JP2006342720A - 上流側吸気圧センサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過給機付きエンジンのスロットルバルブ上流側の吸気圧（いわゆる過給圧）を検出する上流側吸気圧センサの異常の有無を精度良く診断できるようにする。
【解決手段】 大気圧センサ３５が正常であることを確認した後、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量Ｇa が所定値以下の低負荷運転状態、つまり、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときに、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とを比較して上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を診断する。コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときには、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧がほぼ大気圧となるため、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とを比較すれば、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を精度良く診断することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、過給機付き内燃機関のコンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧（いわゆる過給圧）を検出する上流側吸気圧センサの異常診断装置に関するものである。

一般に、排気タービン駆動式過給機（いわゆるターボチャージャ）等を備えた過給機付き内燃機関では、吸気管のうちスロットルバルブよりも上流側に設けたコンプレッサで吸入空気を過給するため、コンプレッサとスロットルバルブとの間に上流側吸気圧センサを設けて、この上流側吸気圧センサで過給圧（コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧）を検出するようにしたものがある。

この上流側吸気圧センサの異常診断技術としては、例えば、特許文献１（特許第２６３２３６８号公報）に記載されているように、過給機付き内燃機関の運転中は、過給圧がスロットルバルブ下流側の吸気圧よりも高くなることに着目して、過給圧を検出する上流側吸気圧センサの検出値が、スロットルバルブ下流側の吸気圧を検出する下流側吸気圧センサの検出値よりも低いか否かによって、上流側吸気圧センサの異常の有無を診断するようにしたものがある。
特許第２６３２３６８号公報（第６頁〜第７頁等）

しかし、上記特許文献１の異常診断技術では、例えば、上流側吸気圧センサの出力特性が高圧側にずれた異常状態（実際の圧力よりも検出圧力の方が高くなる状態）の場合には、上流側吸気圧センサが異常であるにも拘らず、上流側吸気圧センサの検出値が下流側吸気圧センサの検出値よりも高くなるため、上流側吸気圧センサの異常無し（正常）と誤診断してしまうという欠点がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、上流側吸気圧センサの異常の有無を精度良く診断することができる上流側吸気圧センサの異常診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気通路のうちスロットルバルブよりも上流側に設けたコンプレッサで吸入空気を過給する過給機と、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧を検出する上流側吸気圧センサと、大気圧を検出する大気圧センサとを備えたシステムに適用され、コンプレッサで吸入空気が過給されないか又は少しだけ過給される運転状態のときに大気圧センサの検出値と上流側吸気圧センサの検出値とを比較して上流側吸気圧センサの異常の有無を診断するようにしたものである。

例えば、低負荷運転状態のようにコンプレッサで吸入空気がほとんど過給されない運転状態（吸入空気が過給されないか又は少しだけ過給される運転状態）のときには、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧がほぼ大気圧となるため、上流側吸気圧センサが正常であれば、大気圧センサの検出値と上流側吸気圧センサの検出値とがほぼ同じになる。従って、コンプレッサで吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときに、大気圧センサの検出値と上流側吸気圧センサの検出値とを比較すれば、上流側吸気圧センサの異常の有無を精度良く診断することができ、上流側吸気圧センサの出力特性が高圧側にずれた異常状態の場合でも、上流側吸気圧センサの異常無し（正常）と誤診断することを防止することができる。

前述したように、コンプレッサで吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときには、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧がほぼ大気圧となるが、厳密に言うと、上流側吸気圧センサで検出するスロットルバルブ上流側の吸気圧は、大気圧に対してスロットルバルブ上流側に配置されたインタークーラー等による吸気圧力損失の分だけ低くなる。

そこで、請求項２のように、上流側吸気圧センサの異常診断の際に、スロットルバルブの上流側の吸気圧力損失を考慮して大気圧センサの検出値と上流側吸気圧センサの検出値とを比較するようにすると良い。このようにすれば、スロットルバルブの上流側の吸気圧力損失が比較的大きい場合でも、上流側吸気圧センサの異常の有無を精度良く診断することができる。

ところで、大気圧センサが異常状態のときに、大気圧センサの検出値と上流側吸気圧センサの検出値とを比較して上流側吸気圧センサの異常の有無を診断すると、上流側吸気圧センサの異常診断を誤診断する可能性があるため、請求項３のように、大気圧センサが正常であることを確認してから上流側吸気圧センサの異常診断を実行するようにすると良い。このようにすれば、大気圧センサの異常による上流側吸気圧センサの異常診断精度の低下を未然に防止することができ、上流側吸気圧センサの異常診断の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ（図示せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３と、吸気温を検出する吸気温センサ１４とが設けられている。このエアフローメータ１３と吸気温センサ１４の下流側には、後述する排気タービン駆動式過給機２４のコンプレッサ２６と、このコンプレッサ２６で加圧された吸入空気を冷却するインタークーラー２７とが設けられ、このインタークーラー２７の下流側に、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧（いわゆる過給圧）を検出する上流側吸気圧センサ１５が設けられている。尚、上流側吸気圧センサ１５に吸気温センサを一体的に設けるようにしても良い。この上流側吸気圧センサ１５の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、スロットルバルブ１６下流側の吸気圧を検出する下流側吸気圧センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって各気筒の混合気に着火される。

