JP2022021629A - インジェクタの故障判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】ソーク時間の大小によってインジェクタの故障の判定精度が悪化することを防ぐ。【解決手段】ＣＰＵは、ソーク時間Ｔｓｏａｋが、第１所定値Ｔ１未満である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、筒内インジェクタの故障があると判定するために、始動時間の平均値ＳＴａｖｅが、予め定められた第１閾値Ｌ１以上であるか否かを判定する。ＣＰＵは、ソーク時間Ｔｓｏａｋが、第２所定値Ｔ２未満である場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、筒内インジェクタの故障があると判定するために、所定回数分の始動時間のうち予め定められた第２閾値Ｌ２以上である始動時間の数が、予め定められた所定割合を超えているか否かを判定する。ＣＰＵは、ソーク時間Ｔｓｏａｋが、第２所定値Ｔ２以上である場合（Ｓ３１：ＮＯ）、筒内インジェクタの故障があると判定するために、始動時間の最大値ＳＴｍａｘが第３閾値Ｌ３以上か否かを判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、インジェクタの故障判定システムに関する。

特許文献１に記載の故障判定システムでは、車両の内燃機関のインジェクタの故障の有無を判定している。故障判定システムのサーバーは、複数の車両の内燃機関の始動時間のデータを受信している。サーバーは、各車両の始動時間を、横軸に始動時間を縦軸に頻度をとってヒストグラム化し、このヒストグラムに基づいて、対象車両の始動時間が、他車両の始動時間と比べて、長いか否かを判定している。そして、サーバーは、対象車両の始動時間が、他車両の始動時間よりも大きく離れている場合に、対象車両のインジェクタが故障していると判定する。

特開２０１８－１８９０２９号公報

特許文献１に記載の故障判定システムで、ある程度の精度でもって対象車両のインジェクタの故障の有無を判定しようとすると、統計的に有意といえるだけの多数の他車両から、多数のデータを収集する必要がある。したがって、特許文献１に記載の故障判定システムは、実現するにあたって手間がかかるといわざるを得ない。

上記課題を解決するため、本発明は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタの故障の有無を判定する故障判定システムであって、前記内燃機関の停止要求があったときから前記内燃機関の始動要求があったときまでの時間であるソーク時間を取得するソーク時間取得処理と、前記始動要求があったときから前記内燃機関の始動完了までの時間である始動時間を取得する始動時間取得処理と、前記始動時間取得処理によって取得された前記始動時間のうち最新の予め定められた所定回数分の前記始動時間の平均値、及び最新の前記所定回数分の前記始動時間のうちの最大値を算出する統計処理と、前記ソーク時間及び前記始動時間に基づいて、前記インジェクタの故障の有無を判定する故障判定処理と、を実行し、前記故障判定処理では、前記ソーク時間が予め定められた第１所定値未満の場合、前記平均値が、予め定められた第１閾値以上であることを条件として前記インジェクタが故障していると判定し、前記ソーク時間が、前記第１所定値以上であって当該第１所定値より大きい値として予め定められた第２所定値未満の場合、前記所定回数分の前記始動時間のうち、前記第１閾値より大きい値として予め設定された第２閾値以上である始動時間の数が、予め定められた所定割合を超えていることを条件として、前記インジェクタが故障していると判定し、前記ソーク時間が前記第２所定値以上の場合、前記最大値が前記第２閾値より大きく設定された第３閾値以上であることを条件として前記インジェクタが故障していると判定するインジェクタの故障判定システムである。

上記構成によれば、自車両の始動時間及びソーク時間を過去所定回数分だけ収集すればインジェクタの故障を判定できる。したがって、多数の他車両からのデータを収集するといった手間は必要ない。また、ソーク時間に応じて故障の判定基準を変えているので、ソーク時間の大小によって故障の判定精度が悪化することも防げる。

第１実施形態における故障判定システムが適用される車両の概略構成図。 第１実施形態における制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 第１実施形態における制御装置が実行する処理の一部の詳細な手順を示す流れ図。 インジェクタが故障していない場合の始動時間を示す説明図。 インジェクタが故障している場合の始動時間を示す説明図。 インジェクタが故障している場合の始動時間を示す説明図。 第２実施形態における故障判定システムの構成。 （ａ）及び（ｂ）は、故障判定システムが実行する処理の手順を示す流れ図。

＜第１実施形態＞
以下、インジェクタの故障判定システムの第１実施形態について、図面を参照して説明する。先ず、インジェクタの故障判定システムが適用される車両の全体構成について説明する。

