JP4350931B2 - 車両の異常診断装置及び異常診断方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に影響し合う複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定する機能を備えた車両の異常診断装置及び異常診断方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の車両の排出ガス浄化システムでは、排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出する排出ガスセンサ(空燃比センサ又は酸素センサ)を設置し、これらの排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比をフィードバック制御して触媒の排出ガス浄化効率を高めるようにしたものがある。このような排出ガス浄化システムにおいては、排出ガスセンサが劣化して空燃比制御精度が低下した状態(排出ガス浄化効率が低下した状態)で運転が続けられるのを防ぐために、排出ガスセンサの出力の挙動から当該排出ガスセンサの劣化診断を行うようにしたものがある。
【0003】
しかし、触媒の劣化度合や活性度合によって触媒から流出する排出ガスの空燃比(触媒下流側の排出ガスセンサの出力)の挙動が変化するため、触媒が劣化していたり、未活性であったりすると、正常な排出ガスセンサを劣化と誤診断してしまう可能性がある。
【0004】
そこで、特開平9−33478号公報に示すように、触媒下流側の排出ガスセンサの劣化判定に用いる劣化判定値を、触媒の劣化度合と活性度合に応じて設定するようにしたものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来公報の技術では、触媒の上流側と下流側の排出ガスセンサの出力変動周波数を比較して触媒の劣化度合を判定するようにしているので、どちらかの排出ガスセンサが劣化してその応答性が低下している場合は、触媒の劣化度合の判定精度も低下して、触媒下流側の排出ガスセンサの劣化判定値を精度良く設定することができない。このため、触媒の劣化を排出ガスセンサの劣化と誤診断する可能性があり、排出ガス浄化システムの異常箇所を精度良く特定することができない。
【0006】
このような場合、従来は、整備工場で、触媒と排出ガスセンサのいずれか一方を正常に機能する部品と取り替えて異常診断を行い、それでも異常有りと診断されれば、他方の部品が異常と判断して、再度、その部品を取り替えて異常診断を行うという手間のかかる作業を繰り返さなければならず、甚だ面倒であった。特に、診断対象部品の数が3つ以上になれば、異常部品を特定するための部品取替え回数と異常診断の繰り返し回数が更に増え、異常部品の特定に多くの労力と長い時間を要することになる。
【0007】
ところで、触媒下流側の排出ガスセンサの劣化診断精度を向上させるために、エンジン運転中に一時的に空燃比のフィードバック制御を禁止して空燃比を大きくリッチ側に振ることで、触媒のリッチ成分吸着量を速やかに飽和状態にして、触媒上流側の排出ガスの空燃比変化が、触媒の劣化度合の影響をあまり受けずに触媒下流側の空燃比変化として応答良く現れるようにすることが考えられる。しかし、通常のエンジン運転中に空燃比のフィードバック制御を禁止して空燃比を大きくリッチ側に振ると、走行性能や排気浄化性能が悪化してしまうという不具合が発生する。
【0008】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、通常の運転中の走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼすことなく、システムの異常箇所を精度良く且つ簡単に特定することができる車両の異常診断装置及び異常診断方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の車両の異常診断装置は、車両に搭載された複数の診断対象箇所を含む排気システムの異常の有無を診断するシステム異常診断手段と、前記排気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定する異常箇所特定手段とを備え、診断モード切換手段によって、通常は前記システム異常診断手段により排気システム異常診断を実行する通常診断モードに設定し、整備工場等において前記異常箇所特定手段により異常箇所を特定する異常箇所特定モードに切り換えるようにしたものである。
【0010】
このようにすれば、通常は複数の診断対象箇所を含むシステム全体としての異常診断を行うだけであるので、通常は、走行性能や排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件で運転しながら、システム全体としての異常の有無を診断することができる。そして、システムに異常有りと判定された車両が整備工場等に持ち込まれた場合は、診断モードを通常診断モードから異常箇所特定モードに切り換えれば、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先し、異常箇所を特定しやすい運転条件で運転して、異常有りと診断されたシステムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定することができる。
これにより、通常の運転中の走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、整備工場等で、部品の取り替えを行わずに、システムの異常箇所を精度良く且つ簡単に特定することができる。また、請求項1の発明では、異常箇所特定モードに切り換えてシステムの異常箇所を特定する際に、走行性能、排気浄化性能等が悪化する特定の運転条件に設定して異常箇所を特定するようにした。このようにすれば、異常箇所特定モードでは、異常箇所の特定に最も適した運転条件に設定することができ、異常箇所の特定をより正確に且つより簡単に行うことができる。
【0011】
本発明は、例えば、システム異常診断手段としての機能を車載コンピュータに組み込み、異常箇所特定手段としての機能をオフボード診断装置に組み込み、整備工場等で、このオフボード診断装置を車載コンピュータに接続して異常箇所の特定を行うようにしても良いが、請求項2のように、システム異常診断手段、異常箇所特定手段及び診断モード切換手段として機能するプログラムを実行するコンピュータを車両に搭載し、外部から該コンピュータに診断モード切換信号を入力することで、診断モードを異常箇所特定モードに切り換えるようにすると良い。このようにすれば、整備工場等で、車載コンピュータに診断モード切換信号を入力するだけで、車載コンピュータによってシステムの異常箇所を特定することができ、システムの異常診断から異常箇所特定までの一連の診断処理をオンボードで行うことができる。
【0014】
一般に、排気システムに含まれる触媒と排出ガスセンサのいずれが異常であるか特定する場合には、走行性能や排気浄化性能が悪化する運転条件で運転しないと、異常箇所を正確に特定しにくいため、請求項3のように、通常診断モードで排気システムの異常の有無を診断し、その結果、排気システムの異常有りと診断された場合には、異常箇所特定モードに切り換えて、触媒と前記排出ガスセンサのいずれが異常であるか特定するようにすれば良い。これにより、通常の運転中に走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、排気システムの異常箇所を精度良く特定することができる。
【0015】
この場合、請求項4のように、通常診断モードで排気システムの異常の有無を診断する際には、触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和吸着量を越えないように空燃比のリッチ/リーンを制御することで、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない運転条件下で、排出ガスセンサの出力に基づいて排気システムの異常の有無を診断するようにすると良い。触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和吸着量を越えないように空燃比のリッチ/リーンを制御すれば、排気システムの異常診断中でも、触媒で排出ガスを十分に浄化することができ、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさずに済む。
【0016】
