JP4825118B2

JP4825118B2 - 車両のエネルギ伝達診断装置

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Publication number: JP4825118B2
Application number: JP2006321892A
Authority: JP
Inventors: 堀　　俊雄; 芳国倉島; 洋一飯星; 晋山内
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: US8108094B2; JP2008133798A; US20090012673A1

Description

本発明は、自動車等の車両のエネルギ伝達診断装置に係り、特に、車両の原動機から車輪までのエネルギ伝達の異常を診断するエネルギ伝達診断装置に関する。

車両のエネルギ伝達に関するする技術として、電気エネルギを蓄積するエネルギストレージを含んだ動力発生システムにおいて、エネルギストレージにかかるエネルギ効率を常時算出し、電気エネルギがエネルギストレージへ蓄積されている際には、システムに入力される燃料エネルギのうちエネルギストレージへ蓄積されるエネルギのために用いた分を除いた燃料エネルギと、システムから作動要素に出力される動力エネルギとから、システム全体のエネルギ効率を算出し、エネルギストレージに蓄積された電気エネルギが放出されている際には、システムに入力される燃料エネルギと、算出されたエネルギストレージにかかるエネルギ効率とから、システム全体のエネルギ効率を算出するシステム効率算出装置、さらに、システム瞬時効率が最大になるように、制御関連パラメータにかかる制御要素を制御するシステム効率向上装置がある（例えば、特許文献１）。

特開平２００５−１９８３６０

車両のエネルギ伝達系は、機械機構で構成される以上、エネルギ伝達機能が異常な状態となることを完全に避けることは不可能である。エネルギ伝達機能が異常な状態にある時には、意図するエネルギ伝達が行われず、一般的には出力エネルギが低下し、エネルギ伝達系として意図する機能が発揮されない。

そこで、エネルギ伝達機能が異常な状態を検出し、警告を発生させる、修理や保守を促すことは、車両の使用者にとって機能保持のために有効である。

しかしながら、従来より知られている車両のエネルギ伝達に関する技術では、エネルギ伝達系の異常を診断することができない。

本発明は前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エネルギ伝達機能が異常な状態を検出し、警告を発生させる、修理や保守を促すなどの適切な対応を採ることに有用な車両のエネルギ伝達診断装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による車両のエネルギ伝達診断装置は、車両のエネルギ伝達系の入力エネルギを演算する入力エネルギ演算手段と、前記エネルギ伝達系のエネルギ出力を演算する出力エネルギ演算手段と、前記入力エネルギ演算手段によって求められた入力エネルギと前記出力エネルギ演算手段によって求められた出力エネルギとを比較する比較手段とを有し、前記比較手段の比較結果によりエネルギ伝達系の異常を判定する。

また、前記目的を達成するために、本発明による車両のエネルギ伝達診断装置は、車両のエネルギ伝達系の正常時の出力エネルギ推定値を演算する出力エネルギ推定値演算手段と、前記エネルギ伝達系の実際のエネルギ出力を演算する出力エネルギ演算手段と、前記出力エネルギ推定値演算手段によって求められた出力エネルギ推定値と前記出力エネルギ演算手段によって求められた出力エネルギとを比較する比較手段とを有し、前記比較手段の比較結果によりエネルギ伝達系の異常を判定する。

本発明による車両のエネルギ伝達診断装置によれば、エネルギ伝達機能が異常な状態を検出することができ、これに基づいて警告を発生させる、修理や保守を促すなどの適切な対応を採ることが可能となる。

本発明による車両のエネルギ伝達診断装置の実施形態を、図を参照して説明する。
まず、本発明によるエネルギ伝達診断装置が適用される車両の原動機の一例として、ガソリンエンジンシステムを、図１を参照して説明する。

ガソリンエンジンシステムは、車両の原動機として、エンジン（筒内噴射内燃機関）１０７を含む。エンジン１０７は、シリンダブロック１０７ｂとピストン１０７ａによって複数個の燃焼室１０７ｃを画定している。

エンジン１０７の燃焼室１０７ｃに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、エンジン１０７の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフローセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。電制スロットル弁１０５ａは、電動モータ１２４によって駆動され、開度設定される。

エアフローセンサ１０３は、吸気流量を表す信号をエンジン制御装置であるコントロールユニット１１５に出力する。スロットルボディ１０５には、エンジン１０７の運転状態計測手段の一つとして、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出するスロットルセンサ１０４が取り付けられている。スロットルセンサ１０４は、電制スロットル弁１０５ａの開度を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。

コレクタ１０６に吸入された空気は、シリンダブロック１０７ｂに接続された吸気管１０１によって各燃焼室１０７ｃに分配供給される。

ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧され、更に高圧燃料ポンプ１１１によって高い圧力に二次加圧されてコモンレール１２６へ圧送される。高圧燃料は、各燃焼室１０７ｃ毎にコモンレール１２６に設置されているインジェクタ１１２によって燃焼室１０７ｃに直接噴射される。

コモンレール１２６には燃料圧力センサ１２１が取り付けられている。燃料圧力センサ１２１は、コモンレール１２６の燃料圧力を検出（計測）し、燃料圧力（燃圧）を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。

シリンダブロック１０７ｂには各燃焼室１０７ｃ毎に点火プラグ１１４が取り付けられている。燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３によって高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４によって着火される。

排気弁１０７ｄのカムシャフト１００にはカム角センサ１１６が取り付けられている。カム角センサ１１６は、カムシャフト１００の位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。なお、カム角センサ１１６は、吸気弁１０７ｅ側のカムシャフト１２２に取り付けられてもよい。

シリンダブロック１０７ｂにはエンジン１０７の冷却水温度を検出する水温センサ１２３が取り付けられている。水温センサ１２３は、エンジン１０７の冷却水温度を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。

エンジン１０７のクランクシャフト１０７ｆの回転と位相を検出するために、クランク角センサ１１７がクランクシャフト１０７ｆに設けられている。クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１０７ｆの回転と位相を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。

排気管１１９には三元触媒１２０が設けられている。三元触媒１２０の上流側には空燃比センサ１１８が設けられている。空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。

コントロールユニット１１５は、図２に示されているように、ＭＰＵ２０３、ＥＰ−ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４、Ｉ／Ｏ−ＬＳＩ２０１等によって構成されたマイクロコンピュータ式のものであり、エアフローセンサ１０３、スロットルセンサ１０４、カム角センサ１１６、クランク角センサ１１７、空燃比センサ１１８、燃料圧力センサ１２１、水温センサ１２３、アクセルペダル１２７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ１２８、スタータスイッチ１２９等の各種のセンサ、スイッチ類からの信号を入力として取り込み、これら各種センサ、スイッチ類から得られるエンジン状態量（例えば、クランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を、高圧燃料ポンプ５１、インジェクタ１１２、点火コイル１１３、電制スロットル弁１０５ａの電動モータ１２４に出力し、燃料供給量制御（空燃比制御）、点火制御を実行する。

図３は、本発明によるエネルギ伝達診断装置が適用される車両の動力伝達経路構成を示している。エンジン１０７の出力軸（クランクシャフト１０７ｆ）にはトランスミッシ１５１の入力側が動力伝達関係で接続されている。トランスミッシ１５１は、トルクコンバータを含むオートマチックトランスミッションにより構成することができる。トランスミッシ１５１の出力側にはデファレンシャル装置１５２を介して左右の車輪１５３が動力伝達関係で接続されている。

