機関吸気系の異常判定装置
【課題】電子スロットルシステムの故障時における補助機構の作動異常の発生の有無を適正に判定することのできる吸気量調節システムの異常判定装置を提供する。
【解決手段】この装置は、スロットルバルブ１３に連結されたスロットルモータ１４の作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムと、電子スロットルシステムの故障時にスロットルバルブ１３を付勢してスロットル開度を所定開度で保持する補助機構４０と、内燃機関１１の吸入空気量を検出するためのエアフロメータ３４とを備える。電子スロットルシステムの故障時に、内燃機関１１の出力トルクの指標値としての車両１０の加速度を加速度センサ３５により検出するとともに、同加速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する。
【解決手段】この装置は、スロットルバルブ１３に連結されたスロットルモータ１４の作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムと、電子スロットルシステムの故障時にスロットルバルブ１３を付勢してスロットル開度を所定開度で保持する補助機構４０と、内燃機関１１の吸入空気量を検出するためのエアフロメータ３４とを備える。電子スロットルシステムの故障時に、内燃機関１１の出力トルクの指標値としての車両１０の加速度を加速度センサ３５により検出するとともに、同加速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スロットルシステムと同システムの故障時にスロットル開度を所定開度に変更して保持する補助機構とが設けられた機関吸気系の異常判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の吸気系に、電子スロットルシステムを搭載することが多用されている。この電子スロットルシステムは、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブや、同スロットルバルブに連結されたスロットルモータ等を備えている。
【０００３】
そして電子スロットルシステムでは、アクセル操作部材の操作量に基づいてスロットル開度についての制御目標値（目標スロットル開度）が算出されるとともに、目標スロットル開度と実際のスロットル開度とが一致するようにスロットルモータの作動制御が実行される。
【０００４】
電子スロットルシステムではアクセル操作部材とスロットルバルブとの機械的なリンクが排除されているために、同システムの故障によって実際のスロットル開度が目標スロットル開度に収束しなくなると、スロットルバルブの制御が不能になってしまう。
【０００５】
そのため従来、電子スロットルシステムが故障した際に、ばね等の機械要素からなる補助機構により、スロットル開度を退避走行の可能な所定開度で保持する装置が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の補助機構は、スロットルバルブを所定開度に向けて常時付勢するばねにより作動する構造になっている。そして電子スロットルシステムの正常作動時には、スロットルモータの駆動制御が実行されて、スロットルバルブが補助機構による付勢力に抗して作動するようになる。一方、電子スロットルシステムの故障時には、スロットルモータの駆動が停止されて、スロットルバルブが補助機構による付勢力によって作動することにより、スロットル開度が所定開度に変化して保持されるようになる。
【０００６】
ここで、電子スロットルシステムの故障時においてスロットルモータの駆動を停止したとしても、例えばスロットルバルブが固着するなど、補助機構が適正に作動しなくなる異常が発生して、スロットル開度を所定開度にすることができなくなる場合がある。特許文献１には、そうした補助機構の作動異常が発生していることをスロットルセンサにより検出されるスロットル開度に基づいて判定する装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に記載の装置によれば、電子スロットルシステムの故障時において補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができるために、同異常の発生に適切に対処することが可能になる。
【０００９】
ただし、こうした装置では、故障している電子スロットルシステムの一構成であるスロットルセンサを通じて補助機構の作動異常の有無が判定されるために、そうした異常発生の判定自体、これが適正に実行されているか否かについての懸念も拭いきれず、いまだ改善の余地を残すものとなっている。
【００１０】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子スロットルシステムの故障時における補助機構の作動異常の発生の有無を適正に判定することのできる吸気量調節システムの異常判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の装置では、その機関吸気系に、スロットルバルブに連結されたスロットルモータの作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムが設けられる。また機関吸気系には、スロットルバルブを常時付勢するばねを有して電子スロットルシステムの故障時において前記ばねの付勢力によってスロットル開度を所定開度で保持する補助機構と、内燃機関の吸入空気量を検出するための吸気センサとが設けられる。さらに上記装置には、内燃機関の出力トルク指標値を検出するための検出センサが設けられる。
【００１２】
上記装置では、補助機構の作動異常が発生した場合と同作動異常が発生していない場合とで内燃機関の吸入空気量、ひいては出力トルクが変化する範囲が異なるために、そうした内燃機関の出力トルクをもとに補助機構に作動異常が生じていることを判定することが可能になる。
【００１３】
この点をふまえて請求項１に記載の装置では、電子スロットルシステムが故障したときに、検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の発生の有無が判定される。こうした装置によれば、故障している電子スロットルシステムの一部を構成するセンサの検出信号を用いることなく、内燃機関の出力トルクの指標値を検出するためのセンサであって機関吸気系に設けられた吸気センサ以外のセンサの検出信号を用いて、補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における補助機構の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００１４】
上述したように補助機構の作動異常が発生した場合と同作動異常が発生していない場合とで内燃機関の吸入空気量が変化する範囲が異なるため、吸気センサが正常に作動している条件下であれば、同吸気センサにより検出される吸入空気量に基づいて補助機構に作動異常が生じていることを判定することができる。
【００１５】
この点をふまえて請求項２に記載の装置では、吸気センサが正常に作動しているときには吸気センサにより検出される吸入空気量に基づいて補助機構の作動異常の有無が判定される。一方、吸気センサに異常が発生しているときには検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の有無が判定される。
【００１６】
こうした装置によれば、吸気センサおよび検出センサのいずれかを用いて補助機構の作動異常の有無の判定を実行することができるため、吸気センサおよび検出センサのいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができる。そのため、補助機構の作動異常の発生の有無をより適正に判定することができるようになる。
【００１７】
内燃機関が駆動源として車両に搭載されている場合、内燃機関の出力トルクが大きいときほど車両の加速度が大きくなり易いため、車両の加速度は内燃機関の出力トルクの指標値であると云える。
【００１８】
請求項３に記載の装置によれば、内燃機関が駆動源として車両に搭載される装置において、同車両に設けられた加速度センサにより前記出力トルク指標値としての車両の加速度を検出することができ、その検出した加速度に基づいて補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができる。
【００１９】
請求項４に記載の装置では、前記出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の有無を判定する場合に、出力トルク指標値が予め定められた判定値より大きいときに上記作動異常が発生していると判定される。そのため請求項４に記載の装置によれば、補助機構の作動異常の発生によって内燃機関の出力トルクが大きくなっていること、すなわちスロットル開度が不要に大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００２０】
請求項５に記載の装置では、駆動源として内燃機関が搭載された車両における電子スロットルシステムの故障時に、補助機構により、車両の退避走行が可能になる所定開度でスロットル開度が保持される。
【００２１】
そのため請求項５に記載の装置によれば、電子スロットルシステムの故障時における車両の退避走行に際して、補助機構の作動異常の発生によってスロットル開度が不要に大きくなっていることを精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態にかかる機関吸気系の異常判定装置の概略構成を示す略図。
