JP2007239498A - 車両用デバイスの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車両に搭載されたデバイスの故障診断を行う故障診断装置において、他のデバイスの作動に影響を与えることなく早期に故障を検知可能な技術を提供する。
【解決手段】本発明は、車両に搭載された複数のデバイスのうち一のデバイスの作動状態を変化させることにより表れる事象に基づいて前記一のデバイスの故障を診断する車両用デバイスの故障診断装置において、一のデバイスの作動状態を変化させるタイミングと重畳する時期に作動するデバイスが存在する場合には、一のデバイスの作動状態を変化させるタイミングを遅延させた上で一のデバイスの故障を診断するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるデバイスの故障を診断する技術に関する。

従来、車両に搭載される内燃機関のグロープラグの故障を診断する技術として、グロープラグの通電時と非通電時におけるバッテリ電圧を各々測定し、それらバッテリ電圧の差に基づいて故障の発生を診断する装置において、グロープラグに対する通電・非通電以外の要因によりバッテリ電圧が変動する可能性がある時は上記の診断を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平９−２９１８７３号公報 特許３２４５９０６号公報 特開２００２−１１５６４１号公報

ところで、グロープラグのような車両用デバイスの故障を診断する装置において、診断精度の低下を招くような外乱が生じる度に診断が禁止されると、診断の機会が減少するため、車両用デバイスの故障を早期に検知することができない可能性がある。

これに対し、診断中は他のデバイスの作動を禁止するなどの方法も考えられるが、内燃機関の運転状態や排気エミッションが悪化する等の不具合を招く可能性がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用デバイスの故障診断を行う故障診断装置において、他のデバイスの作動に影響を与えることなく早期に故障を検知可能な技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、車両に搭載された複数のデバイスのうち一のデバイスの作動状態が変化した際に表れる事象に基づいて前記一のデバイスの故障を診断する車両用デバイスの故障診断装置において、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングと重畳する時期に作動するデバイスが検出されると、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングを変更するようにした。

詳細には、本発明にかかる車両用デバイスの故障診断装置は、車両に搭載された複数のデバイスと、前記複数のデバイスのうち一のデバイスの作動状態が変化する際に表れる事象に基づいて前記一のデバイスの故障診断を行う診断手段と、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングと重複する時期に他のデバイスが作動するか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により肯定判定された場合は、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングを変更する変更手段と、を備えるようにした。

かかる車両用デバイスの故障診断装置では、一のデバイスの故障診断が行われる場合に他のデバイスの作動タイミングが検知され、一のデバイスの作動状態が変化するタイミング（以下、「故障診断実施タイミング」と称する）と重複する時期に他のデバイスが作動するか否かが判別される。

一のデバイスの故障診断実施タイミングと重複する時期に他のデバイスが作動しない場
合には、一のデバイスの故障診断実施タイミングは変更されない。一方、一のデバイスの故障診断実施タイミングと重複する時期に他のデバイスが作動する場合は、一のデバイスの故障診断実施タイミングが変更される。

その結果、一のデバイスの故障診断や他のデバイスの作動が禁止されることなく、一のデバイスの故障診断が行われるようになる。よって、本発明にかかる車両用デバイスの故障診断装置によれば、他のデバイスの作動に影響を与えることなく、一のデバイスの故障を早期に検知可能となる。

本発明において、一のデバイスの故障診断実施タイミングを変更する方法としては、故障診断実施タイミングを他のデバイスの作動タイミングより早い時期に早める方法と、故障診断実施タイミングを他のデバイスの作動タイミングより遅い時期に遅延する方法とが考えられる。

車載される他のデバイスの作動タイミングを予測困難な場合には、一のデバイスの故障診断実施タイミングを変更する方法として、故障診断実施タイミングを他のデバイスの作動タイミングより遅い時期へ遅延させる方法を用いることが好ましい。

一方、車載される他のデバイスの作動タイミングを予測可能である場合には、一のデバイスの故障診断実施タイミングが他のデバイスの作動タイミングより早い時期に早められるようにしてもよい。