燃料の化学エネルギはエンジン１０７によって燃焼圧運動エネルギに変換され、エンジン１０７の出力軸に軸出力エネルギとして出力される。軸出力エネルギは、トランスミッション１５１、デファレンシャル装置１５２を介して車輪出力運動エネルギとして車輪１５３に伝達され、車輪１５３によって車輪運動エネルギとして車両外（路面）に伝達される。

かかるガソリンエンジンシステムを搭載する車両において、燃料が有する化学エネルギが、最終的に車両の運動エネルギに伝達されるまでのエネルギ伝達経路とその様相を示したものが図４である。

まず、燃料が有する化学エネルギＥａは、エンジン１０７の燃焼室１０７ｃでの燃焼により、燃焼圧運動エネルギＥｂに変換される。すなわち、燃焼による燃焼室１０７ｃ内の圧力上昇によりピストン１０７ａが負荷に打ち勝って押し下げられる。この運動仕事が燃焼圧運動エネルギＥｂである。この燃焼の際、熱サイクルによる運動エネルギへの理論的な変換効率や、理想的熱サイクルからの乖離による効率低下などで、燃料の化学エネルギＥａの一部が燃焼圧運動エネルギＥｂに変換され、その他は排気熱を含む熱サイクル損失などの損失Ｌｂとなる。

化学エネルギＥａ→燃焼圧運動エネルギＥｂの変換効率は、燃焼状態が依存する各因子により所定値となる。しかし、燃焼状態が依存する各因子が設計意図とは異なる状態となった時には、設計意図とは異なる値となる。例えば、圧縮比が設計値より低下すると、変換効率は悪化する。

次に、燃焼圧運動エネルギＥｂは、エンジン１０７から出力される軸出力運動エネルギＥｃに変換される。ここで、エンジン１０７の軸部の摩擦による摩擦損失、動弁系を駆動するのに消費するエネルギ、エンジン１０７で駆動する発電機その他の補機を駆動するエネルギとして喪失する補機駆動損失などを生じるので、燃焼圧運動エネルギＥｂは所定効率をもって軸出力運動エネルギＥｃとしてエンジン出力軸に伝達される。

よって、例えば、エンジン１０７の軸部の潤滑不良などにより摩擦損失が増大した時には、そうでない場合に比して、燃焼圧運動エネルギＥｂ→軸出力運動エネルギＥｃの変換効率は悪化する。補機の仕事効率が悪化した時も同様である。

続いて、軸出力運動エネルギＥｃは、トランスミッション１５１など駆動系を介して車輪１５３に伝達され、車輪出力運動エネルギＥｄに変換される。ここでも、トランスミッション１５１の軸部の摩擦による摩擦損失、流体継手の伝達損失、ブレーキ機構の摩擦損失などを生じるので、軸出力運動エネルギＥｃは所定効率をもって車輪出力運動エネルギＥｄとして車輪１５３に伝達される。

よって、例えば、駆動系の潤滑不良などにより摩擦損失が増大した時には、そうでない場合に比して、軸出力運動エネルギＥｃ→車輪出力運動エネルギＥｄの変換効率は悪化する。

さらに、車輪出力エネルギＥｄは、タイヤ（車輪１５３）を介して地面に対し車両を運動させ、車両走行抵抗に打ち勝って車両を加速したり、車速を維持する車両運動エネルギＥｅに変換される。ここでは、タイヤの転がり抵抗、車両の位置エネルギ変化、舵取りの転舵抵抗などにより損失が生じ、エネルギは所定の効率で伝達される。よって、例えば、タイヤの空気圧低下により転がり抵抗が増大した時には、そうでない場合に比して、車輪出力運動エネルギＥｄ→車両運動エネルギＥｅの変換効率は悪化する。

以上、説明したエネルギの伝達は、エネルギ伝達系の境界を上記説明で区切った一例であり、目的を達成するに適した境界は、適宜選定することができ、一般的に、エネルギは、伝達されるに従って所定の効率をもって減少してゆく。

したがって、所定量燃料を消費したときに、車両がなす仕事の率、すなわち、エネルギ変換効率は、前述の効率が高いほど大きい値、すなわち、良好な値を示す。そして、エネルギ変換効率は、燃料消費量に対する、車両が目的のために行う仕事量との比であるから、車両の使用目的達成に消費した燃料量との効率、すなわち、燃費と近い概念である。一般に、車両は、設計的制限の許される範囲で最も良好な燃費を得られるように設計され、そのために摩擦の低減などの努力がなされている。

しかしながら、良好な燃費のための種々の機構や制御、仕様は、故障や劣化などの事象により、機能不全や不十分になることが考えられ、この時には燃費の悪化を招くことになる。このことは、運転者に多い燃料消費という不都合を招くとともに、二酸化炭素の排出増大を招き、地球温暖化の助長ともなる。

したがって、かかる事態が発生した時には、それを素早く検知し、運転者に警告する、かかる状態を回避するように運転状態を導くなどの手段をとることが望ましい。

ここで、燃費の一指標として、所定燃料量当たり、どれだけの距離を走行したか、という指標がある。しかし、この指標は運転の仕方により、大きく値が異なるものである。

例えば、大きい加減速を繰り返し、ブレーキを多用した時などには、熱エネルギによる損失が大きいため、劣悪な燃費となる。これは、運転者の操作により起きる現象であり、車両の機構については設計意図通りに作動しているものである。よって、かかる事象は、前述の目的からは検出すべきでない。このようなことから、燃費を評価する指標として、車両のエネルギ伝達経路におけるエネルギ変換効率を用いることは妥当である。

エネルギ伝達経路において、伝達効率の変化、すなわち本発明で意図する燃費の変化を検出し、エネルギ伝達系の異常を判定するエネルギ伝達診断装置の一つの実施形態を、図５を参照して説明する。

本実施形態のエネルギ伝達診断装置は、供給燃料エネルギ演算手段５０１、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２、軸出力運動エネルギ演算手段５０３、車両運動エネルギ演算手段５０４、比較手段５０５〜５０８を有し、エンジン制御を行うコントロールユニット１１５あるいは上位の車載コンピュータのソウトウェア処理により具現化される。

供給燃料エネルギ演算手段５０１、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２、軸出力運動エネルギ演算手段５０３、車両運動エネルギ演算手段５０４は、各々前述のエネルギ伝達経路中の各エネルギを求める入力エネルギ演算手段あるいは出力エネルギ演算手段であり、比較手段５０５〜ブロック５０８は、各々エネルギ演算手段５０１〜５０４の演算結果からそれぞれを比較して異常判定を行う手段である。なお、本図は発明の概念を説明する図であって、各ブロックの入力や出力は、本発明を適用するに当たり、適宜選定すればよい。

供給燃料エネルギ演算手段５０１は、インジェクタ１１２の燃料噴射量と燃料の性状から、供給した燃料の化学エネルギＥａを求める。

燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２は、燃焼室１０７ｃの燃焼圧力とクランク軸１０７ｆの位相から、燃焼圧運動エネルギＥｂを求める。

軸出力運動エネルギ演算手段５０３は、エンジン出力軸の軸トルクと軸回転数から、軸出力運動エネルギＥｃを求める。

車両運動エネルギ演算手段５０４は、車速と車両の高度から、車両運動エネルギＥｅを求める。

比較手段５０５は、供給燃料エネルギ演算手段５０１で求めた燃料の化学エネルギＥａと、車両運動エネルギ演算手段５０４で求めた車両運動エネルギＥｅとを比較して、消費した燃料に見合って車両が仕事をしたかを判定する。すなわち、比較手段５０５は、車両のエネルギ伝達系での、エネルギの最上流入力と最下流入力とを比較することで、車両全体の燃費を評価するものである。これにより、比較手段５０５は、燃費の異常を判定する。