【図２】補助機構およびその周辺の構造を概略的に示す略図。
【図３】フェイルセーフ処理の具体的な実行手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる機関吸気系の異常判定装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に示すように、車両１０には駆動源としての内燃機関１１が搭載されている。内燃機関１１の吸気通路１２にはスロットルバルブ１３が設けられている。このスロットルバルブ１３にはスロットルモータ１４が連結されている。スロットルモータ１４の作動制御を通じて、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節される。これにより、吸気通路１２を通じて燃焼室１５内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）が調節される。また、内燃機関１１の吸気通路１２には燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６の開弁駆動に伴って吸気通路１２の内部に燃料が噴射される。内燃機関１１の燃焼室１５においては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１８による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン１９が往復移動し、クランクシャフト２０が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１５から排気通路２１に送り出される。
【００２４】
車両１０には、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御ユニット３０が設けられている。この電子制御ユニット３０には、車両１０や内燃機関１１の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。各種センサとしては、例えばクランクシャフト２０の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ３１や、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量（アクセル踏み込み量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ３２、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロットルセンサ３３が設けられている。その他、吸入空気量ＧＡを検出するためのエアフロメータ３４や、車両１０の前後方向における加速度、すなわち車両１０の加速や減速に伴い発生する加速度（車両加速度Ｇ）を検出するための加速度センサ３５なども設けられている。
【００２５】
電子制御ユニット３０は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットルモータ１４の駆動制御（スロットル制御）や、燃料噴射弁１６の作動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１８の作動制御（点火時期制御）などといった機関制御を実行する。
【００２６】
なお、上記スロットル制御は次のように実行される。すなわち先ず、アクセル踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいてスロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度）が設定される。そして、この目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットルモータ１４の作動が制御される。このように本実施の形態では、内燃機関１１の吸気系に、スロットルバルブ１３、スロットルモータ１４、電子制御ユニット３０、およびスロットルセンサ３３により構成される電子スロットルシステムが設けられている。
【００２７】
本実施の形態の車両１０には、スロットルバルブ１３を付勢するばねを備えた補助機構４０が設けられている。そして、電子スロットルシステムが故障して実際のスロットル開度ＴＡが目標スロットル開度に収束されなくなったときに、補助機構４０のばねの付勢力によって、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄに変更されて保持されるようになっている。この所定開度Ｗｄとしては、車両１０の退避走行が可能になるスロットル開度ＴＡが予め設定されている。これにより、車両１０の走行のために最低限必要な吸入空気量が確保されるようになるため、このときスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄである状況に応じたかたちで燃料噴射制御や点火時期制御を実行することにより、車両１０の退避走行性能が確保されるようになる。上記所定開度Ｗｄとしては具体的には、電子スロットルシステムの正常作動時における内燃機関１１のアイドル運転に際して設定される目標スロットル開度よりも若干大きい開度が設定される。
【００２８】
以下、上記補助機構４０およびその周辺構造について詳細に説明する。
図２に示すように、スロットルバルブ１３の回転軸１３Ａにはバルブレバー４１が連結されている。このバルブレバー４１には、スロットルバルブ１３を開弁方向に回転させるように同バルブレバー４１を付勢する退避走行用スプリング４２が設けられている。また、補助機構４０はバルブレバー４１に対して独立して運動可能なバルブリターンレバー４３を備えている。このバルブリターンレバー４３には、スロットルバルブ１３を閉弁方向に回転させるように、バルブリターンレバー４３を付勢するバルブリターンスプリング４４が設けられている。そして、上記バルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１が上記退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２より大きくなるように、それら付勢力Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ設定されている。
【００２９】
バルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１によって押圧されてバルブリターンレバー４３が移動する際に同バルブリターンレバー４３が突き当たる位置には、それ以上のバルブリターンレバー４３の移動を禁止する中間ストッパ４５が設けられている。そして、例えば電子スロットルシステムの故障時など、スロットルモータ１４の駆動が停止されると、バルブリターンレバー４３が中間ストッパ４５に突き当たる位置まで移動するとともに同位置で保持されるようになる。また、このときバルブレバー４１は、退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２によって押圧されることにより、バルブリターンレバー４３に突き当たる位置で保持される。
【００３０】
このように補助機構４０では、スロットルモータ１４の駆動が停止されたときに、中間ストッパ４５によってバルブリターンレバー４３およびバルブレバー４１の移動が共に規制された状態（図２に示す状態）になることにより、同バルブレバー４１に連結されたスロットルバルブ１３の開度が所定開度Ｗｄで保持される。
【００３１】
なお電子スロットルシステムの正常作動時において、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄより大きい開度に変更する際には、スロットルモータ１４の駆動力により、バルブレバー４１およびバルブリターンレバー４３がバルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１に抗して（図２に矢印ＯＰで示す方向に）移動するようになる。一方、電子スロットルシステムの正常作動時において、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄより小さい開度に変更する際には、スロットルモータ１４の駆動力により、バルブレバー４１が退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２に抗して（図２に矢印ＣＬで示す方向に）移動するようになる。
【００３２】
ここで、電子スロットルシステムの故障時においてスロットルモータ１４の駆動を停止したとしても、例えばスロットルバルブ１３が固着するなど、補助機構４０が適正に作動しなくなる異常が発生することによって、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄにすることができなくなる場合がある。そして、この場合には車両１０の退避走行に際して内燃機関１１の出力トルクの制限を適正に行うことができなくなってしまう。
【００３３】
そのため本実施の形態では、そうした補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する判定処理を実行するとともに、その判定処理において補助機構４０の作動異常が発生したと判定されたときに、燃料噴射弁１６の開弁駆動や点火プラグ１８による点火動作を強制停止させるようにしている。
【００３４】
