JP2002532646A - クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良検出のためのシステム及び方法 - Google Patents

クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良検出のためのシステム及び方法

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JP2002532646A JP2000587163A JP2000587163A JP2002532646A JP 2002532646 A JP2002532646 A JP 2002532646A JP 2000587163 A JP2000587163 A JP 2000587163A JP 2000587163 A JP2000587163 A JP 2000587163A JP 2002532646 A JP2002532646 A JP 2002532646A
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Abstract

(57)【要約】 クランクケース圧力（１５０）に基づいてエンジン動作不良を検出する新しいシステム及び方法であって、現在のエンジン動作状態を表すレファレンス値を決定し（１５２）、そのレファレンス値を使用して、レファレンス値の関数として変化するクランクケース圧力限界値を決定する（１６０）。検出されたクランクケース圧力は、前記限界値と比較され（１６２）それによって、故障状態が存在する時期を決定する。好ましくは、レファレンス値は、エンジンスピード（１５４）及び要求されているエンジントルク（１５６）の関数であり、故障判定の感度を制御する校正可能な定数を掛けた第２次項を含む。感度は、すべてのエンジンスピード及び負荷にわたって等しく検出可能な故障を与えるように調整でき、又、より高いエンジンスピードで起こる故障に対してより高い感度を与えるようにもでき、より高いエンジン負荷で起こる故障に対してより高い感度を与えるようにもできる。このシステム及び方法は、エンジン故障の決定に基づいてエンジンを制御する。後に続く制御は、例えば、自動車運転者に警告を発すること、利用可能なエンジントルクを減らすること（１６８）、エンジンを停止すること（１７０）、及び／又は、次のサービス又は保守のために故障を記録すること(log)（１７４）を含んでもよい。シリンダ／ピストンの故障を早期に検出することによって、自動車運転者及び／又はエンジン制御器に対し、より重大なエンジン損傷を防止するための救済措置を取るためにより多くの時間が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるエンジン動作不良をクランクケース圧力を用いて
検出するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
内燃機関の制御において、従来の実務では電子制御ユニットが利用される。こ
の制御ユニットは、エンジン及びそれに関連するの種々の機能を制御するために
、揮発性及び不揮発性メモリ、入出力ドライバ回路、及び、記憶された命令のセ
ットを実行可能なプロセッサを有する。ある種の電子制御ユニットは、多数のセ
ンサ、アクチュエータ、及び、種々の機能を制御するために必要なその他の電子
制御ユニットと情報のやり取りをする。ここでいう種々の機能には、例えば、エ
ンジンの動作不良の診断、燃料配送、トランスミッション制御又はその他の多く
のものの種々の面を含んでいる。
【０００２】 内燃機関の動作不良診断は一般的に行なわれている。それは、エンジンの大き
な損傷を避けるための救済措置を講ずる機会を提供するために、エンジンの故障
又は動作不良が生じる前又は生じたらなるべく早くそれを検知することが望まし
いからである。ピストンに関連する種々のエンジン動作不良を検出するために、
クランクケース圧力が利用されてきた。一つの方法は、クランクケース圧力が予
め定めた敷居値を超えたときに信号を出す圧力リミットスイッチを利用するもの
である。この方法は、特定の用途に基づいて、又は、動作中に同様のクランクケ
ース圧力を呈する一つのエンジンファミリーに基づいて、選択された圧力リミッ
トスイッチを必要とする。予め定めた敷居値を超えたクランクケース圧力が生じ
ると、リミットスイッチが信号を発し、その信号が、故障を表すために電子制御
ユニットで使用される。その後、電子制御ユニットは、個々の用途に応じて適当
な動作を行なう。例えば、警告メッセージを生成したり、インジケータを光らせ
たり、エンジンを停止したりする。
【０００３】 クランクケース圧力に基づいてエンジン動作不良を検出するもう一つの方法は
、現在のクランクケース圧力を代表する連続的に変化しうる信号を出す圧力セン
サを利用する。電子制御ユニットは、圧力センサによって生成された信号を周期
的にサンプル抽出して、それを、予め定めたクランクケース圧力限界と比較する
。圧力限界は一般に、最大定格エンジンスピード及び負荷（又はパワー）におい
て予測されるクランクケース圧力に基づいて決定される値である。この方法によ
