JP2011232175A - 空燃比センサの結線検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ素子割れが生じることがない空燃比センサの結線検査方法を提供する。
【解決手段】車両生産工場におけるＡ／Ｆセンサ３０の結線検査方法であって、ＥＣＵ１５は、所定の乾燥条件が成立すれば、前記Ａ／Ｆセンサ３０に第一所定期間ｔ１通電して基準電流値Ｅ１より大きい電流値Ｅが流れた場合には、該Ａ／Ｆセンサ３０の結線が正常であると自己診断する機能を備え、前記検査コントローラ２５を前記ＥＣＵ１５に接続し、前記ディーゼルエンジン１１を未だ始動していない状態とし、前記検査コントローラ２５によって、前記ＥＣＵ１５を用いて、前記乾燥条件を無視し、強制的に前記Ａ／Ｆセンサ３０に第二所定期間ｔ２通電し、基準電流値Ｅ１より大きい電流値Ｅが流れた場合には、該Ａ／Ｆセンサ３０の結線が正常であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両生産工場における空燃比センサの結線検査方法に関し、特にディーゼルエンジンの排気管に設けられる空燃比センサの結線検査方法に関する。

従来、空燃比センサは公知となっている。特許文献１は、空燃比センサとしてのガスセンサを開示している。例えば、ディーゼルエンジンであれば、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を再生制御するため、排気管内においてＤＰＦの上流側に空燃比センサが設けられている。

空燃比センサは、センサ素子と、センサ素子を活性化させるためのヒータと、を内部に備えている。空燃比センサが通電されたときには、ヒータがセンサ素子の周囲を加熱し、センサ素子を活性化させる。なお、空燃比センサのセンサ素子は、高温状態で被水した場合には、センサ素子割れが発生するという問題がある。

一方、ディーゼルエンジンの排気中には、燃焼により発生した水分が含まれている。そのため、ディーゼルエンジンの排気管の内部に設けられる空燃比センサが通電されるときには、排気管内が十分に乾燥している必要がある。通常、空燃比センサに通電する、すなわち空燃比センサによって排気管の空燃比を計測する場合、ならびに、後述するように空燃比センサが結線確認の自己診断制御を実施する場合には、排気管の内部が完全に乾燥している場合にのみ行われる。排気管の内部が完全に乾燥している場合とは、乾燥条件として、エンジンが所定時間運転されることによって、排気温度、エンジン冷却水温度、ＤＰＦの触媒温度等が所定温度以上となることが条件とされる。

また、空燃比センサは、他のセンサ同様に結線確認の自己診断制御が実施される。結線確認とは、センサのコネクタが確実に装着されているか、あるいはセンサの導線が断線していないか、について確認することをいう。結線確認の自己診断制御では、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、バッテリより供給される電力を空燃比センサに通電し、空燃比センサに所定電流値以上の電流値が流れた場合には、空燃比センサの結線が正常であると確認する。

空燃比センサの結線確認は、車両生産工場においても実施される。しかし、車両検査工程の前行程においてエンジンが始動されていた場合には、排気管の内部に水分が存在している可能性があり、空燃比センサに通電すると、空燃比センサのセンサ素子割れが発生するおそれがある。また、車両検査工程の結線確認において、通常の結線確認の自己診断制御を実施するように乾燥条件が成立するまでエンジンの運転を行うことは、車両検査工程が長時間となるため、車両検査工程の検査効率が低下する。

特開２００９−１５０８５３号公報

解決しようとする課題は、センサ素子割れが生じることがない空燃比センサの結線検査方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、車両生産工場における空燃比センサの結線検査方法であって、前記車両生産工場は、検査制御手段を備え、前記空燃比センサは、車両が備えるディーゼルエンジンの排気管に設けられるとともに、前記車両に設けられる車両制御手段に接続され、前記車両制御手段は、所定の乾燥条件が成立した状態で前記空燃比センサに第一所定期間だけ通電して、前記空燃比センサに流れる電流値を計測し、該第一所定期間に基準電流値より大きい電流値が流れた場合には、該空燃比センサの結線が正常であると自己診断する機能を備え、前記検査制御手段を前記車両制御手段に接続し、前記ディーゼルエンジンを未だ始動していない状態とし、前記検査制御手段によって、前記車両制御手段を用いて、前記乾燥条件を確認することなく、強制的に前記空燃比センサに第二所定期間だけ通電して、前記空燃比センサに流れる電流値を計測し、該第二所定期間に基準電流値より大きい電流値が流れた場合には、該空燃比センサの結線が正常であると判定するものである。