また、請求項5のように、異常箇所特定モードで排気システムの異常箇所を特定する際には、触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御することで、触媒の影響を排除又は低減した運転条件下で排出ガスセンサの出力に基づいて触媒と排出ガスセンサのいずれが異常であるか特定するようにすると良い。触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御すれば、触媒の上流側の空燃比の変化が触媒の下流側の空燃比の変化として応答良く現れるようになり、触媒の影響を排除又は低減した運転条件とすることができるため、この運転条件下で、排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスセンサの異常の有無を診断すれば、触媒の影響を受けずに排出ガスセンサの異常の有無を精度良く判定することができる。
【0017】
その結果、排出ガスセンサが異常でないと判定されたときには、触媒の異常と判定するようにすれば良い(請求項6)。これにより、排気システムの異常箇所が排出ガスセンサか触媒かを精度良く特定することができる。
【0018】
更に、請求項7のように、触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御する際に、システム異常診断手段による排気システムの異常診断のときよりも燃料噴射量の増減量を大きく設定すると良い。これにより、触媒のリッチ/リーン成分吸着量が速やかに飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御することができる。
【0021】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項8の車両の異常診断装置は、車両に搭載された複数の診断対象箇所を含む吸気システムの異常の有無を診断するシステム異常診断手段と、吸気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定する異常箇所特定手段と、通常はシステム異常診断手段により吸気システム異常診断を実行する通常診断モードに設定し、整備工場等において異常箇所特定手段により異常箇所を特定する異常箇所特定モードに切り換える診断モード切換手段とを備え、前記吸気システムはスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサと、吸入空気量を検出する吸入空気量センサとを有する吸気システムであって、システム異常診断手段は、スロットル開度センサで検出したスロットル開度と前記吸気管圧力センサで検出した吸気管圧力が両方とも走行性能、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件のときに、吸入空気量センサの出力に基づいて前記吸気システムの異常の有無を診断し、異常箇所特定手段は、吸気システムの異常箇所を特定する際に、スロットル開度を強制的に変化させて、スロットル開度センサと吸気管圧力センサと吸入空気量センサのそれぞれの出力が前記スロットル開度の変化に追従して変化しているか否かでスロットル開度センサと吸気管圧力センサと吸入空気量センサのうちのいずれが異常であるか特定するものである。これにより、通常の運転中に走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、吸気システムの異常箇所を精度良く特定することができる。また、走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、吸気システムの異常の有無を診断することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
《実施形態(1)》
以下、本発明の実施形態(1)を図1乃至図9に基づいて説明する。まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ等の吸入空気量検出センサ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、スロットルバルブ15とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
【0023】
更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ21が取り付けられ、各点火プラグ21の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【0024】
一方、エンジン11の排気管22には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を低減させる三元触媒等の上流側触媒23と下流側触媒24が設けられ、上流側触媒23の上流側と下流側触媒24の下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリーン/リッチ等を検出する排出ガスセンサ25,26(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられている。また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ27や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ28が取り付けられている。
【0025】
これら各種センサの出力は、エンジン制御装置29に入力される。このエンジン制御装置29は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火プラグ21の点火時期を制御する。
【0026】
その際、エンジン制御装置29は、ROMに記憶された空燃比フィードバック(以下「空燃比F/B」と表記する)制御プログラムを実行することで、上流側の排出ガスセンサ25の出力に基づいて上流側触媒23の上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように空燃比(燃料噴射量)を補正すると共に、下流側の排出ガスセンサ26の出力に基づいて触媒23,24の排出ガス浄化率を高めるように前記目標空燃比を補正する。
【0027】
また、エンジン制御装置29は、ROMに記憶された図2乃至図7の異常診断用の各プログラムを実行することで、触媒23,24と排出ガスセンサ25,26とを含む排気システムの異常診断を次のようにして実行する。
【0028】
通常は、通常診断モードに設定され、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、エンジン制御装置29が排気システム全体としての異常の有無を診断し、その結果、異常有りと判定した場合には、警告ランプ30を点灯させて運転者に警告する。
【0029】
運転者は、この警告ランプ30の点灯を見て異常発生を知ると、それを修理するために、車両をディーラー等の整備工場に持ち込む。整備工場では、持ち込まれた車両のエンジン制御装置29に異常診断用のツール(図示せず)を接続して診断モード切換信号を入力すると、診断モードが異常箇所特定モードに切り換えられる。この異常箇所特定モードでは、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先し、異常箇所を特定しやすい運転条件でエンジン11を運転しながら、エンジン制御装置29が所定の異常箇所特定処理を行って触媒23,24と排出ガスセンサ25,26の中から異常箇所を特定する。
【0030】
尚、診断モード切換信号をエンジン制御装置29に入力する手段は、異常診断用ツールに限定されず、例えば、診断モード切換用の隠しスイッチ等を車両に搭載したり、車両に搭載された他の用途のスイッチ類を特殊操作することで、診断モード切換信号をエンジン制御装置29に入力するようにしても良い。
以下、エンジン制御装置29が実行する図2乃至図7の異常診断用の各プログラムの処理内容を説明する。
【0031】
[異常診断]
図2に示す異常診断プログラムは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で実行され、まず、ステップ101で、通常診断モードか否かを、異常箇所特定モードフラグDMFが「0」か否かによって判定する。
【0032】
この異常箇所特定モードフラグDMFは、通常は異常箇所特定モードではない(つまり通常診断モードである)ことを意味する「0」にリセットされた状態に維持されている。そして、整備工場に備えられた異常診断用ツール等により診断モード切換信号をエンジン制御装置29に入力すると、異常箇所特定モードフラグDMFが異常箇所特定モードであることを意味する「1」にセットされる。この異常箇所特定モードフラグDMFは、エンジン制御装置29のバックアップRAM(図示せず)に記憶され、エンジン停止中も異常箇所特定モードフラグDMFのデータが保持される。
【0033】
ステップ101で、通常診断モードと判定された場合には、ステップ102に進み、後述する図3の排気システム異常診断プログラムを実行して、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、排気システム全体としての異常の有無を診断し、排気システムの異常有りと判定されたときに、排気システム異常フラグXEXを「1」にセットする。