図１に示すように、車両ＶＣには、内燃機関１０が搭載されている。内燃機関１０は、外気を吸入するための吸気通路１１を備えている。吸気通路１１には、当該吸気通路１１に流入する吸気中の塵などの異物をろ過するエアクリーナ１２が取り付けられている。吸気通路１１におけるエアクリーナ１２よりも下流側には、吸気の流量を検出するエアフローメータ１３が設けられている。吸気通路１１におけるエアフローメータ１３よりも下流側には、弁開度の変更を通じて吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。

吸気通路１１のスロットルバルブ１４よりも下流側は、吸気ポート１５を介して気筒１６に接続されている。気筒１６の内部には、気筒１６内で往復動作するピストン１７が設けられている。気筒１６には、排気ポート１８を介して排気通路１９が接続されている。排気通路１９には、排気中の一酸化炭素や窒素酸化物等を浄化するための排気浄化触媒２０が設けられている。

気筒１６の内部において、吸気ポート１５と排気ポート１８との間には、燃料を点火するための点火プラグ２１が設けられている。吸気ポート１５には、当該吸気ポート１５を開閉するための吸気弁２２が設けられている。排気ポート１８には、当該排気ポート１８を開閉するための排気弁２３が設けられている。

なお、図１では、気筒１６及びこれに接続された吸気ポート１５及び排気ポート１８等を１組のみ図示しているが、内燃機関１０には、気筒１６及びこれに接続された吸気ポート１５及び排気ポート１８等が複数組設けられている。

上記の内燃機関１０の各気筒１６には、燃料を貯留する燃料タンク３０から燃料が供給される。燃料タンク３０の内部には、その燃料タンク３０内の燃料を汲み出して低圧燃料通路３２へと吐出するフィードポンプ３１が設けられている。低圧燃料通路３２には、制御装置５０によって動作が制御される高圧燃料ポンプ３５が設けられている。高圧燃料ポンプ３５は、フィードポンプ３１から吐出される燃料をさらに所定の圧力にまで加圧して吐出する。高圧燃料ポンプ３５には、高圧燃料通路３６を介して高圧燃料配管３７が接続されている。高圧燃料配管３７には、当該高圧燃料配管３７から供給される燃料を噴射する筒内インジェクタ４０が設けられている。筒内インジェクタ４０は電磁式の弁である。また、高圧燃料配管３７には、筒内インジェクタ４０に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ３８が設けられている。

上記の筒内インジェクタ４０による燃料噴射は、制御装置５０によって制御されている。また、第１実施形態においては、制御装置５０によって、インジェクタの故障判定システムが構成されている。

制御装置５０は、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、周辺回路５４とを備えている。これらＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、及び周辺回路５４は、内部バス５５を介して通信可能に接続されている。ＣＰＵ５１は、実行装置として機能しており、ＲＯＭ５２に格納された各種のプログラムを実行する。ＲＯＭ５２には、例えば、筒内インジェクタ４０を制御するための制御プログラムＰ１や、筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定するための故障判定プログラムＰ２が格納されている。ＲＡＭ５３は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、各種のプログラムを実行する際に一時的にデータが記憶される。周辺回路５４は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含んでいる。

制御装置５０には、エアフローメータ１３が検出した吸気の流量値が入力される。制御装置５０には、燃圧センサ３８が検出した高圧燃料配管３７の燃圧値が入力される。また、制御装置５０には、イグニッションスイッチ６１のオン又はオフを示す操作信号が入力される。イグニッションスイッチ６１のオンを示す操作信号は、内燃機関１０の始動要求を示す信号である。イグニッションスイッチ６１のオフを示す操作信号は、内燃機関１０の停止要求を示す信号である。なお、制御装置５０のＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ６１のオン又はオフを示す操作信号が入力された時刻を示すデータをＲＡＭ５３に一時的に記憶する。

制御装置５０には、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ６２からアクセルペダルの踏み込み量が入力される。制御装置５０には、車両ＶＣの外部の気温を検出する外気温センサ６３から外気温値が入力される。さらに、制御装置５０には、内燃機関１０の冷却水の温度を検出する水温センサ６４から冷却水温値が入力される。制御装置５０には、ピストン１７の往復動作に伴って回転するクランクシャフトの回転数を検出するクランク角センサ６５からクランク角の検出値が入力される。

制御装置５０のＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納された制御プログラムＰ１に基づいて、筒内インジェクタ４０を開閉制御する。具体的には、ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ６１からオンを示す操作信号が入力された状態において、流量値、燃圧値、アクセルペダルの踏み込み量、外気温値及び冷却水温値等の各種パラメータに基づいて、筒内インジェクタ４０を開弁するタイミングや期間等を制御する。なお、筒内インジェクタ４０は、イグニッションスイッチ６１からオフを示す操作信号が入力された後、オンを示す操作信号が入力されるまでは、常に閉弁状態となっている。

