JP2005344571A - 故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のインジェクタのいずれかが故障した場合や、複数の出力吸収装置のいずれかが故障した場合に、その故障箇所を特定する。
【解決手段】 ＥＣＵ４は、各出力吸収装置２の吸収トルクを加味した見込出力を算出するＦ／Ｆ算出手段４１と、アイドリング時にエンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥｉに補正するＦ／Ｂ量を算出するＦ／Ｂ算出手段４２とを備え、エンジン１のアイドリング時にＦ／Ｂ量が０でない場合、まず複数のインジェクタを順に強制停止させて、Ｆ／Ｂ量が０になるインジェクタを検出することで、故障したインジェクタを特定する。インジェクタの故障が特定できない場合、特定の出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等のいずれか）が停止した際に、Ｆ／Ｂ量が０になる出力吸収装置２を検出することで、故障した出力吸収装置２を特定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料をエンジンに供給する出力発生装置（燃料噴射系など）や、エンジンの出力トルクを吸収する出力吸収装置（エアコン、パワーステアリング、オルタネータなど）の故障診断装置に関する。
なお、本発明では、フィードフォワードをＦ／Ｆと称し、フィードバックをＦ／Ｂと称するものである。

（従来の技術）
自動車などの車両は、複雑に電子制御化されており、システムに異常が発生した場合に、その原因究明に高度な知識と判断が要求される。このため、近年では、電子制御システム自体に故障診断の自己診断機能を備え、異常が発生した場合には、運転者に故障箇所を知らせたり、故障箇所を特定できる故障情報として記憶し、メンテナンスを容易にする技術が知られている。

従来の故障箇所の特定手段としては、断線による故障診断、異常を検出するセンサの検出値による故障診断（例えば、触媒加熱など）、入力信号に対する出力値をセンサで検出し、出力値が目標値にならない場合に故障を診断する故障診断（スロットル異常など）などが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、従来の故障診断装置は、全ての故障箇所を特定できるものではなく、故障箇所を特定することが困難な場合がある。従って、従来にない新しい故障診断装置の開発が要求されている。
特開平１１−８２１３３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、Ｆ／Ｂ量の変化状態から故障したインジェクタを特定する故障診断装置の提供にあり、第２の目的は、Ｆ／Ｂ量の変化状態から特定の出力吸収装置の故障を判定する故障診断装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する故障診断装置は、エンジンがアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ算出手段が出力トルク（または噴射量）を変更するＦ／Ｂ量を算出する場合に、複数のインジェクタを順に強制停止させて、複数のインジェクタを順に強制停止した際におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、複数の気筒のうち、燃焼が停止した気筒を特定するものである。
このように、請求項１の手段を採用する故障診断装置は、Ｆ／Ｂ量の変化状態から燃焼が停止した気筒を特定することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する故障診断装置のエンジンはディーゼルエンジンであるため、故障特定手段は、燃焼しない気筒を特定すると、その気筒のインジェクタが故障していると判断する。
このように、請求項２の手段を採用する故障診断装置は、Ｆ／Ｂ量の変化状態から故障したインジェクタを特定することができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する故障診断装置は、エンジンがアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ算出手段が出力トルク（または噴射量）を変更するＦ／Ｂ量を算出する場合に、特定の出力吸収装置が作動または停止した場合におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、特定の出力吸収装置の故障を判定するものである。
このように、請求項３の手段を採用する故障診断装置は、Ｆ／Ｂ量の変化状態から特定の出力吸収装置の故障を判定することができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する故障診断装置は、故障特定手段の特定した故障箇所を、特定できる故障情報として故障情報記憶手段に記憶する。
このように設けることにより、メンテナンス時に故障情報記憶手段から故障情報を読み込むことによって、故障の発生箇所を容易に特定することができ、メンテナンス性を向上させることができる。

最良の形態１の車両は、複数気筒のエンジンの各気筒毎に燃料を噴射する複数のインジェクタを備える出力発生装置を搭載する。
この車両は、少なくともアイドリング時に作動し、運転状態に応じたエンジンの出力トルクまたは噴射量をＦ／Ｆにより算出するＦ／Ｆ算出手段と、アイドリング時に作動し、目標のアイドリング回転数と、実際のエンジン回転数とに回転差がある場合、その回転差を無くすＦ／Ｂ量を算出し、このＦ／Ｂ量によってＦ／Ｆ算出手段で算出した出力トルクまたは噴射量を補正するＦ／Ｂ算出手段と、エンジンがアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ算出手段が出力トルクまたは噴射量を変更するＦ／Ｂ量を算出する場合、複数のインジェクタを順に強制停止させて、複数のインジェクタを順に強制停止した際におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、複数の気筒のうちにおいて燃焼しない気筒を特定する故障特定手段とからなる故障診断装置を備える。

