(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量が０のときに所定の検出電圧を出力し、該所定の検出電圧より大きい側と小さい側との一方の側で順流の吸入空気量の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の吸入空気量の検出電圧を出力する吸入空気量検出装置の性能を診断する装置であって、
所定レベル以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態を判別する運転状態判別手段と、
前記所定の運転状態であることが判別されたときに、前記吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅を検出する出力変化幅検出手段と、
前記出力変化幅検出手段によって検出された出力電圧の変化幅が所定レベル以下のときに吸入空気量検出装置が故障していると診断する故障診断手段と、
を含んで構成したことを特徴とする吸入空気量検出装置の故障診断装置。
【請求項２】
内燃機関の吸入空気量が０のときに所定の検出電圧を出力し、該所定の検出電圧より大きい側と小さい側との一方の側で順流の吸入空気量の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の吸入空気量の検出電圧を出力する吸入空気量検出装置の性能を診断する装置であって、
所定以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態を判別する運転状態判別手段と、
前記所定の運転状態であることが判別されたときに、前記吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅を検出する出力変化幅検出手段と、
機関が運転されている状態を検出する運転検出手段と、
前記出力変化幅検出手段によって検出された出力電圧の変化幅が所定レベル以下であり、かつ、機関が運転されていることが検出されたときに、吸入空気量検出装置の出力電圧が、吸入空気量が０に相当する値であるときに吸入空気量検出装置が故障していると診断する故障診断手段と、
を含んで構成したことを特徴とする吸入空気量検出装置の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の逆流検出機能を含む吸入空気量検出装置の故障を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関では、吸入空気流量を検出して、シリンダ吸入空気量に比例的に燃料噴射量を制御して空燃比を目標値に制御する方式が一般的である。
かかる制御では、吸入空気流量や吸気圧力等の吸入空気量を検出するエアフロメータが故障すると前記燃料噴射量ひいては空燃比の制御が正常に行えなくなるため、故障を診断するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常のエアフローメータは、吸入空気流量が０のときに出力電圧が最小電圧（０Ｖ) 又は最大電圧（例えば５Ｖ) となり、吸入空気の順流，逆流の区別なく、吸入空気流量のレベルに応じて最小電圧から最大電圧の範囲で出力電圧が変化する特性を有しており、このような特性を有するエアフロメータに対し、出力電圧が最小電圧又は最大電圧に所定時間以上張りついたときに短絡又は断線であるとの故障診断を行っている。
【０００４】
ところで、吸入空気流量に逆流を生じた場合、前記エアフロメータでは該逆流を順流と区別なく検出してしまうため、該検出結果に基づいた燃料噴射量等の制御を行うと誤制御を行うことになり好ましくない状態を招く。
このため、吸入空気流量が０の状態で中間の電圧（例えば１Ｖ) を出力し、これより大きい側と小さい側とで順流と逆流の吸入空気流量を区別して出力するようにしたエアフロメータが提案されている。
【０００５】
この種の逆流検出機能を有するエアフロメータの故障診断を行う場合、吸入空気流量が０状態の中間電圧その他中間電圧に張りつくような故障は、前記の最小電圧，最大電圧に張りつく状態の故障診断では診断することができない。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、上記逆流検出機能を有する吸入空気流量検出装置の中間電圧に張りつくような故障の診断を行うことができる吸入空気流量検出装置の故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、図１に示すように、内燃機関の吸入空気量が０のときに所定の検出電圧を出力し、該所定の検出電圧より大きい側と小さい側との一方の側で順流の吸入空気量の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の吸入空気量の検出電圧を出力する吸入空気量検出装置の性能を診断する装置であって、所定以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態を判別する運転状態判別手段と、前記所定の運転状態であることが判別されたときに、前記吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅を検出する出力変化幅検出手段と、前記出力変化幅検出手段によって検出された出力電圧の変化幅が所定レベル以下のときに吸入空気量検出装置が故障していると診断する故障診断手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