本発明において、一のデバイスの故障診断実施タイミングを変更する方法として故障診断実施タイミングを他のデバイスの作動タイミングより遅い時期に遅延する方法が採られる場合には、遅延時間に上限が設けられるようにしてもよい。

一のデバイスの故障診断実施タイミングが遅延されている間は、一のデバイスの作動状態の変化が制限されるため、遅延時間が過剰になると車両や内燃機関の運転にも影響が及ぶ可能性がある。

よって、上記の遅延時間が一定時間を越えた場合には、一のデバイスの故障診断が禁止されるとともに一のデバイスの作動状態の変化が許可されるようにしてもよい。

本発明において故障診断の対象となるデバイスとしては、グロープラグ、エアインジェクションポンプ、或いはＥＧＲ弁等のようにクランク角度と非同期に作動可能なデバイスを例示することができる。

これは、クランク角度と非同期に作動可能なデバイスについては作動タイミングが多少変更されても内燃機関の運転状態や排気エミッションに及ぼす影響が少ないが、フューエルインジェクタや点火プラグのようにクランク角度と同期して作動するデバイスについては作動タイミングが僅かでも変更されると内燃機関の運転状態や排気エミッションに多大な影響を及ぼす可能性があるからである。

本発明によれば、車両用デバイスの故障診断を行う故障診断装置において、他のデバイスの作動に影響を与えることなく早期に故障を検知可能になる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
＜実施例１＞

先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図２に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する車両の電装系の概略構成を示す図である。

図１に示す電装系は、内燃機関の各気筒に取り付けられたグロープラグ１、内燃機関の各気筒に取り付けられたインジェクタ２、内燃機関のＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁のアクチュエータ（以下、「ＥＧＲ弁用アクチュエータ」と称する）３等を備えている。

グロープラグ１、インジェクタ２、及びＥＧＲ弁用アクチュエータ３は、本発明にかかるデバイスの一実施態様である。

グロープラグ１は、電源４とスイッチング回路５を介して電気的に接続可能になっている。電源４は、車載のバッテリやオルタネータである。スイッチング回路５は、グロープラグ１と電源４との導通／遮断を切り換える回路であり、グロープラグドライブ回路６によって駆動されるようになっている。

インジェクタ２は、通電時に開弁して内燃機関の気筒内へ燃料を噴射するデバイスであり、インジェクタドライブ回路７によって開閉駆動されるようになっている。

ＥＧＲ弁用アクチュエータ３は、ＥＧＲ弁を開閉駆動する装置であり、ＥＧＲ弁ドライブ回路８によってＰＷＭ制御されるようになっている。

前記したグロープラグドライブ回路６、インジェクタドライブ回路７、及びＥＧＲ弁ドライブ回路８は、ＥＣＵ９と電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、イグニッションスイッチ１０、スタータスイッチ１１、クランクポジションセンサ１２、水温センサ１３等の出力信号に基づいて、前記したグロープラグドライブ回路６、インジェクタドライブ回路７、ＥＧＲ弁ドライブ回路８を制御する。

例えば、ＥＣＵ９は、水温センサ１３の出力信号（冷却水温度）が所定温度以下である時（内燃機関の冷間時）等に、電源４からグロープラグ１へ通電させるべくグロープラグドライブ回路６を制御する。

また、ＥＣＵ９は、グロープラグ１が非通電状態から通電状態へ変化した時に表れる事象に基づいて、グロープラグ１の故障を診断する。グロープラグ１の故障としては、グロープラグ１内部の断線や電源４からグロープラグ１に至る電力供給ラインの断線を例示することができる。

グロープラグ１や電力供給ラインに断線が生じていない場合（正常な場合）は、電源４の電圧降下、スイッチングノイズの発生、機関回転数の変動、或いは燃料噴射量の変動等の事象が表れる。一方、グロープラグ１や電力供給ラインに断線が生じている場合（故障している場合）には、上記したような事象が表れず、或いは上記した事象の表れ方が小さくなる。

従って、ＥＣＵ９は、グロープラグ１が非通電状態から通電状態へ変化する時の電源４の電圧、スイッチングノイズ、機関回転数、燃料噴射量等を監視することにより、グロープラグ１及び電力供給ラインの故障を診断することができる。