比較手段５０６は、供給燃料エネルギ演算手段５０１で求めた燃料の化学エネルギＥａと、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２で求めた燃焼圧運動エネルギＥｂを比較して、エンジン１０７における燃焼の異常を判定する。すなわち、比較手段５０６は、燃料が有する化学エネルギＥａと燃焼圧運動エネルギＥｂとを比較することで、化学エネルギＥａ→燃焼圧運動エネルギＥｂの変換効率を評価する。例えば、何らかの原因によってエンジン１０７の圧縮比が設計値より低下する現象が発生した場合には、化学エネルギＥａ→燃焼圧運動エネルギＥｂの変換効率が低下するために、比較手段５０６は、それを検知でき、エンジン１０７の燃焼異常を判定する。

比較手段５０７は、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２で求めた燃焼圧運動エネルギＥｂと、軸出力運動エネルギ演算手段５０３で求めた軸出力運動エネルギＥｃとを比較して、パワートレインの異常を判定している。すなわち、比較手段５０７は、燃焼圧運動エネルギＥｂ→軸出力運動エネルギＥｃの変換効率を評価する。例えば、エンジン１０７の潤滑不良などにより摩擦損失が増大する現象が発生した場合には、燃焼圧運動エネルギＥｂ→軸出力運動エネルギＥｃの変換効率が低下するために、比較手段５０７は、それを検知でき、パワートレイン異常を判定する。

比較手段５０８は、軸出力運動エネルギ演算手段５０３で求めた軸出力運動エネルギＥｃと、車両運動エネルギ演算手段５０４で求めた車両運動エネルギＥｅとを比較して、駆動系の異常を判定する。すなわち、比較手段５０８は、軸出力運動エネルギＥｃ→車両運動エネルギＥｅの変換効率を評価する。例えば、駆動系の潤滑不良などにより摩擦損失が増大する現象が発生した場合や、タイヤの空気圧低下により転がり抵抗が増大する現象が発生した場合には、軸出力運動エネルギＥｃ→車両運動エネルギＥｅの変換効率が低下するために、比較手段５０８は、それを検知でき、駆動系異常を判定する。

ここで、比較手段５０８での評価は、図４で説明した軸出力運動エネルギＥｃから車両運動エネルギＥｅまでの変換効率を評価しており、中間の車輪出力運動エネルギＥｄを算出していないが、これは車輪出力運動エネルギＥｄを求める手段を持たない場合の実施形態を説明しているためであり、しかるべき検出手段の設定が可能であれば、前述と同様の評価、検知を行えばよいことは、言うまでもない。

上述の各部の異常判定に基づいて警告を発生する、修理や保守を促すなどの適切な対応を採ることが可能になる。

この実施形態では、燃費異常判定については、供給燃料エネルギ演算手段５０１が入力エネルギ演算手段、車両運動エネルギ演算手段５０４が出力エネルギ演算手段、燃焼異常判定については、供給燃料エネルギ演算手段５０１が入力エネルギ演算手段、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２が出力エネルギ演算手段、パワートレイン異常判定については、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２が入力エネルギ演算手段、軸出力運動エネルギ演算手段５０３が出力エネルギ演算手段、駆動系異常判定については、軸出力運動エネルギ演算手段５０３が入力エネルギ演算手段、車両運動エネルギ演算手段５０４が出力エネルギ演算手段をなす。

次に、各演算手段の詳細な実施形態について説明する。

図６は、供給した燃料の化学エネルギＥａを演算する供給燃料エネルギ演算手段５０１の詳細例を示している。
供給燃料エネルギ演算手段５０１は、噴射燃料量演算部６０１と、質量燃料量演算部６０２と、燃料性状検出手段６０３と、燃料発熱量演算部６０４と、合計演算部６０５と、パージ燃料量検出手段６０６と、質量燃料量演算部６０７と、燃料の化学エネルギ演算部６０８とを含む。

前述したように、ガソリンエンジンシステムでは、運転状態に即した量の燃料を、インジェクタ１１２の開弁時間を調整することにより燃焼室１０７ｃに供給している。よって、インジェクタ１１２の開弁時間を演算する過程で、１噴射に必要な燃料噴射量を演算しており、噴射燃料量演算部６０１は、これ（１噴射に必要な燃料噴射量）を入力する。さらに、単位時間中の燃料噴射回数は、エンジンの回転数に比例するため、噴射燃料量演算部６０１は、エンジン回転数も併せ入力し、単位時間中の燃料噴射回数と燃料噴射量を掛けることで、供給する体積燃料量を演算する。

ここで、インジェクタ１１２からの燃料噴射は、燃料流量計量オリフィスにより体積流量を制御しているので、燃料噴射量演算部６０１の演算で得られるのは、体積燃料量である。したがって、供給する質量燃料量を求めるには、燃料噴射量演算部６０１で求めた体積燃料量に燃料密度を乗じる。この演算処理を質量燃料量演算部６０２で行う。ここで、燃料の密度は、使用燃料の標準的な密度であってよいが、望ましくは、燃料温度を検出して燃料温度により求めると、演算の精度を向上できる。

実際に、エンジン１０７の燃焼室１０７ｃにおける燃焼に寄与する燃料として、噴射燃料の他に、燃料タンク１０８に接続されているキャニスタ（図示省略）をパージするガス中に含まれる蒸発燃料が存在する。パージ燃料量検出手段６０６は、燃焼室１０７ｃに供給されるパージ燃料量を、パージガスの実空燃比と、単位時間あたりのパージガス量から、体積量を求める。キャニスタパージガスは、エンジンの空燃比制御に影響を与えるため、エンジン制御において、その量を把握、制御することが一般に行われており、本実施形態では、パージガスの実空燃比と、単位時間あたりのパージガス量を制御結果のパラメータとして参照するようにしている。

質量燃料量演算部６０７は、質量燃料量演算部６０２と同様に、パージ燃料量検出手段６０６で求めたパージガス中の燃料体積量に燃料密度を乗じることで、その質量燃料量を算出している。

合計演算部６０５は、質量燃料量演算部６０２によって求められたインジェクタ１１２から供給する燃料の単位時間あたりの質量量と、質量燃料量演算部６０７によって求められたパージガス中の燃料の質量量とを合計し、エンジン１０７に供給する燃料の合計量を求める。

燃料性状検出手段６０３は、燃料性状の検出を行う。燃料性状の検出する具体的手段は、本発明を適用するシステムで様々であり、燃料性状検出センサによる検出、過渡運転時の空燃比応答特性、エンジン始動時の回転挙動、冷機時の燃焼安定度などによる検出結果を用いることができる。

燃料発熱量演算部６０４は、燃料性状検出手段６０３によって得られた燃料性状から、燃料の単位質量あたりの発熱量を演算する。具体的には、燃料性状毎の平均値を予め記憶しておく、などが考えられる。

燃料の化学エネルギ演算部６０８は、合計演算部６０５で求められた燃料合計量（質量燃料量）と、燃料発熱量演算部６０４で求められた燃料の単位質量あたりの発熱量を乗じることにより、エンジン１０７に供給する燃料の、単位時間あたりの化学エネルギＥａを算出する。

図７は、図３に示す筒内圧センサ３１０を有するシステムにおいて、所定時間あたりの燃焼圧仕事量を求める燃焼圧仕事量演算処理手段の一実施形態を示している。

単位時間仕事量演算部７０１は、所定気筒に設けられた筒内圧センサ３１０からの出力である筒内圧と、クランク軸位相とを入力し、単位時間の筒内圧が成した仕事を求める。ここで、所定時間でのピストン１０７ａの移動距離はクランク軸位相で異なるので、筒内圧が成した仕事量である圧力×ピストンの移動距離を求めるためにクランク軸位相を入力するものである。