最良の形態２の車両は、エンジンの出力トルクを吸収する特定の出力吸収装置と、燃料をエンジンに供給する出力発生装置とを搭載する。
この車両は、少なくともアイドリング時に作動し、特定の出力吸収装置の吸収トルクを加味してエンジンの出力トルクまたは噴射量を算出するＦ／Ｆ算出手段と、アイドリング時に作動し、目標のアイドリング回転数と、実際のエンジン回転数とに回転差がある場合、その回転差を無くすＦ／Ｂ量を算出し、このＦ／Ｂ量によってＦ／Ｆ算出手段で算出した出力トルクまたは噴射量を補正するＦ／Ｂ算出手段と、エンジンがアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ算出手段が出力トルクまたは噴射量を変更するＦ／Ｂ量を算出する場合、特定の出力吸収装置が作動または停止した場合におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、特定の出力吸収装置の故障を判定する故障特定手段とからなる故障診断装置を備える。

実施例１を図１〜図９を参照して説明する。なお、図１は故障診断装置を備えた車両（自動車）のシステム構成図である。
自動車は、エンジン１、複数の出力吸収装置２（この実施例ではエアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ）、出力発生装置３（燃料噴射装置）、およびＥＣＵ４（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置）を搭載する。
この実施例に示すエンジン１は、燃料（軽油）の高圧圧縮によって気筒内で燃焼が開始され、燃料の燃焼によって出力トルクを発生するディーゼルエンジンであり、吸入・圧縮・爆発・排気の各工程を連続して行う気筒を複数備える。なお、この実施例では、４気筒エンジンを例に示すが、他の気筒数のエンジンであっても良い。

（出力吸収装置２の説明）
複数の出力吸収装置２の一例として、図１に示すように、この実施例ではエアコン２ａ（空気調和装置）、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃを例示する。
エアコン２ａは、車室内に向かう空気流を発生させるブロワを備えた周知の空調ダクトと、冷媒圧縮機（コンプレッサ）、冷媒凝縮器（コンデンサ）、冷媒膨張弁、冷媒蒸発器（エバポレータ）等からなる周知の冷凍サイクル等とで構成されるものであり、空調ダクト内に配置された冷媒蒸発器の内部で冷媒が蒸発する際に、空調ダクト内を通過する空気から熱を奪うことで、冷媒蒸発器を通過する空気（車室に向かう空気）が除湿、冷却されるものである。
冷媒圧縮機は、エンジン１の出力トルクを吸収して冷媒の吸入・圧縮・吐出の作動を行うものであり、エアコン２ａは、冷媒圧縮機の作動時（エンジン１の回転トルクを冷媒圧縮機に伝える電磁クラッチのオン時）に、エアコン作動信号ＸＡＣをＥＣＵ４に出力するように設けられている。

パワステ装置２ｂは、ステアリングホイールの回転操作に対して操舵アシスト力を付与する油圧シリンダ、この油圧シリンダにステアリングホイールの回転操作に応じた油圧を給排するコントロールバルブ、エンジン１によって駆動されるオイルポンプ、車速の増加に応じてコントロールバルブへ供給される油圧を減少（バイパス）させるアシスト制御弁などからなる周知のものである。
オイルポンプは、エンジン１の出力トルクを吸収してパワステ油圧を算出するものであり、パワステ装置２ｂは、所定速度以下の作動時に、パワステ信号ＸＰＷＳをＥＣＵ４に出力するように設けられている。

オルタネータ２ｃは、発電コイル、励磁コイル、この励磁コイルの通電量を制御するレギュレータからなる周知の発電手段であり、レギュレータは車両に搭載された電気負荷（ヘッドライト、電磁クラッチ、ブロワ類等）の作動状態およびバッテリ電圧に応じた励磁電流を励磁コイルに与えるものである。
このオルタネータ２ｃは、エンジン１の出力トルクを吸収して電力を発生するものであり、オルタネータ２ｃの作動時に、オルタネータ信号ＸＡＬをＥＣＵ４に出力するように設けられている。

（出力発生装置３の説明）
出力発生装置３の一例を、図７、図８を参照して説明する。
出力発生装置３は、エンジン１の各気筒に燃料を供給する燃料噴射装置であり、この実施例ではコモンレール式燃料噴射装置を例示する。
コモンレール式燃料噴射装置は、図７に示されるように、コモンレール５、インジェクタ６、サプライポンプ７等から構成され、インジェクタ６の開閉時期およびサプライポンプ７の吐出圧（コモンレール圧）がＥＣＵ４によって制御される。

コモンレール５は、インジェクタ６に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）８を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ７の吐出口と接続されている。
なお、インジェクタ６からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）９を経て燃料タンク１０に戻される。
また、コモンレール５から燃料タンク１０へのリリーフ配管（燃料還流路）１１には、プレッシャリミッタ１２が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１２は圧力安全弁であり、コモンレール５内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール５の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。

