JP2007120335A - 車両用異常診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン始動時の失火やスタータリレーの異常を検出できるようにする。
【解決手段】エンジン制御用のECU29は、エンジン制御系やその補機の異常診断処理を実行する診断処理部31と、この診断処理部31で実行された異常診断処理の診断結果のデータを管理するデータ管理部32としての機能が組み込まれている。診断処理部31は、異常診断実行条件が成立した時点で、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始すると共に、データ管理部32に対して異常診断処理の実行要求を出力し、それに応じて、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるまでの期間に当該異常診断処理を実行し、当該異常診断処理の実行許可が出されてから当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部32に出力して管理させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両に搭載された機器の異常診断を行う車両用異常診断装置に関する発明である。
近年の電子制御化が進んだ車両においては、走行中に車載機器が正常に動作しているか否かを監視する異常診断システムが搭載され、診断対象機器の不具合が検出されたときには、その不具合内容をメモリに記憶して、それを制御に反映させたり、故障修理・点検時に不具合内容を解析できるようにしている。例えば、内燃機関を動力源とする車両では、特許文献1(特許第2595819号公報)に示すように、内燃機関の失火(燃焼異常)を診断する機能を搭載している。
特許第2595819号公報(第1頁〜第3頁等)
ところで、車両用の異常診断システムでは、異常診断処理を実行する診断処理部と、この診断処理部で実行された異常診断処理の診断結果を管理するデータ管理部とを独立させたものがある。このものでは、診断処理部は、異常診断実行条件が成立したときにデータ管理部に対して異常診断処理の実行要求を出力し、それに応じてデータ管理部から異常診断処理の実行許可が出されてから異常診断処理を開始するようにしているが、異常診断処理の実行許可が出されるのを待って異常診断処理を開始したのでは、早期診断の要求を満たせない場合がある。
例えば、上記特許文献1の失火検出システムでは、始動時の失火検出が困難であることを理由として始動時の失火検出を禁止し、始動完了後に失火検出を許可するようにしているため、始動時の失火検出を全く行うことができない。また、スタータリレー(スタータの通電制御系)の異常診断のように、内燃機関のクランキング時(スタータ通電時)のみ異常診断処理が実行可能なものに関しては、異常診断処理の実行許可が出されるのを待って異常診断処理を開始していたのでは、異常診断処理の開始が適切な時期から遅れて異常を検出できない可能性があった。
一般に、内燃機関制御系の異常診断を行う診断処理部とデータ管理部の機能は、内燃機関制御用のマイクロコンピュータ(いわゆるエンジンECU)に組み込まれているため、データ管理部の演算周期は、エンジンECUの演算負荷が大きくなり過ぎないように比較的遅い周期(例えば256ms周期)に設定されている。このため、始動時等に診断処理部からデータ管理部に異常診断処理の実行許可を要求しても、実際にデータ管理部が異常診断処理の実行許可を出すまでにデータ管理部の遅い演算周期分の遅れが生じる。このため、始動時の失火検出や、クランキング時のみに異常診断処理が実行可能なスタータリレーの異常診断のように、異常診断実行条件が成立してからできるだけ早期に異常診断処理を開始する必要があるものに関しては、データ管理部の遅い演算周期分の遅れを待って異常診断処理を開始したのでは、異常の検出が困難な場合があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、早期診断の要求を満たすことができる車両用異常診断装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、車両に搭載された機器に関する異常診断処理を実行する診断処理部と、この診断処理部で実行された異常診断処理の診断結果のデータを管理するデータ管理部とを備え、異常診断実行条件が成立した後に前記診断処理部から異常診断処理の実行要求を前記データ管理部に出力し、それに応じて前記データ管理部から異常診断処理の実行許可を前記診断処理部に出力するように構成された車両用異常診断装置において、前記診断処理部は、異常診断実行条件が成立したときに前記データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始し、その後、前記データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されてから当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部に出力して管理させるようにしたものである。
この構成では、異常診断実行条件が成立したときに、データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始するので、従来の異常診断システムと比較して、異常診断処理を早期に開始することができると共に、当該異常診断処理の実行許可が出されたときに速やかに当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部に出力することができ、データ管理部で早期に当該異常診断処理の診断結果のデータを管理することができる。
