JP2001227401A

JP2001227401A - 車両のエンジン診断装置

Info

Publication number: JP2001227401A
Application number: JP2000037101A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Inada; 嘉宏稲田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン燃費の悪化原因が運転のしかたや走
行条件にあるのか、あるいはエンジンの劣化によるもの
かは、燃費を計測しただけでは判断できない。【解決手段】筒内圧力を検出する手段と、これを筒内
圧力検出時の運転状態に応じた筒内圧力の基準値と比較
する比較手段と、比較結果に基づいて燃費悪化を判定す
る判定手段とを設ける。筒内圧力の低下は燃費に反映さ
れるため、これを正常時の筒内圧力に相当する基準値と
比較することでエンジン劣化による燃費の悪化を判定す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両のエンジン診断
装置に関し、特に圧縮・燃焼圧力の低下による燃費の悪
化を判定しうるようにした診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と解決すべき課題】従来、車両の燃費その
ものを精密に計測することを目的とした装置は種々提案
されている。例えば特開平8-334052号公報に開示されて
いる燃料消費量演算装置では、燃料噴射量の積算値と車
両の走行距離とから走行燃費を算出するようにしてい
る。

【０００３】しかしながら、この種の燃費計では実際に
消費された燃料量は正確に知ることができるものの、エ
ンジン自体の劣化による燃費の悪化は知ることはできな
い。例えばピストンリングや吸排気バルブの摩耗により
圧縮圧力または燃焼圧力が低下すると燃費が悪化する
が、このような燃費悪化要因は燃料消費量計では判断す
ることができないので、燃費が悪化したときにそれがエ
ンジンの劣化によるものであるのか、あるいは運転のし
かたや走行条件によるものであるのかを知ることができ
ない。

【０００４】本発明はこのような観点からなされたもの
で、エンジンの圧縮圧力または燃焼圧力を監視すること
により燃費悪化を的確に判定可能とすることを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンの圧縮行程から燃焼行程内で筒内圧力を検出する筒
内圧力検出手段、前記筒内圧力検出時の車両またはエン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、前記筒内
圧力の検出結果と前記運転状態に応じて定まる基準値と
を比較する比較手段、この比較結果に基づいて筒内圧力
低下の有無を判定する判定手段、を備えた車両のエンジ
ン診断装置を構成する。

【０００６】請求項２の発明は、エンジンの圧縮行程か
ら燃焼行程内で複数気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力
検出手段、任意の気筒の筒内圧力を他の気筒を含む１以
上の気筒の筒内圧力を基準値として比較する比較手段、
比較結果に基づいて筒内圧力低下の有無を判定する判定
手段、を備えた車両のエンジン診断装置を構成する。

【０００７】請求項３の発明は、上記請求項１の発明に
おいて、エンジンの圧縮行程から燃焼行程内の異なる２
点で筒内圧力を検出すると共に、前記２点の筒内圧力の
差が当該筒内圧力検出時の運転状態に応じて定まる基準
値よりも大であるときに筒内圧力低下と判定するものと
する。

【０００８】請求項４の発明は、上記請求項２の発明の
基準値を、複数気筒の検出筒内圧力の平均値で与えるも
のとする。

【０００９】請求項５の発明は、上記請求項１または請
求項２の発明において、筒内圧力として少なくとも最大
燃焼圧力を検出するものとする。

【００１０】請求項６の発明は、上記請求項１または請
求項２の発明において、エンジンの回転速度、負荷、燃
焼開始時期がそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容
変動幅以内にあることを条件として筒内圧力の検出を行
うものとする。

【００１１】請求項７の発明は、上記請求項１または請
求項２の発明において、筒内圧力の低下量が予め定めら
れた基準値よりも大である判定の回数が基準回数に達し
たときに筒内圧力低下の判定結果を出力するものとす
る。

【００１２】請求項８の発明は、上記請求項１または請
求項２の発明において、筒内圧力低下の判定結果を得た
ときに運転者に警告を発する警告手段を有するものとす
る。

【００１３】

【作用・効果】ピストンリングや吸排気バルブの摩耗等
に原因してシリンダのシール性が低下すると、圧縮行程
ないし燃焼行程での筒内圧力が正常時よりも低下する。
したがって筒内圧力を実測してこれを正常時の値と比較
することにより、筒内圧力の低下による燃費の悪化を知
ることが可能である。