所定以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態であることが判別されたときに、吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅が所定レベル以下のときには、出力電圧が前記吸気脈動に応じて変化していないので、吸入空気量検出装置が故障していると診断することができる。なお、該故障診断のための特別な回路を必要とせず、コストアップを伴うことなく、ソフトウエア処理のみで診断を行うことができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、図２に示すように、内燃機関の吸入空気量が０のときに所定の検出電圧を出力し、該所定の検出電圧より大きい側と小さい側との一方の側で順流の吸入空気量の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の吸入空気量の検出電圧を出力する吸入空気量検出装置の性能を診断する装置であって、所定以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態を判別する運転状態判別手段と、前記所定の運転状態であることが判別されたときに、前記吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅を検出する出力変化幅検出手段と、機関が運転されている状態を検出する運転検出手段と、前記出力変化幅検出手段によって検出された出力電圧の変化幅が所定レベル以下であり、かつ、機関が運転されていることが検出されたときに、吸入空気量検出装置の出力電圧が、吸入空気量が０に相当する値であるときに吸入空気量検出装置が故障していると診断する故障診断手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明によると、機関が運転されていることが検出されたときには、吸入空気が流れているはずであるのに吸入空気量検出装置の出力電圧が吸入空気量０相当値になっているときにも、吸入空気量検出装置が故障していると診断することができる。また、この場合も、故障診断のための特別な回路を必要とせず、コストアップを伴うことなく、ソフトウエア処理のみで診断を行うことができる。そこで、前記所定以上の吸気脈動を発生する所定の運転状態であることが判別されたときに吸入空気量検出装置の出力電圧の変化幅が所定レベル以下のときであって、かつ、機関が運転されていることが検出されたときに出力電圧が吸入空気量０相当値になっているときのみ、吸入空気量検出装置が故障していると診断する。このように故障診断条件を厳しくすることにより、誤診断率が低減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態に係る吸入空気量検出装置を備えた内燃機関とその制御システムを示す図３において、内燃機関１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３，スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。
【００１３】
吸気ダクト３には、逆流検出機能を有する吸入空気流量検出装置としてのエアフローメータ６が設けられており、吸入空気流量Ｑを質量流量として検出する。前記エアフロメータ６は、図４に示すように回路構成されている。図４において、前記吸気ダクト３内に配設された基板61には、吸入空気の流れ方向に沿ってヒータ62を中央に挟んで第１の検出抵抗63と第２の検出抵抗64とが配設されている。前記ヒータ62は、ヒータ制御回路65によって通電を制御され、前記第１の検出抵抗63と第２の検出抵抗64とは、温度により抵抗値が変化する特性を有し、固定抵抗66，67と接続されてブリッジ回路を形成している。第１の検出抵抗63及び第２の検出抵抗64の固定抵抗66，67との各接続点の電位が増幅器68の＋端子及び−端子に入力され、該増幅器68の出力電圧が吸入空気流量の検出値としてＡ／Ｄ変換器に出力され、デジタル値に変換される。
【００１４】
そして、吸入空気流量が０の状態で増幅器68からの出力電圧が例えば１Ｖとなるように設定され、順流で吸入空気が流れると、第１の検出抵抗63はヒータ62で加熱された吸入空気の上流側にあるため加熱されないのに対し、第２の検出抵抗64はヒータ62で加熱された吸入空気の下流側にあるため該吸入空気を介して加熱されるので、第１の検出抵抗63と第２の検出抵抗64との間に温度差を生じる。また、吸入空気流量が増大するほど、吸入空気を介しての第２の検出抵抗64の受熱量が増大するので、第１の検出抵抗63との温度差は増大する。該温度差に応じて第１の検出抵抗63と第２の検出抵抗64との抵抗値の差が増大し増幅器68に入力される電位差が増大して増幅器68の出力電圧が増大する。
【００１５】
一方、逆流で吸入空気が流れると、第１の検出抵抗63のみがヒータ62で加熱された吸入空気を介して加熱されるので、第２の検出抵抗64に対して順流時とは逆向きの温度差，抵抗値差を生じ、これにより、増幅器68に入力される電位差が減少して出力電圧が吸入空気流量０状態の出力電圧（１Ｖ) より減少する。
したがって、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓ（Ｖ) の特性は、図示するようになる。
【００１６】
図３に戻って、スロットルチャンバ４には図示しないアクセルペダルと連動し、又はアクチュエータにより駆動されるスロットル弁７が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。吸気マニホールド５はスロットル弁７下流のコレクタ部５ａと、さらに下流側の気筒毎に分岐したブランチ部５ｂとからなり、各ブランチ部５ｂには、燃料噴射手段として電磁式の燃料噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御される燃料を噴射供給する。
【００１７】
また、各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置毎に基準信号を出力すると共に、単位クランク角 (例えば１°又は２°) 毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサ９，機関の冷却水温度を検出する水温センサ10，前記スロットル弁７の開度を検出するスロットルセンサ11等が設けられ、これらからの検出信号は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット12に入力される。
