JP2006097515A

JP2006097515A - エンジンの診断装置

Info

Publication number: JP2006097515A
Application number: JP2004282940A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Iwaki; 秀文岩城
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】
従来の診断装置はエンジンの運転状態に応じて診断可能な状態かどうかを判定し、診断可能な状態と判定されたときに診断を実行している。しかし、エンジンの運転状態は運転者の運転状況や車両の走行状況により決まるため、エンジン始動後からエンジン停止までの間に一度も診断が実行できないことがある。
【解決手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る車両の診断装置は、エンジンを制御する手段と、エンジンとは別に設けられた第２の車輪駆動力制御手段を備え、診断の実行頻度が少ないときには、診断条件が成立するようにエンジンと、エンジンとは別に設けられた第２の車輪駆動力制御手段を制御する。これにより、運転者の運転方法や車両の走行状況によらず、エンジンの診断を行うことができる車両の診断装置を提供できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの診断装置に関し、特に運転者の運転状況や、車両走行条件によらず、診断実施頻度を確保するエンジンの診断装置に関する。

従来の診断装置は、エンジンの運転状態として吸入空気量やエンジン回転数などを検出し、その検出結果に応じて診断可能な状態かどうかを判定し、可能な状態のときに診断を実行している（例えば特許文献１）。

特開平５−９８９４５号公報

しかし、エンジンの運転状態は運転者の運転方法や、車両の走行状況により決まるため、エンジン始動後からエンジン停止までの間に診断条件にならず診断が一度も実行出来ないことがある。この場合、本来エンジンに異常が発生しているにもかかわらず運転者に警告をすることができないこととなる。

上記課題は、エンジンを制御する手段と、エンジンとは別に設けられた車輪駆動力制御手段を備え、診断の実行頻度が少ないときには、診断条件が成立するようにエンジンと、前記車輪駆動力制御手段を制御する。これにより、運転者の運転方法や車両の走行状況によらず、エンジンの診断を行うことができる車両の診断装置により解決される。

本発明はその効果としてエンジンだけの運転状態ではエンジン始動からエンジン停止までの間に診断が一度も成立しないような走行条件に対し、エンジンとは別に設けられた車輪駆動力制御を行うことにより確実に診断を実行することができ、エンジンの排気悪化の警告やエンジンの排気悪化の未然防止、更には故障に対する警告を実施することができるエンジンの診断装置を提供できる。

本発明による実施例について、以下図面を参照して説明する。

図１，図２により、本発明の動力装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のエンジン１０７の制御システムにおける全体構成を示したものである。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、エンジンの運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。前記エアフロセンサ１０３からは、前記吸気流量を表す信号がエンジン制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。

また、前記スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出するエンジンの運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。

前記コレクタ１０６に吸入された空気は、エンジン１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、前記シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。

さらに、吸気管１０１には吸気管の圧力を検出するエンジンの運転状態計測手段の一つである吸気管圧力センサ１２６が設けられ、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレールへ圧送される。

前記高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室
１０７ｃに噴射される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。

また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。また、エンジンのクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。

さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガスを検出し、その検出信号がコントロールユニット１１５に出力する。

また、エンジンより排出された排気ガスを還流できるように、排気管１１９には吸気管１０１につながるバイパスパイプ１２８が連結され、バイパスパイプ１２８の途中に排気ガス還流量を制御するためのＥＧＲバルブ１２７が設けられている。

ここで、ＥＧＲバルブ１２７はコントロールユニット１１５により電気的に制御される。

さらに、コントロールユニット１１５はコントロールユニット内部で計算判定される診断結果に応じて、運転者に警告するために警告ランプ１２５を点灯することができる。

該コントロールユニット１１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ２０３，ＲＯＭ２０２，ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、エンジンの運転状態を計測(検出)する手段の一つであるエアフロセンサ１０３，燃料圧力センサ１２１を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記各インジェクタ１１２，点火コイル１１３等に所定の制御信号を供給して燃料供給量制御，点火時期制御を実行するものである。

