JP2884627B2 - 内燃機関の給油装置の異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の給油装置におけるスイッチの異
常を検出するための装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の給油を自動的に行う給油装置では、リザー
ブタンクとオイルパンとの間のからのオイル通路にオイ
ルポンプを設け、オイルパン及びリザーブタンクに液面
センサを設け、オイルパン内のセンサによりオイルポン
プの駆動を制御することによりオイルパン内のオイル液
面を適正に維持している（例えば実開昭56−103614号参
照）。そして、液面を監視するため異なった液面位置で
ON,OFFされる二つの接点を設けることが行われる。そし
て、上側の接点でオイルの給油制御を行い、下側の接点
は異常判別に使用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

エンジンのオイル自動給油システムにおいてスイッチ
の異常、診断を行うようにしたものはこれまで見られな
い。そのため、エンジンのオイル自動給油システムにお
いてセンサの異常を診断システムを提供することが要望
されている。また、一般的に診断装置として、従来から
スイッチに接続されるポートの状態を検出することで異
常を判別することは行われている。この方法では、スイ
ッチの異常は正確に検出することは困難である。即ち、
一般的な方法ではスイッチのON,OFFによる、これらのス
イッチに接続されたポートの電位の変化を検出するもの
であり、単にポート電位を見るだけでは正常な状態と区
別することは出来ない。そこで、スイッチの作動領域を
判別し、その作動領域と、スイッチの状態とから異常を
判別することになる。しかしながら、この異常判別は装
置として複雑となり、余計なセンサが必要となり、簡単
に異常判別をするというわけにはいかない。

この発明では複数のスイッチを持っている液面センサ
を備えた給油装置において、検出されるスイッチ状態の
組合せを簡便に検出しようとするものである。

〔課題を達成するための手段〕

本発明によれば第１図に示すように、オイル液面が予
め定めた第１の高さ以上である時に予め定めたレベルの
信号を出力する第１のセンサと、オイル液面が第１の高
さとは異なる予め定めた第２の高さ以上であるときに予
め定めたレベルの信号を出力する第２のセンサと、前記
第１のセンサの出力レベルと前記第２のセンサの出力レ
ベルとの組合せを判別する組合せ判別手段と、前記組合
せ判別手段により判別された組合せの状態が装置の通常
の作動状態では起こり得ない状態である時に異常が生じ
たと判定する異常判定手段と、を備えた内燃機関の給油
装置の異常検出装置が提供される。

〔作用〕

第１のセンサと第２のセンサとは、異なる液面位置で
出力レベルが変化する。また、組合せ状態判別手段は第
１と第２のセンサの出力レベルの組合せを判別し、異常
判別手段はこの出力レベルの組合せ状態が装置の通常の
作動状態では起こり得ない状態であるときに異常が生じ
たと判定する。

例えば、例えば第１のセンサの検出する液面レベルが
第２のセンサの検出する液面レベルより高い場合には、
第１のセンサが所定レベルの信号を出力している場合に
は、装置の通常の作動状態であれば第２のセンサも所定
レベルの信号を出力しているはずである。従って、第１
のセンサが所定レベルの信号を出力しているのに第２の
センサが所定レベルの信号を出力していない場合には、
装置の通常の作動状態では起こり得ない組合せ状態とな
り、異常判別手段により異常の生じたと判別される。ま
た、例えば第１のセンサの検出する液面レベルよりオイ
ル液面が低下するとオイルを補給してオイル液面を上昇
させるような装置においては、第１のセンサが所定レベ
ルの信号を出力しておらず（すなわち、オイル液面が第
１のセンサの検出する位置より低下している状態を示
す）、第２のセンサが所定レベル信号を出力している
（すなわち、オイル液面が第２のセンサの検出する位置
より高い状態を示す）組合せが長時間継続することも装
置の通常の作動状態で起こり得ない組合せ状態となる。
例えば異常判別手段は、第１のセンサ所定レベルの信号
を出力しておらず、第２のセンサが所定レベルの信号を
出力している状態が所定時間以上継続するような組合せ
状態となった場合には異常が生じたと判別する。

〔実施例〕

第２図において、10は内燃機関の本体、12はその底部
に設けられるオイルパンである。オイルパン12内にスト
レーナ14が配置される。16はオイルゲージである。オイ
ルパン12側壁にオイル導入口20が設けられ、オイル導入
口20は給油パイプ22、チェック弁24を介して電動型のオ
イル補給ポンプ26の吐出口26−１に接続される。28はリ
ザーブタンクでありその底部はオイル補給ポンプ26の吸
入口26−２に接続される。