【0034】
一方、異常診断用ツール等により診断モード切換信号がエンジン制御装置29に入力されて、異常箇所特定モードフラグDMFが「1」にセットされると、ステップ101で、異常箇所特定モードと判定されて、ステップ103に進み、排気システムの異常箇所特定モードが選択されているか否かを、エンジン制御装置29のバックアップRAMに記憶されている排気システム異常フラグXEXが「1」か否かによって判定する。尚、排気システムの異常箇所特定モードについても、異常診断用ツール等により切り換えるようにしても良い。
【0035】
ステップ103で、排気システムの異常箇所特定モードが選択されていると判定された場合には、ステップ104に進み、後述する図4乃至図7の排気システム異常箇所特定用の各プログラムを実行して、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先した運転条件でエンジン11を運転しながら、所定の箇所特定処理を実行して触媒23,24と排出ガスセンサ25,26の中から異常箇所を特定する。
尚、ステップ101の処理が特許請求の範囲でいう診断モード切換手段としての役割を果たす。
【0036】
[排気システム異常診断]
図3に示す排気システム異常診断プログラム(図2のステップ102)は、触媒23,24のリッチ/リーン成分吸着量が飽和吸着量を越えないように空燃比のリッチ/リーンを制御することで、排気浄化性能や走行性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、上流側排出ガスセンサ25の出力変化と下流側排出ガスセンサ26の出力変化との位相差CMを検出し、この位相差CMの平均値TCM/CNが所定値βよりも小さいか否かによって排気システム全体としての異常の有無を判定するプログラムである。
【0037】
本プログラムは、診断モードが通常診断モードに設定されているときに所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうシステム異常診断手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ201で、異常診断実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、異常診断実行条件は、例えば、触媒23,24と排出ガスセンサ25,26が全て活性状態(暖機状態)であること、定常運転状態であること、空燃比フィードバック制御中であること等である。これらの条件を全て満たせば、異常診断実行条件が成立するが、いずれか1つでも満たさない条件があれば、異常診断実行条件が不成立となる。
【0038】
もし、異常診断実行条件が不成立であれば、ステップ210に進み、初期化処理を実行して、後述する位相差積算値TCM、積算回数カウンタCN、位相差検出時間CCを全て「0」にリセットして、本プログラムを終了する。
【0039】
一方、ステップ201で、異常診断実行条件が成立していると判定された場合には、排気システムの異常診断処理(ステップ202〜208)を次のようにして実行する。まず、ステップ202で、上流側排出ガスセンサ25の出力変化と下流側排出ガスセンサ26の出力変化との位相差CMを、上流側排出ガスセンサ25の出力がリッチからリーンに反転してから下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチからリーンに反転するまでの遅れ時間として検出する。
【0040】
この後、ステップ203に進み、前回までの位相差積算値TCMに今回の位相差CMを加算して位相差積算値TCMを更新した後、ステップ204に進み、積算回数カウンタCNのカウント値を「1」だけカウントアップする。
【0041】
この後、ステップ205に進み、位相差CMの検出を開始してからの経過時間である位相差検出時間CCが所定値α以上になったか否かを判定する。位相差検出時間CCが所定値αに達していなければ、所定値α以上になるまで、上流側排出ガスセンサ25の出力変化と下流側排出ガスセンサ26の出力変化との位相差CMを検出して、位相差積算値TCMを算出すると共に、積算回数カウンタCNをカウントアップする処理(ステップ202〜204)を繰り返す。
【0042】
その後、ステップ205で、位相差検出時間CCが所定値α以上と判定された時点で、ステップ206に進み、位相差積算値TCMを積算回数カウンタCNで割り算して求めた平均位相差TCM/CNが所定の異常判定値βよりも小さいか否かを判定する。
【0043】
このステップ206で、平均位相差TCM/CNが異常判定値βよりも小さいと判定された場合には、ステップ207に進み、排気システムの異常有りと判定して、排気システム異常フラグXEXを「1」にセットしてエンジン制御装置29のバックアップRAMに記憶すると共に、次のステップ208で、警告ランプ30を点灯して運転者に警告する。そして、初期化処理(ステップ210)を実行して、本プログラムを終了する。
【0044】
これに対して、ステップ206で、平均位相差TCM/CNが異常判定値β以上と判定された場合には、ステップ209に進み、排気システムの異常無し(正常)と判定して、排気システム異常フラグXEXを「0」に維持(又はリセット)すると共に、初期化処理(ステップ210)を実行して、本プログラムを終了する。
【0045】
尚、異常診断実行中は、空燃比フィードバック制御が継続されるため、触媒23,24の状態がストイキ付近となるように空燃比が制御され、触媒23,24のリッチ/リーン成分吸着量が飽和吸着量を越えないように制御される。
【0046】
[排気システム異常箇所特定]
次に、図4に示す排気システム異常箇所特定プログラム(図2のステップ104)によって実行する排気システムの異常箇所特定処理について説明する。図8のタイムチャートに示すように、診断モードが通常診断モードから異常箇所特定モードに切り換えられると、排気システムの異常箇所を特定するために、空燃比F/B制御を停止し、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御するリッチ制御と、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーン制御とを一定周期で交互に繰り返す。
【0047】
その際、リッチ制御では、触媒23,24のリッチ成分吸着量が速やかに飽和状態となるように空燃比をリッチ側に制御し、リーン制御では、触媒23,24のリーン成分吸着量が速やかに飽和状態となるように空燃比をリーン側に制御する。これにより、触媒23,24の上流側の排出ガスの空燃比の変化が、触媒23,24の劣化度合の影響をあまり受けずに、触媒23,24の下流側の空燃比の変化として応答良く現れるようにする。このようにして触媒23,24の影響を排除又は低減した状態で、上流側排出ガスセンサ25の出力と下流側排出ガスセンサ26の出力とに基づいて上流側排出ガスセンサ25と下流側排出ガスセンサ26の異常の有無を判定して、排気システムの異常箇所を特定する。
【0048】
図4の排気システム異常箇所特定プログラムは、図3の排気システム異常診断プログラムで排気システムに異常有りと診断され、且つ、診断モードが異常箇所特定モードに切り換えられているときに所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常箇所特定手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ301で、空燃比F/B制御を停止した後、ステップ302〜311の処理を実行して、次のようにして所定時間T1が経過する毎にリッチ制御とリーン制御とを交互に切り換える。
【0049】
まず、ステップ302で、リッチ制御中か否かを、リッチ制御中フラグXRICHが「1」にセットされているか否かによって判定する。リッチ制御中は、ステップ302からステップ303に進み、経過時間カウンタCtimeの値(リッチ制御時間)が所定時間T1未満であるか否かを判定し、経過時間カウンタCtimeの値が所定時間T1に達するまで、ステップ304〜306の処理、つまり、燃料噴射量を増量補正して、経過時間カウンタCtimeのカウント値を「1」ずつカウントアップすると共に、リッチ制御中フラグXRICHを「1」に維持する処理を繰り返す。尚、ステップ304の処理における燃料噴射量の増量補正量は、通常診断モードにおける排気システム異常診断時の燃料噴射量の増量補正量よりも大きい値に設定される。
【0050】
その後、ステップ303で、経過時間カウンタCtimeの値(リッチ制御時間)が所定時間T1に達したと判定された時点で、ステップ307に進み、リッチ制御回数カウンタCrichのカウント値を「1」だけカウントアップした後、ステップ309に進み、燃料噴射量を減量補正してリーン制御に移行する。尚、リッチ制御からリーン制御に移行したときに、経過時間カウンタCtimeが「0」にリセットされる。
