進んで、クランキング回数（始動失敗回数）ＣＮ＝０とし、ステップ５へ進んで、通常モードでのエンジン運転を行わせる。そして、かかるエンジン運転中、通常診断、すなわち、所定の診断領域（高回転・高負荷条件）にて、基幹センサ（エアフローセンサ４）の出力を予め定めた故障診断用の上限値及び下限値と比較して、基幹センサ（エアフローセンサ４）の故障診断を行う。
【００３６】
始動に失敗した場合は、ステップ６へ進んで、クランキング中のエンジン回転数（クランキング回転数）が所定値以上であったか否かを判定し、クランキング回転数が高かった場合は、ステップ７へ進んで、クランキング回数（始動失敗回数）ＣＮを１アップする（ＣＮ＝ＣＮ＋１）。
【００３７】
クランキング回転数が低かった場合は、基幹センサの故障ではなく、バッテリ電圧不良と推定できるので、ステップ８へ進んで、バッテリ電圧不良と診断し、必要な警告を行う。
【００３８】
次に始動失敗後に再始動する場合について説明する。
この場合は、スタートスイッチがＯＦＦ→ＯＮになることにより、クランキングの開始と共に、ステップ１で、クランキング回数（始動失敗回数）ＣＮを読込み、ＣＮ≧所定値（例えば３〜５）か否かを判定する。
【００３９】
ＣＮ＜所定値の場合は、前述のように、ステップ２へ進んで、再度、通常モード、すなわち、エアフローセンサ４及びクランク角センサ３を用い、吸入空気流量Ｑとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式に設定して、始動を行わせる。
【００４０】
これに対し、ＣＮ≧所定値の場合、すなわち、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態であり、かつクランキング回転数が所定値以上であった場合は、ステップ９へ進む。従って、この部分が始動不能状態検出手段に相当する。
【００４１】
ステップ９では、エンジン制御用の基幹センサ（エアフローセンサ４）に代えて代替手段を用いるフェイルセーフモード、例えば、スロットルセンサ６及びクランク角センサ３を用い、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式（いわゆるα−Ｎ方式）に切換えて、始動を行わせる。この部分がフェイルセーフモード移行手段に相当する。
【００４２】
この場合、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから吸入空気流量Ｑを推定し、推定した吸入空気流量Ｑとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを求めてもよいし、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから直接、基本燃料噴射量Ｔｐを求めるようにしてもよい。
【００４３】
ステップ１０では、始動したか否か、具体的にはクランキング後のエンジン回転数が所定値以上となったか否かを判定する。
始動に成功した場合は、ステップ１１へ進んで、基幹センサ（エアフローセンサ４）の故障と診断する。この部分が基幹センサ故障診断手段に相当する。
【００４４】
そして、ステップ１２へ進んで、フェイルセーフモードでのエンジン運転を行わせる。かかるエンジン運転中、通常診断、すなわち、所定の診断領域（高回転・高負荷条件）にて、基幹センサ（エアフローセンサ４）の出力を予め定めた故障診断用の上限値及び下限値と比較して、基幹センサ（エアフローセンサ４）の故障診断を行う。ステップ１１での故障診断は推定であり、ステップ１２での故障診断により、前記推定が正しかったか否かを検証できる。
【００４５】
始動に失敗した場合は、ステップ１３へ進んで、基幹センサ（エアフローセンサ４）以外が故障と診断する。
以上のように、通常モードが、吸入空気流量Ｑとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式である場合は、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態の検出時に、基幹センサであるエアフローセンサ４の故障とみなし、エアフローセンサ４に代えて、代替手段としてスロットルセンサ６及びクランク角センサ３を用い、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算するフェイルセーフモードに移行して、始動を行わせるのである。
【００４６】
尚、基本燃料噴射量Ｔｐの演算方式が上記（１）〜（３）の場合は、次のようになる。
（１）通常モードが、吸入負圧Ｐとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式である場合は、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態の検出時に、基幹センサである圧力センサ５の故障とみなし、圧力センサ５に代えて、代替手段としてスロットルセンサ６及びクランク角センサ３を用い、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算するフェイルセーフモードに移行して、始動を行わせる。
【００４７】
（２）通常モードが、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式である場合は、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態の検出時に、基幹センサであるスロットルセンサ６の故障とみなし、スロットルセンサ６に代えて、代替手段としてアクセルセンサ７を用い、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算するフェイルセーフモードに移行して、始動を行わせる。
【００４８】
（３）通常モードが、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する方式である場合は、エンジンを所定回クランキングしても始動できない始動不能状態の検出時に、基幹センサであるアクセルセンサ７の故障とみなし、アクセルセンサ７に代えて、代替手段としてスロットルセンサ６を用い、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐを演算するフェイルセーフモードに移行して、始動を行わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】  本発明の一実施形態を示すシステム図
【図３】  始動時の故障診断処理ルーチンのフローチャート
【図４】  従来の問題点を示すエアフローセンサの出力特性図
【図５】  従来の問題点を示す始動時のタイムチャート
【符号の説明】
１  燃料噴射弁
２  コントロールユニット
３  クランク角センサ
４  エアフローセンサ
５  圧力センサ
６  スロットルセンサ
７  アクセルセンサ
８  スタートスイッチ
【図１】
0003889523.tif 000002
【図２】
0003889523.tif 000003
【図３】
0003889523.tif 000004
【図４】
0003889523.tif 000005
【図５】
0003889523.tif 000006