制御装置５０のＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納された故障判定プログラムＰ２に基づいて、筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定する。ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ６１のオンを示す操作信号が制御装置５０に入力されると、故障判定プログラムＰ２の処理を実行する。

故障判定プログラムＰ２における各処理について、図２に従って説明する。
ステップＳ１１では、ＣＰＵ５１は、内燃機関１０の停止要求があった時点から前記始動要求があった時点までの時間であるソーク時間Ｔｓｏａｋを取得するソーク時間取得処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶していたイグニッションスイッチ６１のオフを示す操作信号が制御装置５０に入力された時刻と、イグニッションスイッチ６１のオンを示す操作信号が制御装置５０に入力された時刻との差分を、ソーク時間Ｔｓｏａｋとして取得する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ５１は、内燃機関１０が始動を完了したか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ５１は、クランク角センサ６５のクランク角の検出値から、単位時間当たりのクランクシャフトの回転数である機関回転数を算出する。そして、ＣＰＵ５１は、機関回転数を、予め定められた規定回転数と対比することで、内燃機関１０が始動を完了したか否かを判定する。なお、規定回転数は、内燃機関１０が自立して運転を継続できる最小限の回転数として定められており、例えば、数百ｒｐｍ程度に定められている。機関回転数が予め定められた規定回転数より小さい場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２の処理を繰り返す。一方で、機関回転数が予め定められた規定回転数以上の場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置５０は、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ５１は、内燃機関１０の始動要求があったときから始動完了までの時間である始動時間ＳＴを取得する始動時間取得処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ６１のオンを示す操作信号が制御装置５０に入力された時刻と、機関回転数が規定回転数以上となった時刻との差分を、始動時間ＳＴとして算出する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１４に進める。なお、本実施形態においては、ステップＳ１３の始動時間取得処理において取得された始動時間ＳＴは、ＲＡＭ５３に記憶される。また、本実施形態では、最新の始動時間ＳＴを含め、過去の始動時間ＳＴもＲＡＭ５３に記憶されている。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ５１は、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅ、標準偏差σ及び始動時間ＳＴの最大値ＳＴｍａｘを算出する統計処理を実行する。平均値ＳＴａｖｅは、ステップＳ１３の処理によって取得された始動時間ＳＴのうち、最新の始動時間ＳＴを含めた新しいものから所定回数分の始動時間ＳＴの平均値である。所定回数は、後述する故障判定処理で、ある程度の精度が確保できる最小限の回数として予め試験やシミュレーションによって定められており、本実施形態においては、２０回となっている。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶されている最新の所定回数分の始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅを算出する。なお、ＲＡＭ５３に記憶されている始動時間ＳＴの数が２０回に満たない場合には、ＣＰＵ５１は、記憶されている数の始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅを算出する。

標準偏差σは、ステップＳ１３の処理によって取得された始動時間ＳＴのうち、最新の所定回数分の始動時間ＳＴにおける標準偏差である。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶されている最新の所定回数分の始動時間ＳＴから、標準偏差σを算出する。なお、ＲＡＭ５３に記憶されている始動時間ＳＴの数が２０回に満たない場合には、ＣＰＵ５１は、記憶されている数の始動時間ＳＴの標準偏差σを算出する。

最大値ＳＴｍａｘは、ステップＳ１３の処理によって取得された始動時間ＳＴのうち、最新の所定回数分の始動時間ＳＴのうちの最大値である。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶されている最新の所定回数分の始動時間ＳＴの最大値ＳＴｍａｘを算出する。なお、ＲＡＭ５３に記憶されている始動時間ＳＴの数が２０回に満たない場合には、ＣＰＵ５１は、記憶されている数の始動時間ＳＴの中の最大値ＳＴｍａｘを算出する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１５に進める。

ステップＳ１５では、ＣＰＵ５１は、ソーク時間Ｔｓｏａｋ、及びステップＳ１４の統計処理で算出した各値に基づいて、筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定する故障判定処理を実行する。詳細は後述するが、ステップＳ１５では、筒内インジェクタ４０に故障があると判定した場合には、筒内インジェクタ４０の故障があることを示す故障フラグを立て、そうでない場合には、故障フラグを降ろす。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１６に進める。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１５において故障ありと判定されたか否かを判定する。具体的には、故障フラグが立っているか否かを判定する。筒内インジェクタ４０の故障があると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１７に進める。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ５１は、警報を発信する。例えば、筒内インジェクタ４０が故障していることを示す警報ランプを点灯させる。その後、ＣＰＵ５１は、一連の故障判定プログラムＰ２の処理を終了する。

一方で、ステップＳ１５において故障なしと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１８に進める。ステップＳ１８では、ＣＰＵ５１は、警報を停止する。その後、ＣＰＵ５１は、一連の故障判定プログラムＰ２の処理を終了する。