【0051】
リーン制御中は、ステップ302からステップ308に進み、経過時間カウンタCtimeの値(リーン制御時間)が所定時間T1未満であるか否かを判定し、経過時間カウンタCtimeの値が所定時間T1に達するまで、ステップ309〜311の処理、つまり、燃料噴射量を減量補正して、経過時間カウンタCtimeのカウント値を「1」ずつカウントアップすると共に、リッチ制御中フラグXRICHを「0」に維持する処理を繰り返す。尚、ステップ309の処理における燃料噴射量の減量補正量は、通常診断モードにおける排気システム異常診断時の燃料噴射量の減量補正量よりも大きい値に設定される。
【0052】
その後、ステップ308で、経過時間カウンタCtimeの値(リーン制御時間)が所定時間T1に達したと判定された時点で、ステップ304に進み、前述したリッチ制御に移行する。尚、リーン制御からリッチ制御に移行したときに、経過時間カウンタCtimeが「0」にリセットされる。
【0053】
ステップ306又は311からステップ312に進み、後述する図5の上流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラムを実行して、上流側排出ガスセンサ25の応答時間積算値TCFrespを算出した後、ステップ313に進み、後述する図6の下流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラムを実行して、下流側排出ガスセンサ26の応答時間積算値TCRrespを算出する。
【0054】
この後、ステップ314に進み、後述する図7の異常箇所判定プログラムを実行して、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeと下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeを算出し、これら平均応答時間Ftime,Rtimeに基づいて上流側排出ガスセンサ25と下流側排出ガスセンサ26の異常の有無を判定して、排気システムの異常箇所を特定する。
【0055】
[上流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出]
図5に示す上流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラム(図4のステップ312)は、図9のタイムチャートに示すように、リッチ制御からリーン制御に切り換えられた時点から上流側排出ガスセンサ25の出力がリーン側に変化するまでのリーン応答時間CFLeanと、リーン制御からリッチ制御に切り換えられた時点から上流側排出ガスセンサ25の出力がリッチ側に変化するまでのリッチ応答時間CFRichとを積算して、上流側排出ガスセンサ25の応答時間積算値TCFrespを算出すると共に、その積算回数CCFをカウントするプログラムである。
【0056】
本プログラムが起動されると、まず、ステップ401で、リッチ制御中フラグXRICH(i) が「0」であるか否かによって、リーン制御中であるか否かを判定する。リーン制御中と判定された場合には、ステップ402に進み、前回がリッチ制御で今回がリーン制御であるか否か、つまり、リッチ制御からリーン制御に切り換えられたタイミングであるか否かを判定し、リッチ制御からリーン制御に切り換えられたタイミングで、ステップ403に進み、応答時間算出フラグXRESPFを応答時間算出中を意味する「1」にセットする。
【0057】
この後、ステップ404に進み、応答時間算出フラグXRESPF=1(応答時間算出中)であるか否かを判定し、応答時間算出フラグXRESPF=1であれば、ステップ405に進み、上流側排出ガスセンサ25の出力がリーン判定値Aよりも小さくなったか否かを判定する。このリーン判定値Aは、リッチ制御からリーン制御への切り換えに伴って上流側排出ガスセンサ25の出力がリーン側に変化したと判断できる値に設定される(上流側排出ガスセンサ25が酸素センサである場合は、リーン判定値Aは最低電圧である0Vよりも少し大きい値に設定される)。
【0058】
このステップ405で、上流側排出ガスセンサ25の出力がリーン判定値Aよりも小さくなったと判定されたときに、その時点の経過時間カウンタCtimeのカウント値を読み込んで上流側排出ガスセンサ25のリーン応答時間CFLeanとする。この後、ステップ406に進み、前回までの応答時間積算値TCFresp(i-1) に今回のリーン応答時間CFLeanを加算して応答時間積算値TCFresp(i) を更新すると共に、積算回数カウンタCCFのカウント値を「1」だけカウントアップした後、ステップ407に進み、応答時間算出フラグXRESPFを「0」にリセットして、本プログラムを終了する。
【0059】
一方、上記ステップ401で、リッチ制御中と判定された場合には、ステップ408に進み、前回がリーン制御で今回がリッチ制御であるか否か、つまり、リーン制御からリッチ制御に切り換えられたタイミングであるか否かを判定し、リーン制御からリッチ制御に切り換えられたタイミングで、ステップ409に進み、応答時間算出フラグXRESPFを応答時間算出中を意味する「1」にセットする。
【0060】
この後、ステップ410に進み、応答時間算出フラグXRESPF=1(応答時間算出中)であるか否かを判定し、応答時間算出フラグXRESPF=1であれば、ステップ411に進み、上流側排出ガスセンサ25の出力がリッチ判定値Bを越えたか否かを判定する。このリッチ判定値Bは、リーン制御からリッチ制御への切り換えに伴って上流側排出ガスセンサ25の出力がリッチ側に変化したと判断できる値に設定されている(上流側排出ガスセンサ25が酸素センサである場合には、リッチ判定値Bは最大電圧である1Vよりも少し小さい値に設定される)。
【0061】
このステップ411で、上流側排出ガスセンサ25の出力がリッチ判定値Bを越えたと判定されたときに、その時点の経過時間カウンタCtimeのカウント値を読み込んで上流側排出ガスセンサ25のリッチ応答時間CFRichとする。この後、ステップ412に進み、前回までの応答時間積算値TCFresp(i-1) に今回のリッチ応答時間CFRichを加算して応答時間積算値TCFresp(i) を更新すると共に、積算回数カウンタCCFのカウント値を「1」だけカウントアップした後、ステップ413に進み、応答時間算出フラグXRESPFを「0」にリセットして、本プログラムを終了する。
【0062】
[下流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出]
図6に示す下流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラム(図4のステップ313)は、図9のタイムチャートに示すように、下流側排出ガスセンサ26の出力がリーンからリッチに反転した時点から再びリーンに反転するまでのリッチ区間時間CRRichと、下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチからリーンに反転した時点から再びリッチに反転するまでのリーン区間時間CRLeanとを積算して下流側排出ガスセンサ26の応答時間積算値TCRrespを算出すると共に、その積算回数CCRをカウントするプログラムである。
【0063】
本プログラムが起動されると、まず、ステップ501で、下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチからリーンに反転したか否かを、下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチ/リーン反転判定値を越えたか否かによって判定する。このリッチ/リーン反転判定値は、下流側排出ガスセンサ26の理論空燃比に相当する出力電圧に設定される(下流側排出ガスセンサ26が酸素センサである場合には、リッチ/リーン反転判定値は0.5V付近の値に設定される)。
【0064】
下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチからリーンに反転したと判定された時点で、ステップ502に進み、下流側排出ガスセンサ26の出力がリーンからリッチに反転してから再びリーンに反転するまでの下流側排出ガスセンサ26のリッチ区間時間CRRich(図9参照)を読み込む。その後、ステップ503に進み、前回までの応答時間積算値TCRresp(i-1) に今回のリッチ区間時間CRRichを加算して応答時間積算値TCRresp(i) を更新すると共に、積算回数カウンタCCRのカウント値を「1」だけカウントアップして、本プログラムを終了する。
【0065】
