JPH04301160A - エンジンのｉｓｃバルブ用故障診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＳＣ（アイドルスピ
ードコントロール）バルブの開度に応じて決定される音
速チョーク空気流量と、吸入空気量センサで検出した実
際の吸入空気流量とを比較して、ＩＳＣバルブ系の故障
を診断するエンジンのＩＳＣバルブ用故障診断方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子制御化されたエンジンでは、
アイドル運転時のエンジン回転数をスロットルバルブを
バイパスするエアバイパス通路に介装したＩＳＣバルブ
によって制御している。

【０００３】一般に、このＩＳＣバルブの駆動制御用ア
クチュエータには、ソレノイド式、モータ式、負圧式な
どがあり、例えば、ソレノイド式ＩＳＣバルブでは、現
エンジン回転数と目標回転数との差に応じて設定したデ
ューティパルスでＩＳＣバルブを駆動させ、上記エアバ
イパス通路を通過する吸入空気流量を調整してエンジン
回転数が目標回転数になるように制御している。

【０００４】このＩＳＣバルブの制御が不能になると、
エンジン回転数が不安定になりアイドル運転が著しく支
障を来たすため、このＩＳＣバルブの故障を初期段階で
発見する故障診断方法が種々案出採用さている。

【０００５】例えば、特開平１−２４４１４３号公報に
は、ＩＳＣバルブへ出力するデューティパルスが、この
ＩＳＣバルブに接続するハーネス類、および、ＩＳＣバ
ルブに通電されているかどうかを、デューティパルスと
このデューティパルスを検出するモニター電圧との関係
から判断する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術では、回路の故障、ハーネス類の断線あるいはショー
ト、および、ＩＳＣバルブに設けた励磁コイルの断線な
ど、電気的異常を検出することはできるが、バイパス通
路中に介在するカーボン、オイルなどにより固着する、
いわゆるバルブステックなどの機械的動作不能を検出す
ることは出来ず、従来、この機械的動作不能はドライバ
の運転感触に基づいて判断されていた。

【０００７】したがって、例えば、ＩＳＣバルブが所定
の開度で固着された場合、アイドル回転数が確保されて
いるため故障の発見が遅れがちであった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ハーネス類の断線あるいはショートなどの電気的異
常を検出することはもちろんのこと、ＩＳＣバルブの機
械的電気的動作不能をも簡単な方法で正確に検出するこ
とのできるエンジンのＩＳＣバルブ用故障診断方法を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明によるエンジンのＩＳＣバルブ用故障診断方法
は、スロットルバルブ全閉時、ＩＳＣバルブに通電する
流量制御信号をパラメータとしてＩＳＣバルブ開度に応
じた音速チョーク空気流量を求め、次いでこの音速チョ
ーク空気流量と吸入空気量センサで検出した吸入空気流
量とを比較し、この両流量の比較値が予め設定した許容
範囲から外れている場合、上記ＩＳＣバルブの故障と判
断するものである。

【００１０】

【作　　用】上記構成において、スロットル全閉時、Ｉ
ＳＣバルブに制御信号を通電して、このＩＳＣバルブを
通過する吸入空気流量を制御する。

【００１１】その間、上記流量制御信号をパラメータと
してＩＳＣバルブ開度に応じた音速チョーク空気流量を
求め、次いでこの音速チョーク空気流量と吸入空気量セ
ンサで検出した吸入空気流量とを比較し、この両流量の
比較値が予め設定した許容範囲に収まっている場合、Ｉ
ＳＣバルブ系が正常と判断し、一方、上記比較値が予め
設定した許容範囲から外れている場合、上記ＩＳＣバル
ブ系の故障と判断する。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図面は本発明の一実施例を示し、図１はＩ
ＳＣバルブの制御手順を示すフローチャート、図２はＩ
ＳＣバルブの故障判定手順を示すフローチャート、図３
はインジェクタの制御手順を示すフローチャート、図４
は音速チョーク空気流量マップの概念図、図５はエンジ
ン制御系の概念図、図６は制御装置の回路構成図、図７
はＩＳＣバルブの縦断面図、図８は図７のＶＩＩＩ−Ｖ
ＩＩＩ断面図である。