４サイクルエンジンでは、吸入、圧縮、膨張、排気の４行程を１サイクルとしているので、１燃焼で成した仕事は、単位時間仕事量を１サイクル分積分したものである。よって、積分器７０２は、単位時間仕事量を１サイクル分積分し、１燃焼での仕事量を求める。次に、後段の積分器７０３では、積分器７０２によって算出した１燃焼での仕事量を所定時間積分し、所定時間あたりの燃焼圧仕事量を求める。

以上の説明では、１つの気筒での仕事量を求めることについて説明したが、複数気筒を有するエンジンでは、前述の処理を各気筒毎に独立して演算後、合計することで、燃焼圧運動エネルギＥｂを演算する燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２として、エンジン全体の単位時間あたり燃焼圧運動エネルギＥｂを求めることができる。

なお、筒内圧センサ３１０を有さず、例えば、燃焼中のクランク軸回転速度から筒内圧を間接的に検知する方法またはノックセンサのシリンダブロック振動信号から筒内圧を間接的に検出する方法などによって筒内圧を検出すれば、本実施形態を適用できる。

図８は、消費した燃料エネルギとエンジン運転状態から燃焼圧仕事量を推定する燃焼圧仕事量推定演算処理手段の一実施形態を示している。

標準燃費率演算部８０１は、エンジン運転状態の基本パラメータである吸入空気量とエンジン回転数から、標準状態での燃費率を求める。

燃焼圧仕事推定値演算部８０２は、標準燃費率演算部８０１で求めた標準状態での燃費率に燃料の化学エネルギＥａを乗することで、標準状態において、燃料エネルギが、次のエネルギ伝達形態である燃焼圧仕事量に変換される量を推定する値を求める。

実際のエンジン１０７の状態において、標準状態とは様々に異なる状態が存在するので、以下、標準状態とは異なる状態においてエネルギ変換効率が正常状態でも変化することを補正する。

ＥＧＲ補正率演算部８０３は、ＥＧＲ（排気ガス再循環）によってエンジン１０７のポンピングロスが低減することでエネルギ変換効率が向上することを補正する補正係数を、ＥＧＲ率に応じて算出する。

点火時期補正率演算部８０４は、点火時期が標準状態から乖離したことによるエネルギ変換効率変化を補正する補正係数を、点火時期に応じて算出する。より具体的には、エンジン１０７の出力低下要求実現のための点火時期リタード、ノック制御による点火時期変化などが該当する。

空燃比補正率演算部８０５は、エンジン１０７の空燃比が標準状態から乖離したことによるエネルギ変換効率変化を補正する補正係数を、空燃比に応じて算出する。より具体的には、エンジン冷却強化のためのリッチ化や、燃費向上のためのリーン化などが該当する。

以上、補正率演算部８０３〜８０５で求めた補正係数を、乗算器８０６で相互に乗じて総合的な補正係数を算出し、そして、乗算器８０７で、燃焼圧仕事推定値演算部８０２で求めた標準状態での燃焼圧仕事推定値に、乗算器８０６で求めた総合的な補正係数を乗じることで、実際のエンジン１０７の状態においての補正後の燃焼圧仕事推定値を求める。

ここで、実際のエンジン１０７の状態でのエネルギ変換効率を求める各種補正は、本演算を適用するにあたって適宜選定すればよいことは、言うまでもない。

以上求めた燃焼圧仕事推定値は、エンジン１０７が正常な状態における値であるため、この燃焼圧仕事推定値と、図７で説明したような演算処理手段で求めた燃焼圧仕事量とを比較すれば、エネルギ変換効率の変化を検出することができる。

比較の数値計算の方法として、消費燃料に対する燃焼圧仕事の検出値の比と、標準燃費率演算部８０１で求めた標準燃費率と乗算器８０６で求めた総合的な補正係数を乗じ、求められる正常時のエネルギ変換効率とを比較する方法を採っても同様の効果が得られる。

図９は、軸出力運動エネルギＥｃを演算する軸出力運動エネルギ演算手段５０３の詳細例を示している。

単位時間仕事量演算部９０１は、エンジン１０７が出力軸からその外部になす仕事量として、軸トルク×軸回転数により、単位時間あたりの仕事量を算出する。軸トルクは、図３に示されているトルクセンサ３０２によって計測されたエンジン出力軸の軸トルクである。

積分器９０２は、単位時間仕事量演算部９０１の出力を積分し、所定時間あたりの軸出力仕事量を求める。所定時間あたりの軸出力仕事量は、軸出力運動エネルギＥｃとして取り扱われる。

次に、燃焼圧運動エネルギＥｂと軸出力運動エネルギＥｃとの関係について説明する。エンジン１０７は、自身が動作するためにエネルギを必要とし、これを燃焼圧運動エネルギＥｂから得ている。具体的には、吸排気弁の運動、ピストンの上下運動などである。また、直接のエンジン動作の他に、オイル潤滑、冷却水循環の仕事などがあり、エンジン制御システムや、その他、制御システムが動作するに必要な電気エネルギを生成する発電機なども燃焼圧運動エネルギＥｂからエネルギを得る。よって軸出力運動エネルギＥｃは、燃焼圧運動エネルギＥｂから、これらの損失エネルギを差し引いたものとなる。

図１０は、上記説明した、燃焼圧運動エネルギＥｂから軸出力エネルギＥｃにエネルギ伝達する時の損失エネルギを推定する損失エネルギ推定演算処理手段の一つの実施形態を示している。

冷却水ポンプ動力推定部１４０１は、エンジン回転数から、エンジン動力で駆動する冷却水ポンプの動力エネルギを推定する。
オイルポンプ動力推定部１４０２は、同じくエンジン動力で駆動するオイルポンプの動力エネルギを推定する。
パワーステ動力推定部１４０３は、エンジン動力で駆動するパワーステアリングの動作状態から、パワーステアリング系で消費する動力エネルギを推定する。
エアコン動力推定部１４０４は、車室内の空調装置であるエアコンの動作状態から、同じくエンジン動力で駆動するエアコン系で消費する動力エネルギを推定する。
摩擦損失推定部１４０５は、エンジンオイルの性状から、先に説明したエンジン自身が動作するために消費する摩擦エネルギを推定する。
合計演算部１４０６は、以上求めた各エネルギを合計し、摩擦、補機損失推定値を算出する。

なお、図示していないが、発電機の発電状態から、発電機駆動で消費する動力エネルギを推定し、加算するとより、精度が向上する。

このようにして求めた摩擦、補機損失推定値、つまり、摩擦、補機損失エネルギは、機能正常時の値であるから、燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２によって求められた燃焼圧運動エネルギＥｂから摩擦、補機損失エネルギを引いた値と、軸出力運動エネルギ演算手段５０３によって求められた軸出力エネルギＥｃとを比較すれば、摩擦、補機損失の異常状態を検出することができる。

次に、図１１を参照してオートマチックトランスミッションによく用いられるトルクコンバータの特性の一例を説明する。図１１の横軸はトルクコンバータの出力軸トルク、縦軸はトルクコンバータの入力軸と出力軸の回転数比である。

駆動系にかかる負荷が低く、出力軸トルクが小さい場合には、入出力軸の回転数比は１に近く、入力軸と出力軸のトルクも差が小さい。駆動軸にかかる負荷が高くなるにつれ、出力軸トルクは高い値を必要とし、併せて入出力軸の回転数が低くなる、すなわち出力回転数が低くなる。