り、種々の用途に対して唯一のクランクケース圧力センサを利用することができ
る。なぜなら、限界値は、各エンジンあるいは各エンジンファミリごとに校正し
て電子制御ユニットに記憶することができるからである。この方法は、最大のス
ピード且つ負荷におけるピストン又はシリンダに関連する種々の動作不良を検出
することができるが、比較的低いスピード及び負荷において差し迫っている故障
を検出するには不十分である。しかも、破滅的損傷を避けるために、電子制御ユ
ニット又は自動車運転者に、救済措置を取れるだけの十分な時間を与えるべく、
できるだけ速く故障又は差し迫った故障を検出することが望ましい。
【０００４】
【発明の開示】
従って、本発明の一つの目的は、エンジンクランクケース圧力に基づいてエン
ジン動作不良を高精度で検出する方法及びシステムを提供することにある。
【０００５】 本発明の他の一つの目的は、種々の用途に応じて選択可能又は調整可能な感度
を有するエンジン動作不良検出のシステム及び方法を提供することにある。
【０００６】 本発明の更に他の一つの目的は、エンジンスピード及び負荷が低いときに、ピ
ストン／シリンダ関係のエンジン動作不良を検出するシステム及び方法を提供す
ることにある。
【０００７】 本発明の更に他の一つの目的は、すべてのスピード及び負荷における過剰クラ
ンクケース圧力の等しい検出能力を有する、エンジン故障検出のシステム及び方
法を提供することにある。
【０００８】 本発明の更に他の一つの目的は、エンジンが最大より小さいパワーで動作して
いるときに機能するエンジン保護のシステム及び方法を提供することにある。
【０００９】 本発明の更に他の一つの目的は、エンジンの始動直後に損傷したピストンの状
態を検出できるエンジン保護のシステム及び方法を提供することにある。
【００１０】 本発明は上記目的及びその他の目的を達成するものであって、エンジンの動作
不良を検出する方法を提供する。その方法は、クランクケース圧力を検知し、少
なくとも一つのエンジン動作パラメータの現在値を決定し、クランクケース圧力
を、前記少なくともエンジン動作パラメータの関数として変化する限界と比較す
る工程を有する。この方法は更に、クランクケース圧力が限界を超えたことを表
示を出す工程を有し、更に、この表示に基づいてエンジンを制御する工程を有し
てもよい。一つの実施の形態では、エンジン動作パラメータに基づいて一つの指
標値が決定され、これが、クランクケース圧力限界値を擁するルックアップテー
ブルにアクセスするために使用される。好ましくは、指標値は、エンジンスピー
ドと要求されるトルクの関数である。もちろん、前記少なくとも一つのエンジン
動作パラメータは、計測され、検出され、計算され、又は推測される種々のエン
ジン動作パラメータの内のいずれかの一つ又は複数で良く、例えば、エンジンス
ピード、実際のトルク又は要求されるトルク、オイル温度、オイル圧力、燃料温
度、冷却材温度等が含まれる。
【００１１】 上記目的を達成するため、及び、本発明の他の目的、構成、効果を実現するた
めに、コンピュータが読取り可能な記憶媒体が提供される。そのコンピュータが
読取り可能な記憶媒体は、エンジン故障検出能力を高めたコンピュータが実行可
能な命令を表す情報をそこに記憶している。そのコンピュータが読取り可能な記
憶媒体は、少なくとも一つのエンジン動作パラメータに基づいてクランクケース
圧力限界を決定する命令を有する。そのコンピュータが読取り可能な記憶媒体は
更に、検出されたクランクケース圧力を、決定された限界と比較し、その検出さ
れたクランクケース圧力が限界を超えたときに信号を生成する命令も有する。
【００１２】 エンジンクランクケース圧力に基づく高度な故障検出のためのシステムは、ク
ランクケース圧力を示す連続的に変化しうる信号を提供するクランク圧力センサ
を含み、これは、内燃機関を制御するために、電子制御ユニットに連絡している
。システムは更に、エンジン動作パラメータを表す信号を提供する少なくとも一
つの追加センサを有する。電子制御ユニットは、クランクケース圧力センサによ
って提供される信号に基づいてクランクケース圧力を表す値を決定する制御ロジ
ックを有する。電子制御ユニットは更に、前記少なくとも一つの追加センサによ
って提供される信号に基づいてエンジン動作状態を表すレファレンス値を決定す
るための制御ロジックを有する。電子制御ユニットは、このレファレンス値を、
クランクケース圧力に対する現在の限界を決定するために使用し、クランクケー
ス圧力値と前記限界とを比較する。クランクケース圧力値が限界値を超えている
場合は、制御ロジックが、対応する故障信号又は故障コードを生成する。故障コ
ードは、将来サービス要員が参照するために記憶し、又、電子制御ユニットによ
って次の処理のために使用してもよい。次の処理には、サービスインジケータの
点灯、利用可能エンジンパワーの低下、及び／又はエンジン停止が含まれる。
【００１３】 本発明による効果は多数ある。例えば、本発明によれば、エンジンが最大パワ
ー未満で運転しているときに故障の検出が可能である。本発明によれば、エンジ
ンが再起動したほとんど直後の故障ピストンの状態を再検出できる。本発明は、
具体的な適用に基づいてその感度を変更するように調整または校正することがで