【００１４】（構　　成）図中の符号１はエンジン本体
で、図においては水平対向型エンジンを示す。

【００１５】上記エンジン本体１の吸気ポート２ａに連
通するインテークマニホルド３の上流にエアチャンバ４
を介してスロットルチャンバ５が連通され、このスロッ
トルチャンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリーナ
７が取付けられている。なお、符号３ａは可変吸気バル
ブである。

【００１６】一方、上記エンジン本体１の排気ポート２
ｂにエキゾーストマニホルド８を介して連通する排気管
９に触媒コンバータ１０が介装されている。

【００１７】また、上記スロットルチャンバ５にスロッ
トルバルブ１１が設けられ、さらに、上記インテークマ
ニホルド３の各気筒の上記吸気ポート２ａの直上流にイ
ンジェクタ１２が臨まされ、この各インジェクタ１２と
燃料タンク１３とが燃料通路１４を介して連通されてい
る。この燃料通路１４には上記燃料タンク１３側から燃
料ポンプ１５、燃料フィルタ１６が介装され、さらに、
上記各インジェクタ１２が、燃料圧を所定の圧力に調圧
するプレッシャレギュレータ１７を介装するリターン通
路１８を介して上記燃料タンク１３に連通されている。

【００１８】また、上記吸気管６の上記エアクリーナ７
の直下流に、吸入空気量センサ（図においてはホットワ
イヤ式エアフローメータ）１９が介装され、上記スロッ
トルバルブ１１に、スロットル開度を検出するスロット
ル開度センサ２０ａと、スロットルバルブ１１の全閉を
検出するアイドルスイッチ２０ｂとが連設され、さらに
、上記吸気管６の上記スロットルバルブ１１をバイパス
するエアバイパス通路６ａにＩＳＣ（アイドルスピード
コントロール）バルブ２１が介装されている。また、上
記排気管９の上記触媒コンバータ１０の上流にＯ２　セ
ンサ２２が臨まされている。

【００１９】また、上記エンジン１のクランクシャフト
１ａに軸着する、図示しないクランクプーリなどに一体
形成されたクランクロータ２３に、エンジン回転数など
を検出するクランク角センサ２５ａが対設され、さらに
、上記エンジン１のカムシャフト１ｂに連設する、図示
しないカムスプロケットなどに一体形成されたカムロー
タ２４に、気筒判別用のカムパルスを検出するカムセン
サ２５ｂが対設されている。

【００２０】また、上記シリンダヘッド２に装着され、
発火部を燃焼室に臨ませる点火プラグ２６にイグナイタ
２７が接続されている。さらに、上記エンジン本体１の
シリンダブロックに冷却水温センサ２８が配設されてい
る。

【００２１】また、図７，図８に示すように、上記エア
バイパス通路６ａに介装したＩＳＣバルブ２１のバルブ
本体２１ａに、上記エアバイパス通路６ａの開口面積を
設定するスライダ３１が介装され、このスライダ３１を
軸着するソレノイドシャフト３２の基部側にマグネット
３３が固設され、このマグネット３３の周囲に、上記バ
ルブ本体２１ａ側に固設するソレノイドコイル３４が対
設されている。なお、上記スライダ３１は図示しないリ
ターンスプリングの付勢力で上記エアバイパス通路６ａ
を閉弁する方向へ常時付勢されている。

【００２２】（制御装置の回路構成）一方、図６の符号
３６はマイクロコンピュータなどからなる制御装置で、
この制御装置３６のＣＰＵ（中央演算処理装置）３７、
ＲＯＭ３８、ＲＡＭ３９、バックアップＲＡＭ（不揮発
性ＲＡＭ）４０、および、Ｉ／Ｏ　インターフェイス４
１がバスライン４２を介して互いに接続されて、定電圧
回路４３から所定の安定化電圧が供給される。

