JP3588841B2 - 内燃機関制御装置の故障診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関制御装置の異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の運転状態を制御する制御装置の従来の故障検出装置としては、アイドルスピード制御（以下、ＩＳＣという）補助バルブの故障検出を行う特開平４−３１６４８のようなものがある。
このものは、ＩＳＣバルブと並行してエンジンに空気を供給するアイドルアップ補助バルブを備え、車室内空調用コンプレッサ作動時にアイドルアップ補助バルブを開く構成となっている。このとき、補助バルブからの供給空気量が多くなり、ＩＳＣバルブの制御量がコンプレッサ非作動時より低下する特徴を利用し、補助バルブの故障検出をするものである。
【０００３】
つまり、コンプレッサ作動時のＩＳＣバルブの制御量が、非作動時の制御量より所定値大きい時に補助バルブの故障と判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載の装置では、内燃機関制御装置の故障と同程度のエミッション及び燃費の悪化を起こす車室内空調用コンプレッサ、発電用オルタネータと言った各種補機装置の故障診断は行われていない。
例えば、空調用コンプレッサの作動故障（コンプレッサを非作動状態に操作したが、マグネットクラッチ２２が作動解除されず、作動状態を継続する故障であり、原因はＥＣＵ内の駆動部故障やマグネットクラッチ電源部故障が考えられる）では、特定走行モードでＮＯＸ排出量が２倍、燃費が１．３倍に悪化する。
【０００５】
更に、空調用コンプレッサが作動故障した場合、エンジン回転の低下よりＩＳＣバルブの閉故障と判断しているので、修理工場での点検、修理に時間がかかる。
そこで、本発明では、低コスト、又は簡単な制御で各種補機装置の故障を検出し、運転者が車両機能の故障程度及び位置を分かりやすく認識させる為、エミッション及び燃費の悪化を起こす故障、快適性が損なわれる故障といた影響別に故障表示方法を変える故障検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては、内燃機関の運転運転パラメータを検出する運転パラメータ検出手段と、内燃機関への吸入空気量を増減する吸入空気量操作手段と、内燃機関のアイドル運転状態にて、内燃機関の実際の回転数と目標回転数との偏差より、吸入空気量操作手段を調整し、内燃機関目標回転数に収束させるアイドル回転数制御手段と、内燃機関の動力にて駆動される補機装置と、補機装置の作動パラメータを検出する補機作動状態検出手段と、アイドル回転数制御時に、内燃機関運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲を外れた場合に補機装置の故障と判定する補機装置故障判定手段と、補機装置故障判定手段により補機装置が故障と判定されたとき、補機装置の故障がエミッションや燃費が悪化する故障であるか否かを判定する故障度合検出手段と、故障度合検出手段により判定された故障状態に応じて故障を表示する故障表示手段とを備えることを特徴とする内燃機関制御装置の故障診断装置を提供する。
【０００７】
【作用】
以上の構成を採ることにより、本発明においては、運転パラメータ検出手段は内燃機関の運転運転パラメータを検出する。吸入空気量操作手段は内燃機関への吸入空気量を増減し、アイドル回転数制御手段は内燃機関のアイドル運転状態にて、内燃機関の実際の回転数と目標回転数との偏差より、吸入空気量操作手段を調整し、内燃機関目標回転数に収束させる。
【０００８】
補機装置は内燃機関の動力にて駆動され、補機作動状態検出手段は補機装置の作動パラメータを検出する。そして、補機装置故障判定手段はアイドル回転数制御時に、内燃機関運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲を外れた場合に補機装置の故障と判定する。補機装置故障判定手段により補機装置が故障と判定されたとき、故障度合検出手段は補機装置の故障がエミッションや燃費が悪化する故障であるか否かを判定する。
【０００９】
さらに、故障表示手段は故障度合検出手段により判定された故障状態に応じて故障を表示する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は第１の実施例の構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の吸気系は、吸気上流から吸入空気量を計測するエアフロメータ２、エアフロメータ２に内蔵され吸気温度を測定する図示しない吸気温度センサ３、吸気量を制御するスロットル弁４、スロットル弁開度を計測するスロットルセンサ５、スロットル弁４をバイパスした吸気量を制御してアイドル時のエンジン回転数を調整するＩＳＣバルブ６を備えている。
【００１１】
運転状態検出系としては、エンジン回転数を検出する回転角センサ１１、気筒判別する気筒判別センサ１２、機関温度を検出する水温センサ１３、駆動輪に取り付け車両速度を検出する図示しない車速センサ１４、自動変速機の走行モードを検出する図示しないシフト位置信号１５、ライト点灯など電気負荷増を検出する図示しない電気負荷信号１６が設けられている。
【００１２】
そして、これらの検出信号はエンジン制御コンピュータ（以下、エンジンＥＣＵと称する）９９に入力される。
車室内空調装置の冷媒循環器系は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１、コンプレッサ２１の駆動と非駆動を制御するマグネットクラッチ２２、コンプレッサ容量を切り換えるバルブ２３、冷媒を冷却するコンデンサ２４、エバポレータに送る冷媒量を調整する膨張弁２５、冷媒の潜熱で空気を冷却するエバポレータ２６とから構成されている。
【００１３】
空調駆動系として、送風するブロアモータ３１、内気循環ダクト３３／外気導入ダクト３４との切り換えを行う内／外気切り換えバルブ３２を備えている。
作動検出系としては、コンプレッサの回転センサ４１、冷媒圧力センサ４２、外気温度センサ４３、エバポレータ下流温度センサ４４、図示しない車室内温度センサ４５、運転者が操作するエアコン要求信号４６、内気循環／外気導入の要求信号４７、送風強度要求信号４８をエンジンＥＣＵ９９に入力する構成となっている。
【００１４】
尚、ＩＳＣバルブ６、マグネットクラッチ２２、容量切り換えバルブ２３、ブロアモータ３１、内／外気切り換えバルブ３２はエンジンＥＣＵ９９よりの出力信号で駆動され、エンジン故障表示灯１７、空調装置故障表示灯４９もエンジンＥＣＵ９９で制御される。
空調制御部は、故障検出信号の入出力が簡単なようにエンジン制御部と同じ、エンジンＥＣＵに入っているが、入力情報のイターフェイスに支障なければ、別体ＥＣＵでも構わない。
【００１５】
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第１の実施例の作用を図２に示す。
ステップＳ１では、エアフロメータ２、スロットルセンサ５、回転角度センサ１１、水温センサ１３、車速センサ１４よりの計測信号を読み込み、アイドル停車中にエンジン回転数を目標回転に制御するための、吸入空気量Ｑ、スロットル開度Ｔ、エンジン回転数Ｎ、機関温度Ｗ、車速Ｓを求める。
【００１６】
ステップＳ２では、ＩＳＣフィードバック制御を実行するか否かを判断する。本実施例においては、機関温度Ｗより暖機状態か暖機後状態かを判断し暖機後状態、且つ、スロットル全閉停車のとき、ＩＳＣフィードバック制御を実行すると判断する。
ステップＳ３では、補機装置の入力状態によりアイドル目標回転数を算出する。例えば、自動変速装置がドライブレンジのときは６００ｒｐｍ 、エアコン要求信号４６がＯＮのときは６５０ｒｐｍ 、ライト点灯といった電気負荷信号１６がＯＮのときは更に５０ｒｐｍ を加算し、目標回転数ＮＴを算出する。
【００１７】
ステップＳ４では、アイドル時のエンジン回転数Ｎと目標回転数ＮＴの偏差より、目標回転数ＮＴに収束させるためのバイパス空気量（ＩＳＣバルブ６のフィードバック制御量ＳＴＥＰ）を図４に示すマップに基づいて求める。ステップＳ５では、ＩＳＣバルブ６の制御量ＳＴＥＰｉを基に、ＩＳＣバルブ６を駆動する。
【００１８】
そして、ステップＳ６では、今回と前回のＩＳＣ制御量ＳＴＥＰｉ、ＳＴＥＰｉ−１ に基づいてエンジン回転が安定したかを次式より判断する。
【００１９】
【数１】
ＳＴＥＰｉ−１ −α≦ＳＴＥＰｉ≦ＳＴＥＰｉ−１ ＋α
ステップＳ６において否定判断されると、ステップ１３に進み後で説明する異常の継続時間を計測するためのカウンタＡＣＮＴの値を０として図２の処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ６において肯定判断されると、ステップＳ７にてエンジン運転状態に応じた第１の設定範囲を求める。本実施例では、エンジン運転パラメータとして、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷ＧＮ（エンジン１回転当たりの吸入空気量）を用いる。エンジン回転数Ｎの第１の設定範囲として、図１１に示すように、エアコンの駆動状態，シフト位置，電気負荷に応じた正常なエンジン回転数範囲を設定する。また、エンジン負荷の第１の設定範囲としても、図１２に示すように、エアコンの駆動状態，シフト位置，電気負荷に応じた正常なエンジン負荷範囲を設定する。