このような特性を数式で表すと、入力軸トルク×入力軸回転数×効率＝出力軸トルク×出力軸回転数となる。すなわち、左辺がトルクコンバータの入力エネルギであり、右辺がトルクコンバータの出力エネルギである。よって式中の効率は、トルクコンバータのエネルギ伝達効率を表す。

図１２は、以上説明した原理に基づく駆動系のエネルギ伝達診断装置（異常検出装置）の一つの実施形態を示している。

出力エネルギ演算部１５０１は、トルクコンバータ出力回転数とトルクコンバータ出力トルクとを乗じてトルクコンバータの出力エネルギを算出する。

入力エネルギ演算部１５０２はトルクコンバータ入力回転数（エンジン回転数）とトルクコンバータ入力トルク（軸出力トルク）とを乗じてトルクコンバータの入力エネルギを算出する。

入出力エネルギ比演算部１５０３は、入力エネルギ演算部１５０２によって求められたトルクコンバータ入力エネルギと、出力エネルギ演算部１５０１によって求められたトルクコンバータ出力エネルギとを入力し、トルクコンバータ入力エネルギに対するトルクコンバータ出力エネルギの比を求める。

駆動系異常判定部１５０４は、入出力エネルギ比演算部１５０３によって求められたトルクコンバータ入出力エネルギ比と、予め設定された判定閾値とを比較して駆動系、特にトルクコンバータの異常を判定する。

ここで、トルクコンバータの入出力の回転数は、トルクコンバータ部で検出すればよいし、トルクコンバータの入出力トルクは、軸出力トルク、車両駆動トルクを用いてもよいし、トルクセンサにより直接検出してもよい。

図１３は、車両運動エネルギＥｅを演算する車両運動エネルギ演算手段５０４の詳細例を示している。ここでは、車両運動エネルギＥｅを、加速仕事、走行仕事、転舵仕事、ブレーキ仕事、位置仕事から求める場合の例を示す。

車両を加速させるに使用するエネルギである加速仕事は、微分器１００１によって車速を微分して加速度を求め、加速仕事演算部１００２によって、加速度と車両重量と単位時間あたりの移動距離である車速とを掛け合わせることで、物理の原理通りに単位時間での加速仕事を求める。

車両の走行抵抗に打ち勝って車速を維持するのに使用するエネルギである走行抵抗仕事は、走行抵抗演算部１００３によって、車速に応じて予め記憶した走行抵抗の標準値を求め、走行仕事演算部１００４によって、走行抵抗と単位時間あたりの移動距離を示す車速とを掛ける合わせることで、同じく物理の原理通りに単位時間での走行抵抗に打ち勝って行う仕事を求める。

走行抵抗をさらに正確に求める方法としては、タイヤの空気圧を検出し、空気圧に応じたタイヤの転がり抵抗を求め、走行抵抗を補正することを行って計算精度を高めてもよい。また、エンジンの失火診断から、悪路走行を検出し、悪路によって増加する走行抵抗を補正することを行って計算精度を高めてもよい。また、車両に加速度センサを設け、例えば、車両上下方向の加速度変化により悪路走行を検出してもよい。

車両を転舵するときに増加する走行抵抗に打ち勝って車速を維持するのに使用するエネルギである転舵仕事は、旋回抵抗演算部１００５によって転舵量と車速から旋回抵抗を求め、転蛇仕事演算部１００６によって旋回抵抗と車速とを掛け合わせることで、単位時間での転舵抵抗に打ち勝って行う仕事を求める。

転舵仕事を求める別の方法として、車両ナビゲーションシステムの車両位置情報から、車両の速度ベクトルの変化を求め、該車両ベクトルを車両の進行方向と車両の旋回方向に分離し、旋回方向の速度ベクトルから転舵仕事を求める方法を適用することもできる。

エネルギであるブレーキ仕事は、ブレーキ仕事演算部１００７によって制動力と車速とを掛け合わせることで、単位時間でのブレーキ仕事を求める。

登坂などで車両の標高を増し、位置エネルギを増す位置仕事は、高度を入力として入力値を微分器１００８によって微分し、単位時間での高度変化量を求め、物理の原理通りに位置仕事演算部１００９によって、高度変化量と車両重量とを掛け合わせて位置仕事を求める。

高度を求める方法は、大気圧を検出する方法、ナビゲーションの地図情報を用いる方法、車両に加速度センサを設け、重力方向の変化から走行路の登坂率を求め、登坂率と走行距離から高度の変化を求める方法などにより検出すればよい。車両重量を求める方法は、ノミナルな固定値を用いる方法から、乗車人員数から推定する方法、車両ばねのたわみから推定する方法、燃料量から推定する方法、など適用するシステムにより適宜選択すればよい。

以上求めた各仕事を合計演算部１０１０で総合計し、単位時間あたりの車両運動エネルギＥｅを算出する。

以上説明したように、図５に示されている各パラメータを、例えば各々説明したような演算手段で求めることにより、燃費の異常判定と、異常部位の特定が可能となる。

図５では、エネルギ伝達系の入力エネルギを燃料の化学エネルギＥａ、エネルギ伝達系の出力エネルギを車両運動エネルギＥｅとしているが、両値は監視したいエネルギ伝達系の対象により適宜選定すればよく、例えば、エンジン系のみを対象にしたい場合には、入力エネルギを燃料の化学エネルギＥａ、出力エネルギを軸出力運動エネルギＥｃに選定すればよい。

また、異常部位を特定する必要がなければ、エネルギ伝達系の中間エネルギ量を検出せず、エネルギ伝達系の入力エネルギと出力エネルギの比較と、異常判定のみを行えばよい。また、ガソリンエンジン等の内燃機関を原動機とする車両としての根本入力エネルギは燃料の化学エネルギＥａであるから、燃料の化学エネルギＥａをエネルギ伝達系の入力エネルギとすることで、一般的な燃費判定とすることができる。

次に、実際の車両運転状態と各エネルギの挙動例について、図１４を用いて説明する。

図１４中の時点Ａから時点Ｂは、エンジン始動、時点Ｂから時点Ｃはファーストアイドル放置状態、時点Ｃから時点Ｄは、発進加速状態、時点Ｄから時点Ｅは定常走行状態、時点Ｅから時点Ｆは減速状態、時点Ｆから時点ＧはＤＥ間より低速の定常走行状態、時点Ｇから時点ＨはＦＧ間よりさらに低速の走行状態、時点Ｈから時点Ｉは加速状態、時点Ｉから時点ＪはＤＥ間とＦＧ間の間の速度の走行状態、時点Ｊから時点Ｋは完全減速の燃料カット状態、時点Ｋから時点Ｌはアイドル放置状態、時点Ｌでエンジン停止、の状態である。

図１４の最上段は、単位時間当たりの燃料消費量である燃料消費率を示している。燃料消費率は、概ね、エンジンの燃焼圧仕事に応じて大小の値をとる。
その下の段は、燃料消費量の積算値を示している。燃料消費量積算値は、燃料消費率の積分値でもある。

その下の段は、エンジンの軸出力仕事量を示している。軸出力仕事量は、運転開始からの積算値である。アイドル状態にあるときは、軸出力は０であるため、軸出力仕事量は変化せず、燃料カット中は駆動系からエンジンが仕事を受けるので、除除に減る挙動を示している。

その下の段は、車両運動仕事量を示している。車両運動仕事量は、運転開始からの積算値である。概ね軸出力仕事量と同様の挙動をとり、正確には駆動系のエネルギ変換効率に応じて軸出力仕事量に対し変化する。