【００２３】上記定電圧回路４３は、制御リレー４４を
介してバッテリ４５に接続され、キースイッチ４６がＯ
Ｎされて上記制御リレー４４のリレー接点が閉となった
とき各部に制御用電源を供給するとともに、上記バッテ
リ４５に直接接続され、上記バックアップＲＡＭ４０に
、キースイッチ４６がＯＦＦされたときでもバックアッ
プ電源を供給する。

【００２４】また、上記Ｉ／Ｏ　インターフェイス４１
の入力ポートに、上記各センサ１９，２０ａ，２２，２
５ａ，２５ｂ，２８、アイドルスイッチ２０ｂに加え、
大気圧センサ５１、ニュートラルスイッチ５２（オート
マチックトランスミッション車であればセレクトレバー
のＮまたはＰレンジを検出するインヒビタスイッチ５３
）、車速センサ５４、エアコンスイッチ５５が接続され
ているとともに、上記バッテリ４５のプラス端子が接続
されて、その端子電圧がモニタされている。

【００２５】一方、上記Ｉ／Ｏ　インタフェイス４１の
出力ポートに、イグナイタ２７が接続されているととも
に、駆動回路４７を介してインジエクタ１２、燃料ポン
プ１５のポンプリレー（図示せず）、ＩＳＣバルブ２１
のソレノイドコイル３４、および、図示しないインスト
ルメントパネルなどに配設したＥＣＳ（電子制御システ
ム）ランプ５６が接続されている。

【００２６】上記ＲＯＭ３８には制御プログラム、固定
データなどが記憶されている。固定データとしては、音
速チョーク空気流量マップＭＡＰ（Ｑｃ　）などがある
。

【００２７】また、上記ＲＡＭ３９には上記各センサ類
の出力信号を処理した後のデータ、ＣＰＵ３７で演算処
理したデータなどが格納されている。さらに、バックア
ップＲＡＭ４０には、キースイッチ４６のＯＮ／ＯＦＦ
に関係なく常時バックアップ電源が供給され、キースイ
ッチ４６をＯＦＦにしてエンジンの運転を停止しても記
憶内容が消失せず、後述するＩＳＣバルブ異常データな
どのトラブルデータなどが記憶される。

【００２８】このトラブルデータは上記Ｉ／Ｏ　インタ
ーフェイス４１の出力ポートに接続した故障診断用コネ
クタ（図示せず）に、故障診断用シリアルモニタなどを
接続することで、読出すことができる。

【００２９】さらに、上記ＣＰＵ３７では上記ＲＯＭ３
８に記憶されている制御プログラムに従い、上記ＲＡＭ
３９、バックアップＲＡＭ４０に格納した各種データに
基づき、インジェクタ１２を駆動する燃料噴射パルス幅
Ｔｉ　を気筒別に演算するとともに、アイドル時にはＩ
ＳＣバルブ２１を駆動するデューティ比を演算し、エン
ジン回転数が目標回転数になるように吸入空気量を制御
する。

【００３０】（作　　用）次に、上記構成による実施例
の作用について説明する。

【００３１】：ＩＳＣバルブ制御ルーチン：エンジン運
転中、メインルーチンにおいてアイドル運転条件成立と
判断された場合、図１に示すＩＳＣバルブ制御ルーチン
が割込み実行される。

【００３２】なお、アイドル運転条件は、例えば、車速
＝８ｋｍ／ｈ以下で、かつ、アイドルスイッチ２０ｂが
ＯＮ（スロットル全閉）、あるいは、ニュートラルスイ
ッチ５２（オートマチックトランスミッション車の場合
はインヒビタスイッチ５３）がＯＮで、かつ、アイドル
スイッチ２０ｂがＯＮの場合、成立と判断する。

【００３３】まず、ステップ（以下「ｓ」と略称）１０
１　で、エンジン回転数を目標回転数に近づけるべく、
ＩＳＣバルブ２１を駆動するデューティ比ＩＳＣＤＴＹ
　を演算する。