【００１４】そこで請求項１の発明では、運転状態検出
手段によりエンジンまたは車両の運転状態を検出し、そ
のときの筒内圧力検出結果を当該運転状態に応じて設定
した基準値と比較している。基準値は当該運転状態下で
の正常な筒内圧力またはその相関値として設定しておく
ことができ、この基準値よりも実際の筒内圧力が小であ
れば筒内圧力低下すなわち燃費悪化と判定することがで
きる。

【００１５】また、筒内圧力を、圧縮行程から燃焼行程
内の予め定めた２点について検出し、各検出圧力の差を
当該筒内圧力検出時の運転状態に応じて設定した基準値
と比較するものとすれば、例えば排気バルブの異常によ
る燃焼行程途中での筒内圧力の急減などの燃費悪化要因
を検出することができる。

【００１６】これに対して、請求項２の発明では複数気
筒の筒内圧力を検出し、各気筒間の筒内圧力の相互比較
により筒内圧力の低下を判定する。すなわち、ある気筒
に対して隣接する他の気筒の筒内圧力を基準値とする比
較、あるいは複数の気筒の筒内圧力の平均値を基準値と
して比較することにより任意の気筒の筒内圧力の低下を
判定できる。この場合、気筒間の比較により判定ができ
るので、必ずしも特定の運転状態下で筒内圧力の検出を
行う必要はない。

【００１７】筒内圧力の低下は、これを予め定めた基準
回数以上検出したときにはじめて最終的な圧力低下と判
定するようにすれば判定の精度を高めることができる。
ただし、負荷や点火時期が急変する過渡状態で筒内圧力
を検出すると誤差を生じるおそれがあるので、筒内圧力
の検出はエンジン運転状態が定常的であるとき、すなわ
ちエンジン回転速度、負荷、燃焼開始時期が予め定めた
時間以上継続して許容変動幅以内にあるときに行うこと
が望ましい。一方、回転速度変動が緩やかであれば燃料
カット中であっても判定は可能である。なお前記の負荷
は吸入空気量または燃料噴射量で、燃焼開始時期は火花
点火式エンジンでは点火時期、圧縮着火式エンジンでは
燃料噴射時期でそれぞれ代表させることができる。

【００１８】また、筒内圧力の判定結果は、たとえば車
両の自己診断装置に記憶させておくことにより、もし異
常な筒内圧力減少履歴があったときには定期点検の際に
対処することが可能となる。ただし、判定した筒内圧力
の減少量が予め定められた基準値よりも大であるときに
運転者に警告を発する警告手段を備えることにより、筒
内圧力の低下が起こった時点でのより速やかな対応を促
すことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。図１に本発明を適用した車両の機械的
構成例を概念的に示す。図１において、１はエンジン、
２は自動変速機を示している。３はエンジンコントロー
ラであり、主としてエアフローメータ４からの吸入空気
量信号とクランク角センサ５からのエンジン回転速度信
号とに基づいてエンジン１の燃料噴射量および点火時期
を決定する。また、６はエンジン１のスロットル開度を
検出する開度センサ、７はエンジンの筒内圧力を検出す
る圧力センサである。

【００２０】８は変速機２の変速位置を検出するシフト
ポジションスイッチ、９は車速を検出する車速センサ、
１０はこれら各種検出手段からの信号に基づいてエンジ
ンの筒内圧力低下による燃費悪化を判定する燃費悪化判
定装置である。

【００２１】燃費悪化判定装置１０は、筒内圧力検出部
１１、比較部１２、燃費悪化判定部１３からなってい
る。なお、これら燃費悪化判定装置１０とエンジン制御
演算部３とは図外のマイクロコンピュータ等により構成
されるエンジンコントローラ内に構成される。

【００２２】筒内圧力検出部１１は上述のクランク角セ
ンサ５からのクランク位置信号と圧力センサ７からの筒
内圧力信号とに基づき、エンジン１の特定の１気筒また
は複数気筒の筒内圧力を予め設定されたクランクタイミ
ングにて検出する。

【００２３】比較部１２は、上述のようにして検出した
筒内圧力を予め定められた基準値と比較してその結果を
燃費悪化判定部１３に出力する。

【００２４】燃費悪化判定部１３は、比較部１２からの
比較結果に基づき、予め定められた以上の筒内圧力低下
があること判定したときには、警告装置１４を作動させ
て筒内圧力の低下による燃費悪化が生じていることを運
転者に警告する。