本発明は、異常診断実行条件が成立したときに直ちに診断処理部から異常診断処理の実行要求をデータ管理部に出力するようにしても良いが、この構成では、異常診断処理の実行時間が長くなると、異常診断処理を実行し終える前にデータ管理部から異常診断処理の実行許可が出される可能性がある。このように、異常診断処理を実行し終える前に異常診断処理の実行許可が出された場合は、当該異常診断処理を実行し終えてから当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部に出力して管理させるようにすれば良い。
或は、請求項2のように、診断処理部が異常診断処理を実行し終えてから当該異常診断処理の実行要求をデータ管理部に出力するようにしても良い。このようにすれば、異常診断処理の実行時間が長くなる場合でも、異常診断処理の実行許可が出される前に異常診断処理を確実に実行し終えることができ、データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されたときに直ちに診断処理部から当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部に出力することができる。
本発明は、車両に搭載された様々な機器の異常診断システムに適用可能であり、例えば、請求項3のように、本発明を内燃機関の失火検出システムに適用すれば、従来の失火検出システムでは検出できなかった始動時の失火が検出可能となる。
また、請求項4のように、本発明をスタータ通電制御系の異常診断システムに適用すれば、内燃機関のクランキング時(スタータ通電時)にしか検出できないスタータ通電制御系の異常も検出することが可能となる。
この場合、請求項5のように、イグニッションスイッチのオン直後から診断処理部で異常診断処理を開始すれば、イグニッションスイッチのオン直後から異常診断処理の実行許可が出されるまでの期間に発生する異常を検出することが可能となる。
また、請求項6のように、内燃機関の始動開始直後から診断処理部で異常診断処理を開始すれば、内燃機関の始動開始直後から異常診断処理の実行許可が出されるまでの期間に発生する異常を検出することが可能となる。
いずれの場合も、異常診断処理の実行許可が出されるまでの期間に診断処理部による異常診断処理を周期的に繰り返して実行するようにしても良い。
本発明を失火検出システムに適用する場合は、請求項7のように、診断処理部は、内燃機関の始動開始直後から失火検出処理を実行する第1の失火検出手段と、内燃機関の始動後から所定時間又は所定点火回数を経過した後に失火検出処理を実行する第2の失火検出手段と、前記データ管理部から失火検出処理の実行許可が出されるのを待たずに前記第1及び第2の失火検出手段による2つの失火検出処理結果に基づいて仮の失火判定を行う仮失火判定手段とを備え、前記データ管理部から失火検出処理の実行許可が出されたときにそれ以前に行われた前記仮の失火判定結果を正式な失火判定結果として確定して前記データ管理部に出力するように構成しても良い。この構成では、始動時と始動後のいずれ場合でも、データ管理部から失火検出処理の実行許可が出されるのを待たずに失火検出処理を開始するため、従来の失火検出システムと比較して失火の早期検出が可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各点火プラグ22の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられ、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、エンジン11のクランク軸27の回転に同期してクランク角信号を出力するクランク角センサ28が取り付けられ、このクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)29に入力される。このECU29は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁21の燃料噴射量や点火プラグ22の点火時期を制御する。
また、図2に示すように、ECU29は、エンジン制御系やその補機の異常診断処理を実行する診断処理部31と、この診断処理部31で実行された異常診断処理の診断結果のデータを管理するデータ管理部32としての機能が組み込まれ、その診断結果のデータは、書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばバックアップRAM)に保存される。
一般に、診断処理部31は、異常診断実行条件が成立したときにデータ管理部32に対して異常診断処理の実行要求を出力し、それに応じて、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるまで待機し、実行許可が出されてから異常診断処理を開始するようにしているが、データ管理部32の演算周期は、ECU29の演算負荷が大きくなり過ぎないように比較的遅い周期(例えば256ms周期)に設定されているため、エンジン始動時等に診断処理部31からデータ管理部32に異常診断処理の実行許可を要求しても、実際にデータ管理部32が異常診断処理の実行許可を出すまでにデータ管理部32の遅い演算周期分の遅れが生じる。このため、エンジン始動時の失火検出や、クランキング時(スタータ通電時)のみに異常診断処理が実行可能なスタータリレー30(スタータの通電制御系)の異常診断のように、異常診断実行条件が成立してからできるだけ早期に異常診断処理を開始する必要があるものに関しては、データ管理部32の遅い演算周期分の遅れを待って異常診断処理を開始したのでは、異常の検出が困難な場合があった。
