JP7035916B2 - 筒内圧センサの故障診断装置 - Google Patents
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Description
エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。
第1吸気温度センサSW2:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の温度に対応する信号を出力する
第1圧力センサSW3:吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に入るガスの圧力に対応する信号を出力する
第2吸気温度センサSW4:吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度に対応する信号を出力する
吸気圧センサSW5:サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力に対応する信号を出力する
筒内圧センサSW6:各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力に対応する信号を出力する
排気温度センサSW7:排気通路50に配置されかつ、燃焼室17から排出した排気ガスの温度に対応する信号を出力する
リニアO2センサSW8:排気通路50における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
ラムダO2センサSW9:上流の触媒コンバーターにおける三元触媒511の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
水温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度に対応する信号を出力する
クランク角センサSW11:エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角に対応する信号を出力する
アクセル開度センサSW12:アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に比例するアクセル開度に対応する信号を出力する
吸気カム角センサSW13:エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角に対応する信号を出力する
排気カム角センサSW14:エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角に対応する信号を出力する
EGR差圧センサSW15:EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧に対応する信号を出力する
燃圧センサSW16:燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力に対応する信号を出力する
第3吸気温度センサSW17:サージタンク42に取り付けられかつ、サージタンク42内のガスの温度、換言すると燃焼室17に入る吸気の温度に対応する信号を出力する。
図4は、筒内圧センサSW6の構成を例示している。筒内圧センサSW6は、燃焼室17内に臨んで配設されるダイヤフラム71を有している。ダイヤフラム71は、可撓性を有する材料によって構成されている。ダイヤフラム71は、筒内圧センサSW6の先端に配設されている。ダイヤフラム71の周縁部は、ハウジングに支持されている。ハウジングは、アウタハウジング72とインナハウジング73とを有している。燃焼室17内の圧力が高くなると、ダイヤフラム71の外面が押されることによって、アウタハウジング72及びインナハウジング73に支持されていないダイヤフラム71の中央部が撓む。
エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態のときに、圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
図6は、エンジン1の制御ロジックを実行するECU10の機能構成を例示するブロック図である。ECU10は、メモリ102に記憶している制御ロジックに従いエンジン1を運転する。具体的にECU10は、各センサSW1~SW17の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、燃焼室17の中の燃焼が、運転状態に応じたSI率の燃焼となるよう、燃焼室17の中の状態量の調節、噴射量の調節、噴射タイミングの調節、及び、点火タイミングの調節を行うための演算を行う。
SPCCI燃焼は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせた燃焼形態であるため、SI燃焼に起因したノッキング、及び、CI燃焼に起因したノッキングのそれぞれが発生する可能性がある。SI燃焼に起因したノッキングをSIノックとし、CI燃焼に起因したノッキングをCIノックとすると、SIノックとは、燃焼室17内において混合気がSI燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火(正常なCI燃焼とは明確に異なる局所自着火)により急速燃焼する現象のことであり、CIノックとは、CI燃焼による圧力変動に起因してエンジン1の主要部品(シリンダブロック/ヘッド、ピストン、クランクジャーナル部など)が共振する現象のことである。SIノックは、局所自着火により燃焼室17内で気柱振動が起きることにより、約6.3kHzの周波数をもった大きな騒音として出現する。一方、CIノックは、エンジン1の主要部品の共振が起きることにより、約1~4kHzの周波数(より厳密には当該範囲に含まれる複数の周波数)をもった大きな騒音として出現する。このように、SIノックとCIノックとは、異なる原因に起因した異なる周波数の騒音として出現するものである。
SPCCI燃焼を行うエンジン1は、前述の通り、筒内圧センサSW6の検知信号を用いて、点火制御及び燃焼騒音の抑制制御を行う。エンジン1において、筒内圧センサSW6の検知信号は重要である。筒内圧センサSW6の故障によって、誤った検知信号が出力されてしまうと、エンジン1の運転制御に支障が生じる恐れがある。そこで、エンジン1は、筒内圧センサSW6の故障診断装置を備えている。