きる調整可能故障検出ストラテジを提供する。
【００１４】 上記目的及び本発明のその他の目的、特徴、効果は、本発明を実施するための
最も好ましいモードの下記詳細説明と添付図面から明らかである。
【００１５】
【発明を実施するための最良の実施形態】
図１に、本発明による、クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良検出の
システムを示す。このシステム（全体を符号１０で示す）は、複数のシリンダを
有するエンジン１２を有する。シリンダの一つを代表して符号１４として図示し
てある。好ましい実施形態ではエンジン１２は、複数シリンダの圧縮点火内燃機
関であって、例えば、シリンダ数が４、６、８、１２、１６又は２４のディーゼ
ルエンジンである。周知のように、各シリンダ１４は、連接棒２０を介してクラ
ンク軸１８と連動するピストン１６を有する。ソレノイド２４を有する電子噴射
器２２が、揺れ腕２６を介してカム軸２６と連動して、エンジン１２への燃料供
給を制御するようになっている。ピストン１６は、燃焼室３２をピストン／シリ
ンダの反対側３４から分離するためのピストンリング３０を有する。ピストン／
シリンダの反対側３４は、開放されたクランクケース換気構造のクランクケース
３６と、流体的に連通している。
【００１６】 システム１０は、好ましくはクランクケース圧力センサを有し、これが、クラ
ンクケース３６内の圧力を示す連続的に変化する信号を出す。本発明の一実施形
態では、クランクケース圧力センサ３８は、大気に連通したゲージ圧力変換器で
あって、±５ボルトの範囲で±１ｐｓｉｇの圧力に対応する。システム１０は更
に、クランク軸１８の回転速度及び／又は位置を検出するエンジンスピードセン
サ３９を有する。システム１０は更に、自動車の運転者から要求される所望のエ
ンジントルクを示すアクセルペダル４２の位置を判定するアクセル／スロットル
・ペダルセンサ４０をも有する。システム１０は更に、エンジン１４又は自動車
（図示せず）の動作の状態又はパラメータに応じて表示する信号を生成するため
の他の種々のセンサ４４を有してもよい。センサ４４は、種々の選択的エンジン
操作モード（ストップエンジンオーバライド、クルーズ制御の選択及び設定等を
含む）を選択するための運転者インタフェースに接続された適当なスイッチ類に
加えて、ブースト圧力、空気温度、オイル温度、オイル圧力、オイルレベル、燃
料圧力、自動車速度、及び冷却材レベルを示す信号を出すための適当なセンサを
含んでもよい。エンジン及び／又は自動車の動作パラメータ又は状態も、センサ
２０によって示された検出された一つ又は複数のパラメータ又は動作状態に基づ
いて、計算され、判定され、又は推論されてもよい。例えば、アクセルペダルセ
ンサ４０からの信号に基づいて、要求されているトルクを推論又は判定すること
ができる。同様に、エンジンスピードと要求されているトルクとに基づいて、エ
ンジンパワーを決定（判定）することができる。当業者には理解できるであろう
が、同様にして、その他の種々のエンジン動作パラメータ又はレファレンス(ref
erence)値を決定することができる。
【００１７】 センサ４４は、入力ポート及び／又は調節(conditioning)回路４８を介して制
御器４６と電気的に接続されている。好ましい実施形態では、制御器４６は、ミ
シガン州デトロイト市のデトロイトディーゼル社(Detroit Diesel Corporation)
から入手可能なＤＤＥＣ制御器である。この制御器の他の種々の特徴については
、米国特許第5,477,827号、及び同5,445,128号に詳細に記載されている（この引
用によって、これら文献全体がここに取り込まれる）。制御器４６は、好ましく
は、データ及び制御バス５４を介してコンピュータで読取り可能な記憶媒体５２
と接続されたマイクロプロセッサ５０を有する。コンピュータで読取り可能な記
憶媒体５２は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）５６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）５８、キープアライブメモリ（ＫＡＭ）６０等として機能する種々の公知の
デバイスのいずれでもよい。コンピュータで読取り可能な記憶媒体は、制御器４
６のようなコンピュータを介して実行可能な命令を表すデータを記憶できる種々
の公知の物理的なデバイスのいずれによってでも実行されうる。公知のデバイス
には、一時的又は永久的にデータを記憶できる磁気的、光学的及び組合せの媒体
のほか、例えば、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等が
含まれる。
【００１８】 コンピュータで読取り可能な記憶媒体５２は、エンジン１４等の自動車の種々
のシステムやサブシステムを制御するために関連するハードウェアと連携して使
用されるプログラム命令（ソフトウェア）、校正値や動作変数等を表すデータを
含む。制御器４６は、センサ４４から入力ポート４８を通じて信号を受け取り、
出力信号を生成して、これを、出力ポート６４を通して種々のアクチュエータ６
２及び／又はコンポーネントへ提供することができる。信号は又、表示装置６６