請求項２においては、請求項１記載の空燃比センサの結線検査方法であって、前記第二所定時期間は、前記第一所定期間よりも短い、空燃比センサの結線検査方法である。

本発明の空燃比センサの結線検査方法によれば、センサ素子割れが生じることがない。

本発明の一実施形態に係る車両および車両検査設備の全体的な構成を示した構成図。 同じく結線確認の自己診断制御の流れを示すフロー図。 本発明の結線検査方法の流れを示すフロー図。 （Ａ）結線検査が正常である場合の結線検査方法のタイムチャート図、（Ｂ）結線検査が異常である場合の結線検査方法のタイムチャート図。

本実施形態の結線検査方法とは、検査設備である車両検査設備２０において検査対象である車両１０に設けられるＡ／Ｆセンサ３０の結線が正常であるかを検査する方法である。

図１を用いて、車両１０および車両検査設備２０について説明する。
車両１０は、ディーゼルエンジン１１と、排気管１２と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）１３と、車両制御手段としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５と、空燃比センサとしてのＡ／Ｆセンサ３０と、を具備している。

排気管１２は、ディーゼルエンジン１１の排気マニホールド（図示なし）から車両１０の外部まで延設されている。ＤＰＦ１３は、排気管１２の途上に配置され、ディーゼルエンジン１１の排気ガスに含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するフィルタである。

ＥＣＵ１５は、車両１０のディーゼルエンジン１１によるエンジン運転における電気的な制御を総合的に行うためのコントローラであって、制御モードとして、通常走行を行う場合の制御形式である通常モードと、車両検査がなされる場合の制御形式である検査モードと、を具備している。また、ＥＣＵ１５は、故障コード（例えば後述する故障コードＣ１）を記録し、予め設定値等（例えば後述する基準電流値Ｅ１）を設定できる機能を有している。

Ａ／Ｆセンサ３０について説明する。
Ａ／Ｆセンサ３０は、バッテリ（図示略）より供給される電力が通電され、排気ガス濃度（排気ガス中における酸素濃度）を検出するセンサである。Ａ／Ｆセンサ３０は、排気管１２の内部におけるＤＰＦ１３よりも上流側に設けられている。Ａ／Ｆセンサ３０は、例えば５００℃まで昇温されることでセンサ素子が活性状態となり、センサ素子は活性状態で排気ガス濃度（排気ガス中における酸素濃度）を高い精度で検出できる。そのため、Ａ／Ｆセンサ３０は、電気ヒータを備えており、通電による電気ヒータの発熱によってセンサ素子を活性状態とするとともに、センサ素子の活性状態を保持する。
なお、Ａ／Ｆセンサ３０は、高温状態で水を被ることで、センサ素子割れが発生する問題がある。

一方、ディーゼルエンジン１１の排気中には、燃焼により発生した水分が含まれている。そのため、ディーゼルエンジン１１の排気管１２の内部に設けられるＡ／Ｆセンサ３０が通電されるときには、排気管１２の内部が十分に乾燥している必要がある。そのため、通常、Ａ／Ｆセンサ３０が通電される、すなわち、Ａ／Ｆセンサ３０によって排気ガスの酸素濃度を計測する場合、ならびに、後述するようにＡ／Ｆセンサ３０が結線確認の自己診断制御を実施する場合には、排気管１２の内部が完全に乾燥している場合にのみ行われる。