そこで、本実施例では、エンジン始動時の失火検出や、クランキング時のみに異常診断処理が実行可能なスタータリレー30の異常診断のように、異常診断実行条件が成立してからできるだけ早期に異常診断処理を開始する必要があるものに関しては、診断処理部31は、イグニッションスイッチのオン直後又はエンジン始動開始直後(クランキング開始直後)に、異常診断実行条件が成立した時点で、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始し、その後、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されてから当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部32に出力して管理させる。
この場合、後述する図4の失火検出のように、異常診断実行条件が成立したときに直ちに診断処理部31から異常診断処理の実行要求をデータ管理部32に出力するようにしても良いが、この構成では、異常診断処理の実行時間が長くなると、異常診断処理を実行し終える前にデータ管理部32から異常診断処理の実行許可が出される可能性がある。このように、異常診断処理を実行し終える前に異常診断処理の実行許可が出された場合は、当該異常診断処理を実行し終えてから当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部32に出力して管理させるようにすれば良い。
或は、後述する図3のスタータリレー異常診断ルーチンのように、診断処理部31が異常診断処理を実行し終えてから当該異常診断処理の実行要求をデータ管理部32に出力するようにしても良い。このようにすれば、異常診断処理の実行時間が長くなる場合でも、異常診断処理の実行許可が出される前に異常診断処理を確実に実行し終えることができ、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されたときに直ちに診断処理部31から当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部32に出力することができる。
一方、データ管理部32は、複数の診断処理部31に対する実行管理、禁止管理、実行順序管理の機能を有すると共に、各診断処理部31から送られてくる実行状態の情報に基づいて各診断処理部31の実行状態を管理する機能も備えている。
本実施例では、ECU29によって図3のスタータリレー異常診断ルーチンと図4の失火検出ルーチンを実行することで、2つの診断処理部31(スタータリレー異常診断用の診断処理部と失火検出用の診断処理部)としての機能を実現する。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
[スタータリレー異常診断ルーチン]
図3のスタータリレー異常診断ルーチンは、イグニッションスイッチのオン直後又はエンジン始動開始直後(スタータ通電開始直後)に所定周期(例えば8msec周期)で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、スタータリレー30の異常診断実行条件が成立しているか否かを、スタータリレー30のオン制御中(スタータ駆動指令中)であるか否かで判定する。
もし、スタータリレー30のオン制御中でなければ、スタータリレー30の異常診断実行条件が不成立と判定されて、以降の処理を行わずに本ルーチンを終了する。
これに対して、スタータリレー30のオン制御中であれば、スタータリレー30の異常診断実行条件が成立していると判定されて、ステップ102に進み、ECU29のスタータリレー駆動用のポート電圧を検出する。この後、ステップ103に進み、スタータリレー駆動用のポート電圧がスタータリレー30をオン駆動するための所定電圧になっているか否かを判定し、当該ポート電圧が所定電圧であれば、ステップ104に進み、仮正常の判定を行い、当該ポート電圧が所定電圧でなければ、ステップ105に進み、仮異常の判定を行う。
この後、ステップ106に進み、同じ仮判定の結果が所定回数連続したか否かを判定し、同じ仮判定の結果が所定回数連続していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
一方、ステップ106で、同じ仮判定の結果が所定回数連続したと判定されれば、ステップ107に進み、データ管理部32に対してスタータリレー30の異常診断処理の実行要求を出力する。
この後、ステップ108に進み、データ管理部32からスタータリレー30の異常診断処理の実行許可が出されたか否かを判定し、実行許可が出されていなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
そして、データ管理部32からスタータリレー30の異常診断処理の実行許可が出された時点で、ステップ109に進み、スタータリレー30の異常診断処理の診断結果であるステップ104、105の仮判定結果を正式の判定結果としてデータ管理部32に出力して書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばバックアップRAM)に登録する。