最下段は、エンジンが正常状態にあるときのノミナルな燃焼効率の基準値を示しているる。燃焼効率の基準値は、例えば、図８に示されている演算処理手段により求めるものである。燃焼効率の基準値は、前述のようにエンジンの運転状態によって種々の値を取る。

したがって、燃料消費量の積算値と、図示しないが燃料単位量あたりの燃料エネルギと、燃焼効率基準値とから、車両が正常な状態にあるときの車両運動仕事量を求めることができるため、検出した車両運動仕事量と比較することで、エネルギ伝達系の異常を検出することができ、図示しないが、エネルギ伝達経路の途中のエネルギ量検出値と併せて比較することで、異常部位を特定することができる。

その時間的な判定のタイミングは、目的とする異常検出の種類と、判定の精度により適宜選定すればよい。例えば、燃費異常検出の目的が一般走行時の総合的な異常であれば、図に示すような車両始動から停止までの総エネルギ積算値で比較すればよいし、異常検出を、異常発生から応答よく検出する目的であれば、短い時間間隔での判定とすればよい。

一般に事象を観察するのに、検出値にランダムなノイズが乗る場合には、検出値に積分要素を持たせてノイズ分の影響を排除すると、検出精度を向上できるので、必要な検出精度を確保するに必要十分な時間ごとに判定を行うのがよい。

かかる観点からエネルギ伝達経路の異常判定と異常部位特定を行う診断装置の一つの実施形態を、図１５を参照して説明する。

供給燃料エネルギ演算手段１２０１は、図５の供給燃料エネルギ演算手段５０１と同等のものであり、単位時間あたりの供給燃料の化学エネルギＥａを、例えば図６に示した演算処理手段により演算する。

燃焼圧運動エネルギ変換効率演算手段１２０２は、図１４で説明したように、運転条件により変化する供給燃料の化学エネルギＥａの燃焼圧運動エネルギＥｂへの変換効率を、運転条件に基づいて演算する。

燃焼圧運動エネルギ推定値演算手段１２０８は、一つの出力エネルギ推定値演算手段であり、供給燃料エネルギ演算手段１２０１によって求められた供給燃料の化学エネルギＥａと燃焼圧運動エネルギ変換効率演算手段１２０２によって求められたエネルギ変換効率とを乗じることにより、単位時間あたりの正常時の燃焼圧運動エネルギ推定値を算出する。この燃焼圧運動エネルギ推定値を積分器１２１１によって積分することで、燃焼圧運動エネルギ推定値の積分開始からの総量を求めることができる。

燃焼圧運動エネルギ演算手段１２０３は、一つの出力エネルギ演算手段であって、図５の燃焼圧運動エネルギ演算手段５０２と同等のものであり、例えば、図７に示した燃焼圧仕事量演算処理手段などを用いて単位時間あたりの燃焼圧運動エネルギＥｂ（検出値）を演算する。この燃焼圧運動エネルギＥｂを積分器１２１２によって積分することにより、燃焼圧運動エネルギの検出値の積分開始からの総量を求めることができる。

よって、比較手段として燃焼効率変化率演算手段１２１７により、積分器１２１１が出力する燃焼圧運動エネルギ推定値総量と、積分器１２１２が出力する燃焼圧運動エネルギ検出値総量の比、すなわち燃焼効率変化率を求めると、この値は、正常時には１に近い値となり、異常時には１より小さい値となる。これにより、燃焼効率異常（燃焼異常）を判定できる。

軸出力運動エネルギ変換効率演算手段１２０４は、例えば、図１０に示されている損失エネルギ推定演算処理手段による損失エネルギの推定値に基づいて、燃焼圧運動エネルギＥｂの軸出力運動エネルギＥｃへの変換効率を演算する。

軸出力運動エネルギ推定値演算手段１２０９は、他の一つの出力エネルギ推定値演算手段であり、燃焼圧運動エネルギ演算手段１２０３によって求められた燃焼圧運動エネルギＥｂと軸出力運動エネルギ変換効率演算手段１２０４によって求められたエネルギ変換効率とを乗じることにより、単位時間あたりの正常時の軸出力運動エネルギ推定値を算出する。この軸出力運動エネルギ推定値を積分器１２１３によって積分することで、軸出力運動エネルギ推定値の積分開始からの総量を求めることができる。

軸出力運動エネルギ演算手段１２０５は、一つの出力エネルギ演算手段であって、図５の軸出力運動エネルギ演算手段手段５０３と同等のものであり、例えば、図９に示した演算処理手段などを用いて単位時間あたりの軸出力運動エネルギＥｃ（検出値）を演算する。この軸出力運動エネルギＥｃを積分器１２１４によって積分することにより、軸出力運動エネルギの検出値の積分開始からの総量を求めることができる。

よって、比較手段としてエンジン効率変化率演算手段１２１８により、積分器１２１３が出力する軸出力運動エネルギ推定値総量と、積分器１２１４が出力する軸出力運動エネルギ検出値総量の比、すなわちエンジン効率変化率を求めると、この値は、正常時には１に近い値となり、異常時には１より小さい値となる。これにより、エンジン効率異常（パワートレイン異常）を判定できる。

車両運動エネルギ変換効率演算手段１２０６は、軸出力運動エネルギＥｃの燃焼圧運動エネルギＥｂの車両運動エネルギＥｅへの変換効率を演算する。

車両運動エネルギ推定値演算手段１２１０は、もう一つの出力エネルギ推定値演算手段であり、軸出力運動エネルギ演算手段１２０５によって求められた軸出力運動エネルギＥｃと車両運動エネルギ変換効率演算手段１２０６によって求められたエネルギ変換効率とを乗じることにより、単位時間あたりの正常時の車両運動エネルギ推定値を算出する。この車両運動エネルギ推定値を積分器１２１５によって積分することで、車両運動エネルギ推定値の積分開始からの総量を求めることができる。

車両運動エネルギ演算手段１２０７は、一つの出力エネルギ演算手段であって、図５の車両運動エネルギ演算手段手段５０４と同等のものであり、例えば、図１２に示した演算処理手段などを用いて単位時間あたりの車両運動エネルギＥｅ（検出値）を演算する。この車両運動エネルギＥｅを積分器１２１６によって積分することにより、車両運動エネルギの検出値の積分開始からの総量を求めることができる。

よって、比較手段として駆動系効率変化率演算手段１２１９により、積分器１２１５が出力する車両運動エネルギ推定値総量と、積分器１２１６が出力する車両運動エネルギ検出値総量の比、すなわち駆動系効率変化率を求めると、この値は、正常時には１に近い値となり、異常時には１より小さい値となる。これにより駆動系効率異常（駆動系異常）を判定できる。

以上説明したとおり、燃焼効率変化率、エンジン効率変化率、駆動系効率変化率を求めることができ、燃焼効率変化率演算手段１２１７、エンジン効率変化率演算手段１２１８駆動系効率変化率演算手段１２１９の各々の変化率演算結果を、出力元アドレス付き判定フラグ等として、異常部位特定判定手段１２２０に入力することにより、異常が生じた故障部位を、エンジン１０７の燃焼、パワートレイン、駆動系等に特定して異常判定を行うことができる。