【００２１】
なお、第１の設定範囲をエンジン回転数と負荷との両方に設定する理由は、ＩＳＣフィードバック制御でアイドル回転数が目標回転数に収束していない場合を考えている。ここでは、エンジン負荷としてＧＮを使用しているが、エンジン負荷に比例する吸入空気量Ｑ、吸気管圧力Ｐ、ＩＳＣ制御量ＳＴＥＰｉにて検出することもできる。又、他の補機装置負荷例えば、自動変速装置のニュートラルレンジ、オルタネータの発電状態、油圧ポンプの負荷状態を考慮して第１の設定範囲を個別に設定し、マップ化すると、より正確なエンジン負荷範囲を高精度に検出できる。
【００２２】
ステップＳ８では、エンジン回転数がＩＳＣフィードバック制御にて目標回転に収束していない場合に、エンジン回転数により正常／異常判定をする。ＩＳＣフィードバックをしているにも係わらずエンジン回転数が異常に高い／低い場合は、エミッションが悪化する為、異常と判定する。ステップＳ９では、エンジン負荷が異常に高いまたは低い場合、前記と同様に異常と判定する。そして、異常と判定された場合はステップＳ１０に進む。なお、異常と判定されなかったときには、ステップＳ１４に進み、ＢＣＮＴをクリアする。
【００２３】
次のステップＳ１０とステップＳ１１とでは、異常の継続時間を計測する。そして、アイドル停車で５ｓｅｃ 継続した場合、そのアイドル停車は第１の設定範囲を越え、エンジン運転パラメータが異常と判定し、ＢＣＮＴをインクリメントする（ステップＳ１２）。
上記実施例では、エミッションが悪化する故障の故障運転状態をアイドル運転状態とした。これは、エンジン出力に占める補機負荷の割合が最も大きく、更に安定した運転状態である為、故障検出しやすいことによる。従って、低速定常走行で検出をおこなっても同程度の効果が期待できる。
【００２４】
以上ステップＳ１〜ステップＳ１２まではエンジン制御部で処理される。
第１の実施例では、補機装置を空調用コンプレッサを含む、空調装置に限定して説明するので図２に示すステップＳ２１以降はエアコン制御部で処理される内容である。つまり、以下では、空調装置作動パラメータの第２の設定範囲を越えた場合、空調装置が故障か否かを判定するための故障判定レベルを設定する処理について説明する。
【００２５】
ステップＳ２１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が空調装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、空調装置作動パラメータにより空調装置の故障検出を開始する。ここで、否定判断されたときには、そのまま本処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ２２では、外気温度Ｔｏが所定値、例えば１０℃以上かどうか判断し、１０℃未満であれば、内気循環モードに変更するよう内／外気切り換えバルブ３２を切り換える（ステップＳ２３）。これは、外気モードで外気温度Ｔｏが下がった場合に、エアコンＯＮのエバポレータ下流温度０〜５℃と近くなるのでエアコン作動／非作動の判別ができなくなる為である。
【００２７】
ステップＳ２４では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で２０ｓｅｃ 以上経過又は走行中は一定の車速で２０ｓｅｃ 以上経過した場合、安定と判断する。熱風回り込みの影響で、エバポレータ下流温度、エンジン吸入空気温度が変化する為、温度が安定するまで待つ必要がある。
ステップＳ２５では、空調作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ここでは、作動状態検出をエンジン吸気温度Ｔｇ、外気温度Ｔｏ又は車室内温度Ｔｒのいずれかを基準に第２の設定範囲を設定し、その後ステップＳ２６でエバポレータ下流温度Ｔｅｖと比較して故障検出する。
【００２８】
コンプレッサ作動にて車室内が安定した快適温度になっている時、エバポレータ下流温度Ｔｅｖは内／外気モードいずれにおいても０〜５℃程度に制御される。ところが、エバポレータ下流温度はエバポレータ吸い込み空気温度に強く依存する。つまり、内気循環モードでは車室内温度Ｔｒに外気導入モードでは外気温度Ｔｏ（≒エンジン吸入空気温度Ｔｇ）に依存する為、それら温度を基準に第２の設定範囲を設定する（図１３）。
【００２９】
更に、外気導入モードのときは、車速ＳＰＤにより熱風回り込み量（吸入空気の温度上昇することで、停車時には１５℃程度上昇する）が変化し、エバポレータ下流温度Ｔｅｖが影響を受けるので、車速による補正も行う。尚、車室内温度Ｔｒ、外気温度Ｔｏのセンサを持たない廉価なエアコンシステムでは、エンジン吸入空気温度Ｔｇのみで第２の設定範囲を決めても故障検出可能である。
【００３０】
以上の考え方で、エアコンＯＮとＯＦＦ、内気循環と外気導入モード、車速より、空調装置の正常作動範囲を図１３にしたがって設定している。
ステップＳ２６は、エバポレータ下流温度より、空調装置の正常作動範囲を外れた場合、その運転状態で空調装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ２７）。ここで、エバポレータ下流温度が正常作動範囲であったときにはステップＳ３４に進み、ＣＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ２８、ステップＳ２９では、運転状態での故障と空調装置での故障が共に所定回数以上になった場合、空調装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障判定のみが所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ３１）。尚、エンジン運転パラメータでの故障をアイドル停車中でなく走行中に判定した場合、ＩＳＣバルブは非制御状態であるため、ＩＳＣバルブの故障とはならず、エンジン制御系（例えば、エアフロメータ２の出力異常、吸排気バルブタイミングのずれといったことが考えられる）の故障として確定する。所定回数故障と判定されてから故障であると確定するのは、誤検出を防止するためである。
【００３２】
ステップＳ３０は、空調装置の故障でもエアコンＯＦＦ時にコンプレッサ作動故障、エアコンＯＮ時にコンプレッサロック故障といった時に、エミッション、または、燃費が悪化或いは、駆動ベルト破損が発生する可能性がある為、車両の重大故障と判断し、エンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定値を越えた場合、エンジン故障と空調故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ３３）。運転者への故障表示方法は警告灯の点灯、音声等様々あるが、車両の重大故障と考える場合は、快適性機能故障に比べ、より故障認識し易い方法を選択するほうが望ましい。
【００３３】
エアコンＯＮ時にコンプレッサ非作動故障ではエミッション／燃費の悪化はなく、空調装置が作動しないので快適性が損なわれるだけなので空調装置での故障表示、故障コード記憶に留める（ステップＳ３２）。
第１実施例では、空調装置の作動状態検出をエバポレータ下流温度でおこなったが（ステップＳ２２〜ステップＳ２６）、冷媒圧力でも検出可能である。コンプレッサ非作動の場合、冷媒圧力は冷媒温度（∝外気温度）から求まる飽和圧力となる為である。従って、内／外気モードに関係なく、正常な第２の設定範囲を設定可能となる。
【００３４】
又、コンプレッサ回転数センサを備えるシステムでは、コンプレッサ作動／非作動が直接検出できるので、より簡単に故障検出が可能となる。
第１実施例において、エアフロメータ２，回転角センサ１１が運転パラメータ検出手段に、ＩＳＣバルブ６が吸入空気量操作手段に、図２のステップＳ３〜ステップＳ５がアイドル回転数制御手段に、エバポレータ下流温度センサ４４，回転センサ４１，冷媒圧力センサ４２が補機作動状態検出手段に、図２のステップＳ２１〜ステップＳ２９が補機装置故障判定手段に、ステップＳ３０が故障度合検出手段に、ステップＳ３２，ステップＳ３３が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００３５】
＜ 第２の実施例 ＞
以下、本発明の第２実施例を図面に基づいて説明する。
図５は第２の実施例に用いるシステムの構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の構成は第１の実施例（図１）と同じであるから説明を省略する。発電用オルタネータ５１は内部に、回転により磁界を切ることで電流を発生するステーターコイル５２、電流により磁界を発生させるローターコイル５３を備えている。また、オルタネータ５１により発生させられた電気はバッテリ５４に蓄えられる。