に提供されてもよい。表示装置６６は、自動車の運転者にシステム操作と関係す
る情報を伝える発光具６８等の種々のインジケータを含みうる。もちろん、必要
ならば、文字、音声、映像その他の表示器又はインジケータを利用することもで
きる。
【００１９】 引き続き図１において、本発明によれば、制御器４６及び関連するハードウェ
ア及び／ソフトウェアによって実行される制御ロジックは、圧力センサ３８によ
って表示される現在のクランクケース圧力が、現在のエンジン動作状態と関連す
る限界を超えたかどうかを判断する。エンジンスピード（ＲＰＭ）及び要求され
るエンジントルクを含む一つ又は複数の検出された及び／又は計算されたエンジ
ン動作パラメータから、エンジン動作値、参照(reference)値又は指標値が判定
される。当業者には理解できるであろうが、本発明による制御ロジックは、下記
のようなプログラムされたマイクロプロセッサによって実現されるのが好ましい
。しかし、本発明の概念又は範囲から離れること無しに、制御ロジックを実現す
るために、種々の別のハードウェア及び／又はソフトウェアを利用することも可
能である。
【００２０】 制御器４６と運転者及び／又はサービス要員の間で種々の情報を交換するため
に、データ・診断・プログラミング・インタフェース７０を、コネクタ７２を介
して選択的に制御器４６に接続してもよい。インタフェース７０は、コンピュー
タで読取り可能な記憶媒体５２内で、コンフィギュレーション設定、校正変数、
ルックアップテーブル値、制御ロジック、エンジン動作不良を検出するための圧
力敷居値等の値を変更するために使用することもできる。
【００２１】 動作において、図１に示したような開放クランクケース換気システムは、エン
ジンパワーの関数として変化するクランクケース圧力を有する。正常動作中に、
クランクケース３６内の圧力は、燃焼室３２内の圧力よりも遥かに低い。種々の
シリンダ／ピストン関連故障又は動作不良の結果として、クランクケース３６内
の圧力上昇がもたらされる。ある種の機械的故障では燃焼室３２内の圧縮が殆ど
完全に失われ、それに関連してクランクケース圧力が急激に上昇するが、多くの
故障又は動作不良では、より緩やかに進行する。従って、本発明は、現在のエン
ジン動作状態の関数として変化し、種々の用途に応じられるように調整すること
のできるクランクケース圧力限界を用いて、通常動作変化によるクランクケース
圧力の上昇と、差し迫った又は徐々に進行する故障状態を示すクランクケース圧
力の上昇とを区別するシステム及び方法を提供する。
【００２２】 本発明の好ましい実施形態では、測定されたクランクケース圧力が、現在のエ
ンジン動作状態に基づく対応限界値を超えたときに、クランクケース圧力動作不
良又は故障が表示される。好ましくは、限界値は、コンピュータで読取り可能な
記憶媒体の中に記憶され、少なくとも一つの測定された及び／又は計算されたエ
ンジン動作パラメータによって指標を付けられたルックアップテーブル内に記憶
される。エンジン動作パラメータは、例えば、エンジンスピード、エンジン負荷
（例えば、要求されるトルクによって表される）、エンジンパワー等である。故
障状態の判定に対する感度は、エンジンスピードや負荷が高くなると感度を増す
ようにするとか、すべてのスピードや負荷に対してほぼ等しくなるように、一つ
又は複数の対応する校正変数によって校正又は調整することができる。従って、
本発明による高感度が、ある領域のエンジン負荷及びエンジンスピードの動作不
良を検出するシステム及び方法を提供する。更に、本発明は、破滅的なエンジン
損傷が起きる前にエンジン動作不良を早めに検出して警告するので、自動車運転
者及び／又はエンジン制御器による救済措置をとることができる。
【００２３】 図２は、本発明による、クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良検出シ
ステム又は方法の校正及び動作を示すグラフである。図２のグラフは、正常動作
状態の６シリンダディーゼルエンジンについての実際のエンジン動作データを示
す。一般的に線１０２、１０４、１０６で示されたデータ１００は、「正常な」
動作状態の（即ちクランクケース圧力故障がない）エンジンスピード及び要求さ
れるトルクに基づく計算されたエンジン動作パラメータの関数としてのＣＣＰ（
クランクケース圧力）（キロパスカル）を表す。データ１００は、一般的に線１
１０で代表される対応するクランクケース圧力限界値１０８を決定するのに使用
できる。選択されたエンジン動作パラメータ（ＥＯＰ）に反映された現在のエン
ジン動作状態についてクランクケース圧力故障が存在するのがいつかを判断する
ために、適当な圧力限界値（ＣＣＰＬ）が使用される。クランクケース圧力限界
１１０は、理論的に確定することもでき、又、現場試験、エンジンの動力計試験
、保証データ等を利用して経験的に確定することもできる。同様に、特定の故障
を示す適当なＥＯＰを、同様な試験に基づいて選択することもでき、又、特定の
用途及び特定の故障に基づいて変化させることもできる。
【００２４】 クランクケース圧力限界値は、エンジンごとのバラツキを考慮に入れて、正常
動作状態で観測されると予測される最大クランクケース圧力値よりも十分に高く