こうした補助機構４０の作動異常が発生したことを判定するためには、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄになっていないことが分かればよいため、これをスロットルセンサ３３の検出信号をもとに判定することが考えられる。この場合には、故障している電子スロットルシステムの一構成であるスロットルセンサ３３を通じて補助機構４０の作動異常の有無が判定されることとなるため、判定精度の低下を招くおそれがあるばかりか、判定自体を実行することができなくなる可能性もある。
【００３５】
そのため本実施の形態では、スロットルセンサ３３以外のセンサの検出信号を用いて、補助機構の作動異常の発生の有無を判定するようにしている。
以下、上述した判定処理を含むフェイルセーフ処理の実行手順について説明する。
【００３６】
図３はフェイルセーフ処理の具体的な実行手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御ユニット３０により実行される。
【００３７】
図３に示すように、この処理では先ず、電子スロットルシステムが故障しているか否かが判断される（ステップＳ１０）。ここでは、以下の（条件イ）〜（条件ハ）のいずれかが満たされることをもって、電子スロットルシステムが故障していると判断される。
（条件イ）スロットル開度ＴＡと目標スロットル開度との差が大きい状態が所定時間以上継続されていること。
（条件ロ）スロットルセンサ３３の検出信号が異常な値になっていること。
（条件ハ）スロットルモータ１４の駆動電流が異常な値になっていること。
【００３８】
そして、電子スロットルシステムが故障していないと判断される場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
一方、電子スロットルシステムが故障していると判断されると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、スロットルモータ１４の駆動が停止される（ステップＳ１１）。このときスロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄに変更して保持するべく、補助機構４０が作動するようになる。そして、その後において補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する処理が実行される。
【００３９】
補助機構４０の作動異常が発生してスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているときには、作動異常が発生していないときと比較して、内燃機関の吸入空気量ＧＡが多くなる。そのため、エアフロメータ３４が正常に作動している条件下であれば、エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっていること、すなわち補助機構４０に作動異常が生じていることを判定することができる。
【００４０】
本処理では、エアフロメータ３４が正常に作動している場合に（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。そして、吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ以上である場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているために吸入空気量ＧＡが多くなっているとして、補助機構４０の作動異常が発生していると判断される（ステップＳ１４）。一方、吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ未満である場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常が発生していると判断されない（ステップＳ１４の処理がジャンプされる）。
【００４１】
なお、本実施の形態では、実験やシミュレーションの結果をもとにスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きいことを的確に判定することの可能な吸入空気量ＧＡが予め求められるとともに、同吸入空気量ＧＡに相当する量が上記所定量Ｌｇａとして電子制御ユニット３０に記憶されている。
【００４２】
これにより、スロットルセンサ３３の検出信号を用いることなく、正常に作動しているエアフロメータ３４の検出信号を用いて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００４３】
エアフロメータ３４の異常時には、同エアフロメータ３４の検出信号を用いて補助機構４０の作動異常の有無を判定することはできない。
補助機構４０の作動異常が発生してスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているときには、作動異常が発生していないときと比較して、内燃機関の吸入空気量ＧＡが多くなっているために内燃機関１１の出力トルクが大きくなる。そのため、そうした内燃機関１１の出力トルクをもとに、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっていること、すなわち補助機構４０に作動異常が生じていることを判定することが可能になる。また内燃機関１１の出力トルクが大きいときほど車両加速度Ｇが大きくなり易いために、車両加速度Ｇは内燃機関１１の出力トルクの指標値であると云える。
【００４４】
本処理では、エアフロメータ３４が異常である場合であり（ステップＳ１２：ＮＯ）、且つ加速度センサ３５が正常に作動している場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、同加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇが判定値Ｊｇより大きいか否かが判断される（ステップＳ１６）。そして、車両加速度Ｇが判定値Ｊｇより大きい場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているために内燃機関１１の出力トルクが大きくなっているとして、補助機構４０の作動異常が発生していると判断される（ステップＳ１４）。一方、車両加速度Ｇが判定値Ｊｇ以下である場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常が発生していると判断されない（ステップＳ１４の処理がジャンプされる）。
【００４５】
なお、本実施の形態では、実験やシミュレーションの結果をもとにスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きいことを的確に判定することの可能な車両加速度Ｇが予め求められるとともに、同車両加速度Ｇに相当する値が上記判定値Ｊｇとして電子制御ユニット３０に記憶されている。
【００４６】
これにより、スロットルセンサ３３の検出信号を用いることなく、正常に作動している加速度センサ３５の検出信号を用いて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００４７】
なお、電子スロットルシステムの故障時において（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、エアフロメータ３４および加速度センサ３５が共に異常である場合には（ステップＳ１２：ＮＯ且つステップＳ１５：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常の有無を判定することができないとして、ステップＳ１４およびステップＳ１６の処理がジャンプされる。
【００４８】
このように本処理では、エアフロメータ３４が正常に作動しているときには同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて補助機構４０の作動異常の有無が判定される一方、エアフロメータ３４に異常が発生しているときには加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の有無が判定される。その後、本処理は一旦終了される。
【００４９】
本実施の形態によれば、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれかを用いて補助機構４０の作動異常の有無の判定を実行することができるため、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができる。そのため、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができるようになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）電子スロットルシステムの故障時において、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにした。これにより、スロットルセンサ３３以外のセンサの検出信号を用いて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができるため、電子スロットルシステムの故障時における補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００５１】