【００３４】なお、上記目標回転数は、冷却水温、エア
コンスイッチ５５のＯＮ／ＯＦＦなどに基づいて設定さ
れ、また、上記デューティ比ＩＳＣＤＴＹ　には、電気
負荷特性、バッテリ電圧などによる各種補正項が加味さ
れている。

【００３５】そして、ｓ１０２で、上記デューティ比Ｉ
ＳＣＤＴＹ　に応じた駆動パルスをＩＳＣバルブ２１の
ソレノイドコイル３４へ出力する。

【００３６】すると、上記ＩＳＣバルブ２１のソレノイ
ドシャフト３２が上記デューティ比ＩＳＣＤＴＹ　に応
じた分だけ図示しないリターンスプリングの付勢力に抗
して、図８の軸回り方向へ所定角度回転し、エアバイパ
ス通路６ａを通過する空気流量を制御する。

【００３７】なお、アイドル運転条件が満足されていな
い運転領域（例えば、減速走行）では、上記ＩＳＣバル
ブ２１のソレノイドコイル３４に固定デューテイ比ＩＳ
ＣＤＴＹ　に応じた駆動パルスが出力されている。

【００３８】：ＩＳＣバルブ故障判定：一方、エンジン
始動後、図２に示すＩＳＣバルブ故障判定フローが、０
．１ＳＥＣごとに割込み実行される。

【００３９】まず、ｓ２０１で、アイドルスイッチ２０
ｂがＯＮ（スロットルバルブ１１が全閉）かどうかを判
定し、ＯＮの場合ｓ２０２へ進み、また、ＯＦＦ（スロ
ットルバルブ１１が開弁）の場合ｓ２１３へ進む。スロ
ットルバルブ１１が全閉（アイドルスイッチ２０ｂがＯ
Ｎ）状態では、吸入空気がエアバイパス通路６ａのみか
ら供給されるため、ＩＳＣバルブの故障判定条件が満足
される。

【００４０】ｓ２０２へ進むと、デイレイカウンタＮを
カウントアップし（Ｎ←Ｎ＋１）、ｓ２０４で、このデ
イレイカウンタＮとセット値ＮＳＥＴ（例えば、ＮＳＥ
Ｔ＝１０）とを比較し、Ｎ＜ＮＳＥＴ　の場合はルーチ
ンを外れ、また、Ｎ≧ＮＳＥＴ　、すなわち、例えば、
ＮＳＥＴ＝１０とすればアイドル運転条件成立状態が少
なくとも１ＳＥＣ　経続したと判断した場合、ｓ２０５
へ進む。

【００４１】スロットルバルブ１１を閉弁した直後では
、まだ、エアチャンバ４内の負圧が下がりきっていない
場合もあり、正確に故障判定をするにはエアチャンバ４
内の負圧がスロットルバルブ１１閉弁により低下するに
充分なデイレイ時間（ＮＳＥＴ）を必要とする。

【００４２】そして、上記ｓ２０４で、Ｎ≧ＮＳＥＴ　
と判断されてｓ２０５へ進むと、図４に示す音速チョー
ク空気流量マップＭＡＰ（Ｑｃ）に基づき、上記ＩＳＣ
バルブ制御ルーチンで設定したデューティ比ＩＳＣＤＴ
Ｙ　、あるいは、固定デューティ比ＩＳＣＤＴＹ　をパ
ラメータとして音速チョーク空気流量Ｑｃ　を設定する
。

【００４３】音速チョークとは、負圧を約　０．５気圧
以下にすると空気流量が増加しなくなる現象で、上記エ
アバイパス通路６ａを通過する空気流量は、上記ＩＳＣ
バルブ２１の開度で決定される音速チョーク空気流量（
臨界的空気流量）以上になることはない。

【００４４】上記音速チョーク空気流量マップＭＡＰ（
Ｑｃ）の各領域には、デューティ比ＩＳＣＤＴＹ　とＩ
ＳＣバルブ２１の開度とが１：１に対応すると前提した
上で、予め実験などから求めたデューティ比ＩＳＣＤＴ
Ｙ　に対する音速チョーク空気流量Ｑｃが格納されてい
る。