【００２５】次に、上記燃費悪化判定装置１０を上記の
ようにマイクロコンピュータで構成した場合のプログラ
ム動作例につき図２以下に示した流れ図に沿って説明す
る。なお、この判定動作の処理は例えば回転同期で周期
的に実行される。

【００２６】図２に示した判定動作では、エンジンの最
大燃焼圧力の低下に基づいて燃費悪化を判定している。
この処理では、まずクランク角センサ５と筒内圧力セン
サ７からの信号に基づいて燃焼行程中の最大燃焼圧力Ａ
を検出する（ステップ２０１）。次いで、このときの運
転状態を検出する（ステップ２０２）。運転状態として
は、クランク角センサ５からの信号によるエンジン回転
速度、エンジンコントローラ３から得られる点火時期お
よび燃料噴射量値である。そして、これらの運転状態量
によって代表される運転状態における正常時の最大燃焼
圧力値Ｂを比較基準値として求める。これは、例えば前
記運転状態量に応じて最大燃焼圧力値Ｂが得られるよう
に予め実験的に設定しておいたマップを検索することに
より求める。なお、点火時期を参照しているのは、回転
速度および燃料噴射量が同一であっても、例えばノック
コントロール等により点火時期が変化すると最大燃焼圧
力が異なってくるからである。

【００２７】次に、上記検出最大燃焼圧力Ａと正常時最
大燃焼圧力値Ｂとを比較する（ステップ２０４）。ここ
ではＢからＡを減じた結果が予め定めた許容値Ｃよりも
大であれば、適正な燃焼圧力が得られていないものとし
て、判定カウンタＤを加算する（ステップ２０５）。判
定カウンタＤは、圧力低下の頻度がある程度に達したと
きに最終的な判定を下して判定精度を高めるためのもの
であり、すなわち前記処理の繰り返しによりＢ−Ａ＞Ｃ
の結果が連続してＥ回を越えたときに燃費悪化の判定を
下す（ステップ２０７，２０８）。これに対して、１回
でもＢ−Ａ≦Ｃの結果が得られたときはカウンタＤを０
にリセットして判定処理の１回の制御ループを終了する
（ステップ２０６）。

【００２８】ところで、この制御では判定を実行する運
転状態を特定していないが、既述したようにエンジンが
ある程度定常的な運転状態にあるときに判定を行うのが
精度の観点からは望ましい。具体的には、例えばスロッ
トル開度センサ６から検出されるスロットル開度とエン
ジン回転速度がともにある程度の時間許容範囲内にある
ことを条件として判定を行う。また、エンジンの典型的
な定常状態としては車両停止中のアイドル運転時があげ
られる。このようなアイドル運転時に判定を行うには、
車速センサ９からの信号により車両が停止していること
を、シフトポジションＳＷ８からの信号により変速機ニ
ュートラル位置であることを、スロットル開度センサ６
の信号からスロットルが全閉位置であることを、クラン
ク角センサ５の信号からアイドル回転速度であることを
それぞれ検出し、これらの条件を満たしたときにアイド
ル運転時であると判断して判定処理を開始させるように
する。一方、筒内圧力は、燃焼時でなくともエンジンが
回転していれば燃焼室の圧縮圧力として発生する。した
がって、例えば減速燃料カット中であっても判定可能で
ある。減速燃料カットの状態は、例えばエンジンコント
ローラ３からの燃料噴射量信号等から判断することがで
きる。

【００２９】図３に判定動作の第２の実施形態を示す。
これは多気筒エンジンの各気筒の最大燃焼圧力を検出
し、これらの相互比較により筒内圧力の低下および燃費
悪化を判定するようにしている。筒内圧力の低下は、最
も簡単には隣接する気筒同士の比較でも判定することが
可能であるが、この実施形態では全気筒の最大燃焼圧力
の平均値を基準値として設定し、これとの比較により特
定気筒の筒内圧力の低下の有無を判定するようにしてい
る。