一方、上記ステップ501で、「No」と判定された場合には、ステップ504に進み、下流側排出ガスセンサ26の出力がリーンからリッチに反転したか否かを、下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチ/リーン反転判定値以下になったか否かによって判定する。
【0066】
下流側排出ガスセンサ26の出力がリーンからリッチに反転したと判定された時点で、ステップ505に進み、下流側排出ガスセンサ26の出力がリッチからリーンに反転してから再びリッチに反転するまでの下流側排出ガスセンサ26のリーン区間時間CRLean(図9参照)を読み込む。その後、ステップ506に進み、前回までの応答時間積算値TCRresp(i-1) に今回のリーン区間時間CRLeanを加算して応答時間積算値TCRresp(i) を更新すると共に、積算回数カウンタCCRのカウント値を「1」だけカウントアップして、本プログラムを終了する。
【0067】
[異常箇所判定]
図7に示す異常箇所判定プログラム(図4のステップ314)は、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeと下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeを算出し、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeに基づいて上流側排出ガスセンサ25の異常の有無を判定すると共に、下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeに基づいて下流側排出ガスセンサ26の異常の有無を判定して、排気システムの異常箇所を特定するプログラムである。本プログラムは、特許請求の範囲でいう異常箇所判定手段としての役割を果たす。
【0068】
本プログラムが起動されると、まず、ステップ601で、リッチ制御回数カウンタCrichが所定値Cよりも大きいか否かを判定し、リッチ制御回数カウンタCrichが所定値Cよりも大きくなった時点で、ステップ602に進み、上流側排出ガスセンサ25の応答時間積算値TCFrespを積算回数CCFで除算して上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeを算出する。
Ftime=TCFresp/CCF
【0069】
この後、ステップ603に進み、下流側排出ガスセンサ26の応答時間積算値TCRrespを積算回数CCRで割り算して下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeを算出する。
Rtime=TCRresp/CCR
【0070】
この後、ステップ604に進み、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeが異常判定値αよりも短いか否かを判定する。もし、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeが異常判定値α以上であれば、上流側排出ガスセンサ25の応答性が低下していると判断して、ステップ605に進み、上流側排出ガスセンサ25の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0071】
一方、ステップ604で、上流側排出ガスセンサ25の平均応答時間Ftimeが異常判定値αよりも短いと判定された場合には、上流側排出ガスセンサ25が正常と判断して、ステップ606に進み、下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeが異常判定値βよりも長いか否かを判定する。もし、下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeが異常判定値β以下であれば、下流側排出ガスセンサ26の反転周期が速すぎると判断して、ステップ607に進み、下流側排出ガスセンサ26の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0072】
また、ステップ606で、下流側排出ガスセンサ26の平均応答時間Rtimeが異常判定値βよりも長いと判定された場合には、上流側排出ガスセンサ25と下流側排出ガスセンサ26が両方とも正常と判断して、ステップ608に進み、触媒23,24の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0073】
一般に、上流側排出ガスセンサ25と下流側排出ガスセンサ26が両方とも同時に異常になる確率は極めて低いため、図7の異常箇所判定プログラムでは、上流側排出ガスセンサ25の異常と判定した場合には、下流側排出ガスセンサ26の異常の有無を判定することなく、異常箇所判定プログラムを終了するようにしたが、常に、上流側排出ガスセンサ25と下流側排出ガスセンサ26の両方について異常の有無を判定するようにしても良いことは言うまでもない。
【0074】
以上説明した本実施形態(1)によれば、通常は、診断モードを通常診断モードに設定して、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、排気システム全体としての異常の有無を診断し、その結果、異常有りと判定した場合には、警告ランプ30を点灯させて運転者に警告する。その後、この車両が整備工場に持ち込まれたときに、診断モードを異常箇所特定モードに切り換えて、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先した運転条件でエンジン11を運転しながら、異常箇所特定処理を行って触媒23,24と排出ガスセンサ25,26の中から異常箇所を特定する。これにより、通常の運転中に異常有りと診断された排気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定することができ、通常の運転中の走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、整備工場等で、部品の取り替えを行わずに、排気システムの異常箇所を精度良く且つ簡単に特定することができる。
【0075】
しかも、本実施形態(1)では、エンジン制御装置29の自己診断機能に、排気システムの異常診断から異常箇所特定までの一連の診断処理を行う機能を持たせるようにしたので、整備工場等で、エンジン制御装置29に診断モード切換信号を入力するだけで、エンジン制御装置29によって排気システムの異常箇所を特定することができ、排気システムの異常診断から異常箇所特定までの一連の診断処理をオンボードで行うことができる。
【0076】
しかしながら、本発明は、エンジン制御装置29の自己診断機能に、排気システムの異常診断の機能のみを追加し、異常箇所特定の機能は、オフボード診断装置に組み込んで、整備工場等で、このオフボード診断装置をエンジン制御装置29に接続して排気システムの異常箇所の特定を行うようにしても良い。
【0077】
《実施形態(2)》
上記実施形態(1)では、排気システムの異常診断を行うようにしたが、図10乃至図14に示す本発明の実施形態(2)では、吸気システムの異常診断を行うようにしている。
【0078】
本実施形態(2)では、エンジン制御装置29は、ROMに記憶された図10乃至図14の異常診断用の各プログラムを実行することで、吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16と吸気管圧力センサ18とを含む吸気システムの異常診断を次のようにして行う。
【0079】
通常は、通常診断モードに設定され、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、エンジン制御装置29が吸気システム全体としての異常の有無を診断し、その結果、異常有りと判定した場合には、警告ランプ30を点灯させて運転者に警告する。
【0080】
運転者は、この警告ランプ30の点灯を見て異常発生を知ると、それを修理するために、車両をディーラー等の整備工場に持ち込む。整備工場では、持ち込まれた車両のエンジン制御装置29に異常診断用ツール等により診断モード切換信号を入力すると、診断モードが異常箇所特定モードに切り換えられる。この異常箇所特定モードでは、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先し、異常箇所を特定しやすい運転条件で、エンジン11を運転しながら、エンジン制御装置29が所定の異常箇所特定処理を行って吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16と吸気管圧力センサ18との中から異常箇所を特定する。
【0081】
[異常診断]