（２）補助機構４０の作動異常の有無の判定を、エアフロメータ３４の正常作動時においては同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づき実行し、エアフロメータ３４の異常発生時においては加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づき実行するようにした。そのため、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができ、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができるようになる。
【００５２】
（３）内燃機関１１が駆動源として車両１０に搭載された装置において、同車両１０に設けられた加速度センサ３５により出力トルク指標値としての車両加速度Ｇを検出することができ、その車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。
【００５３】
（４）車両加速度Ｇが予め定められた判定値Ｊｇより大きいときに補助機構４０の作動異常が発生していると判定するようにした。そのため、補助機構４０の作動異常の発生によって内燃機関１１の出力トルクが大きくなっていること、すなわちスロットル開度ＴＡが不要に大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００５４】
（５）電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生によってスロットル開度ＴＡが不要に大きくなっていることを精度よく判定することができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態にかかる装置は、内燃機関１１の吸気通路１２内の吸入空気の圧力（吸気圧）を検出するための圧力センサを新たに設けるとともに、同圧力センサにより検出される吸気圧に基づいて内燃機関１１の吸入空気量ＧＡを検出する装置にも、その構成を適宜変更したうえで適用することができる。こうした装置においては、吸気圧センサにより検出される吸気圧に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにすればよい。具体的には、例えば予め定められた所定圧力よりも圧力センサにより検出される吸気圧が高いことをもって、補助機構４０の作動異常が発生していると判定することが可能である。こうした構成によっても、スロットル開度ＴＡが不要に大きくなる補助機構４０の作動異常の発生に起因して内燃機関１１の出力トルクが大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００５６】
・エアフロメータ３４の正常作動時に同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて補助機構４０の作動異常を判定する処理を省略してもよい。すなわち電子スロットルシステムの故障時に、エアフロメータ３４の状態によることなく、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにしてもよい。
【００５７】
・補助機構４０の作動異常の有無の判定を、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇを用いて実行することに限らず、内燃機関１１の出力トルク指標値として車両加速度Ｇ以外の値を車両１０に設けられる何らかの検出センサにより検出するとともに同トルク指標値に基づいて実行するようにしてもよい。具体的には、内燃機関１１の気筒（詳しくは、燃焼室１５）内の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサを新たに設けるとともに、内燃機関１１の圧縮行程や燃焼行程における所定のタイミングにおいて筒内圧センサにより検出される出力トルク指標値としての筒内圧に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。また、クランクセンサ３１により検出される出力トルク指標値としての機関回転速度ＮＥの単位時間あたりの変化速度を算出するとともに、同変化速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。その他、車両１０の走行速度を検出するための車速センサを新たに設けるとともに、同車速センサにより検出される出力トルク指標値としての走行速度の単位時間あたりの変化速度を算出して、同変化速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することなども可能である。
【００５８】
・加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づく判定、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づく判定、クランクセンサ３１により検出される機関回転速度ＮＥに基づく判定、および車速センサにより検出される車両１０の走行速度に基づく判定のうちの複数を組み合わせて実行するようにしてもよい。こうした構成によっても、複数のセンサのうちの正常に作動しているセンサの検出信号に基づいて補助機構４０の作動異常の有無の判定を実行することができるため、同判定を精度良く実行することができる。
【００５９】
・補助機構４０の作動異常として、スロットル開度ＴＡが不要に大きくなる異常の発生を判定することに代えて、あるいは併せて、スロットル開度ＴＡが不要に小さくなる異常の発生を判定するようにしてもよい。スロットル開度ＴＡが不要に小さくなる異常の発生を判定するための条件としては、以下の（条件ニ）〜（条件チ）などを挙げることができる。（条件ニ）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において車両加速度Ｇが所定値より大きくならないこと。（条件ホ）エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡが所定量以下であること。（条件ヘ）内燃機関１１の圧縮行程や燃焼行程における所定のタイミングにおいて筒内圧センサにより検出される筒内圧が所定圧以下であること。（条件ト）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において、クランクセンサ３１により検出される機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変化速度が所定値より大きくならないこと。（条件チ）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において、車速センサによって検出される車両１０の走行速度の単位時間あたりの変化速度が所定値より大きくならないこと。
【００６０】
・電子スロットルシステムの故障時においてスロットル開度ＴＡを保持する開度（前記所定開度Ｗｄ）は、車両１０の退避走行が可能になる開度に限らず、目的に応じて任意に変更することができる。所定開度としては、例えば内燃機関１１の運転を継続するために最低限必要なスロットル開度ＴＡに相当する開度を設定することができる。
【００６１】
・本発明は、車両に駆動源として搭載される内燃機関の吸気系に適用することに限らず、工場内に設置される内燃機関の吸気系などにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…車両、１１…内燃機関、１２…吸気通路、１３…スロットルバルブ、１３Ａ…回転軸、１４…スロットルモータ、１５…燃焼室、１６…燃焼噴射弁、１８…点火プラグ、１９…ピストン、２０…クランクシャフト、２１…排気通路、３０…電子制御ユニット、３１…クランクセンサ、３２…アクセルセンサ、３３…スロットルセンサ、３４…エアフロメータ（吸気センサ）、３５…加速度センサ（検出センサ）、４０…補助機構、４１…バルブレバー、４２…退避走行用スプリング、４３…バルブリターンレバー、４４…バルブリターンスプリング、４５…中間ストッパ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スロットルシステムと同システムの故障時にスロットル開度を所定開度に変更して保持する補助機構とが設けられた機関吸気系の異常判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の吸気系に、電子スロットルシステムを搭載することが多用されている。この電子スロットルシステムは、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブや、同スロットルバルブに連結されたスロットルモータ等を備えている。
【０００３】
そして電子スロットルシステムでは、アクセル操作部材の操作量に基づいてスロットル開度についての制御目標値（目標スロットル開度）が算出されるとともに、目標スロットル開度と実際のスロットル開度とが一致するようにスロットルモータの作動制御が実行される。
【０００４】
電子スロットルシステムではアクセル操作部材とスロットルバルブとの機械的なリンクが排除されているために、同システムの故障によって実際のスロットル開度が目標スロットル開度に収束しなくなると、スロットルバルブの制御が不能になってしまう。
【０００５】