【００４５】その後、ｓ２０６で、上記音速チョーク空
気流量Ｑｃ　と、このとき、スロットル全閉時のＩＳＣ
バルゴ２１を通過する吸入空気流量に相当する吸入空気
量センサ１９で検出した実際の吸入空気量Ｑａとの比較
値ＲＥＲＲ（ＲＥＲＲ　＝　（Ｑａ／Ｑｃ）×１００）
を求め、ｓ２０７で、この比較値ＲＥＲＲ　（％）と比
較下限値ＲＥＲＲＬｏ（例えば、７０％）および比較上
限値ＲＥＲＲＨｉ（例えば、　１３０％）とを比較し、
この比較値ＲＥＲＲが許容領域に収まっているかどうか
を判断する。

【００４６】ＲＥＲＲＬｏ　≧ＲＥＲＲ　、すなわち、
吸入空気量Ｑａが上記音速チョーク空気流量Ｑｃ　より
も大きく下回る場合、ｓ２０８へ進み、音速チョーク条
件が成立しているかどうかを判断する。

【００４７】この音速チョーク条件は、各気筒に対する
充填効率を４０％以下と仮定すれば次の通りである。

【００４８】Ｑａ　／（２・Ｎｅ　）＜　０．４・γ・
ＤＱａ　：吸入空気量（ｇ／ｓｅｃ） Ｎｅ　：エンジン回転数（ｒｐｓ） γ：空気密度（ｇ／ｌｉｔ．） Ｄ：１気筒当たりの総排気量（ｌｉｔ．）上記音速チョ
ーク条件が満足されている場合、上記ＩＳＣバルブ２１
のハーネス類の電気的故障、あるいは、ＩＳＣバルブ２
１自体の機械的、電気的故障により、スライダ３１が所
定に開弁していないと判断し、ｓ２０９でＥＣＳランプ
５６を点灯させた後（同時にバックアップＲＡＭ４０の
該当アドレスに異常コードナンバーを格納する）、ルー
チンを外れる。

【００４９】また、上記ｓ２０８で、音速チョーク条件
が満足されていないと判断された場合、音速チョーク条
件不成立下において設定した比較値ＲＥＲＲ　には、他
の要因（例えば、過給機による過給）が含まれていると
判断し、ＩＳＣバルブ系の故障と判断せず、ｓ２１０へ
進み、ＥＣＳランプ５６を消灯後ルーチンを外れる。

【００５０】さらに、上記ｓ２０７で、ＲＥＲＲＨｉ　
＞ＲＥＲＲ　＞ＲＥＲＲＬｏ　と判断された場合、ＩＳ
Ｃバルブ２１が正常に動作していると判断してｓ２１０
へ進み、ＥＣＳランプ５６を消灯後ルーチンを外れる。

【００５１】また、上記ｓ２０７で、ＲＥＲＲＨｉ　≦
ＲＥＲＲ　と判断した場合、ＩＳＣバルブ２１が所定に
閉弁していないと判断し、暴走などを避けるため音速チ
ョーク条件を判断することなく、ｓ２１１でＥＣＳラン
プ５６を点灯し（同時にバックアップＲＡＭ４０の該当
アドレスに異常コードナンバーを格納する）、ドライバ
にＩＳＣバルブ２１の故障を警告した後、ｓ２１２へ進
み、直ちに燃料カットフラグＦＬＧＦＣをセット（ＦＬ
ＧＦＣ←１、燃料カット）した後、ルーチンを外れる。

【００５２】一方、上記ｓ２０１でアイドルスイッチＯ
ＦＦ（スロットルバルブ１１が開弁）と判断されてｓ２
１３へ進むと、デイレイカウンタＮをリセット（Ｎ←０
）した後、ｓ２１４で、燃料カットフラグＦＬＧＦＣを
リセット（ＦＬＧＦＣ←０、燃料噴射許可）し、その後
、ルーチンを外れる。