インジェクタ６は、エンジン１の各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール５より分岐する複数の高圧燃料配管の下流端に接続されて、コモンレール５に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する。
インジェクタ６の具体的な一例を図８を参照して説明する。インジェクタ６は、制御室（背圧室）２１の圧力を電磁弁２２で制御し、制御室２１の圧力によってニードル２３を駆動する電磁燃料噴射弁である。電磁弁２２は、電磁ソレノイド２２ａとバルブ（可動子）２２ｂとから構成される。

このインジェクタ６は、電磁弁２２の電磁ソレノイド２２ａに噴射信号（パルス信号）が与えられると、バルブ２２ｂがリフトアップを開始する。すると、アウトオリフィス２４が開いて、インオリフィス２５で減圧された制御室２１の圧力が低下を開始する。
制御室２１の圧力が開弁圧以下まで低下すると、ニードル２３が上昇を開始する。ニードル２３がノズルシート２６から離座すると、ノズル室２７と噴孔２８とが連通し、ノズル室２７に高圧供給された燃料が噴孔２８から噴射する。

電磁弁２２の電磁ソレノイド２２ａに与えられている噴射信号（パルス信号）が停止すると、バルブ２２ｂがリフトダウンを開始する。そして、バルブ２２ｂがアウトオリフィス２４を閉じると、制御室２１の圧力が上昇を開始する。制御室２１の圧力が閉弁圧以上まで上昇すると、ニードル２３が下降を開始する。
ニードル２３が下降して、ニードル２３がノズルシート２６に着座すると、ノズル室２７と噴孔２８との連通が遮断されて、噴孔２８からの燃料噴射が停止する。

サプライポンプ７は、コモンレール５へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク１０内の燃料をサプライポンプ７へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール５へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフト１３によって駆動される。なお、このカムシャフト１３は、図７に示されるように、エンジン１のクランク軸１４等によって回転駆動されるものである。
また、サプライポンプ７には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整する吸入調量弁（図示しない）が搭載されており、この吸入調量弁がＥＣＵ４によって調整されることにより、コモンレール圧が調整されるようになっている。

（ＥＣＵ４の説明）
ＥＣＵ４は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路等の機能を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータよりなる。なお、この実施例では、ＥＣＵ４と一体にＥＤＵ４ａ（エレクトリック・ドライブ・ユニットの略：インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路：符号、図２参照）が搭載されている例を示すが、ＥＤＵ４ａをＥＣＵ４とは別に搭載しても良い。
ＥＣＵ４は、読み込まれた信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、出力吸収装置２の作動状態、エンジン１の運転状態等の信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。

ＥＣＵ４には、図１に示すように、上述した出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等）から負荷信号（エアコン作動信号ＸＡＣ、パワステ信号ＸＰＷＳ、オルタネータ信号ＸＡＬ等）が与えられる。
また、ＥＣＵ４には、図７に示すように、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１５、エンジン回転数（ＮＥ）を検出する回転数センサ１６、エンジン１の冷却水温（ＴＨＷ）を検出する水温センサ１７、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ１８、およびその他のセンサ類１９が接続されている。

この実施例は、インジェクタ６にＥＤＵ４ａのインジェクタ駆動回路からインジェクタ駆動パルスが与えられてインジェクタ６が噴射制御されるものであり、インジェクタ６にインジェクタ駆動パルスを与えるＥＤＵ４ａのインジェクタ駆動回路の要部構成を図９を用いて説明する。
この実施例のインジェクタ駆動回路は、チャージ回路３１、定電流回路３２、各インジェクタ６の選択スイッチ（気筒スイッチ）３３を備え、インジェクタ６の駆動時（選択スイッチ３３のON時）に、チャージ回路３１のコンデンサ３４に蓄えた電気エネルギーをインジェクタ６（具体的には、電磁弁２２）に与え、インジェクタ６の応答性（具体的には、インジェクタ６に搭載される電磁弁２２の応答性）を向上させるようになっている。

チャージ回路３１は、バッテリ電圧を昇圧させて高電圧を発生させる充電回路３５と、この充電回路３５で発生した高電圧を蓄えるコンデンサ３４とを備える。
ここで、ＥＣＵ４は、コンデンサ３４の充電電圧をモニターするように設けられており（モニター回路は図示しない）、コンデンサ３４の充電電圧が規定値（予め設定された満充電電圧）より低下すると、コンデンサ３４の電圧が規定値となるようにチャージ回路３１の充電回路３５を作動させて、コンデンサ３４の充電電圧を規定値へ上昇させるように設けられている。
定電流回路３２は、所定の電流値を発生させる回路を用いても良いし、バッテリと直接接続する回路であっても良い。