そのため従来、電子スロットルシステムが故障した際に、ばね等の機械要素からなる補助機構により、スロットル開度を退避走行の可能な所定開度で保持する装置が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の補助機構は、スロットルバルブを所定開度に向けて常時付勢するばねにより作動する構造になっている。そして電子スロットルシステムの正常作動時には、スロットルモータの駆動制御が実行されて、スロットルバルブが補助機構による付勢力に抗して作動するようになる。一方、電子スロットルシステムの故障時には、スロットルモータの駆動が停止されて、スロットルバルブが補助機構による付勢力によって作動することにより、スロットル開度が所定開度に変化して保持されるようになる。
【０００６】
ここで、電子スロットルシステムの故障時においてスロットルモータの駆動を停止したとしても、例えばスロットルバルブが固着するなど、補助機構が適正に作動しなくなる異常が発生して、スロットル開度を所定開度にすることができなくなる場合がある。特許文献１には、そうした補助機構の作動異常が発生していることをスロットルセンサにより検出されるスロットル開度に基づいて判定する装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に記載の装置によれば、電子スロットルシステムの故障時において補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができるために、同異常の発生に適切に対処することが可能になる。
【０００９】
ただし、こうした装置では、故障している電子スロットルシステムの一構成であるスロットルセンサを通じて補助機構の作動異常の有無が判定されるために、そうした異常発生の判定自体、これが適正に実行されているか否かについての懸念も拭いきれず、いまだ改善の余地を残すものとなっている。
【００１０】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子スロットルシステムの故障時における補助機構の作動異常の発生の有無を適正に判定することのできる吸気量調節システムの異常判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の装置では、その機関吸気系に、スロットルバルブに連結されたスロットルモータの作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムが設けられる。また機関吸気系には、スロットルバルブを常時付勢するばねを有して電子スロットルシステムの故障時において前記ばねの付勢力によってスロットル開度を所定開度で保持する補助機構と、内燃機関の吸入空気量を検出するための吸気センサとが設けられる。さらに上記装置には、内燃機関の出力トルク指標値を検出するための検出センサが設けられる。
【００１２】
上記装置では、補助機構の作動異常が発生した場合と同作動異常が発生していない場合とで内燃機関の吸入空気量、ひいては出力トルクが変化する範囲が異なるために、そうした内燃機関の出力トルクをもとに補助機構に作動異常が生じていることを判定することが可能になる。
【００１３】
この点をふまえて請求項１に記載の装置では、電子スロットルシステムが故障したときに、検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の発生の有無が判定される。こうした装置によれば、故障している電子スロットルシステムの一部を構成するセンサの検出信号を用いることなく、内燃機関の出力トルクの指標値を検出するためのセンサであって機関吸気系に設けられた吸気センサ以外のセンサの検出信号を用いて、補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における補助機構の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００１４】
上述したように補助機構の作動異常が発生した場合と同作動異常が発生していない場合とで内燃機関の吸入空気量が変化する範囲が異なるため、吸気センサが正常に作動している条件下であれば、同吸気センサにより検出される吸入空気量に基づいて補助機構に作動異常が生じていることを判定することができる。
【００１５】
この点をふまえて請求項２に記載の装置では、吸気センサが正常に作動しているときには吸気センサにより検出される吸入空気量に基づいて補助機構の作動異常の有無が判定される。一方、吸気センサに異常が発生しているときには検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の有無が判定される。
【００１６】
こうした装置によれば、吸気センサおよび検出センサのいずれかを用いて補助機構の作動異常の有無の判定を実行することができるため、吸気センサおよび検出センサのいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができる。そのため、補助機構の作動異常の発生の有無をより適正に判定することができるようになる。
【００１７】
内燃機関が駆動源として車両に搭載されている場合、内燃機関の出力トルクが大きいときほど車両の加速度が大きくなり易いため、車両の加速度は内燃機関の出力トルクの指標値であると云える。
【００１８】
請求項３に記載の装置によれば、内燃機関が駆動源として車両に搭載される装置において、同車両に設けられた加速度センサにより前記出力トルク指標値としての車両の加速度を検出することができ、その検出した加速度に基づいて補助機構の作動異常の発生の有無を判定することができる。
【００１９】
請求項４に記載の装置では、前記出力トルク指標値に基づいて補助機構の作動異常の有無を判定する場合に、出力トルク指標値が予め定められた判定値より大きいときに上記作動異常が発生していると判定される。そのため請求項４に記載の装置によれば、補助機構の作動異常の発生によって内燃機関の出力トルクが大きくなっていること、すなわちスロットル開度が不要に大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００２０】
請求項５に記載の装置では、駆動源として内燃機関が搭載された車両における電子スロットルシステムの故障時に、補助機構により、車両の退避走行が可能になる所定開度でスロットル開度が保持される。
【００２１】
そのため請求項５に記載の装置によれば、電子スロットルシステムの故障時における車両の退避走行に際して、補助機構の作動異常の発生によってスロットル開度が不要に大きくなっていることを精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態にかかる機関吸気系の異常判定装置の概略構成を示す略図。
【図２】補助機構およびその周辺の構造を概略的に示す略図。
【図３】フェイルセーフ処理の具体的な実行手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる機関吸気系の異常判定装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に示すように、車両１０には駆動源としての内燃機関１１が搭載されている。内燃機関１１の吸気通路１２にはスロットルバルブ１３が設けられている。このスロットルバルブ１３にはスロットルモータ１４が連結されている。スロットルモータ１４の作動制御を通じて、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節される。これにより、吸気通路１２を通じて燃焼室１５内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）が調節される。また、内燃機関１１の吸気通路１２には燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６の開弁駆動に伴って吸気通路１２の内部に燃料が噴射される。内燃機関１１の燃焼室１５においては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１８による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン１９が往復移動し、クランクシャフト２０が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１５から排気通路２１に送り出される。
【００２４】
車両１０には、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御ユニット３０が設けられている。この電子制御ユニット３０には、車両１０や内燃機関１１の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。各種センサとしては、例えばクランクシャフト２０の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ３１や、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量（アクセル踏み込み量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ３２、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロットルセンサ３３が設けられている。その他、吸入空気量ＧＡを検出するためのエアフロメータ３４や、車両１０の前後方向における加速度、すなわち車両１０の加速や減速に伴い発生する加速度（車両加速度Ｇ）を検出するための加速度センサ３５なども設けられている。
【００２５】