このエンジン１１には、排気タービン駆動式過給機２４が搭載されている。この過給機２４は、排気管２３に排気タービン２５が配置され、吸気管１２のうちエアフローメータ１３とスロットルバルブ１６との間にコンプレッサ２６が配置されている。過給機２４は、排気タービン２５とコンプレッサ２６とが連結され、排出ガスの運動エネルギーで排気タービン２５を回転駆動することでコンプレッサ２６を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。

更に、吸気管１２には、スロットルバルブ１６の上流側においてコンプレッサ２６の上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路２８が設けられ、この吸気バイパス通路２８の途中に、吸気バイパス通路２８を開閉するエアバイパスバルブ２９が設けられている。一方、排気管２３には、排気タービン２５の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路３０が設けられ、この排気バイパス通路３０の途中に、排気バイパス通路３０を開閉するウェイストゲートバルブ３１が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３２や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３３が取り付けられている。このクランク角センサ３３の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、アクセルセンサ３４によってアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）が検出され、大気圧センサ３５によって大気圧が検出される。この大気圧センサ３５は、後述するＥＣＵ３６のケース内に配置されている。

前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６に入力される。このＥＣＵ３６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ３６は、後述する図２の上流側吸気圧センサ異常診断プログラムを実行することで、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量Ｇa が所定値以下の低負荷運転状態、つまり、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態（吸入空気が過給されないか又は少しだけ過給される運転状態）のときに、大気圧センサ３５の検出値Ｐa （大気圧センサ３５で検出した大気圧）と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap （上流側吸気圧センサ１５で検出したスロットルバルブ１６上流側の吸気圧）とを比較して上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を診断する。

コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときには、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧がほぼ大気圧となるため、上流側吸気圧センサ１５が正常であれば、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じになる。従って、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときに、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とを比較すれば、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を精度良く診断することができる。

以下、ＥＣＵ３６が実行する図２の上流側吸気圧センサ異常診断プログラムの処理内容を説明する。

図２に示す上流側吸気圧センサ異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、図示しない大気圧センサ異常診断プログラムの異常診断結果に基づいて大気圧センサ３５が正常であるか否かを判定する。

ここで、大気圧センサ３５の異常診断は、例えば、エンジン停止中（つまり、スロットルバルブ１６の上流側及び下流側の圧力が両方ともほぼ大気圧となるとき）に、大気圧センサ３５の検出値と上流側吸気圧センサ１５の検出値と下流側吸気圧センサ１９の検出値との三者を比較して大気圧センサ３５の異常の有無を診断する。勿論、これ以外の方法で大気圧センサ３５の異常診断を行っても良いことは言うまでもない。

このステップ１０１で、大気圧センサ３５が正常ではないと判定された場合には、大気圧センサ３５の検出値を用いた上流側吸気圧センサ１５の異常診断の信頼性が低下すると判断して、ステップ１０２以降の上流側吸気圧センサ異常診断に関する処理を実行することなく、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、大気圧センサ３５が正常であると判定された場合には、ステップ１０２以降の上流側吸気圧センサ異常診断に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１０２で、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量Ｇa が所定値以下の低負荷運転状態であるか否かによって、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態であるか否かを判定する。

このステップ１０２で、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態であると判定された場合には、ステップ１０３に進み、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap との差の絶対値が所定の判定値以下であるか否かによって、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じであるか否かを判定する。

ここで、吸気圧力損失ΔＰは、スロットルバルブ１６上流側に配置されたインタークーラー２７等による吸気圧力損失であり、予め設定した固定値としても良いが、エンジン運転状態（エンジン回転速度や吸入空気量等）に応じて設定しても良い。

前述したように、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときには、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧がほぼ大気圧となるが、厳密に言うと、上流側吸気圧センサ１５で検出するスロットルバルブ１６上流側の吸気圧は、大気圧に対してスロットルバルブ１６上流側に配置されたインタークーラー２７等による吸気圧力損失ΔＰの分だけ低くなるため、上流側吸気圧センサ１５が正常であれば、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じになるはずである。

この点を考慮して、本実施例では、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じであるか否かによって、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を判定する。

このステップ１０３で、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じであると判定された場合には、ステップ１０４に進み、その継続時間を計測する正常カウンタのカウント値をカウントアップすると共に、異常カウンタを「０」にリセットする。