［実施例１の特徴］
ＥＣＵ４は、燃料の各噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラム（マップや演算式）と、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、エンジン１の「出力トルク」を算出し、その出力トルクに応じた噴射量と、噴射に適した噴射タイミングとを求めて、その噴射タイミングでインジェクタ６から燃料噴射を開始させるとともに、インジェクタ６から演算された噴射量を噴射させるように、噴射パルスの制御をＥＤＵ４ａにおいて実行させるものである。

次に、出力トルクを算出する手段について説明する。
ＥＣＵ４は、出力トルクを算出する手段として、Ｆ／Ｆ算出手段４１と、Ｆ／Ｂ算出手段４２とを備える。

Ｆ／Ｆ算出手段４１は、出力トルクをＦ／Ｆ制御によって算出するものであり、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータ（アクセル開度、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ）や、ＲＯＭに記憶されたエンジンフリクションマップ（または数式）を基に、「基本出力」を算出する基本出力算出手段４３と、各出力吸収装置２の吸収トルクを補う「補機負荷補正量」を算出する補機負荷補正手段４４とを備え、基本出力に補機負荷補正量を加算した「見込出力」を算出する。
一方、Ｆ／Ｂ算出手段４２は、アイドリング時にエンジン回転数ＮＥと、所定のアイドリング回転数ＮＥｉとに回転差がある場合、その回転差を無くす「Ｆ／Ｂ量」を算出するものであり、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力に、Ｆ／Ｂ量を加算することにより、噴射量を算出するベースとなる出力トルク（目標出力）を求めるものである。

次に、図２を参照して、出力トルクを算出する手段の具体例をアイドリング時の制御に基づき説明する。
基本出力算出手段４３は、ＲＡＭに読み込まれたエンジン回転数ＮＥおよび冷却水温ＴＨＷと、ＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、エンジンフリクションに応じた基本トルクを算出する。
補機負荷補正手段４４は、出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等）に応じて設けられるものであり、この実施例ではエアコン補正手段４４ａ、パワステ補正手段４４ｂおよびオルタネータ補正手段４４ｃを備える。

エアコン補正手段４４ａは、エアコン２ａからエアコン信号ＸＡＣ（上述したように、冷媒圧縮機が作動する際に、エアコン２ａから出力される信号）を受けると、冷媒圧縮機の吸収するトルク分（例えば、ＴＡＣ＝１０Ｎｍ）を基本トルクに加算するものである。 パワステ補正手段４４ｂは、パワステ装置２ｂからパワステ信号ＸＰＷＳを受けると、パワステ油圧を算出するオイルポンプが吸収するトルク分（例えば、ＴＰＷＳ＝５Ｎｍ）を基本トルクに加算するものである。
オルタネータ補正手段４４ｃは、オルタネータ２ｃからオルタネータ信号ＸＡＬを受けると、オルタネータ２ｃの吸収するトルク分（例えば、ＴＡＬ＝５Ｎｍ）を基本トルクに加算するものである。

Ｆ／Ｂ算出手段４２は、エンジン回転数ＮＥと、所定のアイドリング回転数ＮＥｉとの回転差を算出し、その回転差とＲＯＭに記憶された補正マップに基づいて、正または負のＦ／Ｂ補正量を算出し、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力に、Ｆ／Ｂ量を加算するものである。

次に、故障箇所の特定技術について説明する。
エンジン１のアイドリング時は、エンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥに保つものである。
エンジン１がアイドリングで安定している状態では、エンジン１の出力トルクと、吸収トルクとが、釣り合った状態にある。
そして、エンジン出力を発生および吸収する各装置類が正常の場合、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力（目標出力トルク：場合によっては経時劣化補正量を加算した出力）に基づく噴射量によるエンジン回転数ＮＥは、所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれることになり、その時のＦ／Ｂ量は０である。

しかし、エンジン出力を発生する出力発生装置３（例えば、インジェクタ６等）、またはエンジン出力を吸収する出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等）が故障した場合、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力に基づく噴射量によるエンジン回転数ＮＥは、所定のアイドリング回転数ＮＥｉから変動することになり、Ｆ／Ｂ算出手段４２の算出するＦ／Ｂ量によってエンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保つ制御を実施する。

具体的には、エンジン１の複数の気筒のうちの１気筒が燃焼しない時、即ちこの実施例ではエンジン１がディーゼルエンジンであるため、インジェクタ６のいずれかが無噴射の場合、見込出力のみではエンジン出力が不足し、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉより低下してしまう。なお、エンジン１がガソリンエンジンの場合は、インジェクタ６の故障の他に、点火系の故障が考えられる。
燃焼しない気筒が生じると、Ｆ／Ｂ算出手段４２は、エンジン１の出力トルクの不足分を補うため、エンジン１の出力トルクを増加させる正側のＦ／Ｂ量を算出して、その値を見込出力に加算補正する。この結果、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれる。
即ち、インジェクタ６のいずれかに無噴射異常が生じると、正側のＦ／Ｂ量が大きくなる。