制御回路30はこの発明に従ってオイルの自動補給を行
うものでありマイクロコンピュータシステムとして構成
される。制御回路30にはこの発明に従ってオイルの補給
制御を行うため、水温センサ32と液面レベルセンサ34が
接続される。水温センサ32はエンジンの冷却水の温度を
検出する。制御回路30はエンジンのイグニッションキー
スイッチ36がオンのとき通電されてその作動を行う。な
お、イグニッションキースイッチ36がオンからオフに変
わった後のごく短い期間に制御回路の通電を維持するこ
とができる。液面レベルセンサ34は中心スリーブ37と、
この中心スリーブに嵌合される環状フロート38と、中心
スリーブを保持するアーム40から構成される。中心スリ
ーブ内には更に第３図の原理構成に示すように、その高
さ方向に沿って一対のリードスイッチとしての電磁接点
LSW,MSWが設けられ、一方フロート40内にマグネット42
が埋め込まれている。上側の接点MSWは液面の制御用で
通常の状態ではマグネット42が接点MSWと対面位置す
る。このとき、環状フロート38の位置は第１ストッパ43
によって決められる。オイルの液面が下がるとフロート
38内のマグネット42が接点MSWをオンからオフとし、こ
れによりオイルの補給が開始される。下側の接点は異常
検知用でなんらかの原因で液面が下がりマグネット42が
接点LSWのところに来ると接点LSWがオンされ警報ランプ
44が点灯されるちようになっている。フロート38は下側
ストッパ45によってこの位置以上には下降しないように
なっている。尚、センサ34はオイルパン12内の空間の略
々中心に設けられており、そのため、車両の停止状態に
よって液面が傾斜していてもセンサ34が設置される箇所
での液面に及ぼす傾斜の影響が少なくなり精度の高い計
測を実行することが可能となる。

リザーブタンク28内には液面監視のためのセンサは設
けられておらず、後述のように、オイルポンプ26の通算
作動時間が所定値を越えても給油必要と判別されたとき
をもってリザーブタンクの空状態を把握するようにして
いる。

制御回路30は給油条件と判別したときはオイル補給ポ
ンプ26を間欠的に数回駆動しオイルの補給を行うと共
に、この発明に従って、スイッチ類の診断を行うように
構成される。このため、制御回路30はその出力側で単安
定マルチバイブレータ46および増幅器48を介してオイル
補給ポンプ26に接続される。

接点と制御回路との接続は第４図の通りであり、各ス
イッチポートはプルアップ抵抗Ｒによって電源電圧（5
V）の半分の電圧（2.5V）に設定される。スイッチがON
となると、電圧は0Vとなり、これによりスイッチの状態
ON,OFFをポートPMSW,PLSWの電圧の小、大によって知る
ことができる。また、第４図のａの点の断線時にポート
電圧は電源電圧そのものとなるので、断線若しくはコネ
クタ抜けをしることができる。電圧を知るためA/D変換
器49が設けられ、スイッチポートPMSW,PLSWの電位（ア
ナログ量）そのものを知ることができる。

次に制御回路30の動作を第５図、第６図のフローチャ
ートによって説明する。このルーチンはイグニッション
キースイッチ36がオンされると実行が開始される。ステ
ップ60はイニシャライズ処理を示し、CPUのレジスタ、R
AM等が初期化される。ステップ62ではFPUMP＝１か否か
判別される。このフラグは後述の通り給油条件成立時セ
ットされる。給油条件でない（FPUMP＝０）とすれば、
ステップ64に進み、イグニッションキースイッチがONさ
れてからクランク軸が１回転したか否か判別される。ク
ランク軸が回転している場合はオイルパン内のオイルが
攪拌されるため、オイル液面検出をすることができな
い。液面検出可能なオイル液面が静止した状態を判断す
るため、この実施例ではイグニッションキーON後、クラ
ンク軸が１回転もしていないことを確認している。従っ
て、この１回転ということに厳密に意味があるわけでは
なく、適当な数値を入れることができる。クランキング
１回転しているとすれば、ステップ80に進み、そのとき
の水温ＴがT₁に入れられ、これは次の始動の際に後述の
温度差ΔＴより油面の判断に適した状態か否かの判別に
使用される。T₁はメモリにおける不揮発領域に格納され
る。

１回転のクランキングが行われていないとすれば、ス
テップ64によりステップ66,68に進み、各スイッチMSW,L
SWに接続されるポート電位が入力される。ステップ70で
はポートPMSW＝5Vか否か判別され、ステップ72ではポー
トPLSW＝5Vか否か判別される。断線、コネクタ抜けがな
い正常時はステップ74に進み、PMSW＝2.5Vか否か、即ち
中間スイッチMSWがOFFか否か判別される。PMSW＝0V（MS
W接点がON）のときはオイルの液面は足りていると判断
され、ステップ76でポートPLSWの電位が判別され、正常
時は必ずPLSW＝2.5V、即ち、スイッチLSWはOFFでありス
テップ78に進み、カウンタＮがクリヤされる。このカウ
ンタＮは、エンジン作動毎に一回だけ実行される給油サ
イクルの回数を継続し、後述の通り４サイクル連続して
給油条件と判断したときはオイル給油装置が正常に動い
ていないと見なすものである。