次に車両の駆動装置について図３を用いて説明する。エンジン１０７とは別の車輪駆動力制御装置３０１は駆動切り替え装置３０４に連結されている。また駆動切り替え装置
３０４はエンジン１０７に連結されており、エンジン１０７は変速機３０２に連結されている。さらに変速機３０２では駆動輪３０３に連結されている。従って、駆動切り替え装置３０４が連結側に動作したときには、車輪駆動力制御装置３０１およびエンジン１０７により発生したトルクにより駆動輪３０３が駆動され車両が走行可能となる。また駆動切り替え装置３０４が非連結側に動作したときにはエンジン１０７単独の発生トルクにより駆動輪３０３が駆動され車両が走行可能となる。さらに車輪駆動力制御装置３０１およびエンジン１０７および駆動切り替え装置３０４はエンジンコントロールユニット１１５により制御される。

次に本発明の具体的な方法の一例について図４を用いて説明する。図４は車両運転開始後、停止までの間、車両がエンジンにとって低負荷となる走行をした場合の動作について示す。

車両の運転開始後、駆動切り替え装置３０４は非連結状態であり、エンジン１０７単独で駆動輪３０３が駆動されエンジン低負荷走行している。従って、エンジントルク相当値が低い状態で走行している。従って、診断条件の下限値以下であり、診断は実行できない。

図中Ｃのタイミングで一度も診断が実行できていないため、診断を実行するために駆動切り替え装置３０４を連結状態として車輪駆動力制御装置３０１によりマイナストルクを発生、すなわちエンジンにとってブレーキとなるトルクを発生させる。さらに駆動輪303でのトルクが変化しないように、電子スロットル弁を開いてエンジン自体のエンジントルクをアップさせる。これにより駆動輪トルクは変化せずに一定のスピードで走行したまま、エンジントルクをアップさせて診断可能なエンジントルク相当値下限条件が成立し診断が実行可能となる。

次に本動作時の具体的な制御フローについて図５，図６により説明する。

ブロック５０１ではエンジントルク相当値を計算しブロック５０２で診断条件が成立しているかどうかを判定する。成立している場合はブロック５０３で診断処理を実行し、ブロック５０４で診断処理実行回数をカウントする。ブロック５０２で診断条件が成立していない場合は処理を終了する。

次に図６のブロック６０５で始動後時間を計算し、ブロック６０６で始動後時間が所定時間経過しているかどうかを判定する。ブロック６０６の判定結果がＹＥＳの場合はブロック６０７で診断処理の実行回数が所定回数以上の場合はそのまま処理を終了し、ＮＯの場合はブロック６０８で駆動切り替え装置を制御し車輪駆動力制御装置とエンジンを連結状態とする。ブロック６０９では車輪駆動力制御装置を制御しエンジントルク相当値が診断条件成立となる値までマイナストルクを発生、すなわちエンジンにとってブレーキとなるトルクを発生させる。ブロック６１０では電子スロットル弁を制御し電子スロットル弁を開いてエンジントルク相当値が診断条件成立となる値までエンジン自体のエンジントルクをアップさせる。

さらにブロック５０３で行われる診断処理の一例としてＥＧＲバルブ１２７の診断処理の動作について図７により説明する。

図７においてＣのタイミングでエンジントルク相当値が診断条件の範囲内となり、図５のブロック５０２により診断条件成立と判定される。これによりブロック５０３の診断処理が実行される。診断処理が実行されると図７のＤのタイミングでＥＧＲバルブを開とする。そして図中のＤのタイミングからＥのタイミングの間で吸気管圧力を計測しＥＧＲバルブ開のときの吸気管圧力を記憶する。次に図中のＥのタイミングでＥＧＲバルブを閉とする。そして図中のＥのタイミングからＦのタイミングの間で吸気管圧力を計測しＥＧＲバルブ閉のときの吸気管圧力を記憶する。ここで図中のＤのタイミングからＥのタイミングの間でＥＧＲバルブが故障していない場合の吸気管圧力は図中の実線のような動作となり、故障している場合の吸気管圧力は破線のような動作となる。従って、記憶されたEGRバルブ開のときの吸気管圧力とＥＧＲバルブ閉のときの吸気管圧力差が所定値よりも小さいときには故障と判定できる。