図10に示す異常診断プログラムは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で実行され、まず、ステップ701で、通常診断モードか否かを、異常箇所特定モードフラグDMFが「0」か否かによって判定する。その結果、通常診断モードと判定された場合には、ステップ702に進み、後述する図11の吸気システム異常診断プログラムを実行して、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、吸気システム全体としての異常の有無を診断し、吸気システムの異常有りと判定されたときに、吸気システム異常フラグXINを「1」にセットする。
【0082】
一方、異常診断用ツール等により診断モード切換信号がエンジン制御装置29に入力されて、異常箇所特定モードフラグDMFが「1」にセットされると、ステップ701で、異常箇所特定モードと判定されて、ステップ703に進み、吸気システムの異常箇所特定モードが選択されているか否かを、エンジン制御装置29のバックアップRAMに記憶されている吸気システム異常フラグXINが「1」か否かによって判定する。尚、吸気システムの異常箇所特定モードについても、異常診断用ツール等により切り換えるようにしても良い。
【0083】
ステップ703で、吸気システムの異常箇所特定モードが選択されていると判定された場合には、ステップ704に進み、後述する図12乃至14の吸気システム異常箇所特定用の各プログラムを実行して、走行性能や排気浄化性能よりも異常箇所の特定を優先した運転条件でエンジン11を運転しながら、所定の異常箇所特定処理を実行して吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16と吸気管圧力センサ18の中から異常箇所を特定する。
【0084】
[吸気システム異常診断]
図11に示す吸気システム異常診断プログラム(図10のステップ702)は、通常診断モードのときに所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうシステム異常診断手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ801〜803で、第1の異常診断実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、第1の異常診断実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲3▼の条件を全て満たすことである。
【0085】
▲1▼クランク角センサ28で検出したエンジン回転速度NEが所定値kNE1よりも高いこと(ステップ801)
▲2▼スロットル開度センサ16で検出したスロットル開度THが所定値kTH1よりも大きいこと(ステップ802)
▲3▼吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力PMが所定値kPM1よりも高いこと(ステップ803)
これら▲1▼〜▲3▼の条件は、走行性能、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない範囲で、吸入空気量AMが多くなる運転条件である。
【0086】
上記▲1▼〜▲3▼の条件を全て満たせば、第1の異常診断実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲3▼の条件のうち1つでも満たさない条件があれば、第1の異常診断実行条件が不成立となる。
【0087】
第1の異常診断実行条件が成立した場合には、ステップ804に進み、吸入空気量センサ14で検出した吸入空気量AMが判定値kAM1よりも少ないか否かを判定する。
【0088】
このステップ804で、第1の異常診断実行条件(吸入空気量AMが多くなる運転条件)が成立しているにも拘らず、吸入空気量センサ14で検出した吸入空気量AMが異常判定値kAM1よりも少ないと判定された場合には、ステップ805に進み、吸気システムの異常有りと判定して、吸気システム異常フラグXINを「1」にセットすると共に、警告ランプ30を点灯して運転者に警告し(ステップ812)、本プログラムを終了する。
【0089】
これに対して、ステップ804で、吸入空気量AMが判定値kAM1以上と判定された場合には、ステップ806に進み、吸気システムの異常無し(正常)と判定して、吸気システム異常フラグXINを「0」にリセットして、本プログラムを終了する。
【0090】
一方、上記ステップ801〜803で、第1の異常診断実行条件が不成立と判定された場合は、次のステップ807〜809で、第2の異常診断実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、第2の異常診断実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲3▼の条件を全て満たすことである。
【0091】
▲1▼クランク角センサ28で検出したエンジン回転速度NEが所定値kNE2よりも低いこと(ステップ807)
▲2▼スロットル開度センサ16で検出したスロットル開度THが所定値kTH2よりも小さいこと(ステップ808)
▲3▼吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力PMが所定値kPM2よりも低いこと(ステップ809)
これら▲1▼〜▲3▼の条件は、走行性能、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない範囲で、吸入空気量AMが少なくなる運転条件である。
【0092】
上記▲1▼〜▲3▼の条件を全て満たせば、第2の異常診断実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲3▼の条件のうち1つでも満たさない条件があれば、第2の異常診断実行条件が不成立となる。
【0093】
第2の異常診断実行条件が成立した場合には、ステップ810に進み、吸入空気量センサ14で検出した吸入空気量AMが判定値kAM2よりも多いか否かを判定する。
【0094】
このステップ810で、第2の異常診断実行条件(吸入空気量AMが少なくなる運転条件)が成立しているにも拘らず、吸入空気量AMが異常判定値kAM2以上と判定された場合には、ステップ805に進み、吸気システムの異常有りと判定して、吸気システム異常フラグXINを「1」にセットすると共に、警告ランプ30を点灯して運転者に警告し(ステップ812)、本プログラムを終了する。
【0095】
これに対して、ステップ810で、吸入空気量AMが異常判定値kAM2よりも少ないと判定された場合には、ステップ811に進み、吸気システムの異常無し(正常)と判定して、吸気システム異常フラグXINを「0」にリセットして、本プログラムを終了する。
【0096】
[吸気システム異常箇所特定]
次に、図12に示す吸気システム異常箇所特定プログラム(図10のステップ704)で実行する吸気システムの異常箇所特定処理について説明する。診断モードが通常診断モードから異常箇所特定モードに切り換えられると、吸気システムの異常箇所を特定するために、目標スロットル開度を強制的にアイドルスロットル開度から所定開度ずつ増加させ、そのときのエンジン回転速度NE−吸気管圧力PMの変化特性(以下「NE−PM特性」と表記する)と、エンジン回転速度NE−吸入空気量AMの変化特性(以下「NE−AM特性」と表記する)と、エンジン回転速度NE−スロットル開度THの変化特性(以下「NE−TH特性」と表記する)に基づいて、吸気管圧力センサ18、吸入空気量センサ14、スロットル開度センサ16の異常の有無を判定して、吸気システムの異常箇所を特定する。
【0097】
図12に示す吸気システム異常箇所特定プログラムは、図11の吸気システム異常診断プログラムで吸気システムに異常有りと診断され、且つ、診断モードが異常箇所特定モードに切り換えられているときに所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ901で、異常箇所判定が未終了であるか否かを、異常箇所判定終了フラグXDLMENDが「0」にリセットされているか否かによって判定する。もし、異常箇所判定が既に終了していれば、そのまま本プログラムを終了する。
【0098】
一方、異常箇所判定が未終了と判定された場合には、次のステップ902、903で、異常箇所判定実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、異常箇所判定実行条件は、例えば、次の▲1▼と▲2▼の条件を両方とも満たすことである。
【0099】
▲1▼冷却水温が所定温度(例えば80℃)以上であること(ステップ902)
▲2▼シフトレバーがニュートラルにシフトされていること(ステップ903)
上記▲1▼と▲2▼の条件のうち一方でも満たさない条件があれば、異常箇所判定実行条件が不成立となり、そのまま本プログラムを終了する。
【0100】
一方、上記▲1▼と▲2▼の条件を両方とも満たした場合には、異常箇所判定実行条件が成立して、ステップ904に進み、後述するステップ910で徐々に増加されるスロットル開度増加量CTHが上限値(例えば60deg)よりも小さいか否かを判定する。このスロットル開度増加量CTHの初期値は「0」に設定されている。