次に、上述したＳ１５の故障判定処理について詳述する。
図３に示すように、故障判定処理が実行されると、先ず、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２１の処理を開始する。ステップＳ２１では、ＣＰＵ５１は、ソーク時間Ｔｓｏａｋが、予め定めれた第１所定値Ｔ１未満であるか否かを判定する。第１所定値Ｔ１は、試験やシミュレーションによって、始動時間ＳＴに影響を与えないソーク時間Ｔｓｏａｋの上限値として予め設定されている。本実施形態においては、第１所定値Ｔ１は、１時間である。ソーク時間Ｔｓｏａｋが、第１所定値Ｔ１未満である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２では、ＣＰＵ５１は、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅが、予め定められた第１閾値Ｌ１以上であるか否かを判定する。第１閾値Ｌ１は、試験やシミュレーションによって、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅの大小によって、筒内インジェクタ４０が故障しているか否かを判定できる値に設定されている。本実施形態では、第１閾値Ｌ１は１０００ミリ秒である。始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅが、第１閾値Ｌ１以上である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３では、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障があると判定する。具体的には、ステップＳ２３では、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障があることを示す故障フラグを立てる。また、ＣＰＵ５１は、既に故障フラグが立った状態である場合には、その状態を維持する。

なお、本実施形態において検出しようとする筒内インジェクタ４０の故障は、例えば、開閉弁の先端部分が摩耗したり、開閉弁の先端部分に異物が凝着したりすることで、燃料を封止できなくなり燃料が筒内インジェクタ４０から漏れ出してしまうような故障である。

一方で、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅが、第１閾値Ｌ１未満である場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２４に進める。ステップＳ２４では、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障がないと判定する。具体的には、ステップＳ２４では、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障フラグを降ろす。また、ＣＰＵ５１は、既に故障フラグが降ろされた状態である場合には、その状態を維持する。

さて、ステップＳ２１でソーク時間Ｔｓｏａｋが第１所定値Ｔ１以上である場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ３１に進める。ステップＳ３１では、ＣＰＵ５１は、ソーク時間Ｔｓｏａｋが、予め定められた第２所定値Ｔ２未満であるか否かを判定する。第２所定値Ｔ２は、試験やシミュレーションによって、ソーク時間Ｔｓｏａｋが始動時間ＳＴに与える影響が無視できなくなる時間の最小の時間として予め設定されている。したがって、第２所定値Ｔ２は、第１所定値Ｔ１よりも大きな値になる。本実施形態においては、第２所定値Ｔ２は、８時間である。ソーク時間Ｔｓｏａｋが、第２所定値Ｔ２未満である場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ３２に進める。

ステップＳ３２では、ＣＰＵ５１は、所定回数分の始動時間ＳＴのうち、予め定められた第２閾値Ｌ２以上である始動時間ＳＴの数が、予め定められた所定割合を超えているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１４において算出した始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅに、標準偏差σを２倍した値を加算して、判定変数Ｙを算出する。そして、ＣＰＵ５１は、このように算出した判定変数Ｙが、第２閾値Ｌ２以上であるか否かを判定する。第２閾値Ｌ２は、第１閾値Ｌ１より大きい値として設定されており、本実施形態においては、第２閾値Ｌ２は１５００ミリ秒である。なお、判定変数Ｙが第２閾値Ｌ２を超えているということは、統計上は、始動時間ＳＴの母集団のうちの約２．３％以上が第２閾値Ｌ２以上になっているということである。したがって、本実施形態では、平均値ＳＴａｖｅ及び標準偏差σを用いて、２０回分の始動時間のうち第２閾値Ｌ２以上である始動時間ＳＴの数が、約２．３％を超えているか否かを判定している。

判定変数Ｙが、第２閾値Ｌ２以上であると判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２３に進める。ステップＳ２３では、上述したように、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障があると判定し、故障フラグを立てる。

一方で、判定変数Ｙが、第２閾値Ｌ２未満である場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２４に進める。ステップＳ２４では、上述したように、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障がないと判定し、故障フラグを降ろす。

一方、ステップＳ３１でソーク時間Ｔｓｏａｋが、第２所定値Ｔ２以上である場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ４１に進める。ステップＳ４１では、始動時間ＳＴの最大値ＳＴｍａｘが第３閾値Ｌ３以上か否かを判定する。第３閾値Ｌ３は、第２閾値Ｌ２より大きい値として設定されている。本実施形態においては、第３閾値Ｌ３は、２０００ミリ秒である。始動時間ＳＴの最大値ＳＴｍａｘが第３閾値Ｌ３以上である場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２３に進める。ステップＳ２３では、上述したように、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障があると判定し、故障フラグを立てる。