尚、本ルーチンでは、スタータリレー30の異常診断処理(仮判定)を実行し終えてから当該異常診断処理の実行要求をデータ管理部32に出力するようにしたが(ステップ106、107)、スタータリレー30の異常診断実行条件が成立したときに直ちに異常診断処理の実行要求をデータ管理部32に出力するようにしても良い(つまり、ステップ107の処理をステップ101の次に実行するようにしても良い)。
[失火検出ルーチン]
図4の失火検出ルーチンは、イグニッションスイッチのオン期間中に所定クランク角毎(例えば30℃A毎)に実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ201で、エンジン回転中であるか否か(点火が行われているか否か)を判定し、エンジン回転中でなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
これに対して、上記ステップ201で、エンジン回転中であると判定されれば、ステップ202に進み、エンジン始動後の経過時間が所定時間未満であるか否かを判定し、エンジン始動後の経過時間が所定時間未満であれば、始動時の失火検出を行う期間と判断して、ステップ203〜207の始動時失火検出処理(第1の失火検出手段)を実行し、エンジン始動後の経過時間が所定時間以上であれば、始動後の失火検出を行う期間と判断して、ステップ208〜212の始動後失火検出処理(第2の失火検出手段)を実行する。尚、エンジン始動後の点火回数が所定点火回数未満であるか否かで、始動時の失火検出を行う期間と始動後の失火検出を行う期間とを判別するようにしても良い。
始動時の失火検出を行う期間(ステップ202で「Yes」と判定される期間)は、ステップ203に進み、始動時失火検出実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、始動時失火検出実行条件は、例えば、エンジン回転速度が自力回転可能な所定回転速度以上に上昇したこと、点火制御系が正常に機能していること、エンジン回転変動を検出するためのクランク角速度検出システムが正常に機能していること等である。
このステップ203で、始動時失火検出実行条件が成立していないと判定されれば、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
一方、ステップ203で、始動時失火検出実行条件が成立していると判定されれば、ステップ204に進み、データ管理部32に対して火検出処理の実行要求を出力する。この後、ステップ205に進み、始動時失火検出用のエンジン回転変動情報である始動時失火検出用のクランク角速度の差分を算出し、次のステップ206で、始動時失火検出用のクランク角速度の差分を所定値と比較し、始動時失火検出用のクランク角速度の差分が所定値よりも大きければ、失火と判断して、ステップ207に進み、失火回数をカウントする失火カウンタをカウントアップする。始動時失火検出用のクランク角速度の差分が所定値以下であれば、失火ではないと判断して、失火カウンタのカウントアップは行わない。
また、始動後の失火検出を行う期間(ステップ202で「No」と判定される期間)は、ステップ208に進み、始動後失火検出実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、始動後失火検出実行条件は、例えば、燃料カット期間中ではないこと、点火制御系が正常に機能していること、エンジン回転変動を検出するためのクランク角速度検出システムが正常に機能していること等である。
このステップ208で、始動後失火検出実行条件が成立していないと判定されれば、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
一方、ステップ208で、始動後失火検出実行条件が成立していると判定されれば、ステップ209に進み、データ管理部32に対して失火検出処理の実行要求を出力する。この後、ステップ210に進み、始動後失火検出用のエンジン回転変動情報である始動後失火検出用のクランク角速度の差分を算出し、次のステップ211で、始動後失火検出用のクランク角速度の差分を所定値と比較し、始動後失火検出用のクランク角速度の差分が所定値よりも大きければ、失火と判断して、ステップ212に進み、失火カウンタをカウントアップする。始動後失火検出用のクランク角速度の差分が所定値以下であれば、失火ではないと判断して、失火カウンタのカウントアップは行わない。
以上のようにして、始動時・始動後の失火検出処理を実行した後、ステップ213に進み、失火カウンタのカウント値(失火回数)が所定値を超えているか否かを判定し、失火カウンタのカウント値が所定値以下であれば、そのまま本ルーチンを終了するが、失火カウンタのカウント値が所定値を超えていれば、ステップ214に進み、仮の失火判定を確定してECU29のRAMに記憶する。これらステップ213、214の処理が特許請求の範囲でいう仮失火判定手段としての役割を果たす。
この後、ステップ215に進み、データ管理部32から失火検出処理の実行許可が出されたか否かを判定し、実行許可が出されていなければ、そのまま本ルーチンを終了する。 そして、データ管理部32から失火検出処理の実行許可が出された時点で、ステップ216に進み、失火検出処理で得られた仮失火判定結果を正式の失火判定結果としてデータ管理部32に出力して書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばバックアップRAM)に登録する。