一方、複数の出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等）のいずれかが故障して、故障した出力吸収装置２がエンジン１の出力トルクを吸収しない場合、見込出力のみではエンジン出力が過剰になり、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉより高くなってしまう。
そこで、Ｆ／Ｂ算出手段４２は、エンジン１の出力トルクの過剰分を補うため、エンジン１の出力トルクを減少させる負側のＦ／Ｂ量を算出して、その値を見込出力に加算補正する。この結果、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれる。
即ち、複数の出力吸収装置２のいずれかが故障してエンジン１の出力トルクを吸収しない場合、負側のＦ／Ｂ量が大きくなる。

本実施例の故障診断装置は、アイドリング時においてＦ／Ｂ量が０でない場合に、Ｆ／Ｂ算出手段４２で算出したＦ／Ｂ量に基づいて、故障したインジェクタ６、あるいは故障した出力発生装置３を特定する故障特定手段４５を備える。
この故障特定手段４５は、アイドリング時においてＦ／Ｂ量が０でない場合、まずインジェクタ６の故障箇所を自己診断する。そして、故障したインジェクタ６が特定できない場合は、故障した出力発生装置３を特定する自己診断を行う。

（故障したインジェクタ６の特定方法）
図３を参照して、故障したインジェクタ６を特定する方法を説明する。
図３では、第３気筒のインジェクタ６が停止した場合における故障特定方法を説明する。
正常時は、図３（ａ）に示すように、エンジン１がアイドリングで安定している状態であり、エンジン１の出力トルクａ１と吸収トルクａ２とが釣り合った状態にあり、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力に基づく噴射量によるエンジン回転数ＮＥは、所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれることになり、Ｆ／Ｂ量は０となる。

第３気筒のインジェクタ６が停止した状態では、４気筒のうちの１気筒が出力を発生しない状態になるため、図３（ｂ）に示すように、第３気筒の出力トルクの不足分を補うため、エンジン１の出力トルクを増加させる正側のＦ／Ｂ量ａ３を算出し、その値を見込出力に加算する。この結果、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれる。

故障特定手段４５は、Ｆ／Ｂ量が０から他の値に変化する際に故障箇所の特定制御を開始する。
故障特定手段４５は、各インジェクタ６を順に強制停止させる。この強制停止時は、１気筒噴射しないため、残りの気筒のインジェクタ６でエンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保つのに必要なトルクを実現できるように、各インジェクタ６の噴射量を算出するものである。
強制停止インジェクタ６と、故障インジェクタ６が一致しない場合、正側のＦ／Ｂ量がさらに大きくなる。例えば、図３（ｃ）に示すように、正常な第１気筒のインジェクタ６を停止させた場合、故障している第３気筒の出力トルクの不足分と、強制停止した第１気筒の出力トルクの不足分を補ってエンジン１の出力トルクを増加するため、さらに大きな正側のＦ／Ｂ量ａ４を算出し、その値を見込出力に加算する。この結果、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれる。

強制停止インジェクタ６と、故障インジェクタ６が一致する場合、噴射を実行する正常なインジェクタ６でエンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保つのに必要なトルクを実現できるように、各インジェクタ６の噴射量が算出されているため、図３（ｄ）に示すように、Ｆ／Ｂ量が０になる。
このように、各インジェクタ６を順に強制停止させ、Ｆ／Ｂ量が０になる気筒を特定することで、故障したインジェクタ６を特定する。

（故障した出力吸収装置２の特定方法）
図４を参照して、どの出力吸収装置２が故障しているかを特定する方法を説明する。
図４では、複数の出力吸収装置２のうち、オルタネータ２ｃが故障してオルタネータ２ｃが無負荷になった場合における故障特定方法を説明する。
オルタネータ２ｃが正常で作動している時は、図４（ａ）に示すように、見込トルクには、基本トルクｂ１にオルタネータ２ｃの作動に応じたオルタ補正トルクｂ２（オルタ要求トルク）が加味されて、見込出力（ｂ１＋ｂ２：エンジン１の出力トルク）と吸収トルク（エンジンフリクションによって吸収される基本吸収トルクｂ３＋オルタネータ２ｃの吸収トルクｂ４）とが釣り合った状態にあり、Ｆ／Ｆ算出手段４１の算出した見込出力に基づく噴射量によるエンジン回転数ＮＥは、所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれることになり、Ｆ／Ｂ量は０となる。