排気管１２の内部が完全に乾燥している場合とは、乾燥条件として、ディーゼルエンジン１１が所定時間運転されることによって、少なくとも排気温度、エンジン冷却水温度、ＤＰＦの触媒温度等が所定温度以上となることが必要とされる。前記乾燥条件は、予めＥＣＵ１５に設定されている。本実施形態において、乾燥条件の詳細については説明を省略する。

車両検査設備２０について説明する。
車両工場の生産ラインは、車両組立ラインと、車両検査ラインと、を具備している。車両検査ラインは、車両検査設備２０を具備している。車両検査設備２０では、車両１０のＡ／Ｆセンサ３０の結線確認の検査が実施される。結線確認とは、Ａ／Ｆセンサ３０のコネクタが確実に装着されているか、あるいは、Ａ／Ｆセンサ３０に接続される導線が断線していないか、について確認することをいう。

車両検査設備２０は、検査制御手段としての検査コントローラ２５と、台２１と、通信線２２と、を具備している。検査コントローラ２５は、台２１に載置されている。車両１０におけるＡ／Ｆセンサ３０の結線確認の検査が実施されるときには、検査コントローラ２５は、通信線２２によってＥＣＵ１５と接続される。

図２を用いて、自己診断制御の流れについて説明する。
ＥＣＵ１５は、Ａ／Ｆセンサ３０の結線確認を自己診断する機能（以下、自己診断制御）を有している。結線確認の自己診断制御とは、Ａ／Ｆセンサ３０のコネクタが確実に装着されているか、あるいは、Ａ／Ｆセンサ３０の導線が断線していないか、について確認することをいう。結線確認の自己診断制御は、ＥＣＵ１５の通常モードにおいて実施され、車両１０の走行中であっても実施される。

ＥＣＵ１５は、ステップＳ１１０において、乾燥条件によって排気管１２の内部が乾燥しているかどうかを確認し、乾燥条件が成立した場合（乾燥条件を全て満たしていた場合）にはステップＳ１２０に移行し、乾燥条件が成立しない場合には自己診断制御を実施しない。なお、本実施形態において、乾燥条件の詳細については説明を省略する。

ＥＣＵ１５は、ステップＳ１２０において、バッテリより供給される電力をＡ／Ｆセンサ３０に第一所定時間ｔ１だけ通電する。そして、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１３０において、第一所定時間ｔ１にＡ／Ｆセンサ３０に流れる電流値Ｅを読み出す（計測する）。

ＥＣＵ１５は、ステップＳ１４０において、読み出した電流値Ｅが予め設定されている基準電流値Ｅ１より大きいかどうかを判定し、基準電流値Ｅ１より大きい場合には結線が正常であるとして自己診断制御を終了し、基準電流値Ｅ１以下の場合には結線が異常であるとしてステップＳ１５０に移行する。ＥＣＵ１５は、ステップＳ１５０において、Ａ／Ｆセンサ３０の結線が異常であるとして故障コードＣ１を１と記録する。

故障コードＣ１とは、Ａ／Ｆセンサ３０の結線に関する故障コードである。すなわち、故障コードＣ１が０であればＡ／Ｆセンサ３０は結線が正常である。また、故障コードＣ１が１であれば結線が異常である、すなわち、Ａ／Ｆセンサ３０はコネクタが確実に装着されていない、あるいは、Ａ／Ｆセンサ３０の導線が断線している状態である。

図３を用いて、本実施形態の結線検査方法の流れについて説明する。
本実施形態の結線検査を実施するときには、車両検査設備２０の検査コントローラ２５と、車両１０のＥＣＵ１５とが、通信線２２によって接続されているものとする。また、本実施形態の結線検査を実施するときには、車両１０は車両工場の生産ラインにおいて未だディーゼルエンジン１１が始動されておらず、イグニッションキーがОＮとされることでＥＣＵ１５が作動しているものとする。

検査コントローラ２５は、ステップＳ２１０において、ディーゼルエンジン１１がОＦＦであって、かつ、イグニッションキーがОＮであるかを判定する。このとき「ディーゼルエンジン１１がОＦＦであって、かつ、イグニッションキーがОＮである」とは、ディーゼルエンジン１１が車両組立ラインと車両検査ラインとを含めた車両工場の生産ラインにおいて未だ始動されておらず、イグニッションキーがОＮとされることでＥＣＵ１５が作動していることをいう。