【００１８】
前記コントロールユニット12は、前記クランク角センサ９からの基準信号出力毎の周期あるいは一定時間内の単位クランク角信号入力回数を計測することによって機関回転速度Ｎを検出し、その他の検出信号に基づいて得られた機関運転状態に応じて燃料噴射制御や点火制御を行う一方、吸入空気量検出装置であるエアフローメータ６の故障診断を以下のように行う。
【００１９】
図５は、第１の実施形態に係るエアフローメータの故障診断ルーチンのフローチャートを示す。ステップ１では、機関１が所定レベル以上の吸気脈動を発生する運転条件であるか否かを判定する。具体的には、機関回転速度Ｎｅが所定値（例えば１２００ｒｐｍ) 以上であるか否か（その他スロットル開度等の機関負荷条件やスタートスイッチＯＦＦ後所定時間経過時であることなどを付加してもよい） により判定する。
【００２０】
ステップ１の運転条件を満たしている場合はステップ２へ進み、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓの変化幅ΔＵｓを算出する。例えば、極大値と極小値とを複数点サンプリングしてこれらの差を平均化処理して変化幅ΔＵｓを算出する。
ステップ３では、前記変化幅ΔＵｓが所定のしきい値以上であるか否かを判定する。このしきい値は、前記運転条件を満たしたときに発生する吸気脈動に応じてエアフロメータ６が正常のときに発生する出力電圧の変化幅に対して、少し小さめの値に設定されている。
【００２１】
ステップ３で算出された変化幅ΔＵｓが前記しきい値以上である場合は、出力電圧が吸気脈動に応じて変化しているのでエアフロメータ６は正常と判定するが（ステップ４) 、しきい値未満である場合は、出力電圧が吸気脈動に応じて変化していないのでエアフロメータ６が故障していると判定し、警告灯（ＭＩＬ) を点灯して警告を発し、適切なフェールセーフ制御を実行する（ステップ５) 。
【００２２】
次に、第２の実施の形態を図６に示したエアフローメータの故障診断ルーチンのフローチャートに基づいて説明する。
ステップ21では、機関１が運転されているか否か、つまりエアフロメータ６の出力電圧が吸入空気量が０相当の値から十分離れた値となるべき状態であるか否かを判定する。なお、機関回転速度，スロットル開度等の機関負荷条件を加えて吸入空気量が十分大きくなる運転条件に設定してもよい。
【００２３】
ステップ21で機関１が運転されていると判定されたときは、ステップ22へ進み、エアフロメータ６の出力電圧が吸入空気量０相当の値（例えば１Ｖ） であるか否かを判定する。
ステップ22で吸入空気量０相当の値になっていない場合は、エアフロメータ６が正常と判定するが（ステップ23） 、吸入空気量０相当の値になっている場合は、エアフロメータ６が故障していると判定し、ステップ24へ進んで、機関１が所定レベル以上の吸気脈動を発生する運転条件であるか否かを判定する。
【００２４】
図８は、第３の実施形態に係るエアフローメータの故障診断ルーチンのフローチャートを示す。この第３の実施の形態では、前記第１の実施の形態と第２の実施の形態との各故障診断条件を共に満たしたときにエアフロメータが故障していると診断するものである。
ステップ21では、機関１が運転されているか否かを判定し、運転されていると判定された場合はステップ22へ進み、エアフロメータ６の出力電圧が吸入空気量０相当の値であるか否かを判定する。
【００２５】
そして、前記運転条件を満たしている場合は、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓの変化幅ΔＵｓを算出した後（ステップ25） 、算出された変化幅ΔＵｓが所定のしきい値以上であるか否かを判定し（ステップ26） 、前記しきい値以上である場合は、エアフロメータ６は正常と判定し（ステップ22） 、しきい値未満である場合は、エアフロメータ６が故障していると判定し、警告灯（ＭＩＬ） を点灯して警告を発し、適切なフェールセーフ制御を実行する（ステップ27）。
【００２６】
このように故障診断条件を厳しくすることにより、誤診断率が低減する。
なお、該第２の実施の形態で、ステップ21の判定条件を機関１が所定レベル以上の吸気脈動を発生する運転条件（当然に機関１は運転されている） であるか否かとし、ステップ23の判定を省略する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】請求項２に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施形態のシステム構成図。
【図４】同上の実施の形態におけるエアフロメータの回路構成図。
【図５】第１の実施形態に係るエアフローメータの診断ルーチンを示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態に係るエアフローメータの診断ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１   内燃機関
６   エアフローメータ
７   スロットル弁
９   クランク角センサ
10   水温センサ
11   スロットルセンサ
12   コントロールユニット
62   ヒータ
63   第１の検出抵抗
64   第２の検出抵抗
65   ヒータ制御回路
66，67   固定抵抗
68   増幅器
【図１】
0003853948.tif 000002
【図２】
0003853948.tif 000003
【図３】
0003853948.tif 000004
【図４】
0003853948.tif 000005
【図５】
0003853948.tif 000006
【図６】
0003853948.tif 000007