ステップ74でPMSW＝2.5V（MSW接点がOFF）のときは液
面が足りないことを示し、ステップ80に進み、PLSW＝2.
5V（LSW接点がOFF）か否か判別される。LSW接点がONと
いうことは給油が正常に行われている限りはない。しか
し給油装置が正常には働かないときはスイッチLSWがON
となり、このときはステップ96に進み、異常処理が行わ
れる。正常のときはステップ82に進み、MSWスイッチOF
F,LSWスイッチOFFで所定Km（例えば100Km）以上走行し
たか否か判別される。正常時であれば、MSWスイッチOFF
となって給油が開始されると、すぐにMSWスイッチONと
なるので、この状態は継続しない。従って、ステップ84
以下の給油処理が実行される。

給油処理ではステップ84では水温センサ32により計測
される水温Ｔが始動時の温度T₂に入れられる。ステップ
86では、このT₂を、後述のように前回イグニッションキ
ースイッチをOFFするときに検出される水温T₁から引き
算したものがΔＴとされる。ΔＴ前回はイグニッション
キースイッチをOFFしたときの水温に対する始動時の水
温の変化分を示し、この変化はイグニッションキースイ
ッチをOFFにした後の経過時間、換言すればオイルパン
内の油面が落ち着いたか否かの尺度となる。ステップ88
ではΔＴが所定値Δ１より大きいか否か判別される。こ
の所定値Δ１はエンジン停止後エンジン各部を潤滑した
オイルが殆ど完全にオイルパンに復帰するのに必要な時
間に相当する水温の最低の降下分に相当する。ΔＴ＞Δ
１のとき、即ち前回エンジンを停止してからオイルパン
内の油面が落ち着くに要する時間を経過したと判断され
るときは、センサによる液面不足の判断が真であると見
なし、ステップ90に進み、サイクルカウンタＮがインク
リメントされる。このカウンタＮは、エンジンの始動後
に一度行われるオイル補給ルーチンが次の始動時にも途
切れることなく継続的に行われるときにインクリメント
され、このカウンタＮの値によって、オイル補給作動が
行われてもオイルの液面が増えないこと、即ち、リザー
ブタンクが空になったことを検出することができる。イ
グニッションキースイッチがOFFとなってもカウンタＮ
の値を保持するよう、カウンタＮの値を入れるメモリの
領域は不揮発メモリとされる。

ステップ92ではＮ≧４か否か判別される。連続した４
回以上の始動においてオイル不足と判定されない限りは
ステップ92よりステップ94に進み、FPUMPがセットされ
る。

Ｎ≧４のときは連続した４回の始動においてオイル不
足があったことを意味し、これは給油装置が正常でない
恐れがあることを意味する。そこで、ステップ92よりス
テップ96に進み、警告ランプが点灯される。このカウン
タＮはオイルパン内の液面があるときはクリヤ（ステッ
プ78）されるので、このカウンタの値により継続的に何
回始動時においてオイル補給作動が行われたことを意味
する。そして、このカウンタの値が大きいにも係わらず
給油を要求されることは、リザーブタンク内にオイルが
残っていれば有り得ないので、カウンタＮの値によりリ
ザーブタンクが空になったことを検出している。実施例
では、継続して４回の始動時にもオイルの補給作動が行
われるとＮ≧４となるのでステップ92でYesと判定さ
れ、ステップ94が迂回され、ポンプの作動は禁止され
る。ポンプの作動を禁止することによりポンプが空転す
ることが防止され、ポンプ駆動モータの耐久性を維持す
ることができる。そして、ステップ96に進み、警告ラン
プが点灯される。