検査コントローラ２５は、ステップＳ２１０において、ディーゼルエンジン１１がОＦＦであって、かつ、イグニッションキーがОＮであればステップＳ２２０に移行し、ディーゼルエンジン１１がОＮである、または、イグニッションキーがОＦＦであれば、Ａ／Ｆセンサ３０の結線検査を実施しないものとする。

検査コントローラ２５は、ステップＳ２２０において、ＥＣＵ１５の制御モードを通常モードから検査モードに切り替える。ＥＣＵ１５は、検査モードにおいて、通常モードにおけるＡ／Ｆセンサ３０の結線確認の自己診断制御について、ディーゼルエンジン１１が未だ始動されていないことが明らかなため乾燥条件が成立しているか否かの確認を行うことなく、第一所定時間ｔ１を第二所定時間ｔ２として自己診断制御を実施する。

車両検査ラインでは走行中と比較してＥＣＵ１５およびバッテリ等の電気回路が安定しているため、検査時間はＥＣＵ１５の自己診断制御のＡ／Ｆセンサ３０への通電時間である第一所定時間ｔ１よりも短い第二所定時間ｔ２によって検査が実施できるので、第二所定時間ｔ２は、第一所定時間ｔ１よりも短い時間に設定している。

検査コントローラ２５は、具体的には、ステップＳ２３０からステップＳ２６０までにおいて（図３における破線に囲まれたステップ）、ＥＣＵ１５に対して、Ａ／Ｆセンサ３０の結線確認の自己診断制御を実施させる。

ＥＣＵ１５は、ステップＳ２３０において、バッテリより供給される電力をＡ／Ｆセンサ３０に第二所定時間ｔ２だけ通電する。そして、ＥＣＵ１５は、ステップＳ２４０において、第二所定時間ｔ２にＡ／Ｆセンサ３０に流れる電流値Ｅを読み出す。

ＥＣＵ１５は、ステップＳ２５０において、読み出した電流値Ｅが予めＥＣＵ１５に設定されている基準電流値Ｅ１より大きいかどうかを判定し、基準電流値Ｅ１より大きい場合には結線が正常であるとして自己診断制御を終了し、基準電流値Ｅ１以下の場合には結線が異常であるとしてステップＳ２６０に移行する。ＥＣＵ１５は、ステップＳ２６０において、結線が異常であるとして故障コードＣ１を１と記録する。

検査コントローラ２５は、ステップＳ３１０において、ＥＣＵ１５に記録されている故障コードＣ１を読み出す。そして、検査コントローラ２５は、ステップＳ３２０において、ＥＣＵ１５に記録されている故障コードＣ１を確認し、故障コードＣ１が０の場合にはステップＳ３３０に移行して結線検査を合格とし、故障コードＣ１が１の場合にはステップＳ３４０に移行し結線検査を不合格とする。

本実施形態の結線検査方法では、ディーゼルエンジン１１が車両工場の生産ラインにおいて未だ始動されていないことを条件とするものの、車両組立ラインではディーゼルエンジン１１を始動する必要のある工程もある。そこで、結線検査方法のステップＳ２１０からステップＳ２６０までの工程を車両組立ラインのディーゼルエンジン１１が始動される前の工程（未だディーゼルエンジン１１が運転されていない状態にある工程）において実施し、結線検査方法のステップＳ３１０からステップＳ３４０までの工程を車両検査ラインにおいて実施することもできる。

図４を用いて、本実施形態の結線検査方法の時系列変化について説明する。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、結線検査における電流値ＥおよびＡ／Ｆセンサ３０の温度であるセンサ温度Ｔの時系列変化を示し、図４（Ａ）は結線が正常である場合の電流値Ｅおよびセンサ温度Ｔを示し、図４（Ｂ）は結線が異常である場合の電流値Ｅおよびセンサ温度Ｔを示している。