さらにブロック５０３で行われる診断処理の一例としてＥＧＲバルブ１２７の診断処理の具体的な制御フローについて図８により説明する。

ブロック７０１では診断を安定した状態で行うために、診断条件成立後、所定時間経過していることを判定し、ＮＯの場合はそのまま処理を終了する。ＹＥＳの場合はブロック７０２でＥＧＲバルブ開時の吸気管圧力の計測が終了しているかどうかを判定し、終了していない場合はブロック７０３にてＥＧＲバルブを開側に制御する。そして、ＥＧＲバルブ開時の吸気管圧力を安定した状態で計測する為にブロック７０４でＥＧＲ開後、所定時間継続していることを判定し、ＮＯの場合はそのまま処理を終了する。ＹＥＳの場合はブロック７０５でＥＧＲバルブ開時の吸気管圧力を計測し、記憶する。ブロック７０２で
ＹＥＳと判定された場合は、ブロック７０６でＥＧＲバルブ閉時の吸気管圧力の計測が終了しているかを判定し、ＮＯの場合はブロック７０７でＥＧＲバルブを閉じ側に制御する。そして、ＥＧＲバルブ閉時の吸気管圧力を安定した状態で計測するためにブロック708でＥＧＲ閉後、所定時間継続していることを判定し、ＮＯの場合はそのまま処理を終了する。ＹＥＳの場合はブロック７０５でＥＧＲバルブ閉時の吸気管圧力を計測し、記憶する。ブロック７０６でＹＥＳの場合はブロック７１０でＥＧＲバルブ開閉時の吸気管圧力差を計算し、ブロック７１１で吸気管圧力差が所定値より大きいかどうかを判定する。その結果ＮＯの場合はブロック７１２で異常と判定し、警告ランプ１２５を点灯して運転者に異常を警告する。ＹＥＳの場合はブロック７１３で正常と判定してそのまま処理を終了する。

次に本発明の具体的な方法の別の例について図９を用いて説明する。図９は車両運転開始後、停止までの間、車両がエンジンにとって高負荷となる走行をした場合の動作について示す。

車両の運転開始後、駆動切り替え装置３０４は非連結状態であり、エンジン１０７単独で駆動輪３０３が駆動されエンジン高負荷走行している。従って、エンジントルク相当値が高い状態で走行している。従って、診断条件の上限値以上であり、診断は実行できない。

図中Ｃのタイミングで一度も診断が実行できていないため、診断を実行するために駆動切り替え装置３０４を連結状態として車輪駆動力制御装置３０１によりプラストルクを発生、すなわちエンジンにとってアシストとなるトルクを発生させる。さらに駆動輪３０３でのトルクが変化しないように、電子スロットル弁を閉じてエンジン自体のエンジントルクをダウンさせる。これにより駆動輪トルクは変化せずに一定のスピードで走行したまま、エンジントルクをダウンさせて診断可能なエンジントルク相当値上限条件が成立し診断が実行可能となる。

さらに本発明の具体的な方法の別の例について図１０を用いて説明する。図１０は車両運転開始後、停止までの間、運転者が加速，減速を繰り返した場合の動作について示す。

車両の運転開始後、図中Ｃのタイミングまでは、駆動切り替え装置３０４は非連結状態であり、エンジン１０７単独で駆動輪３０３が駆動され運転者の要求はエンジントルクにより全てまかなわれている。従って、エンジントルク相当値が診断条件に対して上限よりも大きかったり、下限よりも小さかったりを繰り返して走行している。診断を実行する為には所定時間を要することがあり、この実施例では、診断は実行できない。