【0101】
もし、スロットル開度増加量CTHが上限値(例えば60deg)よりも小さければ、ステップ905に進み、現在のアイドルスロットル開度にスロットル開度増加量CHTを加算して目標スロットル開度を更新した後、ステップ906に進み、目標スロットル開度の更新後の経過時間を計測する経過時間カウンタCtimeのカウント値を「1」だけカウントアップする。
【0102】
この後、ステップ907に進み、経過時間カウンタCtimeが所定時間(例えば5sec)を越えた否かを判定し、経過時間カウンタCtimeが所定時間(例えば5sec)を越えたと判定された時点で、ステップ908に進み、クランク角センサ28で検出したエンジン回転速度NEと、吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力PMと、吸入空気量センサ14で検出した吸入空気量AMと、スロットル開度センサ16で検出したスロットル開度THをそれぞれエンジン制御装置29のRAM(図示せず)に記憶する。
【0103】
この後、ステップ909に進み、経過時間カウンタCtimeのカウント値を「0」にリセットした後、ステップ910に進み、スロットル開度増加量CTHを所定開度(例えば5deg)だけ大きくする。
【0104】
以上説明したステップ904〜910の処理を繰り返すことで、スロットル開度増加量CTHが上限値(例えば60deg)に到達するまで、所定時間(例えば5sec)毎に目標スロットル開度を所定開度(例えば5deg)ずつ増加させ、その都度、エンジン回転速度NE、吸気管圧力PM、吸入空気量AM、スロットル開度THを検出してエンジン制御装置29のRAMに記憶するという処理を繰り返す。以下、このようにしてエンジン制御装置29のRAMに記憶されたデータを「診断データ」という。
【0105】
その後、ステップ904で、スロットル開度増加量CTHが上限値(例えば60deg)に到達したと判定されたときに、ステップ911に進み、スロットル開度増加量CTHを「0」にリセットする。
【0106】
この後、912に進み、後述する図13及び図14の異常箇所判定プログラムを実行して、エンジン制御装置29のRAMに記憶されているエンジン回転速度NE、吸気管圧力PM、吸入空気量AM、スロットル開度THの各診断データに基づいてNE−PM特性、NE−AM特性、NE−TH特性を算出し、これらNE−PM特性、NE−AM特性、NE−TH特性に基づいて、吸気管圧力センサ18、吸入空気量センサ14、スロットル開度センサ16の異常の有無を判定して、吸気システムの異常箇所を特定する。
【0107】
この後、ステップ913に進み、異常箇所判定終了フラグXDLMENDを異常箇所判定終了を意味する「1」にセットして、本プログラムを終了する。
尚、本プログラムは、ステップ912で実行される図13及び図14の異常箇所判定プログラムと共に、特許請求の範囲でいう異常箇所特定手段としての役割を果たす。
【0108】
[異常箇所判定]
図12のステップ913で、図13及び図14に示す異常箇所判定プログラムが起動されると、まず、ステップ1001で、エンジン制御装置29のRAMに記憶されているエンジン回転速度NEと吸気管圧力PMの診断データに基づいてNE−PM特性線を作成し、その特性線の傾きK(NE-PM) を算出する。
【0109】
この後、ステップ1002に進み、エンジン回転速度NEと吸入空気量AMの診断データに基づいてNE−AM特性線を作成し、その特性線の傾きK(NE-AM) を算出する。
【0110】
この後、ステップ1003に進み、エンジン回転速度NEとスロットル開度THの診断データに基づいてNE−TH特性線を作成し、その特性線の傾きK(NE-TH) を算出する。
【0111】
尚、ステップ1001〜1003で算出する各特性線の傾きKは、特性線の所定の2点間の傾きを算出するようにしても良いが、特性線の複数箇所の傾きを算出し、その平均値としても良い。
【0112】
各特性線の傾きKを算出した後、図14のステップ1004に進み、エンジン制御装置29のROMに記憶されている標準傾きKK(NE-PM) 、KK(NE-AM) 、KK(NE-TH) を読み込む。この標準傾きKK(NE-PM) 、KK(NE-AM) 、KK(NE-TH) は、それぞれ特性線の傾きK(NE-PM) 、K(NE-AM) 、K(NE-TH) の標準値であり、予め正常に作動する標準的な吸気システムを用いて測定したNE−PM特性線、NE−AM特性線、NE−TH特性線の傾き(ばらつき中央値)を標準傾きKK(NE-PM) 、KK(NE-AM) 、KK(NE-TH) として設定している。
【0113】
この後、ステップ1005に進み、NE−PM特性線の傾きK(NE-PM) と標準傾きKK(NE-PM) との差の絶対値が異常判定値K1よりも大きいか否かを判定する。もし、NE−PM特性線の傾きK(NE-PM) と標準傾きKK(NE-PM) との差の絶対値が異常判定値K1よりも大きければ、ステップ1006に進み、吸気管圧力センサ18の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0114】
一方、ステップ1005で、NE−PM特性線の傾きK(NE-PM) と標準傾きKK(NE-PM) との差の絶対値が異常判定値K1以下と判定された場合には、吸気管圧力センサ18が正常と判断して、ステップ1007に進み、NE−AM特性線の傾きK(NE-AM) と標準傾きKK(NE-AM) との差の絶対値が異常判定値K2よりも大きいか否かを判定する。もし、NE−AM特性線の傾きK(NE-AM) と標準傾きKK(NE-AM) との差の絶対値が異常判定値K2よりも大きければ、ステップ1008に進み、吸入空気量センサ14の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0115】
また、ステップ1007で、NE−AM特性線の傾きK(NE-AM) と標準傾きKK(NE-AM) との差の絶対値が異常判定値K2以下と判定された場合には、吸入空気量センサ14が正常と判断して、ステップ1009に進み、NE−TH特性線の傾きK(NE-TH) と標準傾きKK(NE-TH) との差の絶対値が異常判定値K3よりも大きいか否かを判定する。もし、NE−TH特性線の傾きK(NE-TH) と標準傾きKK(NE-TH) との差の絶対値が異常判定値K3よりも大きければ、ステップ1010に進み、スロットル開度センサ16の異常と判定して、本プログラムを終了する。
【0116】
尚、ステップ1009で、NE−TH特性線の傾きK(NE-TH) と標準傾きKK(NE-TH) との差の絶対値が異常判定値K3以下と判定された場合には、スロットル開度センサ16が正常と判断して、ステップ1011に進み、吸気管圧力センサ18と吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16は、全て正常と判定して、本プログラムを終了する。
【0117】
一般に、吸気管圧力センサ18と吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16のうちの2つ以上が同時に異常になる確率は極めて低いため、本プログラムでは、吸気管圧力センサ18と吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16のうちの1つを異常と判定した時点で、プログラムを終了するようにしたが、常に、吸気管圧力センサ18と吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16の全てについて異常の有無を判定するようにしても良い。
【0118】
以上説明した本実施形態(2)においても、通常は、診断モードを通常診断モードに設定して、走行性能や排気浄化性能に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件でエンジン11を運転しながら、吸気システム全体としての異常の有無を診断し、その結果、異常有りと判定した場合には、警告ランプ30を点灯させて運転者に警告する。その後、この車両が整備工場に持ち込まれたときに、診断モードを異常箇所特定モードに切り換えて、異常箇所の特定を優先した運転条件でエンジン11を運転しながら、異常箇所特定処理を行って、吸気管圧力センサ18と吸入空気量センサ14とスロットル開度センサ16の中から異常箇所を特定する。これにより、通常の運転中に異常有りと診断された吸気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定することができ、通常の運転中の走行性能や排気浄化性能を悪化させることなく、整備工場等で、部品の取り替えを行わずに、オンボードで吸気システムの異常箇所を精度良く且つ簡単に特定することができる。