電子制御ユニット３０は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットルモータ１４の駆動制御（スロットル制御）や、燃料噴射弁１６の作動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１８の作動制御（点火時期制御）などといった機関制御を実行する。
【００２６】
なお、上記スロットル制御は次のように実行される。すなわち先ず、アクセル踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいてスロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度）が設定される。そして、この目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットルモータ１４の作動が制御される。このように本実施の形態では、内燃機関１１の吸気系に、スロットルバルブ１３、スロットルモータ１４、電子制御ユニット３０、およびスロットルセンサ３３により構成される電子スロットルシステムが設けられている。
【００２７】
本実施の形態の車両１０には、スロットルバルブ１３を付勢するばねを備えた補助機構４０が設けられている。そして、電子スロットルシステムが故障して実際のスロットル開度ＴＡが目標スロットル開度に収束されなくなったときに、補助機構４０のばねの付勢力によって、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄに変更されて保持されるようになっている。この所定開度Ｗｄとしては、車両１０の退避走行が可能になるスロットル開度ＴＡが予め設定されている。これにより、車両１０の走行のために最低限必要な吸入空気量が確保されるようになるため、このときスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄである状況に応じたかたちで燃料噴射制御や点火時期制御を実行することにより、車両１０の退避走行性能が確保されるようになる。上記所定開度Ｗｄとしては具体的には、電子スロットルシステムの正常作動時における内燃機関１１のアイドル運転に際して設定される目標スロットル開度よりも若干大きい開度が設定される。
【００２８】
以下、上記補助機構４０およびその周辺構造について詳細に説明する。
図２に示すように、スロットルバルブ１３の回転軸１３Ａにはバルブレバー４１が連結されている。このバルブレバー４１には、スロットルバルブ１３を開弁方向に回転させるように同バルブレバー４１を付勢する退避走行用スプリング４２が設けられている。また、補助機構４０はバルブレバー４１に対して独立して運動可能なバルブリターンレバー４３を備えている。このバルブリターンレバー４３には、スロットルバルブ１３を閉弁方向に回転させるように、バルブリターンレバー４３を付勢するバルブリターンスプリング４４が設けられている。そして、上記バルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１が上記退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２より大きくなるように、それら付勢力Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ設定されている。
【００２９】
バルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１によって押圧されてバルブリターンレバー４３が移動する際に同バルブリターンレバー４３が突き当たる位置には、それ以上のバルブリターンレバー４３の移動を禁止する中間ストッパ４５が設けられている。そして、例えば電子スロットルシステムの故障時など、スロットルモータ１４の駆動が停止されると、バルブリターンレバー４３が中間ストッパ４５に突き当たる位置まで移動するとともに同位置で保持されるようになる。また、このときバルブレバー４１は、退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２によって押圧されることにより、バルブリターンレバー４３に突き当たる位置で保持される。
【００３０】
このように補助機構４０では、スロットルモータ１４の駆動が停止されたときに、中間ストッパ４５によってバルブリターンレバー４３およびバルブレバー４１の移動が共に規制された状態（図２に示す状態）になることにより、同バルブレバー４１に連結されたスロットルバルブ１３の開度が所定開度Ｗｄで保持される。
【００３１】
なお電子スロットルシステムの正常作動時において、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄより大きい開度に変更する際には、スロットルモータ１４の駆動力により、バルブレバー４１およびバルブリターンレバー４３がバルブリターンスプリング４４の付勢力Ｆ１に抗して（図２に矢印ＯＰで示す方向に）移動するようになる。一方、電子スロットルシステムの正常作動時において、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄより小さい開度に変更する際には、スロットルモータ１４の駆動力により、バルブレバー４１が退避走行用スプリング４２の付勢力Ｆ２に抗して（図２に矢印ＣＬで示す方向に）移動するようになる。
【００３２】
ここで、電子スロットルシステムの故障時においてスロットルモータ１４の駆動を停止したとしても、例えばスロットルバルブ１３が固着するなど、補助機構４０が適正に作動しなくなる異常が発生することによって、スロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄにすることができなくなる場合がある。そして、この場合には車両１０の退避走行に際して内燃機関１１の出力トルクの制限を適正に行うことができなくなってしまう。
【００３３】
そのため本実施の形態では、そうした補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する判定処理を実行するとともに、その判定処理において補助機構４０の作動異常が発生したと判定されたときに、燃料噴射弁１６の開弁駆動や点火プラグ１８による点火動作を強制停止させるようにしている。
【００３４】
こうした補助機構４０の作動異常が発生したことを判定するためには、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄになっていないことが分かればよいため、これをスロットルセンサ３３の検出信号をもとに判定することが考えられる。この場合には、故障している電子スロットルシステムの一構成であるスロットルセンサ３３を通じて補助機構４０の作動異常の有無が判定されることとなるため、判定精度の低下を招くおそれがあるばかりか、判定自体を実行することができなくなる可能性もある。
【００３５】
そのため本実施の形態では、スロットルセンサ３３以外のセンサの検出信号を用いて、補助機構の作動異常の発生の有無を判定するようにしている。
以下、上述した判定処理を含むフェイルセーフ処理の実行手順について説明する。
【００３６】
図３はフェイルセーフ処理の具体的な実行手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御ユニット３０により実行される。
【００３７】
図３に示すように、この処理では先ず、電子スロットルシステムが故障しているか否かが判断される（ステップＳ１０）。ここでは、以下の（条件イ）〜（条件ハ）のいずれかが満たされることをもって、電子スロットルシステムが故障していると判断される。
（条件イ）スロットル開度ＴＡと目標スロットル開度との差が大きい状態が所定時間以上継続されていること。
（条件ロ）スロットルセンサ３３の検出信号が異常な値になっていること。
（条件ハ）スロットルモータ１４の駆動電流が異常な値になっていること。
【００３８】
そして、電子スロットルシステムが故障していないと判断される場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
一方、電子スロットルシステムが故障していると判断されると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、スロットルモータ１４の駆動が停止される（ステップＳ１１）。このときスロットル開度ＴＡを所定開度Ｗｄに変更して保持するべく、補助機構４０が作動するようになる。そして、その後において補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定する処理が実行される。
【００３９】
補助機構４０の作動異常が発生してスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているときには、作動異常が発生していないときと比較して、内燃機関の吸入空気量ＧＡが多くなる。そのため、エアフロメータ３４が正常に作動している条件下であれば、エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっていること、すなわち補助機構４０に作動異常が生じていることを判定することができる。
【００４０】
