JP2006348778A - 圧力センサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上流側吸気圧センサと下流側吸気圧センサと大気圧センサの異常の有無を精度良く判定できるようにする。
【解決手段】 エンジン停止中に、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の検出値と大気圧センサ３５の検出値とを比較して、３つの圧力センサ（上流側吸気圧センサ１５と下流側吸気圧センサ１９と大気圧センサ３５）の異常の有無を判定する。エンジン停止中には、吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧となっているため、３つの圧力センサが全て正常の場合には、３つの圧力センサの検出値がほぼ同じになり、いずれか１つの圧力センサが異常になれば、その異常な圧力センサの検出値が他の２つの正常な圧力センサの検出値と異なってくる。従って、エンジン停止中に、３つの圧力センサの検出値を比較すれば、３つの圧力センサの異常の有無を精度良く判定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気圧センサ等の異常の有無を判定する圧力センサの異常診断装置に関するものである。

従来の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（特開昭６０−４８３８号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に低圧用の吸気圧センサと高圧用の吸気圧センサとを配置したシステムにおいて、高圧用の吸気圧センサの検出値ＶPBTCが所定値ＶPBTC17よりも低いときに、低圧用の吸気圧センサの検出値ＶPBNAが判定値ＶPBNAH よりも高ければ、低圧用の吸気圧センサの異常有りと判定し、一方、低圧用の吸気圧センサの検出値ＶPBNAが所定値ＶPBNA17よりも高いときに、高圧用の吸気圧センサの検出値ＶPBTCが判定値ＶPBTCL よりも低ければ、高圧用の吸気圧センサの異常有りと判定するようにしたものがある。
特開昭６０−４８３８号公報（第４頁等）

しかし、上記特許文献１の異常診断技術では、２つの吸気圧センサのうちの一方の吸気圧センサの検出値を基準にして他方の吸気圧センサの異常診断を行うため、例えば、一方の吸気圧センサに異常が発生した場合に、その一方の吸気圧センサの異常な検出値を基準にして他方の吸気圧センサ（正常なセンサ）の異常診断を行ってしまい、他方の吸気圧センサが正常であるにも拘らず異常有りと誤診断してしまう可能性がある。

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、複数の圧力センサの異常の有無を精度良く判定することができる圧力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、内燃機関の吸気圧を検出する２つの圧力センサである第１の吸気圧センサ及び第２の吸気圧センサと、大気圧を検出する圧力センサである大気圧センサとを備えたシステムに適用され、内燃機関の停止中又は始動時に３つの圧力センサの検出値を比較して該３つの圧力センサの異常の有無を判定するようにしたものである。

内燃機関の停止中や始動時（例えば、イグニッションスイッチのオン直後で内燃機関がまだ回転していないか又はほとんど吸気していない極低回転時）には、吸気通路内の圧力がほぼ大気圧になっているため、３つの圧力センサ（第１の吸気圧センサと第２の吸気圧センサと大気圧センサ）が全て正常の場合には、これら３つの圧力センサの検出値がほぼ大気圧に相当する圧力で一致し、もし、いずれか１つの圧力センサが異常になれば、その異常な圧力センサの検出値が他の２つの正常な圧力センサの検出値と異なってくる。従って、内燃機関の停止中や始動時に、３つの圧力センサの検出値を比較して、３つの圧力センサの検出値がほぼ一致すると判断されれば、３つの圧力センサが全て正常と判断でき、一方、３つの圧力センサの検出値が一致しないと判断される場合は、３つの圧力センサの検出値の中から検出値が異なる圧力センサを選別することで、３つの圧力センサの中から異常な圧力センサを特定することができ、正常な圧力センサを異常有りと誤診断することを防止することができる。

具体的には、請求項２のように、３つの圧力センサの検出値の一致・不一致を多数決演算により判断し、検出値が一致すると判断される２つ以上の圧力センサを正常な圧力センサと判断し、検出値が不一致と判断される圧力センサを異常な圧力センサと判断するようにすれば良い。このようにすれば、いずれか１つの圧力センサが異常になった場合に、その異常な圧力センサを多数決演算により精度良く特定することができる。