【００３６】
オルタネータ５１とバッテリ５４にはライト、ヒータ等の電気負荷５５が接続されている。オルタネータの発生電流はの発生電流検出センサ５６により検出される。また、電気負荷電流は電気負荷電流検出センサ６１により検出される。これらのセンサにより検出された信号、および、バッテリ電圧モニタ５７によりモニタされたバッテリ電圧はエンジンＥＣＵ９９に入力される。
【００３７】
エンジンＥＣＵ９９はオルタ制御部にて、バッテリ電圧が調整電圧１３ｖより低下したとき、励磁電流ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ５８をＯＮしてローターコイル５３に電流を流し、つまり電気を発生させる。又、調整電圧を越えたときトランジスタ５８をＯＦＦしてローターコイル５３の電流を遮断し、電流の発生を停止する構成になっている。
【００３８】
ローターコイル５３に電流が流れているか否かは出力ＤＵＴＹ検出部５９にて検出される。本実施例において、オルタ制御部は、故障検出信号の入出力が簡単なようにエンジン制御部と同じ、エンジンＥＣＵ９９に入っているが、入力情報のインターフェイスに支障なければ、別体構成でも構わない。
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第２の実施例のフローチャートを図６に示す。エンジン制御部で処理されるアイドル回転制御は第１の実施例の図２に示すフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ１２までと同じのため説明を省略する。第２の実施例では、補機装置を発電用オルタネータを含む、発電装置に限定して説明する。
【００３９】
以下、図６にしたがって、オルタ制御部で処理されるステップＳ４１以降の処理、つまり、オルタの作動パラメータが第２の設定範囲を越えた場合、発電装置が故障か否かを判定するための故障判定レベルを設定する処理を説明する。
ステップＳ４１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が発電装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、発電装置作動パラメータにより発電装置の故障検出を開始する。ここで、否定判断されると、そのまま本処理を終了する。
【００４０】
ステップＳ４２では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で５ｓｅｃ 以上経過、又は走行で一定のエンジン回転数が２ｓｅｃ 以上継続した場合、安定と判断する。発生電流はオルタネータの回転数つまりエンジン回転数に依存するため、発生電流が安定するまで待つ必要がある。
ステップＳ４３では、発電作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ここでは、作動状態検出を電気負荷電流ＨＡＭを基準に第２の設定範囲を設定し、オルタ発生電流ＯＡＭに基づいて故障検出を実行する。バッテリ蓄電量が満充電の場合、オルタ発生電流は負荷電流と等しくなる。尚、発生電流と負荷電流を検出するセンサを持たない廉価なオルタネータシステムでは、ステータコイルへの出力ＤＵＴＹとエンジン回転数より発生電流を、図７に示すマップから、電気負荷信号のＯＮ／ＯＦＦ状態にて電気負荷の消費電流を推定し、図１４に示す第２の設定範囲を決めても故障検出可能である。
【００４１】
ステップＳ４４、ステップＳ４５、ステップＳ４６では、発生電流より発電装置の正常作動範囲を外れた場合、継続時間を計測し（ステップＳ４５）、更にステップＳ４６でその継続時間が所定時間（例えば、１８０ｓｅｃ ）経過した場合、その運転状態で発電装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ４７）。なお、ステップＳ４４において否定判断されたときには、ＢＣＮＴ，ＥＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ４８、ステップＳ４９では、運転状態での故障と空調装置での故障が共に所定回数以上になった場合、空調装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障が所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ５２）。なお、所定回数、故障判定されてから故障であると確定するのは、誤検出を防止するためである。
【００４３】
ステップＳ５１では、発電装置の故障でもオルタネータが過剰発電する作動故障（原因はトランジスタ５８の通電故障、バッテリ電圧モニタ５７の断線が考えられる）のとき、エミッションおよび燃費が悪化するため車両の重大故障と考え、ステップＳ５０でエンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定範囲を越た場合、エンジン故障と発電装置故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ５１）。
【００４４】
オルタネータが発電しない故障（原因はトランジスタ５８のオープン故障、ロータコイル５３の断線、駆動ベルトの断線が考えられる）、又は発電量不足（原因はオルタブラシの磨耗、駆動ベルトのすべりが考えられる）のときはエミッションおよび燃費の悪化はないが、継続されれば、いずれはバッテリが上がり走行できなくなる。そこで、まず発電装置の故障を表示し、同時に故障コードを記憶する（ステップＳ５３）。
【００４５】
ステップＳ５４ではバッテリ放電電流を算出し、放電電流がバッテリ容量の２０％以上となった場合（ステップＳ５５）、エンジン故障を表示する（ステップＳ５６）。
以上が本発明の第２実施例である。第２実施例において、発生電流検出センサ５６が補機作動状態検出手段に、図６のステップＳ４１からステップＳ４９が補機装置故障判定手段に、図６のステップＳ５０が故障度合検出手段に、図６のステップＳ５１，ステップＳ５２，ステップＳ５３およびステップＳ５６が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００４６】
＜ 第３の実施例 ＞
以下、本発明の第３実施例を図面に基づいて説明する。
図８は第３の実施例に用いるシステムの構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の構成は第１の実施例（図１）と同じであるから説明を省略する。
【００４７】
油圧を発生させる油圧ポンプ７１、油圧（油量に比例）制御するリニアソレノイド弁７２、油圧を回転運動に変える油圧モータ７４、回転運動により送風する送風ファン７５、送風によりエンジン冷却水を冷却するラジエータ７６、循環する油を貯める油タンク７７を備えている。
さらに、油圧モータの駆動源となる油圧ＯＰを検出する圧力センサ７３、ラジエータ７６内のラジエータ水温を検出する水温センサ７８、リニアソレノイド駆動の電流を測定する電流センサ７９が備えられており、これらセンサからの出力信号はエンジンＥＣＵ９９に入力される。
【００４８】
また、エンジンＥＣＵ９９はエンジン運転状態とラジエータ水温により送風ファンの回転数を変化させる為に油圧（∝油量）を制御するリニアソレノイド駆動電流８０、油圧装置故障表示灯８１を出力する。
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第３の実施例のフローチャートを図９に示す。エンジン制御部で処理されるアイドル回転制御は第１の実施例のフローチャート（図２）のステップＳ１〜ステップＳ１２までと同じのため説明を省略する。第３の実施例では、補機装置を油圧冷却ファンを含む、油圧装置に限定して説明する。
【００４９】
以下、油圧ファン制御部で処理されるステップＳ６１以降の処理を説明する。
本処理では、油圧冷却ファンの作動パラメータが第２の設定範囲を越えた場合、油圧装置が故障とするような故障判定レベルを設定する。
ステップＳ６１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が油圧装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、油圧装置作動パラメータにより油圧装置の故障検出を開始する。なお、否定判断されると、本処理をそのまま終了する。
【００５０】
ステップＳ６２では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で５ｓｅｃ 以上経過、又は、走行で一定のエンジン回転数が２ｓｅｃ 以上継続した場合に安定したと判断する。発生油圧は油圧ポンプの回転数つまりエンジン回転数に依存するため、発生油圧が安定するまで待つ必要がある。よって、運転状態が安定していないときは本処理を終了し、安定すると次のステップＳ６３に進む。
【００５１】