ところで、内燃機関を搭載した車両には、グロープラグ１以外にもインジェクタ２やＥＧＲ弁用アクチュエータ３等のように比較的大きな駆動電流を必要とするデバイスが搭載されている。

このため、グロープラグ１が非通電状態から通電状態へ変化するタイミング（グロープラグ１の通電開始タイミング）と、インジェクタ２やＥＧＲ弁用アクチュエータ３の作動タイミングとが重複すると、ＥＣＵ９はグロープラグ１の故障について誤診断する可能性がある。

これに対し、グロープラグ１の通電開始タイミングと他のデバイス（インジェクタ２やＥＧＲ弁用アクチュエータ３等）の作動タイミングとが重複する場合には、グロープラグ１の故障診断を禁止する方法が考えられる。

しかしながら、上記した方法によれば故障診断の実施頻度が低下するため、グロープラグ１の故障を早期に検知することができなくなるという問題がある。

また、グロープラグ１の通電開始タイミングと他のデバイスの作動タイミングとが重複する場合には、他のデバイスの作動を禁止する方法も考えられる。

しかしながら、他のデバイスがインジェクタ２のようにクランク角度に同期して作動するデバイスの場合に、当該他のデバイスの作動が禁止されると、内燃機関の運転状態や排気エミッションに多大な影響が及ぶ可能性がある。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ９は、先ずグロープラグ１の通電開始タイミングと重複する時期に他のデバイス（インジェクタ２やＥＧＲ弁用アクチュエータ３等）が作動する場合には、グロープラグ１の通電開始タイミングと他のデバイスの作動タイミングとが重複しないように調整するようにした。

その際の調整方法としては、（１）グロープラグ１の通電開始タイミングを変更せずに他のデバイスの作動タイミングを変更する方法、或いは（２）他のデバイスの作動タイミングを変更せずにグロープラグ１の通電開始タイミングを変更する方法が考えられる。

但し、他のデバイスがインジェクタ２のようにクランク角度と同期して作動するデバイスである場合に上記（１）の方法が採用されると、内燃機関の運転状態や排気エミッションが著しく悪化する可能性がある。

一方、グロープラグ１やＥＧＲ弁用アクチュエータ３のようにクランク角度と非同期で作動するデバイスの作動タイミングが多少変更されても、内燃機関の運転状態や排気エミッションが著しく変化する可能性は低い。

よって、グロープラグ１の故障診断が行われる場合には、上記した（２）の調整方法を採用することが好ましい。

以下、グロープラグ１の故障診断処理について図２に沿って具体的に説明する。図２は、グロープラグ１の故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９によって所定期間毎に繰り返し実行される。

図２の故障診断処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１においてグロープラグ１に対する通電開始タイミングを演算する。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、カウンタＮの値を“０”にリセットする。カウンタＮは、グロープラグ１に対する通電開始タイミングの遅延時間を計測するカウンタである。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１で算出された通電開始タイミングと重複する時期に他のデバイスの作動予定（通電予定）があるか否かを判別する。

前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４においてカウンタＮの値を一つインクリメントする。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ９は、カウンタＮの値（＝Ｎ）が所定時間Ｋ以内であるか否かを判別する。所定時間Ｋは、グロープラグ１に対する通電開始タイミングの遅延限界を示す時間である。この所定時間Ｋは、遅延時間が該所定時間Ｋを越えると内燃機関の燃焼悪化や始動性の低下等の不具合が発生し得ると判断される時間であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、グロープラグ１に対する通電開始タイミングを遅延させる。すなわち、ＥＣＵ９は、グロープラグ１に対する通電を見合わせる。

ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０５の処理を実行し終えると、前記Ｓ１０３以降の処理を再度実行する。その際、Ｓ１０３において否定判定されると、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８へ進み、グロープラグ１の作動を許可する。すなわち、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８においてグロープラグ１に対する通電を開始すべくグロープラグドライブ回路６を制御するとともに、グロープラグ１の故障診断を行う。