本処理では、エアフロメータ３４が正常に作動している場合に（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。そして、吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ以上である場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているために吸入空気量ＧＡが多くなっているとして、補助機構４０の作動異常が発生していると判断される（ステップＳ１４）。一方、吸入空気量ＧＡが所定量Ｌｇａ未満である場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常が発生していると判断されない（ステップＳ１４の処理がジャンプされる）。
【００４１】
なお、本実施の形態では、実験やシミュレーションの結果をもとにスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きいことを的確に判定することの可能な吸入空気量ＧＡが予め求められるとともに、同吸入空気量ＧＡに相当する量が上記所定量Ｌｇａとして電子制御ユニット３０に記憶されている。
【００４２】
これにより、スロットルセンサ３３の検出信号を用いることなく、正常に作動しているエアフロメータ３４の検出信号を用いて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００４３】
エアフロメータ３４の異常時には、同エアフロメータ３４の検出信号を用いて補助機構４０の作動異常の有無を判定することはできない。
補助機構４０の作動異常が発生してスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているときには、作動異常が発生していないときと比較して、内燃機関の吸入空気量ＧＡが多くなっているために内燃機関１１の出力トルクが大きくなる。そのため、そうした内燃機関１１の出力トルクをもとに、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっていること、すなわち補助機構４０に作動異常が生じていることを判定することが可能になる。また内燃機関１１の出力トルクが大きいときほど車両加速度Ｇが大きくなり易いために、車両加速度Ｇは内燃機関１１の出力トルクの指標値であると云える。
【００４４】
本処理では、エアフロメータ３４が異常である場合であり（ステップＳ１２：ＮＯ）、且つ加速度センサ３５が正常に作動している場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、同加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇが判定値Ｊｇより大きいか否かが判断される（ステップＳ１６）。そして、車両加速度Ｇが判定値Ｊｇより大きい場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、スロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きくなっているために内燃機関１１の出力トルクが大きくなっているとして、補助機構４０の作動異常が発生していると判断される（ステップＳ１４）。一方、車両加速度Ｇが判定値Ｊｇ以下である場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常が発生していると判断されない（ステップＳ１４の処理がジャンプされる）。
【００４５】
なお、本実施の形態では、実験やシミュレーションの結果をもとにスロットル開度ＴＡが所定開度Ｗｄより大きいことを的確に判定することの可能な車両加速度Ｇが予め求められるとともに、同車両加速度Ｇに相当する値が上記判定値Ｊｇとして電子制御ユニット３０に記憶されている。
【００４６】
これにより、スロットルセンサ３３の検出信号を用いることなく、正常に作動している加速度センサ３５の検出信号を用いて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。そのため、電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００４７】
なお、電子スロットルシステムの故障時において（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、エアフロメータ３４および加速度センサ３５が共に異常である場合には（ステップＳ１２：ＮＯ且つステップＳ１５：ＮＯ）、補助機構４０の作動異常の有無を判定することができないとして、ステップＳ１４およびステップＳ１６の処理がジャンプされる。
【００４８】
このように本処理では、エアフロメータ３４が正常に作動しているときには同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて補助機構４０の作動異常の有無が判定される一方、エアフロメータ３４に異常が発生しているときには加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の有無が判定される。その後、本処理は一旦終了される。
【００４９】
本実施の形態によれば、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれかを用いて補助機構４０の作動異常の有無の判定を実行することができるため、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができる。そのため、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができるようになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）電子スロットルシステムの故障時において、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて、補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにした。これにより、スロットルセンサ３３以外のセンサの検出信号を用いて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができるため、電子スロットルシステムの故障時における補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができる。
【００５１】
（２）補助機構４０の作動異常の有無の判定を、エアフロメータ３４の正常作動時においては同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づき実行し、エアフロメータ３４の異常発生時においては加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づき実行するようにした。そのため、エアフロメータ３４および加速度センサ３５のいずれか一方に異常が発生している状況であっても同判定を精度良く実行することができ、補助機構４０の作動異常の発生の有無を適正に判定することができるようになる。
【００５２】
（３）内燃機関１１が駆動源として車両１０に搭載された装置において、同車両１０に設けられた加速度センサ３５により出力トルク指標値としての車両加速度Ｇを検出することができ、その車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。
【００５３】
（４）車両加速度Ｇが予め定められた判定値Ｊｇより大きいときに補助機構４０の作動異常が発生していると判定するようにした。そのため、補助機構４０の作動異常の発生によって内燃機関１１の出力トルクが大きくなっていること、すなわちスロットル開度ＴＡが不要に大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００５４】
（５）電子スロットルシステムの故障時における車両１０の退避走行に際して、補助機構４０の作動異常の発生によってスロットル開度ＴＡが不要に大きくなっていることを精度よく判定することができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態にかかる装置は、内燃機関１１の吸気通路１２内の吸入空気の圧力（吸気圧）を検出するための圧力センサを新たに設けるとともに、同圧力センサにより検出される吸気圧に基づいて内燃機関１１の吸入空気量ＧＡを検出する装置にも、その構成を適宜変更したうえで適用することができる。こうした装置においては、吸気圧センサにより検出される吸気圧に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにすればよい。具体的には、例えば予め定められた所定圧力よりも圧力センサにより検出される吸気圧が高いことをもって、補助機構４０の作動異常が発生していると判定することが可能である。こうした構成によっても、スロットル開度ＴＡが不要に大きくなる補助機構４０の作動異常の発生に起因して内燃機関１１の出力トルクが大きくなっていることを精度良く判定することができる。
【００５６】
・エアフロメータ３４の正常作動時に同エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡに基づいて補助機構４０の作動異常を判定する処理を省略してもよい。すなわち電子スロットルシステムの故障時に、エアフロメータ３４の状態によることなく、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定するようにしてもよい。
【００５７】