ステップＳ６３では、油圧発生装置の作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ラジエータ水温，冷却ファン回転数，油圧ＯＰ，リニアソレノイド開弁量およびリニアソレノイド電流はそれぞれ比例する関係がある（ラジエータ水温∝冷却ファン回転数∝油圧ＯＰ∝リニアソレノイド開弁量∝リニアソレノイド電流）ため、ここでは、作動状態検出をラジエータ水温を基準に第２の設定範囲を設定し、油圧ＯＰで故障検出をする（図１０）。尚、発生油圧を検出するセンサを持たない廉価な油圧冷却ファンシステムでは、リニアソレノイド駆動電流より発生油圧ＯＰを推定しても故障検出可能である。
【００５２】
ステップＳ６４、ステップＳ６５、および、ステップＳ６６では、発生油圧が油圧装置の正常作動範囲を外れた場合、継続時間を計測し（ステップＳ６５）、更にステップＳ６６でその継続時間が所定時間（１２０ｓｅｃ ）経過した場合、その運転状態で油圧装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ６７）。なお、ステップＳ６４で否定判断されたときには、ステップＳ７６にてＣＣＮＴ，ＥＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ６８、ステップＳ６９では、運転状態での故障と油圧装置での故障とが共に所定回数以上になった場合、油圧装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障が所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ７２）。なお、ここで所定回数の故障判定で故障であると確定するのは誤検出を防止するためである。
【００５４】
ステップＳ７１では、油圧装置の故障でも油圧ポンプが過剰圧送する作動故障（原因はリニアソレノイド弁７２の開故障、油圧モータ７４の漏れ、送風ファン７５のロックが考えられる）は、エミッションおよび燃費が悪化するため車両の重大故障と考え、エンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定範囲を越た場合（ステップＳ７０）、エンジン故障と油圧装置故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ７１）。
【００５５】
油圧を発生しない故障（原因は駆動ベルトの断線が考えられる）、又は油圧不足（原因はリニアソレノイド弁７２の閉故障、油圧ポンプ７１の漏れが考えられる）のときはエミッションおよび燃費の悪化はないが、これらの故障が継続すれば、エンジン水温上昇にてオーバーヒートを起こす。そこで、まず油圧装置の故障を表示し、同時に故障コードを記憶する（ステップＳ７３）。
【００５６】
ステップＳ７４では、機関温度Ｗが所定値（１１０℃）を越えたら、エンジン故障を表示する（ステップＳ７５）。
以上が本発明の第３実施例にて実行される処理である。第３実施例において、図８の圧力センサ７３が補機作動状態検出手段に、図９のステップＳ６１〜ステップＳ６９が補機装置故障判定手段に、図９のステップＳ７０が故障度合検出手段に、図９のステップＳ７１，ステップＳ７２，ステップＳ７３，ステップＳ７５が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００５７】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明では、これまで運転性の悪化、もしくは車両走行困難といった明らかな現象でしか検知できなかった補機装置の故障を、エミッションおよび燃費が従来に比べて軽微な悪化で、且つ早期に検出することができる。
また、運転者に車両の機能故障の程度と位置を分かりやすく認識させることができる。
【００５８】
さらに、修理工場での点検修理も、エンジン制御系の故障か、補機装置の故障かがはっきり表示されるため、作業効率の向上ができ、故障製品の誤交換を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のシステム構成図である。
【図２】第１実施例においてエンジン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図３】第１実施例においてエアコン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図４】第１実施例においてＩＳＣバルブのフィードバック制御量を求めるためのマップである。
【図５】第２実施例のシステム構成図である。
【図６】第２実施例においてオルタ制御部にて実行されるフローチャートである。
【図７】第２実施例においてローターコイルの通電時間とエンジン回転数とからオルタ発生電流を求めるためのマップである。
【図８】第３実施例のシステム構成図である。
【図９】第３実施例において油圧ファン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図１０】第３実施例においてラジエータ温度を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１１】第１実施例においてエンジン回転数を基準に第１の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１２】第１実施例においてエンジン負荷を基準に第１の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１３】第２実施例においてエバポレータ下流温度を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１４】第３実施例においてオルタ発生電流を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ エアフロメータ
６ ＩＳＣバルブ
１６ 電気負荷信号
１７ エンジン故障表示灯
２１ コンプレッサ
２４ コンデンサ
２５ 膨張弁
２６ エパポレータ
４１ 回転センサ
４２ 冷媒圧力センサ
４３ 外気温度センサ
４４ エバポレータ下流温度センサ
４５ 車室内温度センサ
４６ エアコン要求信号
５１ オルタネータ
５６ 発生電流検出センサ
５７ バッテリ電圧モニタ
６０ 発電装置故障表示灯
６１ 負荷電流検出センサ
７１ 油圧ポンプ
７２ リニアソレノイド弁
７４ 油圧モータ
７５ 送風ファン
７６ ラジエータ
７７ 油タンク
７８ ラジエータ水温センサ
７９ リニアソレノイド電流センサ
８１ 油圧装置故障表示灯
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関制御装置の異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の運転状態を制御する制御装置の従来の故障検出装置としては、アイドルスピード制御（以下、ＩＳＣという）補助バルブの故障検出を行う特開平４−３１６４８のようなものがある。
このものは、ＩＳＣバルブと並行してエンジンに空気を供給するアイドルアップ補助バルブを備え、車室内空調用コンプレッサ作動時にアイドルアップ補助バルブを開く構成となっている。このとき、補助バルブからの供給空気量が多くなり、ＩＳＣバルブの制御量がコンプレッサ非作動時より低下する特徴を利用し、補助バルブの故障検出をするものである。
【０００３】
つまり、コンプレッサ作動時のＩＳＣバルブの制御量が、非作動時の制御量より所定値大きい時に補助バルブの故障と判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載の装置では、内燃機関制御装置の故障と同程度のエミッション及び燃費の悪化を起こす車室内空調用コンプレッサ、発電用オルタネータと言った各種補機装置の故障診断は行われていない。
例えば、空調用コンプレッサの作動故障（コンプレッサを非作動状態に操作したが、マグネットクラッチ２２が作動解除されず、作動状態を継続する故障であり、原因はＥＣＵ内の駆動部故障やマグネットクラッチ電源部故障が考えられる）では、特定走行モードでＮＯＸ排出量が２倍、燃費が１．３倍に悪化する。
【０００５】
更に、空調用コンプレッサが作動故障した場合、エンジン回転の低下よりＩＳＣバルブの閉故障と判断しているので、修理工場での点検、修理に時間がかかる。
そこで、本発明では、低コスト、又は簡単な制御で各種補機装置の故障を検出し、運転者が車両機能の故障程度及び位置を分かりやすく認識させる為、エミッション及び燃費の悪化を起こす故障、快適性が損なわれる故障といた影響別に故障表示方法を変える故障検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては、内燃機関の運転運転パラメータを検出する運転パラメータ検出手段と、内燃機関への吸入空気量を増減する吸入空気量操作手段と、内燃機関のアイドル運転状態にて、内燃機関の実際の回転数と目標回転数との偏差より、吸入空気量操作手段を調整し、内燃機関目標回転数に収束させるアイドル回転数制御手段と、内燃機関の動力にて駆動される補機装置と、補機装置の作動パラメータを検出する補機作動状態検出手段と、アイドル回転数制御時に、内燃機関運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲を外れた場合に補機装置の故障と判定する補機装置故障判定手段と、補機装置故障判定手段により補機装置が故障と判定されたとき、補機装置の故障がエミッションや燃費が悪化する故障であるか否かを判定する故障度合検出手段と、故障度合検出手段により判定された故障状態に応じて故障を表示する故障表示手段とを備えることを特徴とする内燃機関制御装置の故障診断装置を提供する。