ところで、内燃機関が停止した直後は、まだ、吸気通路内の圧力が大気圧付近になっていない可能性があるため、内燃機関の停止直後に、３つの圧力センサの異常診断を実行すると、圧力センサの異常の有無を誤診断する可能性がある。

そこで、請求項３のように、内燃機関が停止されてから所定時間が経過した後の停止中又は始動時に３つの圧力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、内燃機関が停止されてから吸気通路内の圧力がほぼ大気圧となるのに必要な所定時間が経過して、確実に吸気通路内の圧力がほぼ大気圧になった状態で、３つの圧力センサの異常診断を実行することができ、圧力センサの異常診断の信頼性を向上させることができる。

また、本発明は、請求項４のように、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を備え、第１の吸気圧センサが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し、第２の吸気圧センサがスロットルバルブの下流側の吸気圧を検出するシステムに適用すると良い。このようにすれば、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（第１の吸気圧センサ）と、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（第２の吸気圧センサ）の異常の有無を精度良く判定することができる。

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（第１の吸気圧センサ）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（第２の吸気圧センサ）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及び図３の圧力センサ異常診断ルーチンを実行することで、エンジン１１の停止中に、上流側吸気圧センサ１５の検出値ＭＡＰ1 と下流側吸気圧センサ１９の検出値ＭＡＰ2 と大気圧センサ３５の検出値ＡＴＰとを比較して、それらの検出値の一致・不一致を判定する多数決演算により上流側吸気圧センサ１５と下流側吸気圧センサ１９と大気圧センサ３５の異常の有無を判定する。尚、エンジン停止中に圧力センサ異常診断を実行するために、図示しないＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）のオフ後も、暫くの間、ＥＣＵ３６への通電が継続されるようになっている。

エンジン１１の停止中には、吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧となっているため、３つの圧力センサ（上流側吸気圧センサ１５と下流側吸気圧センサ１９と大気圧センサ３５）が全て正常の場合には、これら３つの圧力センサの検出値がほぼ大気圧に相当する圧力で一致し、もし、いずれか１つの圧力センサが異常になれば、その異常な圧力センサの検出値が他の２つの正常な圧力センサの検出値と異なってくる。この点に着目して、本実施例では、エンジン１１の停止中に、３つの圧力センサの検出値の一致・不一致を多数決演算により判断し、検出値が一致すると判断される２つ以上の圧力センサを正常な圧力センサと判断し、検出値が不一致と判断される圧力センサを異常な圧力センサと判断するようにしている。

以下、ＥＣＵ３６が実行する図２及び図３の圧力センサ異常診断ルーチンの処理内容を説明する。

図２及び図３に示す圧力センサ異常診断ルーチンは、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。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１１が停止されたか否かを、例えば、ＩＧスイッチがオフされたか否かによって判定する。

このステップ１０１で、エンジン１１が停止されていない（つまり、エンジン運転中）と判定された場合には、ステップ１０３以降の圧力センサ異常診断に関する処理を実行することなく、ステップ１０２に進み、エンジン停止時間（エンジン１１が停止されてからの経過時間）を計測するカウンタＣntのカウント値を「０」にリセットして、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ１０１で、エンジン１１が停止されたと判定されたときに、ステップ１０３以降の圧力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１０３で、エンジン停止時間を計測するカウンタＣntのカウント値をカウントアップした後、ステップ１０４に進み、カウンタＣntのカウント値（エンジン停止時間）が所定値ＣＯＮＳＴを越えたか否かを判定する。この所定値ＣＯＮＳＴは、エンジン１１が停止されてから吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧となるのに必要な所定時間に設定されている。