・補助機構４０の作動異常の有無の判定を、加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇを用いて実行することに限らず、内燃機関１１の出力トルク指標値として車両加速度Ｇ以外の値を車両１０に設けられる何らかの検出センサにより検出するとともに同トルク指標値に基づいて実行するようにしてもよい。具体的には、内燃機関１１の気筒（詳しくは、燃焼室１５）内の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサを新たに設けるとともに、内燃機関１１の圧縮行程や燃焼行程における所定のタイミングにおいて筒内圧センサにより検出される出力トルク指標値としての筒内圧に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。また、クランクセンサ３１により検出される出力トルク指標値としての機関回転速度ＮＥの単位時間あたりの変化速度を算出するとともに、同変化速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することができる。その他、車両１０の走行速度を検出するための車速センサを新たに設けるとともに、同車速センサにより検出される出力トルク指標値としての走行速度の単位時間あたりの変化速度を算出して、同変化速度に基づいて補助機構４０の作動異常の発生の有無を判定することなども可能である。
【００５８】
・加速度センサ３５により検出される車両加速度Ｇに基づく判定、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づく判定、クランクセンサ３１により検出される機関回転速度ＮＥに基づく判定、および車速センサにより検出される車両１０の走行速度に基づく判定のうちの複数を組み合わせて実行するようにしてもよい。こうした構成によっても、複数のセンサのうちの正常に作動しているセンサの検出信号に基づいて補助機構４０の作動異常の有無の判定を実行することができるため、同判定を精度良く実行することができる。
【００５９】
・補助機構４０の作動異常として、スロットル開度ＴＡが不要に大きくなる異常の発生を判定することに代えて、あるいは併せて、スロットル開度ＴＡが不要に小さくなる異常の発生を判定するようにしてもよい。スロットル開度ＴＡが不要に小さくなる異常の発生を判定するための条件としては、以下の（条件ニ）〜（条件チ）などを挙げることができる。（条件ニ）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において車両加速度Ｇが所定値より大きくならないこと。（条件ホ）エアフロメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡが所定量以下であること。（条件ヘ）内燃機関１１の圧縮行程や燃焼行程における所定のタイミングにおいて筒内圧センサにより検出される筒内圧が所定圧以下であること。（条件ト）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において、クランクセンサ３１により検出される機関回転速度ＮＥの単位時間当たりの変化速度が所定値より大きくならないこと。（条件チ）ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されてから所定時間が経過するまでの間において、車速センサによって検出される車両１０の走行速度の単位時間あたりの変化速度が所定値より大きくならないこと。
【００６０】
・電子スロットルシステムの故障時においてスロットル開度ＴＡを保持する開度（前記所定開度Ｗｄ）は、車両１０の退避走行が可能になる開度に限らず、目的に応じて任意に変更することができる。所定開度としては、例えば内燃機関１１の運転を継続するために最低限必要なスロットル開度ＴＡに相当する開度を設定することができる。
【００６１】
・本発明は、車両に駆動源として搭載される内燃機関の吸気系に適用することに限らず、工場内に設置される内燃機関の吸気系などにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…車両、１１…内燃機関、１２…吸気通路、１３…スロットルバルブ、１３Ａ…回転軸、１４…スロットルモータ、１５…燃焼室、１６…燃焼噴射弁、１８…点火プラグ、１９…ピストン、２０…クランクシャフト、２１…排気通路、３０…電子制御ユニット、３１…クランクセンサ、３２…アクセルセンサ、３３…スロットルセンサ、３４…エアフロメータ（吸気センサ）、３５…加速度センサ（検出センサ）、４０…補助機構、４１…バルブレバー、４２…退避走行用スプリング、４３…バルブリターンレバー、４４…バルブリターンスプリング、４５…中間ストッパ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブに連結されたスロットルモータの作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムと、前記スロットルバルブを付勢するばねを有してなるとともに前記電子スロットルシステムの故障時において前記ばねの付勢力によって前記スロットル開度を予め定められた所定開度で保持してなる補助機構と、内燃機関の吸入空気量を検出するための吸気センサと、が設けられてなる機関吸気系の異常判定装置であって、
前記内燃機関の出力トルク指標値を検出するための検出センサを更に備え、
前記電子スロットルシステムの故障時において前記検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて前記補助機構の作動異常の発生の有無を判定する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
当該装置は、前記作動異常の有無の判定を、前記吸気センサの正常作動時においては同吸気センサにより検出される吸入空気量に基づき実行し、前記吸気センサの異常発生時においては前記検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づき実行する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
前記内燃機関は駆動源として車両に搭載されるものであり、
前記検出センサは、前記出力トルク指標値としての前記車両の加速度を検出するべく、同車両に設けられた加速度センサである
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
当該装置は、前記出力トルク指標値に基づいて前記作動異常の有無を判定する場合、前記出力トルク指標値が予め定められた判定値より大きいときに前記作動異常が発生していると判定する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
前記内燃機関は駆動源として車両に搭載されるものであり、
前記所定開度は、前記車両の退避走行が可能になるスロットル開度である
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項１】
スロットルバルブに連結されたスロットルモータの作動制御を通じてスロットル開度を制御する電子スロットルシステムと、前記スロットルバルブを付勢するばねを有してなるとともに前記電子スロットルシステムの故障時において前記ばねの付勢力によって前記スロットル開度を予め定められた所定開度で保持してなる補助機構と、内燃機関の吸入空気量を検出するための吸気センサと、が設けられてなる機関吸気系の異常判定装置であって、
前記内燃機関の出力トルク指標値を検出するための検出センサを更に備え、
前記電子スロットルシステムの故障時において前記検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づいて前記補助機構の作動異常の発生の有無を判定する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
当該装置は、前記作動異常の有無の判定を、前記吸気センサの正常作動時においては同吸気センサにより検出される吸入空気量に基づき実行し、前記吸気センサの異常発生時においては前記検出センサにより検出される出力トルク指標値に基づき実行する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
前記内燃機関は駆動源として車両に搭載されるものであり、
前記検出センサは、前記出力トルク指標値としての前記車両の加速度を検出するべく、同車両に設けられた加速度センサである
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
当該装置は、前記出力トルク指標値に基づいて前記作動異常の有無を判定する場合、前記出力トルク指標値が予め定められた判定値より大きいときに前記作動異常が発生していると判定する
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の機関吸気系の異常判定装置において、
前記内燃機関は駆動源として車両に搭載されるものであり、
前記所定開度は、前記車両の退避走行が可能になるスロットル開度である
ことを特徴とする機関吸気系の異常判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２５２４５（Ｐ２０１２−２２５２４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３１８１（Ｐ２０１１−９３１８１）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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