【０００７】
【作用】
以上の構成を採ることにより、本発明においては、運転パラメータ検出手段は内燃機関の運転運転パラメータを検出する。吸入空気量操作手段は内燃機関への吸入空気量を増減し、アイドル回転数制御手段は内燃機関のアイドル運転状態にて、内燃機関の実際の回転数と目標回転数との偏差より、吸入空気量操作手段を調整し、内燃機関目標回転数に収束させる。
【０００８】
補機装置は内燃機関の動力にて駆動され、補機作動状態検出手段は補機装置の作動パラメータを検出する。そして、補機装置故障判定手段はアイドル回転数制御時に、内燃機関運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲を外れた場合に補機装置の故障と判定する。補機装置故障判定手段により補機装置が故障と判定されたとき、故障度合検出手段は補機装置の故障がエミッションや燃費が悪化する故障であるか否かを判定する。
【０００９】
さらに、故障表示手段は故障度合検出手段により判定された故障状態に応じて故障を表示する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は第１の実施例の構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の吸気系は、吸気上流から吸入空気量を計測するエアフロメータ２、エアフロメータ２に内蔵され吸気温度を測定する図示しない吸気温度センサ３、吸気量を制御するスロットル弁４、スロットル弁開度を計測するスロットルセンサ５、スロットル弁４をバイパスした吸気量を制御してアイドル時のエンジン回転数を調整するＩＳＣバルブ６を備えている。
【００１１】
運転状態検出系としては、エンジン回転数を検出する回転角センサ１１、気筒判別する気筒判別センサ１２、機関温度を検出する水温センサ１３、駆動輪に取り付け車両速度を検出する図示しない車速センサ１４、自動変速機の走行モードを検出する図示しないシフト位置信号１５、ライト点灯など電気負荷増を検出する図示しない電気負荷信号１６が設けられている。
【００１２】
そして、これらの検出信号はエンジン制御コンピュータ（以下、エンジンＥＣＵと称する）９９に入力される。
車室内空調装置の冷媒循環器系は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１、コンプレッサ２１の駆動と非駆動を制御するマグネットクラッチ２２、コンプレッサ容量を切り換えるバルブ２３、冷媒を冷却するコンデンサ２４、エバポレータに送る冷媒量を調整する膨張弁２５、冷媒の潜熱で空気を冷却するエバポレータ２６とから構成されている。
【００１３】
空調駆動系として、送風するブロアモータ３１、内気循環ダクト３３／外気導入ダクト３４との切り換えを行う内／外気切り換えバルブ３２を備えている。
作動検出系としては、コンプレッサの回転センサ４１、冷媒圧力センサ４２、外気温度センサ４３、エバポレータ下流温度センサ４４、図示しない車室内温度センサ４５、運転者が操作するエアコン要求信号４６、内気循環／外気導入の要求信号４７、送風強度要求信号４８をエンジンＥＣＵ９９に入力する構成となっている。
【００１４】
尚、ＩＳＣバルブ６、マグネットクラッチ２２、容量切り換えバルブ２３、ブロアモータ３１、内／外気切り換えバルブ３２はエンジンＥＣＵ９９よりの出力信号で駆動され、エンジン故障表示灯１７、空調装置故障表示灯４９もエンジンＥＣＵ９９で制御される。
空調制御部は、故障検出信号の入出力が簡単なようにエンジン制御部と同じ、エンジンＥＣＵに入っているが、入力情報のイターフェイスに支障なければ、別体ＥＣＵでも構わない。
【００１５】
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第１の実施例の作用を図２に示す。
ステップＳ１では、エアフロメータ２、スロットルセンサ５、回転角度センサ１１、水温センサ１３、車速センサ１４よりの計測信号を読み込み、アイドル停車中にエンジン回転数を目標回転に制御するための、吸入空気量Ｑ、スロットル開度Ｔ、エンジン回転数Ｎ、機関温度Ｗ、車速Ｓを求める。
【００１６】
ステップＳ２では、ＩＳＣフィードバック制御を実行するか否かを判断する。本実施例においては、機関温度Ｗより暖機状態か暖機後状態かを判断し暖機後状態、且つ、スロットル全閉停車のとき、ＩＳＣフィードバック制御を実行すると判断する。
ステップＳ３では、補機装置の入力状態によりアイドル目標回転数を算出する。例えば、自動変速装置がドライブレンジのときは６００ｒｐｍ 、エアコン要求信号４６がＯＮのときは６５０ｒｐｍ 、ライト点灯といった電気負荷信号１６がＯＮのときは更に５０ｒｐｍ を加算し、目標回転数ＮＴを算出する。
【００１７】
ステップＳ４では、アイドル時のエンジン回転数Ｎと目標回転数ＮＴの偏差より、目標回転数ＮＴに収束させるためのバイパス空気量（ＩＳＣバルブ６のフィードバック制御量ＳＴＥＰ）を図４に示すマップに基づいて求める。ステップＳ５では、ＩＳＣバルブ６の制御量ＳＴＥＰｉを基に、ＩＳＣバルブ６を駆動する。
【００１８】
そして、ステップＳ６では、今回と前回のＩＳＣ制御量ＳＴＥＰｉ、ＳＴＥＰｉ−１ に基づいてエンジン回転が安定したかを次式より判断する。
【００１９】
【数１】
ＳＴＥＰｉ−１ −α≦ＳＴＥＰｉ≦ＳＴＥＰｉ−１ ＋α
ステップＳ６において否定判断されると、ステップ１３に進み後で説明する異常の継続時間を計測するためのカウンタＡＣＮＴの値を０として図２の処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ６において肯定判断されると、ステップＳ７にてエンジン運転状態に応じた第１の設定範囲を求める。本実施例では、エンジン運転パラメータとして、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷ＧＮ（エンジン１回転当たりの吸入空気量）を用いる。エンジン回転数Ｎの第１の設定範囲として、図１１に示すように、エアコンの駆動状態，シフト位置，電気負荷に応じた正常なエンジン回転数範囲を設定する。また、エンジン負荷の第１の設定範囲としても、図１２に示すように、エアコンの駆動状態，シフト位置，電気負荷に応じた正常なエンジン負荷範囲を設定する。
【００２１】
なお、第１の設定範囲をエンジン回転数と負荷との両方に設定する理由は、ＩＳＣフィードバック制御でアイドル回転数が目標回転数に収束していない場合を考えている。ここでは、エンジン負荷としてＧＮを使用しているが、エンジン負荷に比例する吸入空気量Ｑ、吸気管圧力Ｐ、ＩＳＣ制御量ＳＴＥＰｉにて検出することもできる。又、他の補機装置負荷例えば、自動変速装置のニュートラルレンジ、オルタネータの発電状態、油圧ポンプの負荷状態を考慮して第１の設定範囲を個別に設定し、マップ化すると、より正確なエンジン負荷範囲を高精度に検出できる。
【００２２】
ステップＳ８では、エンジン回転数がＩＳＣフィードバック制御にて目標回転に収束していない場合に、エンジン回転数により正常／異常判定をする。ＩＳＣフィードバックをしているにも係わらずエンジン回転数が異常に高い／低い場合は、エミッションが悪化する為、異常と判定する。ステップＳ９では、エンジン負荷が異常に高いまたは低い場合、前記と同様に異常と判定する。そして、異常と判定された場合はステップＳ１０に進む。なお、異常と判定されなかったときには、ステップＳ１４に進み、ＢＣＮＴをクリアする。
【００２３】
次のステップＳ１０とステップＳ１１とでは、異常の継続時間を計測する。そして、アイドル停車で５ｓｅｃ 継続した場合、そのアイドル停車は第１の設定範囲を越え、エンジン運転パラメータが異常と判定し、ＢＣＮＴをインクリメントする（ステップＳ１２）。
上記実施例では、エミッションが悪化する故障の故障運転状態をアイドル運転状態とした。これは、エンジン出力に占める補機負荷の割合が最も大きく、更に安定した運転状態である為、故障検出しやすいことによる。従って、低速定常走行で検出をおこなっても同程度の効果が期待できる。
【００２４】
以上ステップＳ１〜ステップＳ１２まではエンジン制御部で処理される。
第１の実施例では、補機装置を空調用コンプレッサを含む、空調装置に限定して説明するので図２に示すステップＳ２１以降はエアコン制御部で処理される内容である。つまり、以下では、空調装置作動パラメータの第２の設定範囲を越えた場合、空調装置が故障か否かを判定するための故障判定レベルを設定する処理について説明する。
【００２５】