一方で、始動時間ＳＴの最大値ＳＴｍａｘが、第３閾値Ｌ３未満である場合（Ｓ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ２４に進める。ステップＳ２４では、上述したように、ＣＰＵ５１は、筒内インジェクタ４０の故障がないと判定し、故障フラグを降ろす。

ＣＰＵ５１は、上述したステップＳ２３又はステップＳ２４の処理を終えると、今回のインジェクタの故障判定処理を終了する。
上記第１実施形態における作用を説明する。

筒内インジェクタ４０は、内燃機関１０の始動の回数が増えるにつれて、開閉弁の先端部分が摩耗したり、開閉弁の先端部分に異物が凝着したりする。そして、筒内インジェクタ４０が閉弁した状態においても、ごく僅かな隙間が生じてしまって、燃料が筒内インジェクタ４０から漏れ出してしまう。

内燃機関１０の始動の回数が比較的に少ない場合、筒内インジェクタ４０における開閉弁の先端部分はほとんど摩耗しておらず、筒内インジェクタ４０は故障していない。この場合、例えばソーク時間Ｔｓｏａｋの大小に拘わらず、筒内インジェクタ４０からの燃料の漏れ量はほとんどなく、始動時間ＳＴは大きく変動しない。そのため、図４に示すように、平均値ＳＴａｖｅに対して、始動時間ＳＴのばらつきはさほど大きくならない。さらに、最大値ＳＴｍａｘは、平均値ＳＴａｖｅに対してさほど大きくならない。

内燃機関１０の始動の回数が増加していくと、筒内インジェクタ４０における開閉弁の先端部分に摩耗が生じ始める。このような場合、図５に示すように、最大値ＳＴｍａｘは、第３閾値Ｌ３未満であるものの、ソーク時間Ｔｓｏａｋの大小によって、始動時間ＳＴのばらつきが大きくなっていく。

筒内インジェクタ４０における開閉弁の先端部分の摩耗が大きくなり、筒内インジェクタ４０が故障したとする。この場合、筒内インジェクタ４０の故障があったとしても、ソーク時間Ｔｓｏａｋが小さければ、ソーク中の筒内インジェクタ４０からの燃料の漏れ量はわずかですむ。そのため、図６に示すように、ソーク時間Ｔｓｏａｋが小さい場合の始動時間ＳＴは、筒内インジェクタ４０の故障がない場合と比べてほとんど変わらない。一方、ソーク時間Ｔｓｏａｋが大きい場合には、燃料の漏れが無視できない量になるため、始動時間ＳＴが第３閾値Ｌ３を超えるほど大きくなる。

上記第１実施形態における効果を説明する。
（１－１）上記実施形態では、車両ＶＣ、すなわち自車両の始動時間ＳＴ及びソーク時間Ｔｓｏａｋを過去所定回数分だけ収集すれば筒内インジェクタ４０の故障を判定できる。したがって、多数の他車両からのデータを収集するといった手間は必要ない。

（１－２）上記実施形態においては、ソーク時間Ｔｓｏａｋが小さければ、筒内インジェクタ４０に故障が生じていたとしても、ソーク中の筒内インジェクタ４０からの燃料の漏れ量はわずかですむ。そのため、図４～図６に示すように、ソーク時間Ｔｓｏａｋが小さい場合の始動時間ＳＴは、筒内インジェクタ４０の故障の有無によってばらつきにくい。そこで、故障の判定基準としての第１閾値Ｌ１～第３閾値Ｌ３のうち、最も小さい第１閾値Ｌ１と比較することで、筒内インジェクタ４０の故障を感度よく判定できる。また、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅを第１閾値Ｌ１と比較しているため、筒内インジェクタ４０の故障に寄らずに偶発的に始動時間ＳＴが長くなったときにまで筒内インジェクタ４０が故障していると判定されることは防げる。

（１－３）上記実施形態において、仮に筒内インジェクタ４０に故障が発生していると、ソーク時間Ｔｓｏａｋが大きい場合のソーク中における筒内インジェクタ４０からの燃料の漏れ量は、相応に多くなる。そのため、図４～図６に示すように、筒内インジェクタ４０に故障が発生した場合、ソーク時間Ｔｓｏａｋが大きい場合の始動時間ＳＴは非常に大きくなる。そこで、故障の判定基準としての第１閾値Ｌ１～第３閾値Ｌ３のうち、最も大きい第３閾値Ｌ３と比較することで、筒内インジェクタ４０の故障の誤検出を抑えつつ、正確に故障を判定できる。