この後、ステップ１０５に進み、正常カウンタのカウント値が所定値以上であるか否かを判定し、正常カウンタのカウント値が所定値よりも小さければ、そのまま本プログラムを終了する。その後、ステップ１０５で、正常カウンタのカウント値が所定値以上であると判定されたときに、ステップ１０６に進み、上流側吸気圧センサ１５の異常無し（正常）と判定する。

これに対して、上記ステップ１０３で、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap との差の絶対値が判定値よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０７に進み、その継続時間を計測する異常カウンタのカウント値をカウントアップすると共に、正常カウンタを「０」にリセットする。

この後、ステップ１０８に進み、異常カウンタのカウント値が所定値以上であるか否かを判定し、異常カウンタのカウント値が所定値よりも小さければ、そのまま本プログラムを終了する。その後、ステップ１０８で、異常カウンタのカウント値が所定値以上であると判定されたときに、ステップ１０９に進み、上流側吸気圧センサ１５の異常有りと判定する。

このステップ１０９で上流側吸気圧センサ１５の異常有りと判定された場合には、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ３６のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

以上説明した本実施例では、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときには、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧がほぼ大気圧となることに着目して、コンプレッサ２６で吸入空気がほとんど過給されない運転状態のときに、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とを比較して上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を診断するようにしたので、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を精度良く診断することができ、上流側吸気圧センサ１５の出力特性が高圧側にずれた異常状態の場合でも、上流側吸気圧センサ１５の異常無し（正常）と誤診断することを防止することができる。

しかも、本実施例では、上流側吸気圧センサ１５で検出するスロットルバルブ１６上流側の吸気圧は、大気圧に対してスロットルバルブ１６上流側に配置されたインタークーラー２７等による吸気圧力損失ΔＰの分だけ低くなることを考慮に入れて、大気圧センサ３５の検出値Ｐa から吸気圧力損失ΔＰを差し引いた値（Ｐa −ΔＰ）と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じであるか否かによって、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を判定するようにしたので、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧力損失ΔＰが比較的大きい場合でも、上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を精度良く診断することができる。

尚、上流側吸気圧センサ１５の異常判定方法は適宜変更しても良く、例えば、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap に吸気圧力損失ΔＰを加算した値（Ｐmap ＋ΔＰ）とがほぼ同じであるか否かによって上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を判定するようにしたり、或は、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap との差が吸気圧力損失ΔＰとほぼ同じであるか否かによって上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を判定するようにしても良い。

また、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧力損失ΔＰが比較的小さい場合には、大気圧センサ３５の検出値Ｐa と、上流側吸気圧センサ１５の検出値Ｐmap とがほぼ同じであるか否かによって上流側吸気圧センサ１５の異常の有無を判定するようにしても良い。

更に、本実施例では、大気圧センサ３５が正常であることを確認してから上流側吸気圧センサ１５の異常診断を実行するようにしたので、大気圧センサ３５の異常による上流側吸気圧センサ１５の異常診断精度の低下を未然に防止することができ、上流側吸気圧センサ１５の異常診断の信頼性を向上させることができる。

尚、本発明の適用範囲は、排気タービン駆動式過給機（いわゆるターボチャージャ）を備えた過給機付きエンジン１１に限定されず、機械駆動式過給機（いわゆるスーパーチャージャ）等の他の方式の過給機を備えた過給機付きエンジンに本発明を適用して実施しても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 上流側吸気圧センサ異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１３…エアフローメータ、１５…上流側吸気圧センサ、１６…スロットルバルブ、１９…下流側吸気圧センサ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２４…過給機、２５…排気タービン、２６…コンプレッサ、２７…インタークーラー、３５…大気圧センサ、３６…ＥＣＵ（異常診断手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気通路のうちスロットルバルブよりも上流側に設けたコンプレッサで吸入空気を過給する過給機と、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧を検出する上流側吸気圧センサと、大気圧を検出する大気圧センサとを備えたシステムに適用され、
   前記コンプレッサで吸入空気が過給されないか又は少しだけ過給される運転状態のときに前記大気圧センサの検出値と前記上流側吸気圧センサの検出値とを比較して前記上流側吸気圧センサの異常の有無を診断する異常診断手段と
   を備えていることを特徴とする上流側吸気圧センサの異常診断装置。
2. 前記異常診断手段は、前記上流側吸気圧センサの異常診断の際に、前記スロットルバルブの上流側の吸気圧力損失を考慮して前記大気圧センサの検出値と前記上流側吸気圧センサの検出値とを比較することを特徴とする請求項１に記載の上流側吸気圧センサの異常診断装置。
3. 前記異常診断手段は、前記大気圧センサが正常であることを確認してから前記上流側吸気圧センサの異常診断を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の上流側吸気圧センサの異常診断装置。

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