エネルギ変換効率異常判定については、もう一つの車両運動エネルギ推定値演算手段１２２１によって、燃焼圧運動エネルギ変換効率演算手段１２０２、軸出力運動エネルギ変換効率演算手段１２０４、車両運動エネルギ変換効率演算手段１２０６の各々求めた各エネルギ変換効率と、供給燃料エネルギ演算手段１２０１により求められた単位時間あたりの供給燃料の化学エネルギＥａを乗じることで、単位時間あたりのエネルギ系全体での正常時の車両運動エネルギ推定値を求める。この車両運動エネルギ推定値を積分器１２２２によって積分することで、車両運動エネルギ推定値の積分開始からの総量を求めることができる。

車両運動エネルギ推定値演算手段１２２１によって求められる車両運動エネルギ推定値は、車両運動エネルギ推定値演算手段処理１２１０により求められる車両運動エネルギ推定値とは異なっており、車両運動エネルギ推定値演算手段１２１０により求められる車両運動エネルギ推定値は、駆動系のみ正常なときの推定値であるのに対し、車両運動エネルギ推定値演算手段１２２１により求められる車両運動エネルギ推定値は、エネルギ伝達系全体が正常なときの推定値である。

よって、エネルギ変換効率変化率演算手段１２２３により、積分器１２２２が出力する車両運動エネルギ推定値総量と、積分器１２１６が出力する車両運動エネルギ検出値総量の比、すなわちエネルギ変換効率変化率を求めると、この値は、正常時には１に近い値となり、異常時には１より小さい値となる。

したがって、エネルギ変換効率変化率演算手段１２２３により求められるエネルギ変換効率変化率が１より有意に小さい値となったときに、エネルギ変換効率が異常であると判定できる。

この実施形態においても、上述の各部の異常判定に基づいて警告を発生する、修理や保守を促すなどの適切な対応を採ることが可能になる。

以上の説明では、各エネルギ量推定あるいは検出の精度が十分な場合の実施形態について説明したが、対象とするエネルギ伝達系の状態、各エネルギを検出するためのセンサ類などの状態によっては、各エネルギ量推定あるいは検出の精度が十分に得られない場合がある。

具体的には、エネルギの検出、推定の演算に使用するセンサの故障時、センサの特性上、検出する物理量の精度が十分でない場合、エネルギ検出値、推定値の演算の精度が十分に得られない場合などがある。

かかる場合には、図１６に示すように、エネルギ変換効率の異常判定、エネルギ変換異常部位特定判定を禁止する比較演算許可／禁止手段５０９が設けられればよい。

なお、図１６において、図５に対応する部分は、図５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

比較演算許可／禁止手段５０９は、比較手段５０５〜５０８の比較演算を全て同時に許可、禁止してもよいし、特定の比較手段の比較演算のみ許可、禁止してもよく、その使い分けは、許可、禁止したい事象の影響範囲から適宜選定すればよい。

かかる許可、禁止を行うことにより、エネルギ伝達効率異常判定の誤判定、異常部位特定の誤判定を未然に防止することができる。

例えば、図１３に示されている車両運動エネルギ演算手段では、その入力に車速を使用しており、車速を車輪の回転数から演算する場合には、車輪がスリップすると、正確な車速を検出することができない。よって、例えば、車輪の回転速度と車両の種々方向の加速度を比較しながら車輪のスリップを検知するなどして、車輪スリップ時には、車両運動エネルギを算出しない、または算出した車両運動エネルギを他エネルギと比較しない、といった禁止処理を比較演算許可／禁止手段５０９によって行う。これにより、エネルギ伝達効率異常判定の誤判定、異常部位特定の誤判定を防止することができる。

また、ブレーキの制動力が大きい時には、ブレーキ制動力を精度よく検知する必要があるが、システム上精度が期待できない場合、エンジン出力が大きい時にブレーキ制動力も大きい、運転条件として稀な時などに、比較演算許可／禁止手段５０９によって判定の禁止することにより、エネルギ伝達効率異常判定の誤判定、異常部位特定の誤判定を防止することができる。

また、燃料の性状を判定して供給燃料エネルギを求める場合には、給油直後など、燃料の性状を把握していない時には、比較演算許可／禁止手段５０９によって判定の禁止することにより、エネルギ伝達効率異常判定の誤判定、異常部位特定の誤判定を防止することができる。

その他、前述のとおり、一般的に対象とするエネルギ伝達系の状態、各エネルギを検出するためのセンサ類などの状態によって、各エネルギ量推定あるいは検出の精度が十分に得られない場合には、比較演算許可／禁止手段５０９によって判定の禁止することにより、エネルギ伝達効率異常判定の誤判定、異常部位特定の誤判定を防止することができる。

また、車両の運転状態や、条件によってエネルギ伝達効率が低下するが、異常または故障とは言いがたい状態も存在する。例えば、エンジン、駆動系のオイルが劣化し、摩擦損失が増大している場合、タイヤの空気圧が低下し、走行抵抗が増大している場合などは、車両の整備状態の不全であり、故障とは言いがたい。しかしながら、前述の説明では、かかる場合でも、エネルギ伝達効率が低下するため、オイル劣化度、タイヤ空気圧によっては故障と判定する場合がある。

かかる場合には、オイル劣化度、タイヤ空気圧を検出し、エネルギ伝達効率が異常と判定した時に、オイル劣化度が大、またはタイヤ空気圧が異常な時には、故障の判定でなく、オイル劣化度が大、またはタイヤ空気圧が異常の警告を発生させるのがよい。

つまり、エネルギ伝達の異常の判定を、エネルギ伝達系の故障と、車両の整備状態の不全等、エネルギ伝達系の故障以外のものに区別して判定する。

これにより、車両の運転者は、燃費が低下している状態にあることと、オイル劣化度が大、またはタイヤ空気圧が異常であることを知り、必要な車両整備を行うことができ、故障と誤認識することによる不要な処理を防ぐことができる。

なお、上述した比較演算許可／禁止手段５０９は、図１５に示されている実施形態の異常部位特定判定手段１２２０、エネルギ変換効率変化率演算手段１２２３に対しても同様に適用することができる。

以上説明した診断装置では、車両全体に関するさまざまな情報を使用して判定を行うようにしている。一方、車両のなかのさまざまなシステムは、いくつかの制御系で制御するのが普通である。つまり、エネルギ伝達経路の各部の制御を個別の制御装置によって分担して行っているのが普通である。換言すると、エネルギ伝達系の各部の制御を分担して行う複数の制御装置を有する。

図１７に示されている例では、エンジン１０７はエンジンシステム制御装置１６０２により、トランスミッション１５１はトランスミッションシステム制御装置１６０３により、ブレーキ装置１５４はブレーキシステム制御装置１６０４により、各々制御される。

かかる制御装置１６０２〜１６０４は、エネルギ伝達経路の各部位に位置しており、それぞれのシステムにおいて必要な信号を入力し、演算処理を行い、アクチュエータへ信号を出力してシステムの制御を行っている。

なお、図示しないが、メータパネル制御装置、ステアリング制御装置、ナビゲーションシステム制御装置、車両電源システム制御装置などを搭載する車両も考えられる。

かかる構成において、前述したような判定を行うためには、必要な情報が各制御装置で認識されているため、図中の破線で示すように、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）１６０５等により、各制御装置間で必要な情報をやりとりし、判定を行うのがよい。ＣＡＮ１６０５は、各制御装置間でエネルギ伝達の異常判定に関する情報を授受する手段として機能する。

例えば、供給燃料エネルギ、燃焼圧運動エネルギを演算するのに必要な情報は、エンジンシステム制御装置１６０２が多くを有しており、軸出力運動エネルギを演算するのに必要な情報は、トランスミッションシステム制御装置１６０３が多くを有している。したがって、軸出力エネルギ検出値をトランスミッションシステム制御装置１６０３で演算、出力し、演算結果をエンジンシステム制御装置１６０２で入力して判定を行うと、エンジンシステム制御装置１６０２にトランスミッションシステム制御装置１６０３で入力している信号を冗長に入力する必要がなく、より単純なシステム構成で、前述の判定を行うことができる。