また、所定回数分の始動時間ＳＴのうちの最大値ＳＴｍａｘを第３閾値Ｌ３と比較している。そのため、始動時間ＳＴが第３閾値Ｌ３を超えると、その後、少なくとも始動が２０回行われる間は、筒内インジェクタ４０の故障が判定され続ける。上記のとおり、始動時間ＳＴが第３閾値Ｌ３を超えているということは、筒内インジェクタ４０が実際に故障している可能性が極めて高く、誤検出の可能性は低い。そのため、その後、始動時間ＳＴが偶発的に短くなったとしても、故障が治ったことによるものだとは考えにくい。本実施形態では、このような場合に、一時的に筒内インジェクタ４０が故障していないと判定されることは防げる。

（１－４）上記実施形態において、仮に筒内インジェクタ４０に故障が発生していると、ソーク時間Ｔｓｏａｋが中程度である場合のソーク中の筒内インジェクタ４０からの燃料の漏れ量は、それほど多くはないものの、無視できるほどではない。そのため、図４～図６に示すように、筒内インジェクタ４０に故障が発生したと発生していない場合とで、始動時間ＳＴの差が、ある程度ばらつく。そこで、所定回数の始動時間ＳＴのうちの第２閾値Ｌ２を超えている始動時間ＳＴの割合、すなわち始動時間ＳＴのばらつき度合いを根拠に、筒内インジェクタ４０の故障を判定する。したがって、筒内インジェクタ４０の故障の有無によって始動時間ＳＴに顕著な違いが生じない状況下でも、正確に筒内インジェクタ４０の故障を判定できる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に示すように、第２実施形態における故障判定システムの構成を示す。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略又は省略する。

図７に示すように、車両ＶＣの制御装置５０は、通信機５６を備えている。通信機５６は、内部バス５５を介して、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、及び周辺回路５４と通信可能となっている。また、通信機５６は、外部のネットワーク７０を介して、車両ＶＣ外のデータ解析センター８０と通信可能となっている。なお、ＲＯＭ５２には、故障判定サブプログラムＰ１３が格納されている。

データ解析センター８０は、複数の車両から送信されるデータを解析する。データ解析センター８０は、ＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８２と、ＲＡＭ８３と、周辺回路８４と、通信機８６とを備えている。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、周辺回路８４、及び通信機８６は、内部バス８５を介して通信可能になっている。なお、ＲＯＭ８２には、故障判定メインプログラムＰ１２が格納されている。第２実施形態においては、制御装置５０のＣＰＵ５１及びデータ解析センター８０のＣＰＵ８１が、協調して実行装置として機能している。

図８に示すように、第２実施形態における筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定する一連の処理は、ＲＯＭ５２に格納されている故障判定サブプログラムＰ１３をＣＰＵ５１が実行するとともに、ＲＯＭ８２に格納されている故障判定メインプログラムＰ１２をＣＰＵ８１が実行することにより実現される。第２実施形態においては、制御装置５０とデータ解析センター８０とによって、インジェクタの故障判定システムが構成されている。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の処理については、同一の符号を付してその説明を簡略する。

故障判定サブプログラムＰ１３及び故障判定メインプログラムＰ１２における各処理について、図８に従って説明する。
ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ６１のオンを示す操作信号が制御装置５０に入力されると、図８（ａ）に示す故障判定サブプログラムＰ１３の処理を実行する。図８（ａ）に示す一連の処理において、制御装置５０のＣＰＵ５１は、先ず、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、ソーク時間Ｔｓｏａｋを取得するソーク時間取得処理を実行する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１２に進める。ステップＳ１２では、ＣＰＵ５１は、内燃機関１０が始動を完了したか否かを判定する。機関回転数が予め定められた規定回転数より小さい場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２の処理を繰り返す。一方で、機関回転数が予め定められた規定回転数以上の場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置５０は、処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３では、ＣＰＵ５１は、始動時間ＳＴを取得する始動時間取得処理を実行する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ５１に進める。

ステップＳ５１では、ＣＰＵ５１は、通信機５６を操作して、ステップＳ１１で取得したソーク時間Ｔｓｏａｋ及びステップＳ１３で取得した始動時間ＳＴを示すデータをデータ解析センター８０へ送信する。

これに対して、図８（ｂ）に示すように、ステップＳ６１では、データ解析センター８０のＣＰＵ８１は、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び始動時間ＳＴを示すデータを受信する。そして、ＣＰＵ８１は、受信したデータに基づき、ステップＳ１４の処理を実行する。ステップＳ１４では、ＣＰＵ８１は、同一の車両ＶＣから受信した過去２０回分の始動時間ＳＴに基づき、平均値ＳＴａｖｅ、標準偏差σ及び最大値ＳＴｍａｘを算出する統計処理を実行する。その後、ＣＰＵ８１は、処理をステップＳ１５に進める。ステップＳ１５では、ＣＰＵ８１は、ソーク時間Ｔｓｏａｋ、及びステップＳ１４の統計処理で算出した各値に基づいて、筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定する故障判定処理を実行する。その後、ＣＰＵ８１は、処理をステップＳ６２に進める。