ステップＳ２１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が空調装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、空調装置作動パラメータにより空調装置の故障検出を開始する。ここで、否定判断されたときには、そのまま本処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ２２では、外気温度Ｔｏが所定値、例えば１０℃以上かどうか判断し、１０℃未満であれば、内気循環モードに変更するよう内／外気切り換えバルブ３２を切り換える（ステップＳ２３）。これは、外気モードで外気温度Ｔｏが下がった場合に、エアコンＯＮのエバポレータ下流温度０〜５℃と近くなるのでエアコン作動／非作動の判別ができなくなる為である。
【００２７】
ステップＳ２４では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で２０ｓｅｃ 以上経過又は走行中は一定の車速で２０ｓｅｃ 以上経過した場合、安定と判断する。熱風回り込みの影響で、エバポレータ下流温度、エンジン吸入空気温度が変化する為、温度が安定するまで待つ必要がある。
ステップＳ２５では、空調作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ここでは、作動状態検出をエンジン吸気温度Ｔｇ、外気温度Ｔｏ又は車室内温度Ｔｒのいずれかを基準に第２の設定範囲を設定し、その後ステップＳ２６でエバポレータ下流温度Ｔｅｖと比較して故障検出する。
【００２８】
コンプレッサ作動にて車室内が安定した快適温度になっている時、エバポレータ下流温度Ｔｅｖは内／外気モードいずれにおいても０〜５℃程度に制御される。ところが、エバポレータ下流温度はエバポレータ吸い込み空気温度に強く依存する。つまり、内気循環モードでは車室内温度Ｔｒに外気導入モードでは外気温度Ｔｏ（≒エンジン吸入空気温度Ｔｇ）に依存する為、それら温度を基準に第２の設定範囲を設定する（図１３）。
【００２９】
更に、外気導入モードのときは、車速ＳＰＤにより熱風回り込み量（吸入空気の温度上昇することで、停車時には１５℃程度上昇する）が変化し、エバポレータ下流温度Ｔｅｖが影響を受けるので、車速による補正も行う。尚、車室内温度Ｔｒ、外気温度Ｔｏのセンサを持たない廉価なエアコンシステムでは、エンジン吸入空気温度Ｔｇのみで第２の設定範囲を決めても故障検出可能である。
【００３０】
以上の考え方で、エアコンＯＮとＯＦＦ、内気循環と外気導入モード、車速より、空調装置の正常作動範囲を図１３にしたがって設定している。
ステップＳ２６は、エバポレータ下流温度より、空調装置の正常作動範囲を外れた場合、その運転状態で空調装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ２７）。ここで、エバポレータ下流温度が正常作動範囲であったときにはステップＳ３４に進み、ＣＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ２８、ステップＳ２９では、運転状態での故障と空調装置での故障が共に所定回数以上になった場合、空調装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障判定のみが所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ３１）。尚、エンジン運転パラメータでの故障をアイドル停車中でなく走行中に判定した場合、ＩＳＣバルブは非制御状態であるため、ＩＳＣバルブの故障とはならず、エンジン制御系（例えば、エアフロメータ２の出力異常、吸排気バルブタイミングのずれといったことが考えられる）の故障として確定する。所定回数故障と判定されてから故障であると確定するのは、誤検出を防止するためである。
【００３２】
ステップＳ３０は、空調装置の故障でもエアコンＯＦＦ時にコンプレッサ作動故障、エアコンＯＮ時にコンプレッサロック故障といった時に、エミッション、または、燃費が悪化或いは、駆動ベルト破損が発生する可能性がある為、車両の重大故障と判断し、エンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定値を越えた場合、エンジン故障と空調故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ３３）。運転者への故障表示方法は警告灯の点灯、音声等様々あるが、車両の重大故障と考える場合は、快適性機能故障に比べ、より故障認識し易い方法を選択するほうが望ましい。
【００３３】
エアコンＯＮ時にコンプレッサ非作動故障ではエミッション／燃費の悪化はなく、空調装置が作動しないので快適性が損なわれるだけなので空調装置での故障表示、故障コード記憶に留める（ステップＳ３２）。
第１実施例では、空調装置の作動状態検出をエバポレータ下流温度でおこなったが（ステップＳ２２〜ステップＳ２６）、冷媒圧力でも検出可能である。コンプレッサ非作動の場合、冷媒圧力は冷媒温度（∝外気温度）から求まる飽和圧力となる為である。従って、内／外気モードに関係なく、正常な第２の設定範囲を設定可能となる。
【００３４】
又、コンプレッサ回転数センサを備えるシステムでは、コンプレッサ作動／非作動が直接検出できるので、より簡単に故障検出が可能となる。
第１実施例において、エアフロメータ２，回転角センサ１１が運転パラメータ検出手段に、ＩＳＣバルブ６が吸入空気量操作手段に、図２のステップＳ３〜ステップＳ５がアイドル回転数制御手段に、エバポレータ下流温度センサ４４，回転センサ４１，冷媒圧力センサ４２が補機作動状態検出手段に、図２のステップＳ２１〜ステップＳ２９が補機装置故障判定手段に、ステップＳ３０が故障度合検出手段に、ステップＳ３２，ステップＳ３３が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００３５】
＜ 第２の実施例 ＞
以下、本発明の第２実施例を図面に基づいて説明する。
図５は第２の実施例に用いるシステムの構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の構成は第１の実施例（図１）と同じであるから説明を省略する。発電用オルタネータ５１は内部に、回転により磁界を切ることで電流を発生するステーターコイル５２、電流により磁界を発生させるローターコイル５３を備えている。また、オルタネータ５１により発生させられた電気はバッテリ５４に蓄えられる。
【００３６】
オルタネータ５１とバッテリ５４にはライト、ヒータ等の電気負荷５５が接続されている。オルタネータの発生電流はの発生電流検出センサ５６により検出される。また、電気負荷電流は電気負荷電流検出センサ６１により検出される。これらのセンサにより検出された信号、および、バッテリ電圧モニタ５７によりモニタされたバッテリ電圧はエンジンＥＣＵ９９に入力される。
【００３７】
エンジンＥＣＵ９９はオルタ制御部にて、バッテリ電圧が調整電圧１３ｖより低下したとき、励磁電流ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ５８をＯＮしてローターコイル５３に電流を流し、つまり電気を発生させる。又、調整電圧を越えたときトランジスタ５８をＯＦＦしてローターコイル５３の電流を遮断し、電流の発生を停止する構成になっている。
【００３８】
ローターコイル５３に電流が流れているか否かは出力ＤＵＴＹ検出部５９にて検出される。本実施例において、オルタ制御部は、故障検出信号の入出力が簡単なようにエンジン制御部と同じ、エンジンＥＣＵ９９に入っているが、入力情報のインターフェイスに支障なければ、別体構成でも構わない。
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第２の実施例のフローチャートを図６に示す。エンジン制御部で処理されるアイドル回転制御は第１の実施例の図２に示すフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ１２までと同じのため説明を省略する。第２の実施例では、補機装置を発電用オルタネータを含む、発電装置に限定して説明する。
【００３９】
以下、図６にしたがって、オルタ制御部で処理されるステップＳ４１以降の処理、つまり、オルタの作動パラメータが第２の設定範囲を越えた場合、発電装置が故障か否かを判定するための故障判定レベルを設定する処理を説明する。
ステップＳ４１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が発電装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、発電装置作動パラメータにより発電装置の故障検出を開始する。ここで、否定判断されると、そのまま本処理を終了する。
【００４０】
ステップＳ４２では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で５ｓｅｃ 以上経過、又は走行で一定のエンジン回転数が２ｓｅｃ 以上継続した場合、安定と判断する。発生電流はオルタネータの回転数つまりエンジン回転数に依存するため、発生電流が安定するまで待つ必要がある。