【００３０】すなわち、この処理ではまず全気筒の最大
燃焼圧力を検出し、その平均値Ｂを算出する（ステップ
３０１，３０２）。次いで、任意のｎ番目の気筒（流れ
図では「＃ｎ気筒」で示す。）の最大燃焼圧力Ａを求め
る（ステップ３０３）。以後の、Ｂ−Ａの演算結果と許
容値Ｃとの比較に始まるステップ３０４〜３０８の判定
ルーチンは図２のステップ２０４〜２０８と同様であ
る。例えば４気筒エンジンの場合は、ｎ＝１，２，３，
４について前記の処理を繰り返すことで全気筒について
の燃焼圧力の低下および燃費悪化要因の有無を判定する
ことができる。

【００３１】この実施形態では、気筒間の筒内圧力の相
互比較により燃費悪化を判定するようにしているので、
運転状態を検出しなくとも判定を行えるという利点があ
る。

【００３２】図４に判定動作の第３の実施形態を示す。
これはエンジンの燃焼行程内の２点の筒内圧力に基づい
て燃費悪化容易の有無を判定するようにしたものであ
る。すなわち、まず最大燃焼圧力Ａと燃焼下死点での燃
焼圧力Ｂとを検出する（ステップ４０１）。次に図２と
同様にして運転状態を検出し、当該運転状態での比較基
準値Ｃを検索する（ステップ４０３）。この基準値Ｃは
最大燃焼圧力Ａと燃焼下死点での燃焼圧力Ｂとの差につ
いての基準となるものであり、運転状態に応じて正常時
の基準が得られるように予め設定されたマップを検索す
ることにより求められる。ここではＡ−Ｂの演算結果が
基準値Ｃよりも大のときは燃焼過程での圧力リークが発
生していると考えられるところから、判定カウンタＤを
加算するようにしている（ステップ４０４〜４０５）。
以降の燃費判定に関する論理は図２のステップ２０４以
降と同様である。

【００３３】排気バルブあるいはその動弁系の異常によ
り燃焼行程の途中で筒内圧力が急減するような不具合が
発生した場合、上死点付近で発生する最高燃焼圧力のみ
を監視していたのではこれを検出することはできない
が、この実施形態によればこうした不具合をも確実に検
出して燃費悪化要因として判断することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の機械的構成例を示す概念
図。

【図２】燃費判定の実施形態による第１の動作例を示す
流れ図。

【図３】燃費判定の実施形態による第２の動作例を示す
流れ図。

【図４】燃費判定の実施形態による第３の動作例を示す
流れ図。

【符号の説明】

１エンジン２自動変速機３エンジンコントローラ４エアフローメータ５クランク角センサ６スロットル開度センサ７筒内圧力センサ８シフトポジションスイッチ９車速センサ１０燃費悪化検出装置１１筒内圧力検出部１２比較部１３燃費悪化判定部１４警告装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの圧縮行程から燃焼行程内の筒内
圧力を検出する筒内圧力検出手段、前記筒内圧力検出時
の車両またはエンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段、前記筒内圧力の検出結果と前記運転状態に応じ
て定まる基準値とを比較する比較手段、この比較結果に
基づいて筒内圧力低下の有無を判定する判定手段、を備
えた車両のエンジン診断装置。
【請求項２】エンジンの圧縮行程から燃焼行程内で複数
気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段、任意の気
筒の筒内圧力を他の気筒を含む１以上の気筒の筒内圧力
を基準値として比較する比較手段、比較結果に基づいて
筒内圧力低下の有無を判定する判定手段、を備えた車両
のエンジン診断装置。
【請求項３】エンジンの圧縮行程から燃焼行程内の異な
る２点で筒内圧力を検出すると共に、前記２点の筒内圧
力の差が当該筒内圧力検出時の運転状態に応じて定まる
基準値よりも大であるときに筒内圧力低下と判定するよ
うにした請求項１に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項４】基準値は、複数気筒の検出筒内圧力の平均
値で与えられる請求項２に記載の車両のエンジン診断装
置。
【請求項５】筒内圧力として少なくとも最大燃焼圧力を
検出する請求項１または請求項２に記載の車両のエンジ
ン診断装置。
【請求項６】エンジンの回転速度、負荷、燃焼開始時期
がそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内
にあることを条件として筒内圧力の検出を行う請求項１
または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項７】判定手段は、筒内圧力の低下量が予め定め
られた基準値よりも大である判定の回数が基準回数に達
したときに筒内圧力低下の判定結果を出力する請求項１
または請求項２に記載の車両のエンジンの診断装置。
【請求項８】判定手段は、筒内圧力低下の判定結果を得
たときに運転者に警告を発する警告手段を有する請求項
１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。