ステップＳ６２では、ＣＰＵ８１は、故障フラグの状態を示す信号を車両ＶＣへ送信する。これにより、ＣＰＵ８１は、一連の筒内インジェクタ４０の故障の有無を判定する処理を終了する。

これに対して、図８（ａ）に示すように、ステップＳ５２では、制御装置５０のＣＰＵ５１は、故障フラグの状態を示す信号を受信する。その後、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１６に進める。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１５において故障ありと判定されたか否かを判定する。具体的には、ステップＳ５２において受信した故障フラグの状態を示す信号に基づいて、故障フラグが経っているか否かを判定する。筒内インジェクタ４０の故障があると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１７に進める。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ５１は、警報を発信する。例えば、筒内インジェクタ４０が故障していることを示す警報ランプを点灯させる。その後、ＣＰＵ５１は、一連の故障判定サブプログラムＰ１３の処理を終了する。

一方で、ステップＳ１５において故障なしと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１８に進める。ステップＳ１８では、ＣＰＵ５１は、警報を停止する。その後、ＣＰＵ５１は、一連の故障判定メインプログラムＰ１２の処理を終了する。

上記第２実施形態における作用及び効果を説明する。
（２－１）上記第２実施形態によれば、統計処理及び故障判定処理を車両ＶＣの外部で行うことから、制御装置５０の演算負荷を軽減できる。

上記各実施形態は以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・上記各実施形態において、故障の有無を判定する対象は、筒内インジェクタ４０に限られない。例えば、内燃機関１０の吸気ポート１５に燃料を噴射するインジェクタが備わっている場合、当該インジェクタの故障の有無を判定してもよい。

・上記各実施形態において、ソーク時間Ｔｓｏａｋの取得方法は、上記各実施形態の例に限られない。例えば、ソーク時間Ｔｓｏａｋを算出するために、内燃機関１０の冷却水の温度を用いてもよい。内燃機関１０の停止要求があった時点では、内燃機関の冷却水の温度は、外気温よりも高くなっている。そして、内燃機関１０が停止すると、冷却水の温度は、徐々に外気温に近づいていく。そこで、直近の内燃機関１０の停止要求があったときに水温センサ６４によって検出された冷却水温値と、内燃機関１０の始動要求があったときに水温センサ６４によって検出された冷却水温値と、外気温センサ６３によって検出される外気温とを検出する。そして、始動要求があったときの冷却水温値が停止要求があったときの冷却水温値に等しい場合にソーク時間Ｔｓｏａｋがゼロで、始動要求があったときの冷却水温値が外気温に近づくほどソーク時間Ｔｓｏａｋが大きくなるように、ソーク時間Ｔｓｏａｋを算出してもよい。

・同一のソーク時間Ｔｓｏａｋであっても燃圧値が大きければ、当該ソーク時間Ｔｓｏａｋでの燃料の漏れ量は、燃圧値が小さい場合よりも多くなる。そのため、燃圧値が大きいほど、始動時間ＳＴが大きくなる。そこで、例えば、ソーク時間Ｔｓｏａｋを、燃圧センサ３８が検出した高圧燃料配管３７の燃圧値に基づいて、補正してもよい。この場合、燃圧値が基準値よりも大きいほど、基準値の場合のソーク時間Ｔｓｏａｋと比べてソーク時間Ｔｓｏａｋが大きくなるように補正されればよい。

・また、同一のソーク時間Ｔｓｏａｋであっても燃料の温度が高いほど、当該ソーク時間Ｔｓｏａｋでの燃料の漏れ量は、燃料の温度が低い場合よりも多くなる。そのため、燃料の温度が高いほど、始動時間ＳＴが大きくなる。そこで、例えば、ソーク時間Ｔｓｏａｋを、燃料の温度に基づいて、補正してもよい。この場合、燃料の温度が基準温度よりも高いほど、基準温度の場合のソーク時間Ｔｓｏａｋと比べてソーク時間Ｔｓｏａｋが大きくなるように補正されればよい。

・上記各実施形態において、判定変数Ｙの定め方は、始動時間ＳＴの平均値ＳＴａｖｅに、標準偏差σを２倍した値を加算することに限られない。例えば、平均値ＳＴａｖｅに標準偏差σを加算した変数を判定変数として定めてもよいし、平均値ＳＴａｖｅに標準偏差σを３倍した値を加算した変数を判定変数として定めてもよい。