このステップ１０４で、カウンタＣntのカウント値（エンジン停止時間）が所定値ＣＯＮＳＴを越えていないと判定された場合には、まだ、吸気管１２内の圧力が大気圧付近になっていない可能性があると判断して、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ１０４で、カウンタＣntのカウント値（エンジン停止時間）が所定値ＣＯＮＳＴを越えたと判定されたとき、吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧になったと判断して、図３のステップ１０５に進み、上流側吸気圧センサ１５の検出値ＭＡＰ1 と下流側吸気圧センサ１９の検出値ＭＡＰ2 と大気圧センサ３５の検出値ＡＴＰとを比較してこれら３つの検出値の一致・不一致を判定する多数決演算を次のようにして行う。まず、各圧力センサの検出値ＭＡＰ1 ，ＭＡＰ2 ，ＡＴＰについて、それぞれ偏差（ずれの度合）ΔＭＡＰ1 ，ΔＭＡＰ2 ，ΔＡＴＰを算出する。具体的には、各圧力センサの検出値ＭＡＰ1 ，ＭＡＰ2 ，ＡＴＰについて、それぞれ他の２つの圧力センサの検出値の平均値に対する差の絶対値を求め、それらを各圧力センサの検出値の偏差ΔＭＡＰ1 ，ΔＭＡＰ2 ，ΔＡＴＰとする。
ΔＭＡＰ1 ＝｜ＭＡＰ1 −（ＭＡＰ2 ＋ＡＴＰ）／２｜
ΔＭＡＰ2 ＝｜ＭＡＰ2 −（ＭＡＰ1 ＋ＡＴＰ）／２｜
ΔＡＴＰ＝｜ＡＴＰ−（ＭＡＰ1 ＋ＭＡＰ2 ）／２｜

この後、ステップ１０６に進み、上流側吸気圧センサ１５の検出値の偏差ΔＭＡＰ1 が該上流側吸気圧センサ１５の最大許容検出誤差に応じて設定された判定値ＴＭap1 よりも大きいか否かを判定し、上流側吸気圧センサ１５の検出値の偏差ΔＭＡＰ1 が判定値ＴＭap1 よりも大きいと判定されれれば、上流側吸気圧センサ１５の検出値ＭＡＰ1 が他の２つの圧力センサの検出値と不一致であると判断して、ステップ１０９に進み、上流側吸気圧センサ１５が異常であると判定する。

これに対して、上記ステップ１０６で、上流側吸気圧センサ１５の検出値の偏差ΔＭＡＰ1 が判定値ＴＭap1 以下であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、下流側吸気圧センサ１９の検出値の偏差ΔＭＡＰ2 が該下流側吸気圧センサ１９の最大許容検出誤差に応じて設定された判定値ＴＭap2 よりも大きいか否かを判定し、下流側吸気圧センサ１９の検出値の偏差ΔＭＡＰ2 が判定値ＴＭap2 よりも大きいと判定された場合は、下流側吸気圧センサ１９の検出値ＭＡＰ2 が他の２つの圧力センサの検出値と不一致であると判断して、ステップ１１０に進み、下流側吸気圧センサ１９が異常であると判定する。

また、上記ステップ１０７で、下流側吸気圧センサ１９の検出値の偏差ΔＭＡＰ2 が判定値ＴＭap2 以下であると判定された場合には、ステップ１０８に進み、大気圧センサ３５の検出値の偏差ΔＡＴＰが該大気圧センサ３５の最大許容検出誤差に応じて設定された判定値ＴＡtpよりも大きいか否かを判定し、大気圧センサ３５の検出値の偏差ΔＡＴＰが判定値ＴＡtpよりも大きいと判定された場合は、大気圧センサ３５の検出値ＡＴＰが他の２つの圧力センサの検出値と不一致であると判断して、ステップ１１１に進み、大気圧センサ３５が異常であると判定する。

一方、上記ステップ１０６で上流側吸気圧センサ１５の検出値の偏差ΔＭＡＰ1 が判定値ＴＭap1 以下であると判定され、且つ、上記ステップ１０７で下流側吸気圧センサ１９の検出値の偏差ΔＭＡＰ2 が判定値ＴＭap2 以下であると判定され、且つ、上記ステップ１０８で、大気圧センサ３５の検出値の偏差ΔＡＴＰが判定値ＴＡtp以下であると判定された場合は、上流側吸気圧センサ１５の検出値ＭＡＰ1 と下流側吸気圧センサ１９の検出値ＭＡＰ2 と大気圧センサ３５の検出値ＡＴＰとが一致すると判断して、ステップ１１２に進み、上流側吸気圧センサ１５と下流側吸気圧センサ１９と大気圧センサ３５が全て正常であると判定する。