オルタネータ２ｃが故障してオルタネータ２ｃが無負荷になった状態では、見込出力にオルタ補正トルクｂ２（オルタ要求トルク）が加味されているため、図４（ｂ）に示すように、過剰なオルタ補正トルクｂ２を減らすため、エンジン１の出力トルクを低下させる負側のＦ／Ｂ量−ｂ２を算出し、その負の値を見込出力に加算する。この結果、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保たれる。

故障特定手段４５は、Ｆ／Ｂ量が０から他の値に変化する際に故障箇所の特定制御を開始する。
故障特定手段４５は、オルタネータ２ｃの作動が停止した時、オルタネータ信号ＸＡＬが停止されると、図４（ｃ）に示すように、見込トルクにオルタ補正トルクｂ２が加味されなくなるとともに、過剰分を減らすための負側のＦ／Ｂ量−ｂ２が無くなり、結果的にＦ／Ｂ量が０になる。
このように、オルタネータ２ｃの作動が停止した時に、Ｆ／Ｂ量が０になることで、オルタネータ２ｃの異常を判定することができる。即ち、停止した際にＦ／Ｂ量が０になる出力吸収装置２を特定することで、故障した出力吸収装置２を特定する。

（制御フローチャート）
故障診断装置による故障特定制御の一例を、図５、図６を参照して説明する。
アイドリング時になると、故障診断制御を開始する（スタート）。
まず、ステップＳ１において、エンジン回転数ＮＥと、所定のアイドリング回転数ＮＥｉとの回転差（ＤＥＬＮＥ）が０であるか否かの判断を行う。
ステップＳ１の判断結果がＮＯの場合、エンジン１が安定した状態ではないと判断し、故障判定を実施することなく、リターンする。

ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合、エンジン１が安定した状態であると判断し、ステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、Ｆ／Ｂ量が略０であるか否かの判断を行う。
ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合、故障によるＦ／Ｂ補正がないと判断し、リターンする。
ステップＳ２の判断結果がＮＯの場合、故障によるＦ／Ｂ補正が生じていると判断し、ステップＳ１０の故障箇所特定ルーチン（異常部位判定ルーチン）へ進む。

次に、図６を参照して、故障箇所特定ルーチンを説明する。
このルーチンへ侵入すると、ステップＳ１１〜Ｓ１５において、上述の「故障したインジェクタ６の特定方法」により、故障したインジェクタ６を特定する制御を実施する。
ステップＳ１１では、各インジェクタ６を順に強制停止させる制御を実施し、ステップＳ１２では、１気筒噴射しないため、残りの３気筒のインジェクタ６でエンジン回転数ＮＥを所定のアイドリング回転数ＮＥｉに保つのに必要なトルクを実現できる各インジェクタ６の噴射量を算出する。そして、ステップＳ１３において、全気筒のインジェクタ６の強制停止制御を実施したか否かの判断を行い、全気筒のインジェクタ６の強制停止制御が実行されるまで、ステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す。

ステップＳ１３の判断結果がＹＥＳの場合、全気筒のインジェクタ６の強制停止制御を実施したと判断し、ステップＳ１４において、特定の１気筒のインジェクタ６においてＦ／Ｂ量が略０であったか否かの判断を行う。
ステップＳ１４の判断結果がＹＥＳの場合、特定のインジェクタ６に故障が生じていたと判断し、ステップＳ１５において、インジェクタ６の強制停止を実施した際にＦ／Ｂ量が略０となったインジェクタ６に故障が生じていると判定する。
なお、ステップＳ１５では、故障を特定したインジェクタ６を、故障箇所を特定できる故障情報として故障情報記憶手段（記憶装置）に記憶するとともに、図示しないモニター装置によって、車両の乗員にエンジン１に異常が生じた旨の警告を表示する制御を実施する。

ステップＳ１４の判断結果がＮＯの場合、インジェクタ６には異常が生じていなかったと判断し、ステップＳ１６〜Ｓ１９において、上述の「故障した出力吸収装置２の特定方法」により、故障した出力吸収装置２を特定する制御を実施する。
ステップＳ１６では、特定の出力吸収装置２の停止を判定する。続いて、ステップＳ１７では、特定の出力吸収装置２が停止したことにより、Ｆ／Ｂ量が略０になったか否かの判断を行う。
ステップＳ１７の判断結果がＮＯの場合、停止した出力吸収装置２に異常はなく、他の動作中の出力吸収装置２に異常があると判断し、ステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８では、特定の出力吸収装置２が停止したことにより、Ｆ／Ｂ量が略０になったか否かの判断が、全ての出力吸収装置２で実施されたか否かの判断を行う。
ステップＳ１８の判断結果がＮＯの場合は、特定の出力吸収装置２の停止したことにより、Ｆ／Ｂ量が略０になったか否かの判断が、全ての出力吸収装置２で実施されていないと判断し、ステップＳ１６へ戻る。
ステップＳ１８の判断結果がＹＥＳの場合は、故障箇所を本制御で特定できない箇所であると判断し、上記の制御を停止してリターンする。