・上記各実施形態において、所定回数分の始動時間ＳＴのうち、予め定められている第２閾値Ｌ２以上である始動時間ＳＴの数をカウントしてもよい。このように、判定変数Ｙを用いずに、所定回数分の始動時間ＳＴのうち第２閾値Ｌ２以上である始動時間ＳＴの数を取得してもよい。

・上記各実施形態において、所定回数は２０回に限られない。また、第１実施形態において、内燃機関１０の始動ごとに故障判定プログラムＰ２を実行しなくてもよい。例えば、内燃機関１０の始動のうち、複数回に１回の頻度で故障判定プログラムＰ２を実行してもよい。

・上記各実施形態において、各所定値は、上記各実施形態の例に限られない。第２所定値は、第１所定値よりも大きくなるように、実験やシミュレーションによって、適宜定めればよい。

・上記各実施形態において、各閾値は、上記各実施形態の例に限られない。例えば、第２実施形態において、データ解析センター８０が、複数の車両のデータを基に定めてもよい。

・上記各実施形態において、特許文献１に記載されているようなヒストグラムを用いた故障判定を組み合わせてもよい。この場合、ヒストグラムを用いた故障判定及び上記各実施形態の故障判定の両方で故障と判定されること、又は一方で故障と判定されることを条件として故障を判定してもよい。例えば、ヒストグラムを用いた故障判定の故障の条件を満たし、且つソーク時間Ｔｓｏａｋが第１所定値Ｔ１未満の場合には平均値ＳＴａｖｅが第１閾値Ｌ１以上であることを条件として、筒内インジェクタ４０の故障があると判定してもよい。

また、特許文献１に記載されているようなヒストグラムを用いた故障判定を組み合わせる場合には、異なる程度の故障を判定できるように、各閾値を定めてもよい。この場合例えば、ヒストグラムを用いた故障判定では、特定の制御の際の始動時間ＳＴの変化を検出でき、上記各実施形態の故障判定処理では、発生頻度の少ない始動時間ＳＴの変化を敏感に検出できる。

・第２実施形態において、データ解析センター８０のＣＰＵ８１が行う処理は、故障判定処理のみでもよいし、統計処理のみでもよい。また、データ解析センター８０のＣＰＵ８１が、制御装置５０のＣＰＵ５１に代わって、始動時間ＳＴを取得してもよい。

・第２実施形態において、ステップＳ５１の処理は、内燃機関１０の始動ごとに、始動時間ＳＴを送信しなくてもよい。例えば、ステップＳ５１の処理において、制御装置５０のＣＰＵ５１は、２０回分の始動時間ＳＴをデータ解析センター８０に送信してもよい。この場合、データ解析センター８０のＣＰＵ８１は、ステップＳ６１において受信したデータから、ステップＳ１４の統計処理を実行すればよい。

・制御装置５０はＣＰＵ５１とＲＯＭ５２とを備えており、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。例えば、上記各実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置５０は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置及びプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。この点、データ解析センター８０についても同様である。

１０…内燃機関
４０…筒内インジェクタ
５０…制御装置
５１…ＣＰＵ
５２…ＲＯＭ
８０…データ解析センター
８１…ＣＰＵ
８２…ＲＯＭ
ＳＴ…始動時間
ＳＴａｖｅ…平均値
ＳＴｍａｘ…最大値
Ｔｓｏａｋ…ソーク時間

Claims (1)

1. 内燃機関に燃料を供給するインジェクタの故障の有無を判定する故障判定システムであって、
   前記内燃機関の停止要求があったときから前記内燃機関の始動要求があったときまでの時間であるソーク時間を取得するソーク時間取得処理と、
   前記始動要求があったときから前記内燃機関の始動完了までの時間である始動時間を取得する始動時間取得処理と、
   前記始動時間取得処理によって取得された前記始動時間のうち最新の予め定められた所定回数分の前記始動時間の平均値、及び最新の前記所定回数分の前記始動時間のうちの最大値を算出する統計処理と、
   前記ソーク時間及び前記始動時間に基づいて、前記インジェクタの故障の有無を判定する故障判定処理と、を実行し、
   前記故障判定処理では、
   前記ソーク時間が予め定められた第１所定値未満の場合、前記平均値が、予め定められた第１閾値以上であることを条件として前記インジェクタが故障していると判定し、
   前記ソーク時間が、前記第１所定値以上であって当該第１所定値より大きい値として予め定められた第２所定値未満の場合、前記所定回数分の前記始動時間のうち、前記第１閾値より大きい値として予め設定された第２閾値以上である始動時間の数が、予め定められた所定割合を超えていることを条件として、前記インジェクタが故障していると判定し、
   前記ソーク時間が前記第２所定値以上の場合、前記最大値が前記第２閾値より大きく設定された第３閾値以上であることを条件として前記インジェクタが故障していると判定する
   インジェクタの故障判定システム。

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