また、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、縦軸に示されるディーゼルエンジン１１のОＮまたはОＦＦ、イグニッションキーのОＮまたはОＦＦ、検査コントローラ２５の指令フラグ、検査モードのОＮまたはОＦＦ、Ａ／Ｆセンサ３０への通電のОＮまたはОＦＦ、電流値Ｅ、センサ温度Ｔ、故障コードＣ１、の時系列変化を横軸に示している。なお、検査コントローラ２５の指令フラグは、検査コントローラ２５がＥＣＵ１５に指令を行うときを１で表すものとしている。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ディーゼルエンジン１１がОＦＦ、イグニッションキーがОＮとされた状態で、検査コントローラ２５によってＥＣＵ１５の検査モードがОＮとされ、さらに検査コントローラ２５によってバッテリより供給される電力をＡ／Ｆセンサ３０に第二所定時間ｔ２だけ通電する。

図４（Ａ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ３０結線が正常である場合には、Ａ／Ｆセンサ３０が通電される第二所定時間ｔ２において、電流値Ｅが経時的に上昇し、基準電流値Ｅ１より大きい値となる。同時にＡ／Ｆセンサ３０のセンサ温度Ｔも上昇する。

図４（Ｂ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ３０結線が異常である場合には、Ａ／Ｆセンサ３０が通電される第二所定時間ｔ２において、電流値Ｅは０のままであって、基準電流値Ｅ１以下の値である。同時にＡ／Ｆセンサ３０のセンサ温度Ｔも上昇しない。

このようにして、本実施形態の車両検査ラインにおけるＡ／Ｆセンサ３０の結線検査方法によれば、ディーゼルエンジン１１が未だ始動されない状態でＡ／Ｆセンサ３０に通電するため、Ａ／Ｆセンサ３０のセンサ素子割れが生じることがない。
また、ＥＣＵ１５の自己診断制御を用いて結線検査を実施するため、車両検査設備２０を簡易な構成とすることができる。
さらに、ＥＣＵ１５の自己診断制御の乾燥条件を確認することなしに結線検査を実施するため、車両検査時間を短縮できる。

また、本実施形態の車両検査ラインにおけるＡ／Ｆセンサ３０の結線検査方法によれば、第一所定時間ｔ１よりも短い第二所定時間ｔ２によって検査を実施することで、Ａ／Ｆセンサ３０が高温となる時間を低減できるため、Ａ／Ｆセンサ３０のセンサ素子割れのおそれを低減できる。

１０ 車両
１１ ディーゼルエンジン
１２ 排気管
１５ ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
２０ 車両検査設備
２５ 検査コントローラ
３０ Ａ／Ｆセンサ
Ｃ１ 故障コード
Ｅ 電流値
Ｅ１ 基準電流値
ｔ１ 第一所定時間
ｔ２ 第二所定時間

Claims (2)

1. 車両生産工場における空燃比センサの結線検査方法であって、
   前記車両生産工場は、検査制御手段を備え、
   前記空燃比センサは、車両が備えるディーゼルエンジンの排気管に設けられるとともに、前記車両に設けられる車両制御手段に接続され、
   前記車両制御手段は、所定の乾燥条件が成立した状態で前記空燃比センサに第一所定期間だけ通電して、前記空燃比センサに流れる電流値を計測し、該第一所定期間に基準電流値より大きい電流値が流れた場合には、該空燃比センサの結線が正常であると自己診断する機能を備え、
   前記検査制御手段を前記車両制御手段に接続し、
   前記ディーゼルエンジンを未だ始動していない状態とし、
   前記検査制御手段によって、前記車両制御手段を用いて、前記乾燥条件を確認することなく、強制的に前記空燃比センサに第二所定期間だけ通電して、前記空燃比センサに流れる電流値を計測し、該第二所定期間に基準電流値より大きい電流値が流れた場合には、該空燃比センサの結線が正常であると判定する、
   空燃比センサの結線検査方法。
2. 請求項１記載の空燃比センサの結線検査方法であって、
   前記第二所定時期間は、前記第一所定期間よりも短い、
   空燃比センサの結線検査方法。

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