校正することが好ましい。これにより、誤って検出する確率が低下する一方で、
故障判定における確信が高まる。適当な圧力限界が一旦確立すると、コンピュー
タが読取り可能な記憶媒体５２内に、好ましくはルックアップテーブルの形で、
一つ又は複数の限界値１０８が記憶される。当業者には理解できるであろうが、
内挿、外挿や、コンピュータが読取り可能な記憶媒体５２内に記憶されたパラメ
ータや値や定数を用いた計算によって、種々の中間値を決定することもできる。
【００２５】 本発明の一つの実施形態では、故障判定の感度を調整するために、感度即ち調
整定数Ｋ１が使われる。図２のグラフは、感度調整をしない、即ちＫ１をゼロと
した場合の、エンジン速度及び要求されるトルクに基づいたエンジン動作パラメ
ータを表す。従って、より高いエンジンスピードで生じる圧力変化に対しては、
故障判定は、もっと感度が高い。曲線１０２は、要求されるトルクが０％（エン
ジンのアイドリングに対応する）から１００％（１００％スロットルに対応する
）まで変化するとき、一定のエンジンスピード（１３５０ＲＰＭ）の曲線を表す
。同様に、曲線１０４及び１０６は、トルクが０％から１００％に変化するとき
に、一定のエンジンスピード（それぞれ、１６５０ＲＰＭ及び１９５０ＲＰＭ）
の関数である一つの選択されたエンジン動作パラメータ又はレファレンス値の関
数として、測定されたクランクケース圧力を表す。
【００２６】 図２の実施形態で、エンジン動作パラメータは次式で表される： ＥＯＰ＝（Ｎe＊ＴＱe+Ｋ1＊Ｎe 2）／（Ｋ1＊Ｋ2+１） ここに、Ｎeは、毎分回転数（ＲＰＭ）で表すエンジンスピードを表し、（ＴＱ
）は、スロットルペダル位置センサによって表示される要求されるエンジントル
クであり、Ｋ1は感度定数であり、Ｋ2は、種々のエンジンについてＥＯＰを縮小
拡大（スケール）するためのスケーリング係数即ち正規化(normalization)係数
である。この例では、Ｋ1はゼロであり、Ｋ2は２４００ＲＰＭの限界を表す。従
って、クランクケース圧力故障検出の感度、即ち、故障状態にトリガをかけるの
に必要とされるＣＣＰの変化は、比較的高いエンジンスピードで生じる故障に対
して、より感度が高いように調整される。これは、１９５０ＲＰＭの曲線１０６
とこれに対応する限界値の間の差が、１６５０ＲＰＭの曲線１０４又は１３５０
ＲＰＭの曲線１０２の値に比べて小さいことからわかる。本発明によれば、故障
検出能力及び信頼性を改善するために、検出感度を、特定のエンジンの構造及び
／又は用途に基づいて調整することができる。
【００２７】 図３は、エンジン動作パラメータ（それは、エンジンスピード及び要求される
トルクの関数である）の関数として、クランクケース圧力データ１２０を示す。
ここでは、負荷又は要求されるトルクが比較的高い場合に感度を増すように選択
される感度係数即ち調整係数Ｋ1を有する。好ましい実施形態では、Ｋ1は、０（
１６進数）とＦＦ（１６進数）の間の値を持つ１バイトの校正定数である。即ち
、１ビット当り５＊１0−６で表される０から０．００１２７５の範囲にスケー
ルされた値に対応する０及び２５５に相当する。図３は、Ｋ1をＦＦ（１６進数
）とし、Ｋ2を２４００とするときの値を示す。ここに、ＥＯＰは図２について
説明したのと同様に計算される。図２との比較のために、クランクケース限界曲
線１２８（代表値１３０も示す）に加えて、一定エンジンスピード曲線１２２、
１２４、１２６が示されている。一定エンジン負荷（スロットル）曲線１３２、
１３４は、一定エンジンスピード曲線１２２、１２４、１２６の対応する各点を
通っている。従って、曲線１３２は、エンジンスピードがアイドリングから１９
５０ＲＰＭまで変化するとき、一定の要求トルク即ち一定のスロットルペダル位
置について、エンジン動作パラメータの関数として観測された「正常な」クラン
クケース圧力値を表している。一方、曲線１３４は、エンジンスピードがアイド
リングから１９５０ＲＰＭまで変化するとき、より低い一定スロットルペダル位
置に対する圧力値を表している。従って、クランクケース圧力故障状態は、観測
されたクランクケース圧力が、選択されたエンジン動作値の現在の値に対する限
界値を超えるときに示されるが、これは、図２に示す感度に比べて、より高いエ
ンジン負荷に対して感度が高い。
【００２８】 次に、図４は、選択されたエンジン動作パラメータの関数としてクランクケー
ス圧力を示すグラフであって、この場合、すべてのエンジンスピード及び負荷に
ついてほぼ等しい感度を与えるように校正された感度係数を有する。エンジンス
ピード１３５０、１６５０、１９５０ＲＰＭにそれぞれ対応する一定エンジンス
ピード曲線１４２、１４４、１４６、及び開放スロットル曲線１４８に加えて、
クランクケース圧力限界曲線１４０が示されている。図示のように、曲線１４２
、１４４、１４６、１４８は、これらの曲線のいずれかの一つの上の一つの値と
それに対応する限界値との差がほぼ同じになるように、エンジン動作範囲全体で
ほぼ等しい対応する値を有する。従って、このシステムは、すべてのエンジンス
ピード及び負荷にわたって、クランクケース圧力故障に対して実質的に等しい感