ステップＳ４３では、発電作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ここでは、作動状態検出を電気負荷電流ＨＡＭを基準に第２の設定範囲を設定し、オルタ発生電流ＯＡＭに基づいて故障検出を実行する。バッテリ蓄電量が満充電の場合、オルタ発生電流は負荷電流と等しくなる。尚、発生電流と負荷電流を検出するセンサを持たない廉価なオルタネータシステムでは、ステータコイルへの出力ＤＵＴＹとエンジン回転数より発生電流を、図７に示すマップから、電気負荷信号のＯＮ／ＯＦＦ状態にて電気負荷の消費電流を推定し、図１４に示す第２の設定範囲を決めても故障検出可能である。
【００４１】
ステップＳ４４、ステップＳ４５、ステップＳ４６では、発生電流より発電装置の正常作動範囲を外れた場合、継続時間を計測し（ステップＳ４５）、更にステップＳ４６でその継続時間が所定時間（例えば、１８０ｓｅｃ ）経過した場合、その運転状態で発電装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ４７）。なお、ステップＳ４４において否定判断されたときには、ＢＣＮＴ，ＥＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ４８、ステップＳ４９では、運転状態での故障と空調装置での故障が共に所定回数以上になった場合、空調装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障が所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ５２）。なお、所定回数、故障判定されてから故障であると確定するのは、誤検出を防止するためである。
【００４３】
ステップＳ５１では、発電装置の故障でもオルタネータが過剰発電する作動故障（原因はトランジスタ５８の通電故障、バッテリ電圧モニタ５７の断線が考えられる）のとき、エミッションおよび燃費が悪化するため車両の重大故障と考え、ステップＳ５０でエンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定範囲を越た場合、エンジン故障と発電装置故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ５１）。
【００４４】
オルタネータが発電しない故障（原因はトランジスタ５８のオープン故障、ロータコイル５３の断線、駆動ベルトの断線が考えられる）、又は発電量不足（原因はオルタブラシの磨耗、駆動ベルトのすべりが考えられる）のときはエミッションおよび燃費の悪化はないが、継続されれば、いずれはバッテリが上がり走行できなくなる。そこで、まず発電装置の故障を表示し、同時に故障コードを記憶する（ステップＳ５３）。
【００４５】
ステップＳ５４ではバッテリ放電電流を算出し、放電電流がバッテリ容量の２０％以上となった場合（ステップＳ５５）、エンジン故障を表示する（ステップＳ５６）。
以上が本発明の第２実施例である。第２実施例において、発生電流検出センサ５６が補機作動状態検出手段に、図６のステップＳ４１からステップＳ４９が補機装置故障判定手段に、図６のステップＳ５０が故障度合検出手段に、図６のステップＳ５１，ステップＳ５２，ステップＳ５３およびステップＳ５６が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００４６】
＜ 第３の実施例 ＞
以下、本発明の第３実施例を図面に基づいて説明する。
図８は第３の実施例に用いるシステムの構成を示したものである。
４気筒内燃機関１の構成は第１の実施例（図１）と同じであるから説明を省略する。
【００４７】
油圧を発生させる油圧ポンプ７１、油圧（油量に比例）制御するリニアソレノイド弁７２、油圧を回転運動に変える油圧モータ７４、回転運動により送風する送風ファン７５、送風によりエンジン冷却水を冷却するラジエータ７６、循環する油を貯める油タンク７７を備えている。
さらに、油圧モータの駆動源となる油圧ＯＰを検出する圧力センサ７３、ラジエータ７６内のラジエータ水温を検出する水温センサ７８、リニアソレノイド駆動の電流を測定する電流センサ７９が備えられており、これらセンサからの出力信号はエンジンＥＣＵ９９に入力される。
【００４８】
また、エンジンＥＣＵ９９はエンジン運転状態とラジエータ水温により送風ファンの回転数を変化させる為に油圧（∝油量）を制御するリニアソレノイド駆動電流８０、油圧装置故障表示灯８１を出力する。
次に、エンジンＥＣＵ９９で処理される第３の実施例のフローチャートを図９に示す。エンジン制御部で処理されるアイドル回転制御は第１の実施例のフローチャート（図２）のステップＳ１〜ステップＳ１２までと同じのため説明を省略する。第３の実施例では、補機装置を油圧冷却ファンを含む、油圧装置に限定して説明する。
【００４９】
以下、油圧ファン制御部で処理されるステップＳ６１以降の処理を説明する。
本処理では、油圧冷却ファンの作動パラメータが第２の設定範囲を越えた場合、油圧装置が故障とするような故障判定レベルを設定する。
ステップＳ６１では、ＢＣＮＴが３以上であるか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、つまり、複数回のアイドル停車時にエンジン負荷が異常であるとき、原因が油圧装置なのか、ＩＳＣバルブであるのかを判別するため、油圧装置作動パラメータにより油圧装置の故障検出を開始する。なお、否定判断されると、本処理をそのまま終了する。
【００５０】
ステップＳ６２では、運転状態が安定したかどうかを判定する。例えば、アイドル停車で５ｓｅｃ 以上経過、又は、走行で一定のエンジン回転数が２ｓｅｃ 以上継続した場合に安定したと判断する。発生油圧は油圧ポンプの回転数つまりエンジン回転数に依存するため、発生油圧が安定するまで待つ必要がある。よって、運転状態が安定していないときは本処理を終了し、安定すると次のステップＳ６３に進む。
【００５１】
ステップＳ６３では、油圧発生装置の作動状態に応じた第２の設定範囲を求める。ラジエータ水温，冷却ファン回転数，油圧ＯＰ，リニアソレノイド開弁量およびリニアソレノイド電流はそれぞれ比例する関係がある（ラジエータ水温∝冷却ファン回転数∝油圧ＯＰ∝リニアソレノイド開弁量∝リニアソレノイド電流）ため、ここでは、作動状態検出をラジエータ水温を基準に第２の設定範囲を設定し、油圧ＯＰで故障検出をする（図１０）。尚、発生油圧を検出するセンサを持たない廉価な油圧冷却ファンシステムでは、リニアソレノイド駆動電流より発生油圧ＯＰを推定しても故障検出可能である。
【００５２】
ステップＳ６４、ステップＳ６５、および、ステップＳ６６では、発生油圧が油圧装置の正常作動範囲を外れた場合、継続時間を計測し（ステップＳ６５）、更にステップＳ６６でその継続時間が所定時間（１２０ｓｅｃ ）経過した場合、その運転状態で油圧装置の故障と判定し、故障判定回数をカウントアップする（ステップＳ６７）。なお、ステップＳ６４で否定判断されたときには、ステップＳ７６にてＣＣＮＴ，ＥＣＮＴをクリアして本処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ６８、ステップＳ６９では、運転状態での故障と油圧装置での故障とが共に所定回数以上になった場合、油圧装置の故障と確定する。エンジン運転パラメータでの故障が所定回数以上になった場合、ＩＳＣバルブの故障と確定する（ステップＳ７２）。なお、ここで所定回数の故障判定で故障であると確定するのは誤検出を防止するためである。
【００５４】
ステップＳ７１では、油圧装置の故障でも油圧ポンプが過剰圧送する作動故障（原因はリニアソレノイド弁７２の開故障、油圧モータ７４の漏れ、送風ファン７５のロックが考えられる）は、エミッションおよび燃費が悪化するため車両の重大故障と考え、エンジン回転数、エンジン負荷が第２の設定範囲を越た場合（ステップＳ７０）、エンジン故障と油圧装置故障を同時に表示し、故障コードの記憶を行う（ステップＳ７１）。
【００５５】
油圧を発生しない故障（原因は駆動ベルトの断線が考えられる）、又は油圧不足（原因はリニアソレノイド弁７２の閉故障、油圧ポンプ７１の漏れが考えられる）のときはエミッションおよび燃費の悪化はないが、これらの故障が継続すれば、エンジン水温上昇にてオーバーヒートを起こす。そこで、まず油圧装置の故障を表示し、同時に故障コードを記憶する（ステップＳ７３）。
【００５６】
ステップＳ７４では、機関温度Ｗが所定値（１１０℃）を越えたら、エンジン故障を表示する（ステップＳ７５）。
以上が本発明の第３実施例にて実行される処理である。第３実施例において、図８の圧力センサ７３が補機作動状態検出手段に、図９のステップＳ６１〜ステップＳ６９が補機装置故障判定手段に、図９のステップＳ７０が故障度合検出手段に、図９のステップＳ７１，ステップＳ７２，ステップＳ７３，ステップＳ７５が故障表示手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００５７】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明では、これまで運転性の悪化、もしくは車両走行困難といった明らかな現象でしか検知できなかった補機装置の故障を、エミッションおよび燃費が従来に比べて軽微な悪化で、且つ早期に検出することができる。