【0119】
尚、本実施形態(2)では、エンジン制御装置29の自己診断機能に、吸気システムの異常診断から異常箇所特定までの一連の診断処理を行う機能を持たせるようにしたが、エンジン制御装置29の自己診断機能に、吸気システムの異常診断の機能のみを追加し、異常箇所特定の機能は、オフボード診断装置に組み込んで、整備工場等で、このオフボード診断装置をエンジン制御装置29に接続して吸気システムの異常箇所の特定を行うようにしても良い。
【0120】
更には、前記実施形態(1)の排気システムの異常診断と前記実施形態(2)の吸気システムの異常診断の両方を組み合わせて実施するようにしても良い。
また、エンジン制御装置29とは別に異常診断専用のコンピュータを設け、この異常診断専用のコンピュータに前記異常診断用の各プログラムを実行させるようにしても良い。
【0121】
また、システムの異常箇所を特定する際に、当該システムの複数の診断対象箇所を1つずつ順番に診断すると共に、1つの箇所を診断する際に、他の箇所の影響を排除又は低減するような運転条件に設定するようにしても良い。このようにすれば、他の箇所の影響を排除又は低減しながら個々の診断対象箇所の異常の有無を精度良く診断することができ、異常箇所の特定精度を更に向上することができる。
【0122】
その他、本発明は、システムの異常診断方法や異常箇所特定方法を適宜変更したり、異常診断の対象となるシステムや部品を変更しても良い等、車両に搭載された種々のシステムの異常診断に広く適用して実施できる。
【0123】
例えば、エバポガスパージシステム(燃料蒸発ガス処理システム)の異常診断に本発明を適用する場合は、通常診断モードのときに、エバポガスパージシステムの異常診断をエンジン運転中に行っても良いが、エンジン停止中に行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図2】実施形態(1)の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図3】実施形態(1)の排気システム異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図4】実施形態(1)の排気システム異常箇所特定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図5】実施形態(1)の上流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図6】実施形態(1)の下流側排出ガスセンサ応答時間積算値算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図7】実施形態(1)の異常箇所判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図8】実施形態(1)の実行例を示すタイムチャート
【図9】実施形態(1)の排出ガスセンサの応答時間の算出方法を説明するためのタイムチャート
【図10】実施形態(2)の異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図11】実施形態(2)の吸気システム異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図12】実施形態(2)の吸気システム異常箇所特定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図13】実施形態(2)の異常箇所判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図14】実施形態(2)の異常箇所判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、14…吸入空気量センサ、15…スロットルバルブ、16…スロットル開度センサ、18…吸気管圧力センサ、20…燃料噴射弁、21…点火プラグ、22…排気管、23,24…触媒、25,26…排出ガスセンサ、29…エンジン制御装置(異常診断手段、異常箇所特定手段)、30…警告ランプ。
Claims (8)
- 車両に搭載された複数の診断対象箇所を含む排気システムの異常の有無を診断するシステム異常診断手段と、
前記排気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定する異常箇所特定手段と、
通常は前記システム異常診断手段により排気システム異常診断を実行する通常診断モードに設定し、整備工場等において前記異常箇所特定手段により異常箇所を特定する異常箇所特定モードに切り換える診断モード切換手段とを備え、
前記異常箇所特定手段は、前記システム異常診断手段で異常有りと診断された排気システムの異常箇所を特定する際に、走行性能、排気浄化性能等が悪化する特定の運転条件に設定して異常箇所を特定することを特徴とする車両の異常診断装置。 - 前記システム異常診断手段、前記異常箇所特定手段及び前記診断モード切換手段として機能するプログラムを実行するコンピュータが車両に搭載され、
前記コンピュータは、外部から診断モード切換信号が入力されたときに診断モードを前記異常箇所特定モードに切り換えることを特徴とする請求項1に記載の車両の異常診断装置。 - 前記排気システムは、排出ガス浄化用の触媒と、排気通路中に設置された排出ガスセンサとを有する排気システムであって、
前記システム異常診断手段は、前記排気システムの異常の有無を診断し、
前記異常箇所特定手段は、前記触媒と前記排出ガスセンサのいずれが異常であるか特定することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の異常診断装置。 - 前記システム異常診断手段は、前記排気システムの異常診断を行う際に、前記触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和吸着量を越えないように空燃比のリッチ/リーンを制御することで、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない運転条件下で前記排出ガスセンサの出力に基づいて前記排気システムの異常の有無を診断することを特徴とする請求項3に記載の車両の異常診断装置。
- 前記異常箇所特定手段は、前記排気システムの異常箇所を特定する際に、前記触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御することで、前記触媒の影響を排除又は低減した運転条件下で前記排出ガスセンサの出力に基づいて前記触媒と前記排出ガスセンサのいずれが異常であるか特定することを特徴とする請求項3又は4に記載の車両の異常診断装置。
- 前記異常箇所特定手段は、前記排気システムの異常箇所を特定する際に、前記排出ガスセンサの異常の有無を判定し、該排出ガスセンサが異常でないと判定されたときに、前記触媒の異常と判定することを特徴とする請求項5に記載の車両の異常診断装置。
- 前記異常箇所特定手段は、前記触媒のリッチ/リーン成分吸着量が飽和状態となるように空燃比のリッチ/リーンを制御する際に、前記システム異常診断手段による前記排気システムの異常診断のときよりも燃料噴射量の増減量を大きく設定することを特徴とする請求項5又は6に記載の車両の異常診断装置。
- 車両に搭載された複数の診断対象箇所を含む吸気システムの異常の有無を診断するシステム異常診断手段と、
前記吸気システムの複数の診断対象箇所の中から実際に異常となっている箇所を特定する異常箇所特定手段と、
通常は前記システム異常診断手段により吸気システム異常診断を実行する通常診断モードに設定し、整備工場等において前記異常箇所特定手段により異常箇所を特定する異常箇所特定モードに切り換える診断モード切換手段とを備え、
前記吸気システムは、スロットル開度を検出するスロットル開度センサと、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサと、吸入空気量を検出する吸入空気量センサとを有する吸気システムであって、
前記システム異常診断手段は、前記スロットル開度センサで検出したスロットル開度と前記吸気管圧力センサで検出した吸気管圧力が両方とも走行性能、排気浄化性能等に悪影響を及ぼさない範囲の運転条件のときに、前記吸入空気量センサの出力に基づいて前記吸気システムの異常の有無を診断し、
前記異常箇所特定手段は、前記吸気システムの異常箇所を特定する際に、スロットル開度を強制的に変化させて、前記スロットル開度センサと前記吸気管圧力センサと前記吸入空気量センサのそれぞれの出力が前記スロットル開度の変化に追従して変化しているか否かで前記スロットル開度センサと前記吸気管圧力センサと前記吸入空気量センサのうちのいずれが異常であるか特定することを特徴とする車両の異常診断装置。
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