度を有する。図示されたデータは、図２及び図３を参照して、上述のようにして
計算されたＥＯＰを用い、Ｋ1の値を３０（１６進数）すなわち４８、Ｋ2の値を
２４００として作ったものである。
【００２９】 図１〜図４を参照して以上に説明したように、本発明は、対応するクランクケ
ース圧力限界値にアクセスしあるいはこれを選択するべく、指標値あるいはレフ
ァレンス値として参照される調整可能なエンジン動作パラメータを、好ましくは
ルックアップテーブルに記憶された状態で、提供する。これによって、ルックア
ップテーブルを記憶するために必要なメモリを最小限にしつつ、クランクケース
圧力限界の校正で、調整可能な感度及び柔軟性が与えられる。メモリ利用効率の
面では明らかに劣るが、指標変数（ＥＯＰ）を調整する代わりに、２次元又は３
次元のルックアップテーブルを利用することもできる。更に、多次元ルックアッ
プテーブルは、本発明の好ましい方法（クランクケース圧力限界値を記憶するた
めに１次元のテーブル即ち配列を利用する方法）に比べて、校正及び検証のため
に、遥かに長い開発時間を必要とする。
【００３０】 次に、図５は、本発明による、クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良
検出のシステム及び方法の動作を示すフローチャートを示す。当業者には理解で
きるであろうが、このフローチャートは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハ
ードウェアとソフトウェアの組合せによって実行又は実現できる制御ロジックを
表している。好ましくは、種々の機能がＤＤＥＣ制御器等のプログラムされたマ
イクロプロセッサによって実現されるが、専用の電気回路、電子回路又は集積回
路によって実行される一つ又は複数の機能を含んでいてもよい。制御ロジックは
、種々の公知のプログラミング及び処理技術又はストラテジによって実行可能で
あり、ここに単に説明の都合で表した順序即ちシーケンスに限定されるものでは
ない。例えば、割込み又は事象駆動処理が、典型的にはリアルタイム制御、自動
車用のエンジン又はトランスミッションの制御等の用途に採用される。同様に、
本発明の目的、特徴、効果を実現するためには、並行処理、多重タスキング、多
重織糸(multi-threading)のシステム及び方法を利用することもできる。本発明
は、図示の制御ロジックを実行するために使用される具体的なプログラム言語、
オペレーティングシステム、プロセッサ、又は回路に依存しない。
【００３１】 ブロック１５０に示すように、クランクケース圧力（ＣＣＰ）が測定される。
ブロック１５２に示すように、現在のエンジン動作状態が判定される。これは例
えば、ブロック１５４に示す現在の（瞬間又は平均の）エンジンスピード及び／
又は、ブロック１５６に示す現在の要求されるエンジントルクの判定を含む。ブ
ロック１５８に示すように、現在のエンジン動作状態に基づいて、現在の指標値
が決定される。指標値は、例えば、検出された及び／又は計算で求めた現在のエ
ンジン動作状態を表す値を用いて算出される。次に、ブロック１６０に示すよう
に、指標値に基づいて、クランクケース圧力限界値が決定される。別の言い方を
すれば、指標値は、ブロック１６０に示すように、クランクケース圧力限界関数
の領域を定義するもので、その範囲は、好ましくはルックアップテーブルと適当
な内挿及び／又は外挿を介して決定される。もちろん、限界値は、具体的な用途
の必要性に応じて、適当な定数と動作変数とに基づいて計算することができる。
ブロック１６２に示すように、現在のクランクケース圧力値は、対応する限界値
と比較される。次に、ブロック１６４に示すように、エンジンは、前記比較に基
づいて制御される。現在のＣＣＰの値が、対応する限界値よりも低いか等しい場
合は、ブロック１６６に示すように、正常な運転が継続される。ブロック１６４
で、現在のＣＣＰの値が、対応する限界値を超えていると判定された場合は、エ
ンジン制御は、ブロック１６８に示すように利用可能なエンジントルクを低下さ
せること、ブロック１７０に示すようにエンジンを停止すること、ブロック１７
２に示すように運転者に警告すること、及び／又はブロック１７４に示すように
エンジン制御器内で故障の状態又はコードをログ(記録；log)すること、を含む
。このコードは、その後、故障状態を診断し復旧するときに、サービス要員又は
フリート(fleet)操作員によって利用される。
【００３２】 当業者には理解できるであろうが、図５に示す制御ロジックは、一般に、エン
ジンが運転している限り繰り返して実行され運用される。プログラムされたマイ
クロプロセッサの実行において、現在のエンジン動作状態及びクランクケース圧
力の判定に当って、例えば約１００ｍｓｅｃ毎に繰り返すバックグラウンド制御
ループ又は２次的制御ループで、センサ信号がサンプル抽出される。
【００３３】 上述のように、本発明は、検出されたクランクケース圧力に基づいて、シリン
ダ／ピストンの故障を検出するシステム及び方法を提供する。本発明は、誤った
表示を出す可能性を減らす一方で、種々の故障状態の早期検出を可能にするため
に、調整可能な感度を提供する。所望の感度に基づいて、好ましくは要求される