第６図は一定時間（例えば10ms）毎に実行されるルー
チンである。ステップ100ではFPUMP＝１か否か判別され
る。給油条件でないときはFPUMP＝０であり、ステップ1
00でNoと判別され、以下の処理は迂回される。給油条件
成立とすればFPUMP＝１であり、ステップ102に進み、前
回のポンプ作動パルス信号を発生してからΔ秒（例えば
120秒）経過しているか否か判別される。未経過のとき
は以下の処理を迂回する。Δ秒経過時はステップ104に
進み、ポンプパルス作動回数カウンタｎ＝３か否か判別
される。このカウンタは各給油サイクルにおいて間欠的
にパルス的に駆動されるポンプのパルス駆動回数を示
す。即ち、オイル補給ポンプ26は小型のものであるので
耐久性を高めるため連続通電せずに後述のように複数回
パルス的に駆動されるようになっており、ｎはその駆動
回数を計測する。ｎ＝３でないとき、即ち、各作動サイ
クルにおいて３回のポンプの駆動が完了しない場合はス
テップ106に進み、カウンタｎがインクリメントされ、
ステップ108ではポンプ作動信号が単安定回路46に出力
される。すると、所定の継続時間δ（例えば10秒）のパ
ルス信号が増幅器48に出力され、オイル補給ポンプはそ
のパルス信号の継続時間δだけパルス的に駆動されるこ
とになる。（第７図（ホ）参照）。

ｎ＝３のときはステップ110でカウンタｎがクリヤさ
れ、ステップ112ではFPUMPがクリヤされる。カウンタｎ
はFPUMPと同様に不揮発ラムが割当てされているため、
給油作動中にイグニッションキースイッチが途中で切ら
れた場合もその値を保持しており、始動時にステップ62
で以下を迂回するので給油ル−チンは行われず、残った
回数のポンプのパルス駆動が行われるようになってい
る。３回のパルス駆動が行われると、イグニッションキ
ースイッチがOFFとされない限り、即ちエンジン停止
し、次にエンジンが始動されるときまでオイル補給ルー
チンは通らない。

次にスイッチの異常関係の説明をすると、まず断線
や、コネクタ抜けの場合はポートPMSW,PLSWの電位は5V
となるので（第５図参照）、ステップ70又は72よりステ
ップ120,122に進み、この状態が500ms以上継続したとき
に異常と判別し、ステップ96に進む。

PMSW＝0V（スイッチMSWがON）,PLSW＝0V（スイッチLS
WがON）が同時に起こることは本来の作動ではあり得
ず、接点が焼きついたような場合であり、このときはス
テップ124に進み、500ms以上この状態の継続があった場
合にステップ96に進み、異常処理が行われる。

また、スイッチが開き放しになったような異常の場合
はいくら走行しても給油必要（MSWはOFF,LSWはOFF）と
判断するためステップ82でYesとなり、ステップ96で異
常処理が実行される。

以上の実施例において、ステップ84以下でオイルの油
面の安定に要する時間エンジンが継続的に停止したか否
かの判別のため停止時の水温記憶値と始動時の水温値と
の差を計算しているが、その水温の代わりに油温でも代
用することができる。

第８図は極低温の環境状態（例えば−30°Ｃの強風状
態）でエンジンが未暖機のまま停止されてからの水温、
油温、オイルパン内の液面の変化を示す。ａ時点を油面
の回復時点とする。例えば水温10°Ｃで停止した場合の
油面回復までの時間は18分である。第９図はエンジン停
止時の水温T₁を色々と変化させた場合の油面回復までに
要する水温降下分ΔＴを示す。この実施例によりオイル
温度があまり高まらない低温環境で短距離走行を繰り返
すといった最も自動給油困難とされた条件でも精度高い
制御が可能なことが分かる。

〔効果〕

この発明ではスイッチの異常をスイッチポートの状態
の組合せと、その継続時間より判断することにより、極
めて簡単な手段によりスイッチの異常を知ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第３図はオイル液面センサの原理構成を示す図。 第４図は各スイッチとポートとの接続を示す図。 第５図及び第６図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャート。 第７図は制御回路の作動を説明するタイミング図。 第８図はエンジン停止からの経過時間と、オイルパン内
の液面、水温、油温の関係を示すグラフ。 第９図はエンジン停止時の水温と、油面回復までの水温
降下差との関係を表すグラフ。 10…エンジン本体、12…オイルパン、14…ストレーナ、
16…オイルゲージ、22…給油管、26…給油ポンプ、28…
オイルタンク、30…制御回路、36…イグニッションキー
スイッチ、34…オイルレベルセンサ、44…警告ランプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01M 11/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オイル液面が予め定めた第１の高さ以上で
   ある時に予め定めたレベルの信号を出力する第１のセン
   サと、オイル液面が第１の高さとは異なる予め定めた第
   ２の高さ以上であるときに予め定めたレベルの信号を出
   力する第２のセンサと、前記第１のセンサの出力レベル
   と前記第２のセンサの出力レベルとの組合せを判別する
   組合せ判別手段と、前記組合せ判別手段により判別され
   た組合せの状態が装置の通常の作動状態では起こり得な
   い状態である時に異常が生じたと判定する異常判定手段
   と、を備えた内燃機関の給油装置の異常検出装置。