各制御装置間でやりとりする情報は、構成により適宜選択すればよく、エネルギ伝達効率異常判定を行う制御装置も、構成により適宜選択できる。

本発明によるエネルギ伝達診断装置を適用できる車両の原動機は、ガソリンエンジンに限られることはなく、当該原動機は、ディーゼルエンジン等の各種内燃機関、電動モータあるいはそれらを組み合わせたハイブリット方式のものであってもよい。

原動機として電動モータを使用する車両では、内燃機関使用のものにおける供給燃料の化学エネルギに代えて電動モータに供給する電気エネルギと電動モータの軸出力エネルギとの比較によってパワートレインの異常判定を行えばよい。

車両のエネルギ伝達効率を診断する手段を有する故障判定装置に関し、エネルギ伝達効率の異常を検出する場合に適用できる。

本発明によるエネルギ伝達診断装置が適用される車両のガソリンエンジンシステムを示す構成図。ガソリンエンジンシステムに用いられるコントロールユニットの構成図。本発明によるエネルギ伝達診断装置が適用される車両の動力伝達経路構成を一実施形態を示す示している構成図。ガソリンエンジンシステムを搭載した車両のエネルギ伝達経路とその様相を示す説明図。本発明による車両のエネルギ伝達診断装置の一つの実施形態を示すブロック図。本実施形態における供給燃料エネルギ演算手段の詳細例を示すブロック図。本実施形態における燃焼圧仕事量演算処理手段の一実施形態を示すブロック図。本実施形態における燃焼圧仕事量推定演算処理手段の一実施形態を示すブロック図。本発明の一実施例の構成を説明する図。本実施形態における軸出力運動エネルギ演算手段の詳細例を示すブロック図。本発明の一実施例の構成を説明する図。本実施形態における損失エネルギ推定演算処理手段の一つの実施形態を示すブロック図。オートマチックトランスミッションに用いられるトルクコンバータの特性例を示すグラフ。本発明による車両の駆動系のエネルギ伝達診断装置の一つの実施形態を示すブロック図。本実施形態における車両運動エネルギ演算手段の詳細例を示すブロック図。実際の車両運転状態と各エネルギの挙動例を示すタイムチャート。本発明による車両のエネルギ伝達診断装置の他の実施形態を示すブロック図。本発明による車両のエネルギ伝達診断装置の他の実施形態を示すブロック図。本発明によるエネルギ伝達診断装置が適用される車両の制御系の一実施形態を示す構成図。

符号の説明

１００カムシャフト
１０１吸気管
１０２エアクリーナ
１０３空気流量計（エアフローセンサ）
１０４スロットルセンサ
１０５スロットルボディ
１０６コレクタ
１０７エンジン
１０８燃料タンク
１０９燃料ポンプ
１１０て燃料圧力レギュレータ
１１１高圧燃料ポンプ
１１２インジェクタ
１１３点火コイル
１１４点火プラグ
１１５コントロールユニット
１１６カム角センサ
１１７クランク角センサ
１１８空燃比センサ
１２１燃料圧力センサ
１２２カムシャフト
１２３水温センサ
１２４電動モータ
１２６コモンレール
１５１トランスミッシ
１５２デファレンシャル装置
１５３車輪
１５４ブレーキ装置
２０１Ｉ／Ｏ−ＬＳＩ
２０２ＥＰ−ＲＯＭ
２０３ＭＰＵ
２０４ＲＡＭ
３０２トルクセンサ
３１０筒内圧センサ
５０１供給燃料エネルギ演算手段
５０２燃焼圧運動エネルギ演算手段
５０３軸出力運動エネルギ演算手段
５０４車両運動エネルギ演算手段
５０５〜５０８比較手段
６０１噴射燃料量演算部
６０２質量燃料量演算部
６０３燃料性状検出手段
６０４燃料発熱量演算部
６０５合計演算部
６０６パージ燃料量検出手段
６０７質量燃料量演算部
６０８燃料の化学エネルギ演算部
７０１単位時間仕事量演算部
７０２、７０３積分器
８０１標準燃費率演算部
８０２燃焼圧仕事推定値演算部
８０３ＥＧＲ補正率演算部
８０４点火時期補正率演算部
８０５空燃比補正率演算部
８０６、８０７乗算器
９０１単位時間仕事量演算部
９０２積分器
１００１微分器
１００２加速仕事演算部
１００３走行抵抗演算部
１００４走行仕事演算部
１００５旋回抵抗演算部
１００６転蛇仕事演算部
１００７ブレーキ仕事演算部
１００８微分器
１００９位置仕事演算部
１０１０合計演算部
１２０１供給燃料エネルギ演算手段
１２０２燃焼圧運動エネルギ変換効率演算手段
１２０３燃焼圧運動エネルギ演算手段
１２０４軸出力運動エネルギ変換効率演算手段
１２０５軸出力運動エネルギ演算手段
１２０６車両運動エネルギ変換効率演算手段
１２０７車両運動エネルギ演算手段
１２０８燃焼圧運動エネルギ推定値演算手段
１２０９軸出力運動エネルギ推定値演算手段
１２１０車両運動エネルギ推定値演算手段
１２１１〜１２１６積分器
１２１７燃焼効率変化率演算手段
１２１８エンジン効率変化率演算手段
１２１９駆動系効率変化率演算手段
１２２０異常部位特定判定手段
１２２１車両運動エネルギ推定値演算手段
１２２２積分器
１２２３エネルギ変換効率変化率演算手段
１４０１冷却水ポンプ動力推定部
１４０２オイルポンプ動力推定部
１４０３パワーステ動力推定部
１４０４エアコン動力推定部
１４０５摩擦損失推定部
１４０６合計演算部
１５０１出力エネルギ演算部
１５０２入力エネルギ演算部
１５０３入出力エネルギ比演算部
１５０４駆動系異常判定部
１６０２エンジンシステム制御装置
１６０３トランスミッションシステム制御装置
１６０４ブレーキシステム制御装置
１６０５ＣＡＮ

Claims

入力エネルギを伝達して少なくとも一つのエネルギ伝達形態である中間エネルギに変換し、該中間エネルギを伝達して出力エネルギに変換する車両のエネルギ伝達系の前記入力エネルギを演算する入力エネルギ演算手段と、
前記出力エネルギを演算する出力エネルギ演算手段と、
前記中間エネルギを演算する中間エネルギ演算手段と、
前記入力エネルギと前記出力エネルギを比較して前記車両の燃費異常を判定する比較手段と、
前記入力エネルギと前記出力エネルギと前記中間エネルギとを相互比較して前記エネルギ伝達系の異常を判定し、該異常と判定された比較結果の比較対象間のエネルギ伝達系を異常部位として特定する異常部位特定判定手段と、を有し、
前記入力エネルギは燃料の化学エネルギであり、
前記出力エネルギは前記車両の運動エネルギであり、
前記中間エネルギは少なくとも燃焼圧運動エネルギと軸出力運動エネルギと車輪出力運動エネルギとを含むことを特徴とする車両のエネルギ伝達診断装置。
エネルギ伝達系の各部の制御を分担して行う複数の制御装置を有し、前記複数の制御装置間でエネルギ伝達の異常判定に関する情報を授受する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両のエネルギ伝達診断装置。