図中Ｃのタイミングで一度も診断が実行できていないため、図中Ｄのタイミングまで、診断を実行するために駆動切り替え装置３０４を連結状態としてエンジントルク相当値が診断条件成立となるように所定時間保持制御を行う。一方、運転者の要求を満足するために目標の駆動力からエンジンにより発生する駆動力を減じた分を車輪駆動力制御装置301によりプラスまたはマイナスの駆動力を発生、すなわちエンジンにとってアシストまたはブレーキとなるトルクを発生させる。

次に本動作時の具体的な制御フローについて図１１により説明する。

診断の実行判定に関しては前述の図５で説明した通りであるが、制御フローとしては図６で説明した内容が異なり、図１１で説明する。

図１１のブロック１１０１で始動後時間を計算し、ブロック１１０２で始動後時間が所定時間経過しているかどうかを判定する。ブロック１１０２の判定結果がＹＥＳの場合はブロック１１０３で診断処理の実行回数が所定回数以上の場合はそのまま処理を終了し、ＮＯの場合はブロック１１０４で目標駆動力を計算する。目標駆動力は図１２に示すように予め設定されたドライバーのアクセル操作であるアクセル開度とエンジン回転数と目標駆動力の３次元マップにより求めることができる。

ブロック１１０５では車速とエンジン回転数から変速比を計算し、ブロック１１０６ではブロック１１０４で計算した目標駆動力とブロック１１０５で計算した変速比からエンジンと車輪駆動力制御装置の合計目標トルクを計算する。ここで、エンジンの目標トルクは診断条件が成立するトルクなので、ブロック１１０７では１１０６で計算した合計目標トルクからエンジンの目標トルクの差をとり第２の車輪駆動力制御装置の目標トルクを計算する。その後ブロック１１０８で駆動切り替え装置を制御し車輪駆動力制御装置とエンジンを連結状態とする。ブロック１１０９ではブロック１１０７で計算された、目標トルクとなるように車輪駆動力制御装置を制御し、ブロック１１１０では診断が成立するエンジントルクとなるように電子スロットル弁を制御する。

本発明の一実施形態のエンジン制御システム全体構成図。図１のエンジン制御装置の内部構成図。車両の駆動装置を説明する図。本発明の一実施例のタイミングを説明する図。本発明の一実施例の制御フローを説明する図。本発明の一実施例の制御フローを説明する図。本発明の一実施例のタイミングを説明する図。本発明の一実施例の制御フローを説明する図。本発明の一実施例のタイミングを説明する図。本発明の一実施例のタイミングを説明する図。本発明の一実施例の制御フローを説明する図。本発明の一実施例の制御フローを説明する図。

符号の説明

１０１…吸気管、１０２…エアクリーナ、１０３…エアフロセンサ、１０４…スロットルセンサ、１０５…スロットルボディ、１０６…コレクタ、１０７…エンジン、１０９…燃料ポンプ、１１１…高圧燃料ポンプ、１１２…インジェクタ、１１３…点火コイル、
１１４…点火プラグ、１１５…コントロールユニット、１１６…カム角センサ、１１７…クランク角センサ、１１８…空燃比センサ、２０１…Ｉ／ＯＬＳＩ、３０１…車輪駆動力制御装置、３０２…変速機、３０３…駆動輪、３０４…駆動切り替え装置。

Claims

エンジンの診断を実施する手段と、エンジンの状態によって診断を実行するかどうかを判定する手段と、エンジンを制御する手段と、エンジンとは別に設けられた車輪駆動力制御手段を備え、診断の実行頻度が少ないときには、診断条件が成立するようにエンジンと、前記車輪駆動力制御手段を制御することを特徴とするエンジンの診断装置。
請求項１に記載のエンジンの診断装置において、前記駆動力制御手段は電気的手段により、エンジンに対してプラストルク又はマイナストルク又はその双方のトルクを発生させることを特徴とするエンジンの診断装置。
請求項１に記載のエンジンの診断装置において、前記駆動力制御手段は、運転者の車両操作情報に基づき求められた目標駆動力から、エンジンの目標トルクと前記駆動力制御手段の目標トルクとに振り分けられた目標トルクに応じて制御することを特徴とするエンジンの診断装置。