エンジントルク及びエンジンスピードの２次的(second order)関数を利用して、
指標変数を調整することにより、システムメモリが効率的に利用される。本発明
は、エンジンスピードが高いとき、負荷が大きいときにはより速く故障状態を検
出するように、又は、すべてのエンジン速度及び負荷にわたって実質的に等しく
検出するように、調節できる検出感度を提供する。
【００３４】 以上、本発明の実施形態を図示し説明したが、これらの実施形態は、本発明の
すべての可能な形態を図示し説明するものではない。明細書で使用される言葉は
、限定的なものではなくて説明のためのものであって、本発明の概念及び範囲か
ら離れること無しに、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クランクケース圧力に基づいてエンジン動作不良を検出するための本発明によ
る一実施形態の模式図である。
【図２】 正常動作中のクランクケース圧力をエンジン動作パラメータの関数として示す
グラフであって、関連するクランク圧力故障限界と共に示し、エンジンスピード
の高い部分で比較的小さな余裕を持つように調整された感度を有する。
【図３】 正常動作中のクランクケース圧力をエンジン動作パラメータの関数として示す
グラフであって、クランクケース圧力限界と共に示し、ここで、動作不良検出は
、より高いスロットルペダル位置又はエンジン負荷において、より感度が高い。
【図４】 正常動作中のクランクケース圧力をエンジン動作パラメータの関数として示す
グラフであって、クランクケース圧力限界と共に示し、ここで、動作不良検出は
、広範囲のエンジンスピードとエンジン負荷に対して実質的に等しい感度を有す
る。
【図５】 本発明による、クランクケース圧力に基づくエンジン動作不良検出のシステム
又は方法の動作を説明するブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G087 CC11 DD15 DD17 3G084 BA02 BA33 CA01 CA03 DA27 DA28 DA33 DA34 DA35 EB08 FA19 FA21 FA32 FA33 3G301 HA01 JA21 JA34 JB10 KA01 KA04 KA07 KA08 LC10 NB20 NC02 PC01Z PE06Z PE07B PE07Z 【要約の続き】 ジントルクを減らすること（１６８）、エンジンを停止 すること（１７０）、及び／又は、次のサービス又は保 守のために故障を記録すること(log)（１７４）を含ん でもよい。シリンダ／ピストンの故障を早期に検出する ことによって、自動車運転者及び／又はエンジン制御器 に対し、より重大なエンジン損傷を防止するための救済 措置を取るためにより多くの時間が与えられる。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のエンジン動作不良を検出する方法において、 クランクケース圧力を検出し、 エンジン動作パラメータの現在値を決定し、 クランクケース圧力を、少なくとも前記エンジン動作パラメータの関数として
    変化する限界と比較し、 前記クランクケース圧力が前記限界を超えたときに表示を出す、 各工程を有する、方法。
  2. 【請求項２】 エンジン動作パラメータの現在値を決定する工程は、エンジ
    ンスピードの現在値を決定する工程を有する、請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 エンジン動作パラメータの現在値を決定する工程は、エンジ
    ントルクの現在値を決定する工程を有する、請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 エンジントルクの現在値を決定する工程は、要求されている
    エンジントルクの現在値を決定する工程を有する、請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 クランクケース圧力を比較する工程は、クランクケース圧力
    を、エンジンスピードの関数として変化する限界値と比較する工程を有する、請
    求項１の方法。
  6. 【請求項６】 クランクケース圧力を比較する工程は、クランクケース圧力
    を、要求されているエンジントルクの関数として変化する限界値と比較する工程
    を有する、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 クランクケース圧力を比較する工程は、クランクケース圧力
    を、エンジンスピード及び要求されているエンジントルクの関数であるエンジン
    動作パラメータによって指標を付けられた記憶された限界値と比較する工程を有
    する、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 クランクケース圧力を比較する工程は、クランクケース圧力
    を、レファレンス値＝（ＴＱ＊Ｎe+Ｋ1＊Ｎe 2）／（Ｋ1＊Ｋ2+１）によって算出
    された値によって指標を付けられた記憶された限界値と比較する工程を有し、た
    だし、ＴＱはエンジントルクを、Ｎeはエンジン回転速度を表し、Ｋ1およびＫ2