以上説明した本実施例では、エンジン１１の停止中は、吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧となっていることに着目して、エンジン１１の停止中に、上流側吸気圧センサ１５の検出値ＭＡＰ1 と下流側吸気圧センサ１９の検出値ＭＡＰ2 と大気圧センサ３５の検出値ＡＴＰとを比較して、これら３つの検出値の一致・不一致を判定する多数決演算によって、上流側吸気圧センサ１５と下流側吸気圧センサ１９と大気圧センサ３５の異常の有無を判定するようにしたので、３つの圧力センサの異常の有無を精度良く判定することができる。これにより、異常な圧力センサがある場合には、その異常な圧力センサを特定することができて、正常な圧力センサを異常有り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、多数決演算を行う際に、各圧力センサの検出値と他の２つの圧力センサの検出値の平均値との差の絶対値が判定値以上であるか否かで、各圧力センサの検出値が他の２つの圧力センサの検出値と不一致であるか否かを判定して、異常な圧力センサを特定するようにしたので、いずれかの圧力センサが異常の場合に、その異常な圧力センサを多数決演算により簡単に精度良く特定することができる利点がある。

また、本実施例では、エンジン１１が停止されてから所定時間が経過した後の停止中に、３つの圧力センサの異常診断を実行するようにしたので、エンジン１１が停止されてから吸気管１１内の圧力がほぼ大気圧となるのに必要な所定時間が経過して、確実に吸気管１２内の圧力がほぼ大気圧になった状態で、３つの圧力センサの異常診断を実行することができ、圧力センサの異常診断の信頼性を向上させることができる。

尚、上記実施例では、エンジン１１の停止中に、３つの圧力センサの異常診断を実行するようにしたが、エンジン１１の始動時（例えば、ＩＧスイッチのオン直後でエンジン１１がまだ回転していないか又はほとんど吸気していない極低回転時）に、３つの圧力センサの異常診断を実行するようにしても良い。

また、上記実施例では、３つの圧力センサの検出値の一致・不一致を判定する多数決演算を行う際に、各圧力センサの検出値と他の２つの圧力センサの検出値の平均値との差を算出するようにしたが、各圧力センサの検出値と他の２つの圧力センサの検出値の平均値との比を算出し、この比が１付近であるか否かで検出値の一致・不一致を判定するようにしても良い。或は、３つの圧力センサの中から２つの圧力センサを選択する３種類の組み合わせについて、それぞれ、２つの圧力センサの検出値の差が判定値以下であるか否かで、２つの圧力センサの検出値が一致するか否か（２つの圧力センサが正常であるか否か）を判定し、３種類の組み合わせの判定結果から、検出値が不一致となる異常な圧力センサを特定するようにしても良い等、３つの圧力センサの中から検出値が不一致となる異常な圧力センサを特定する方法は、適宜変更しても良い。

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や、過給機を備えていない自然吸気エンジンに本発明を適用しても良く、本発明は２つの吸気圧センサと大気圧センサとを備えたシステムに広く適用して実施できる。

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。 圧力センサ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 圧力センサ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）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）、１５…上流側吸気圧センサ（第１の吸気圧センサ）、１６…スロットルバルブ、１９…下流側吸気圧センサ（第２の吸気圧センサ）、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、３５…大気圧センサ、３６…ＥＣＵ（異常診断手段）

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気圧を検出する２つの圧力センサである第１の吸気圧センサ及び第２の吸気圧センサと、大気圧を検出する圧力センサである大気圧センサとを備えたシステムに適用され、
   内燃機関の停止中又は始動時に前記３つの圧力センサの検出値を比較して該３つの圧力センサの異常の有無を判定する異常診断手段を備えていることを特徴とする圧力センサの異常診断装置。
2. 前記異常診断手段は、前記３つの圧力センサの検出値の一致・不一致を多数決演算により判断し、検出値が一致すると判断される２つ以上の圧力センサを正常な圧力センサと判断し、検出値が不一致と判断される圧力センサを異常な圧力センサと判断することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサの異常診断装置。
3. 前記異常診断手段は、内燃機関が停止されてから所定時間が経過した後の停止中又は始動時に前記３つの圧力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に記載の圧力センサの異常診断装置。
4. 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を備え、
   前記第１の吸気圧センサは、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し、
   前記第２の吸気圧センサは、前記スロットルバルブの下流側の吸気圧を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧力センサの異常診断装置。

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