この場合、他のデバイスが予定通りに作動するとともに、グロープラグ１はカウンタＮの値（＝Ｎ）の分だけ遅延された後に通電される。グロープラグ１の通電が開始されると該グロープラグ１の故障診断が実施される。その結果、他のデバイスの作動に影響を与えることなくグロープラグ１の故障を可能な限り早期に検知することが可能となる。

ここで図２のフローチャートに戻り、前記Ｓ１０５において否定判定された場合、すなわち、グロープラグ１に対する通電開始タイミングの遅延時間（＝Ｎ）が所定時間Ｋを超えた場合には、ＥＣＵ９は、Ｓ１０７において故障診断の実行を禁止し、次いでＳ１０８においてグロープラグ１の作動を許可する。

この場合、グロープラグ１に対する通電開始タイミングの過剰な遅延による内燃機関の燃焼悪化や始動性の低下等が防止されるようになる。

また、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０２の実行後に前記Ｓ１０３で否定判定された場合には、Ｓ１０８へ進み、グロープラグ１の通電開始タイミングを遅延させることなく該グロープラグ１の作動を許可するとともに故障診断を実施する。

このようにＥＣＵ９が図２の故障診断処理ルーチンを実行すると、本発明にかかる診断手段、判別手段、及び変更手段が実現されることになる。

従って、本実施例における車両用デバイスの故障診断装置によれば、グロープラグ１の通電開始タイミングと重複する時期に作動する他のデバイスが存在すると、グロープラグ１に対する通電開始タイミングを遅延させた上で故障診断が行われるため、他のデバイスの作動に影響を与えることなくグロープラグ１の故障を早期に検知可能となる。

＜他の実施例＞
前述した第１の実施例では、ＥＣＵ９は、グロープラグ１に対する通電開始タイミング
を演算する際（図２のＳ１０１）に他のデバイスの作動タイミングを考慮していないが、グロープラグ１の通電開始タイミングを演算する時点で他のデバイスの作動タイミングが既に決まっている場合には他のデバイスの作動タイミングと重複しない時期にグロープラグ１の通電開始タイミングを設定することも可能である。

例えば、他のデバイスがインジェクタ、点火栓、燃料ポンプ、或いは動弁系に用いられるアクチュエータ等のようにクランク角度に同期して作動するデバイスであれば、それらのデバイスの作動タイミングを早い時期に予測することが可能である。このため、それらのデバイスの作動タイミングより早い時期若しくは遅い時期の何れかにグロープラグ１の通電開始タイミングを設定することが可能となる。

このような方法によれば、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、前述した第１の実施例では、本発明をグロープラグ１の故障診断に適用する例について述べたが、本発明はクランク角度と非同期に作動するデバイスであればグロープラグ１以外のデバイスにも適用可能である。

クランク角度と非同期に作動するデバイスとしては、エアインジェクションポンプ、ＥＧＲ弁用アクチュエータ、スロットル弁用アクチュエータを例示することができる。

本発明を適用する車両の電装系の概略構成を示す図である。 実施例１における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・グロープラグ
２・・・・・インジェクタ
３・・・・・ＥＧＲ弁用アクチュエータ
４・・・・・電源
５・・・・・スイッチング回路
６・・・・・グロープラグドライブ回路
９・・・・・ＥＣＵ

Claims (4)

1. 車両に搭載された複数のデバイスと、
   前記複数のデバイスのうち一のデバイスの作動状態が変化する際に表れる事象に基づいて前記一のデバイスの故障診断を行う診断手段と、
   前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングと重複した時期に他のデバイスが作動するか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により肯定判定された場合は、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングを変更する変更手段と、
   を備えることを特徴とする車両用デバイスの故障診断装置。
2. 請求項１において、前記変更手段は、前記判別手段により肯定判定された場合は、前記一のデバイスの作動状態が変化するタイミングを遅延させることを特徴とする車両用デバイスの故障診断装置。
3. 請求項２において、前記変更手段による遅延時間が一定時間を超える場合は、前記一のデバイスの故障診断を禁止するとともに、該一のデバイスの作動状態の変化を許可する禁止手段を更に備えることを特徴とする車両用デバイスの故障診断装置。
4. 請求項１〜３の何れか一において、前記一のデバイスは、グロープラグであることを特徴とする車両用デバイスの故障診断装置。

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