尚、本ルーチンでは、エンジン回転変動情報(クランク角速度の差分)に基づいて失火を検出するようにしたが、燃焼室内の混合気の燃焼により生じるイオン電流を検出したり、燃焼圧(筒内圧)を検出して、それらの検出値に基づいて失火を検出するようにしても良い。
以上説明した本実施例によれば、異常診断実行条件が成立したときに、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始するので、従来の異常診断システムと比較して、異常診断処理を早期に開始することができると共に、当該異常診断処理の実行許可が出されたときに速やかに当該異常診断処理の診断結果のデータをデータ管理部32に出力することができ、データ管理部32で早期に当該異常診断処理の診断結果のデータを管理することができる。
しかも、本実施例では、スタータリレー30の異常診断処理と失火検出処理に関して、データ管理部32から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始するので、クランキング時(スタータ通電時)にしか検出できないスタータリレー30の異常も検出することが可能となると共に、従来の失火検出システムでは検出できなかった始動時の失火が検出可能となる。
尚、本発明の適用範囲は、スタータリレー30の異常診断処理と失火検出処理に限定されず、車両に搭載された様々な機器の異常診断処理に適用可能である。
本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 診断処理部とデータ管理部との関係を説明するブロック図である。 スタータリレー異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 失火検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、16…スロットルバルブ、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、23…排気管、27…クランク軸、28…クランク角センサ、29…ECU(第1の失火検出手段,第2の失火検出手段,仮失火判定手段)、30…スタータリレー、31…スタータリレー、32…データ管理部

Claims (7)

  1. 車両に搭載された機器に関する異常診断処理を実行する診断処理部と、この診断処理部で実行された異常診断処理の診断結果のデータを管理するデータ管理部とを備え、異常診断実行条件が成立した後に、前記診断処理部から異常診断処理の実行要求を前記データ管理部に出力し、それに応じて、前記データ管理部から異常診断処理の実行許可を前記診断処理部に出力するように構成された車両用異常診断装置において、
    前記診断処理部は、前記異常診断実行条件が成立したときに、前記データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されるのを待たずに異常診断処理を開始し、その後、前記データ管理部から異常診断処理の実行許可が出されてから当該異常診断処理の診断結果のデータを前記データ管理部に出力して管理させることを特徴とする車両用異常診断装置。
  2. 前記診断処理部は、前記異常診断処理を実行し終えてから当該異常診断処理の実行要求を前記データ管理部に出力することを特徴とする請求項1に記載の車両用異常診断装置。
  3. 前記診断処理部は、前記異常診断処理として内燃機関の失火検出処理を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用異常診断装置。
  4. 前記診断処理部は、前記異常診断処理としてスタータの通電制御系の異常診断処理を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用異常診断装置。
  5. 前記診断処理部は、イグニッションスイッチのオン直後から異常診断処理を開始することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車両用異常診断装置。
  6. 前記診断処理部は、内燃機関の始動開始直後から異常診断処理を開始することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車両用異常診断装置。
  7. 前記診断処理部は、
    内燃機関の始動開始直後から失火検出処理を実行する第1の失火検出手段と、
    内燃機関の始動後から所定時間又は所定点火回数を経過した後に失火検出処理を実行する第2の失火検出手段と、
    前記データ管理部から失火検出処理の実行許可が出されるのを待たずに前記第1及び第2の失火検出手段による2つの失火検出処理結果に基づいて仮の失火判定を行う仮失火判定手段とを備え、
    前記診断処理部は、前記データ管理部から失火検出処理の実行許可が出されたときにそれ以前に行われた前記仮の失火判定結果を正式な失火判定結果として確定して前記データ管理部に出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用異常診断装置。
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