【００５３】：インジェクタ制御ルーチン：図３に示す
ように、所定クランク角ごとに気筒別に実行されるイン
ジェクタ１２を駆動する燃料噴射パルスＴｉ　の設定フ
ローでは、各センサ類の出力信号に基づいてエンジン運
転状態を検出した後、ｓ３０１で、燃料カットフラグＦ
ＬＧＦＣがセット（ＦＬＧＦＣ＝１、燃料カット）状態
かどうかを判定し、ＦＬＧＦＣ＝１の場合、ＩＳＣバル
ブ２１の故障、減速走行などであるため、燃料噴射パル
ス幅Ｔｉ　を演算することなく、ｓ３０２でインジェク
タ１２に燃料カット信号（Ｔｉ　＝０）を出力してルー
チンを外れる。

【００５４】なお、ＩＳＣバルブ２１が故障などであっ
ても、吸入空気量Ｑａが上記音速チョーク空気流量Ｑｃ
　よりも大きく下回ている（ＲＥＲＲＬｏ≧ＲＥＲＲ　
）場合、暴走することはないので燃料カット（ＦＬＧＦ
Ｃ＝１）することなくアクセルワークによる走行が確保
される。

【００５５】一方、上記ｓ３０１で燃料カットフラグＦ
ＬＧＦＣがリセット（ＦＬＧＦＣ＝０、燃料噴射許可）
と判断されるとｓ３０３へ進み、上記エンジン運転状態
に基づいて燃料噴射パルス幅Ｔｉ　を演算し、ｓ３０４
でこの燃料噴射パルス幅Ｔｉ　に相応する駆動パルスを
燃料噴射対応気筒に所定タイミングで出力し、ルーチン
を外れる。

【００５６】このように、この実施例では、スロットル
バルブ１１が全閉（アイドルスイッチ２０ｂがＯＮ）状
態のとき常時ＩＳＣバルブ２１の故障を診断しているの
で、高い信頼性、安全性を得ることができる。

【００５７】なお、本発明は上記実施例に限るものでは
なく、例えば、ＩＳＣバルブの駆動方式はモータ式、負
圧式であってもよい。

【００５８】また、ＩＳＣバルブ２１がフルオープンの
状態で故障した場合、断続的な燃料カットを行い、エン
ジン回転数の上限を規制するとともに、最低限の走行を
確保できるフェイルセーフ機能を装備するようにしても
よい。

【００５９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
スロットルバルブ全閉時、ＩＳＣバルブに通電する流量
制御信号をパラメータとしてＩＳＣバルブ開度に応じた
音速チョーク空気流量を求め、次いでこの音速チョーク
空気流量と吸入空気量センサで検出した吸入空気流量と
を比較し、この両流量の比較値が予め設定した許容範囲
から外れている場合、上記ＩＳＣバルブの故障と判断す
るようにしたので、ハーネスの断線あるいはショートな
どの電気的異常を検出することはもちろんのこと、ＩＳ
Ｃバルブ自体の機械的電気的動作不能をも簡単な方法で
正確に検出することができるなど優れた効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＳＣバルブの制御手順を示すフローチャート

【図２】ＩＳＣバルブの故障判定手順を示すフローチャ
ート

【図３】インジェクタの制御手順を示すフローチャート

【図４】音速チョーク空気流量マップの概念図

【図５】
エンジン制御系の概念図

【図６】制御装置の回路構成図

【図７】ＩＳＣバルブの縦断面図

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図

【符号の説明】

１１…スロットルバルブ ２１…ＩＳＣバルブ Ｑｃ　…音速チョーク空気流量 Ｑａ　…吸入空気流量 ＲＥＲＲ　…比較値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　スロットルバルブ全閉時、ＩＳＣバル
   ブに通電する流量制御信号をパラメータとしてＩＳＣバ
   ルブ開度に応じた音速チョーク空気流量を求め、次いで
   この音速チョーク空気流量と吸入空気量センサで検出し
   た吸入空気流量とを比較し、この両流量の比較値が予め
   設定した許容範囲から外れている場合、ＩＳＣバルブ系
   の故障と判断することを特徴とするエンジンのＩＳＣバ
   ルブ用故障診断方法。