また、運転者に車両の機能故障の程度と位置を分かりやすく認識させることができる。
【００５８】
さらに、修理工場での点検修理も、エンジン制御系の故障か、補機装置の故障かがはっきり表示されるため、作業効率の向上ができ、故障製品の誤交換を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のシステム構成図である。
【図２】第１実施例においてエンジン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図３】第１実施例においてエアコン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図４】第１実施例においてＩＳＣバルブのフィードバック制御量を求めるためのマップである。
【図５】第２実施例のシステム構成図である。
【図６】第２実施例においてオルタ制御部にて実行されるフローチャートである。
【図７】第２実施例においてローターコイルの通電時間とエンジン回転数とからオルタ発生電流を求めるためのマップである。
【図８】第３実施例のシステム構成図である。
【図９】第３実施例において油圧ファン制御部にて実行されるフローチャートである。
【図１０】第３実施例においてラジエータ温度を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１１】第１実施例においてエンジン回転数を基準に第１の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１２】第１実施例においてエンジン負荷を基準に第１の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１３】第２実施例においてエバポレータ下流温度を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【図１４】第３実施例においてオルタ発生電流を基準に第２の設定範囲を求めるためのマップである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ エアフロメータ
６ ＩＳＣバルブ
１６ 電気負荷信号
１７ エンジン故障表示灯
２１ コンプレッサ
２４ コンデンサ
２５ 膨張弁
２６ エパポレータ
４１ 回転センサ
４２ 冷媒圧力センサ
４３ 外気温度センサ
４４ エバポレータ下流温度センサ
４５ 車室内温度センサ
４６ エアコン要求信号
５１ オルタネータ
５６ 発生電流検出センサ
５７ バッテリ電圧モニタ
６０ 発電装置故障表示灯
６１ 負荷電流検出センサ
７１ 油圧ポンプ
７２ リニアソレノイド弁
７４ 油圧モータ
７５ 送風ファン
７６ ラジエータ
７７ 油タンク
７８ ラジエータ水温センサ
７９ リニアソレノイド電流センサ
８１ 油圧装置故障表示灯
Claims (14)
- 内燃機関の運転パラメータを検出する運転パラメータ検出手段と、
内燃機関への吸入空気量を増減する吸入空気量操作手段と、
内燃機関のアイドル運転状態にて、内燃機関の実際の回転数と目標回転数との偏差より、前記吸入空気量操作手段を調整し、内燃機関目標回転数に収束させるアイドル回転数制御手段と、
内燃機関の動力にて駆動される補機装置と、
前記補機装置の作動パラメータを検出する補機作動状態検出手段と、
アイドル回転数制御時に、前記内燃機関運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、前記補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲を外れた場合に前記補機装置の故障と判定する補機装置故障判定手段と、
前記補機装置故障判定手段により前記補機装置が故障と判定されたとき、前記補機装置の故障がエミッションや燃費を悪化する故障であるか否かを判定する故障度合検出手段と、
前記故障度合検出手段により判定された故障状態に応じて故障を表示する故障表示手段とを備えることを特徴とする内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記補機装置は空調装置であり、
前記補機作動状態検出手段は前記空調装置の作動パラメータを検出する手段であって、
前記補機装置故障判定手段は、アイドル回転数制御時に、前記内燃機関運転パラメータが前記第１の設定範囲を外れ、且つ、前記空調装置の作動パラメータが前記第２の設定範囲を外れた場合に前記補機装置の故障と判定する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記冷媒の潜熱で空気を冷却するエバポレータを備え、
前記補機作動状態検出手段は作動パラメータとしてエバポレータ下流の温度を検出する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 冷媒を圧縮するコンプレッサを備え、
前記補機作動状態検出手段は作動パラメータとして前記コンプレッサの回転数を検出する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 冷媒を圧縮するコンプレッサを備え、
前記補機作動状態検出手段は作動パラメータとして前記コンプレッサ下流の冷媒圧力を検出する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 車両の室内温度を検出する車室内温度検出手段と、
外気の温度を検出する外気温度検出手段と、
前記エバポレータを介して室内に送る空気を外気から導入するか内気を循環するかを切換える内外気切換え手段とを備え、
前記補機装置故障判定手段は、前記内外気切換え手段が外気導入しているときは外気温度に基づいて前記第２の設定範囲を設定し、前記内外気切換え手段が内気循環しているときは車室内温度に基づいて前記第２の設定範囲を設定する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記補機装置故障判定手段は外気温度が所定値以下のとき、前記内外気切換え手段により内気循環とする手段を含むことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。
- 前記補機装置は発電装置であり、
前記補機作動状態検出手段は前記発電装置の作動パラメータを検出する手段であって、
前記補機装置故障判定手段は、エンジン運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、前記発電装置の作動パラメータが前記第２の設定範囲を外れた場合、前記発電装置の故障と判断する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記補機作動状態検出手段は、前記作動パラメータとして前記発電装置にて発生した電流を検出する手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。
- 電気負荷電流を検出する電気負荷電流検出手段を備え、
前記補機装置故障判定手段は前記電気負荷電流に基づいて前記第２の設定範囲を設定する手段を含むことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記補機装置は油圧装置であり、
前記補機作動状態検出手段は前記油圧装置の作動パラメータを検出する手段であって、
前記補機装置故障判定手段は、エンジン運転パラメータが第１の設定範囲を外れ、且つ、前記油圧装置の作動パラメータが前記第２の設定範囲を外れた場合、前記油圧装置の故障を判断する手段を含むことを特徴する請求項１に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。 - 前記補機作動状態検出手段は作動パラメータとして油圧装置による発生油圧を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。
- 前記補機装置故障判定手段は、ラジエータ水温に基づいて前記第２の設定範囲を設定する手段を含むことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。
- 前記補機装置異常判定手段は、アイドル状態で前記エンジン運転パラメータが第１の設定範囲を外れたときに前記補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲内にある場合はＩＳＣの故障と判断し、走行状態で前記エンジン運転パラメータが第１の設定範囲を外れたときに前記補機装置の作動パラメータが第２の設定範囲内にある場合はエンジン制御系の故障と判断する前記請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置の故障診断装置。
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