一方、ステップＳ１７の判断結果がＹＥＳの場合、ステップＳ１９において、停止した出力吸収装置２に故障が生じていると判断する。
なお、ステップＳ１９では、故障を特定した出力吸収装置２を、故障箇所を特定できる故障情報として故障情報記憶手段（記憶装置）に記憶するとともに、図示しないモニター装置によって、車両の乗員に特定した出力吸収装置２が故障した旨の警告を表示する制御を実施する。

（実施例１の効果）
この実施例の故障診断装置は、上述したように、エンジン１がアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ量が０でない場合、まず複数のインジェクタ６を順に強制停止させて、複数のインジェクタ６を順に強制停止した際におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、故障したインジェクタ６を特定するものである。具体的には、各インジェクタ６を順に強制停止させて、Ｆ／Ｂ量が０になるインジェクタ６を特定することによって、故障したインジェクタ６を特定する。

また、この実施例の故障診断装置は、エンジン１がアイドリング状態で、且つＦ／Ｂ量が０でなく、さらに、各インジェクタ６に故障がない場合は、特定の出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等のいずれか）が停止した場合におけるＦ／Ｂ量の変化状態から、故障した出力吸収装置２を特定するものである。具体的には、特定の出力吸収装置２（エアコン２ａ、パワステ装置２ｂ、オルタネータ２ｃ等のいずれか）が停止して、Ｆ／Ｂ量が０になる出力吸収装置２を特定することによって、故障した出力吸収装置２を特定する。

さらに、この実施例では、故障特定手段４５が特定した故障箇所を、特定できる故障情報として故障情報記憶手段に記憶するため、メンテナンス時に故障情報記憶手段から故障情報を読み込むことができる。このため、メンテナンス時に故障の発生箇所を容易に特定することができ、メンテナンス性を向上させることができる。
また、故障特定手段４５が特定した故障箇所を、図示しないモニター装置によって、乗員に表示するように設けているため、故障箇所を早期になおすことができる。

［変形例］
上記の実施例の故障診断装置は、各インジェクタ６のうち、故障したインジェクタ６を特定する自己診断機能と、各出力吸収装置２のうち、故障した出力吸収装置２を特定する自己診断機能との両方の機能を同時に搭載する例を示した。
これに対し、各インジェクタ６のうち、故障したインジェクタ６のみを特定する故障診断装置としても良いし、各出力吸収装置２のうち、故障した出力吸収装置２を特定する故障診断装置としても良い。

上記の実施例では、複数のインジェクタ６を順に強制停止させて、Ｆ／Ｂ量が０になるインジェクタ６を特定することで、故障したインジェクタ６を特定する例を示した。
これに対し、１つのインジェクタ６が停止した際におけるＦ／Ｂ量を予め記憶しておき、そのＦ／Ｂ量が発生したことによって１つのインジェクタ６が停止したことを診断するようにしても良い。

上記の実施例では、各出力吸収装置２のうち、故障した出力吸収装置２を特定する方法として、特定の出力吸収装置２が停止した場合におけるＦ／Ｂ量の変化状態（Ｆ／Ｂ量＝０への変化）から、故障した出力吸収装置２を特定する例を示した。
これに対し、特定の出力吸収装置２が作動した場合におけるＦ／Ｂ量の変化状態（作動を開始した出力吸収装置２の吸収トルクの過剰分を減らすための負側のＦ／Ｂ量の増加）から、故障した出力吸収装置２を特定するように設けても良い。

上記の実施例では、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、現運転状態に適したエンジン１の「出力トルク」を算出し、その出力トルクに基づいて「噴射量」を算出する例を示し、その出力トルクのＦ／Ｂ量（トルク補正値）に基づいて故障箇所を特定する例を示した。
これに対し、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、現運転状態に適した「噴射量」を直接的に算出するように設けるとともに、Ｆ／Ｂ算出手段４２は、噴射量を補正するＦ／Ｂ量（噴射量補正値）を算出するように設け、そのＦ／Ｂ量（噴射量補正値）に基づいて故障箇所を特定するように設けても良い。

上記の実施例では、インジェクタ６を駆動するアクチュエータの一例として、電磁ソレノイド２２ａによってバルブ２２ｂを駆動する例を示したが、磁歪素子によって駆動子を駆動するアクチュエータを用いたり、圧電素子（ピエゾ素子）によって駆動子を駆動するアクチュエータを用いるなど、他のアクチュエータを用いても良い。
上記の実施例では、電磁弁２２で制御室２１の圧力を制御して、その制御室２１の圧力変化によってニードル２３を駆動するインジェクタ６を例に示したが、アクチュエータ（電磁アクチュエータ、磁歪素子を用いたアクチュエータ、圧電素子を用いたアクチュエータ）がニードル（弁体）２３を直接的に駆動するインジェクタを用いても良い。