    は定数である、請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 内燃機関の動作不良を検出するシステムにおいて、 クランク圧力を示す連続的に変化する信号を出す第１のセンサと、 エンジン動作パラメータの現在値を決定する第２のセンサと、 前記第１及び第２のセンサと通じていて、少なくとも前記エンジン動作パラメ
    ータに基づいて現在のクランクケース圧力限界値を決定し、その現在の限界値を
    、前記第１のセンサによって示された現在のクランクケース圧力と比較し、その
    比較の結果に基づいて前記エンジンを制御するマイクロプロセッサと、 を有するシステム。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロプロセッサは、前記現在のクランクケース圧
    力が前記限界値を超えたときに、利用可能なエンジントルクを減らすことによっ
    て前記エンジンを制御する、請求項９のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記マイクロプロセッサは、前記現在のクランクケース圧
    力が前記限界値を超えたときに、前記エンジンを停止することによって前記エン
    ジンを制御する、請求項９のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記マイクロプロセッサと通じていて、エンジン動作状態
    に応じて変化する計算されたレファレンス値の関数としてクランクケース圧力限
    界値を表すデータをその内部に記憶する、コンピュータが読取り可能な記憶媒体
    を、更に有する請求項９のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記マイクロプロセッサと通じていて、エンジンスピード
    及び要求されているエンジントルクに応じて変化する計算されたレファレンス値
    の関数としてクランクケース圧力限界値を表すデータをその内部に記憶する、コ
    ンピュータが読取り可能な記憶媒体を、更に有する請求項９のシステム。
  14. 【請求項１４】 クランクケース圧力を検出する圧力変換器、及びそのクラ
    ンクケース圧力に基づいてエンジン不良動作を決定するためのエンジン動作状態
    を決定するためのセンサとに通じたエンジン制御器によって実行可能な命令を表
    す情報を有する、コンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、その記憶媒体
    は、 クランクケース圧力を検出する命令と、 エンジン動作状態に基づいてレファレンス値を決定する命令と、 クランクケース圧力を、前記レファレンス値の関数として変化する限界値と比
    較する命令と、 前記クランクケース圧力が前記限界値を超えたことを表す表示を与える命令と
    、 を有する、コンピュータが読取り可能な記憶媒体。
  15. 【請求項１５】 前記レファレンス値を決定する命令は、エンジンスピード
    を決定する命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取り可能な記憶媒体。
  16. 【請求項１６】 前記レファレンス値を決定する命令は、要求されているエ
    ンジントルクを決定する命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取り可能な
    記憶媒体。
  17. 【請求項１７】 前記レファレンス値はエンジンスピード及び要求されてい
    るエンジントルクの関数であって、前記クランクケース圧力を比較する命令は、
    前記レファレンス値に基づいて、記憶されたクランクケース圧力限界にアクセス
    する命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取り可能な記憶媒体。
  18. 【請求項１８】 前記レファレンス値を決定する命令は、クランクケース圧
    力故障を決定するうえで、クランクケース圧力の変化に対する感度を変えられる
    レファレンス値を決定する命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取り可能
    な記憶媒体。
  19. 【請求項１９】 前記レファレンス値を決定する命令は、エンジントルク及
    びエンジンスピードの一部分(fraction)の関数である、クランクケース圧力故障
    を決定する上でクランクケース圧力変化に対する感度を調節するための第２次項
    を含むレファレンス値を決定する命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取
    り可能な記憶媒体。
  20. 【請求項２０】 前記表示をする命令は、利用可能なエンジントルクを減ら
    す命令を含む、請求項１４のコンピュータが読取り可能な記憶媒体。
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