上記の実施例では、駆動パルスによってインジェクタ６を駆動制御する例を示したが、通電開始でインジェクタ６の開弁、通電停止でインジェクタの閉弁を行う制御方法に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、本発明をコモンレール式燃料噴射装置に適用した例を示したが、コモンレール５を用いない燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、エンジン１の一例としてディーゼルエンジンを搭載する例を示し、燃焼を行わない気筒のインジェクタ６の故障を判別する例を示した。
これに対し、本発明をガソリンエンジンなど、他のエンジンの故障診断に用いても良い。例えば、ガソリンエンジンの場合、Ｆ／Ｂ量が略０から外れた場合に、複数のインジェクタ６を順に強制停止させて、Ｆ／Ｂ量の変化状態を監視し、複数のインジェクタ６を順に強制停止した際のＦ／Ｂ量の変化状態から、複数の気筒のうち、燃焼しない気筒を特定することができる。

故障診断装置を備えた車両のシステム構成図である。 アイドリング制御の制御ロジックの構成図である。 故障したインジェクタの特定方法の説明図である。 故障した出力吸収装置の特定方法の説明図である。 故障有無の判定制御のフローチャートである。 故障箇所の特定制御のフローチャートである。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である。 インジェクタの概略断面図である。 ＥＤＵの要部回路図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 出力吸収装置
２ａ エアコン
２ｂ パワステ装置
２ｃ オルタネータ
３ 出力発生装置
４ ＥＣＵ
６ インジェクタ
４１ Ｆ／Ｆ算出手段
４２ Ｆ／Ｂ算出手段
４３ 基本出力算出手段
４４ 補機負荷補正手段
４４ａ エアコン補正手段
４４ｂ パワステ補正手段
４４ｃ オルタネータ補正手段
４５ 故障特定手段

Claims (4)

1. 複数気筒のエンジンの各気筒毎に燃料を噴射する複数のインジェクタを備える出力発生装置を搭載する車両に設けられ、
   （ａ１）少なくともアイドリング時に作動し、運転状態に応じた前記エンジンの出力トルクまたは噴射量をフィードフォワードにより算出するＦ／Ｆ算出手段と、
   （ｂ１）アイドリング時に作動し、目標のアイドリング回転数と、実際のエンジン回転数とに回転差がある場合、その回転差を無くすフィードバック量を算出し、このフィードバック量によって前記Ｆ／Ｆ算出手段で算出した出力トルクまたは噴射量を補正するＦ／Ｂ算出手段と、
   （ｃ１）前記エンジンがアイドリング状態で、且つ前記Ｆ／Ｂ算出手段が出力トルクまたは噴射量を変更するフィードバック量を算出する場合、
   複数のインジェクタを順に強制停止させて、複数のインジェクタを順に強制停止した際におけるフィードバック量の変化状態から、複数の気筒のうちにおける燃焼しない気筒を特定する故障特定手段と、
   を備える故障診断装置。
2. 請求項１に記載の故障診断装置において、
   前記エンジンは、燃料の高圧圧縮によって気筒内で燃焼が開始されるディーゼルエンジンであり、
   前記故障特定手段は、燃焼しない気筒を特定すると、その気筒のインジェクタが故障していると判断することを特徴とする故障診断装置。
3. エンジンの出力トルクを吸収する特定の出力吸収装置と、燃料を前記エンジンに供給する出力発生装置と、を搭載する車両に設けられ、
   （ａ２）少なくともアイドリング時に作動し、前記特定の出力吸収装置の吸収トルクを加味して前記エンジンの出力トルクまたは噴射量を算出するＦ／Ｆ算出手段と、
   （ｂ２）アイドリング時に作動し、目標のアイドリング回転数と、実際のエンジン回転数とに回転差がある場合、その回転差を無くすフィードバック量を算出し、このフィードバック量によって前記Ｆ／Ｆ算出手段で算出した出力トルクまたは噴射量を補正するＦ／Ｂ算出手段と、
   （ｃ２）前記エンジンがアイドリング状態で、且つ前記Ｆ／Ｂ算出手段が出力トルクまたは噴射量を変更するフィードバック量を算出する場合、
   特定の出力吸収装置が作動または停止した場合におけるフィードバック量の変化状態から、特定の出力吸収装置の故障を判定する故障特定手段と、
   を備える故障診断装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の故障診断装置において、
   前記故障特定手段の特定した故障箇所は、その故障箇所を特定できる故障情報として故障情報記憶手段に記憶されることを特徴とする故障診断装置。
   

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