図9は、筒内圧センサSW6が正常であるときに出力する検知信号と、筒内圧センサSW6が故障しているときに出力する検知信号と、の例を示している。図9の横軸はクランク角であり、0は圧縮上死点である。図9の縦軸は、筒内圧力であり、筒内圧力は、筒内圧センサSW6の検知信号に比例する。
図12は、筒内圧センサSW6が正常であるときに出力する検知信号と、筒内圧センサSW6が故障しているときに出力する検知信号と、の例を示している。図12の横軸はクランク角であり、図12の縦軸は、燃焼室17内の圧力(つまり、筒内圧センサSW6の検知信号に相当)である。
図14A及び14Bは、故障診断装置100が実行する、筒内圧センサSW6の故障診断の手順を示すフローチャートである。スタート後のステップS1において、故障診断装置100は、各センサSW1~SW17の検知信号を読み込む。続くステップS2において、エンジン制御部112は、減速燃料カット条件が成立したか否かを判定する。エンジン制御部112は、具体的には、アクセル開度センサSW12の検知信号に基づいて、アクセル開度がゼロになったか否かを判定する。アクセル開度がゼロになって減速燃料カット条件が成立したときには、プロセスはステップS3に進む。減速燃料カット条件が成立していないときには、プロセスはリターンする。
図16は、筒内圧センサSW6の故障診断装置100が、図14A及び14Bのフローチャートに従って筒内圧センサSW6の故障診断を行ったときの、各パラメータの変化を例示するタイムチャートである。図16の横軸は、時間の経過を示している。
図17は、筒内圧センサSW6の故障診断に係るフローの変形例を示している。図17のステップS14~S28は、図14BのステップS14~S24に置き換わる。
100 故障診断装置
111 診断部
112 エンジン制御部
1111 読込部
1112 故障判定部
1113 制限部
1114 ディレイ判定部
1115 バルブタイミング判定部
1116 基準位相判定部
17 燃焼室
23 吸気S-VT(可変機構)
25 点火プラグ(点火部)
3 ピストン
6 インジェクタ(燃料噴射部)
SW1 エアフローセンサ(計測部)
SW2 第1吸気温度センサ(計測部)
SW3 第1圧力センサ(計測部)
SW4 第2吸気温度センサ(計測部)
SW5 吸気圧センサ(計測部)
SW6 筒内圧センサ(計測部)
SW7 排気温度センサ(計測部)
SW8 リニアO2センサ(計測部)
SW9 ラムダO2センサ(計測部)
SW10 水温センサ(計測部)
SW11 クランク角センサ(計測部)
SW12 アクセル開度センサ(計測部)
SW13 吸気カム角センサ(計測部)
SW14 排気カム角センサ(計測部)
SW15 EGR差圧センサ(計測部)
SW16 燃圧センサ(計測部)
SW17 第3吸気温度センサ(計測部)
Claims (5)
- 自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
少なくとも前記筒内圧センサを含む検知部の信号が入力されかつ、前記検知部の信号に基づいて前記エンジンを運転するエンジン制御部と、
前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、前記筒内圧センサの信号に基づいて前記筒内圧センサの故障を診断する診断部と、
吸気弁のバルブタイミングを変更する可変機構と、を備え、
前記エンジン制御部は、前記自動車の走行中に燃料カット条件が成立したときに、前記エンジンへの燃料の供給を停止し、
前記エンジン制御部は、前記エンジンへの燃料の供給を停止した後、前記吸気弁の閉弁タイミングが予め定めた目標タイミングになるよう、前記可変機構を通じて前記バルブタイミングを変更し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから設定時間が経過するまでは、前記筒内圧センサの故障診断の実行を制限する制限部を有し、
前記制限部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止した後、前記吸気弁の閉弁タイミングが前記目標タイミングになりかつ、前記設定時間が経過するまでは、前記筒内圧センサの故障診断の実行を制限し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから前記設定時間が経過した後に、前記筒内圧センサの信号を読み込むと共に、前記読み込んだ前記筒内圧センサの信号に基づいて、前記筒内圧センサの故障を診断し、
前記設定時間は、前記吸気弁の閉弁タイミングが前記目標タイミングになるまでの最短の変更時間よりも長くかつ、前記吸気弁の閉弁タイミングが前記目標タイミングになるまでの最長の変更時間よりも短い筒内圧センサの故障診断装置。 - 自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
少なくとも前記筒内圧センサを含む検知部の信号が入力されかつ、前記検知部の信号に基づいて前記エンジンを運転するエンジン制御部と、
前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、前記筒内圧センサの信号に基づいて前記筒内圧センサの故障を診断する診断部と、を備え、
前記エンジン制御部は、前記自動車の走行中に燃料カット条件が成立したときに、前記エンジンへの燃料の供給を停止し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから設定時間が経過するまでは、前記筒内圧センサの故障診断の実行を制限する制限部を有し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから前記設定時間が経過した後に、前記筒内圧センサの信号を読み込むと共に、前記読み込んだ前記筒内圧センサの信号に基づいて、前記筒内圧センサの故障を診断し、
前記診断部は、前記筒内圧センサの信号の位相が、前記燃焼室の容積変化に伴う圧力変化の位相に対し、予め定めたしきい値よりも遅れているときに、前記筒内圧センサが故障であると診断する筒内圧センサの故障診断装置。 - 自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
少なくとも前記筒内圧センサを含む検知部の信号が入力されかつ、前記検知部の信号に基づいて前記エンジンを運転するエンジン制御部と、
前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、前記筒内圧センサの信号に基づいて前記筒内圧センサの故障を診断する診断部と、を備え、
前記エンジン制御部は、前記自動車の走行中に燃料カット条件が成立したときに、前記エンジンへの燃料の供給を停止し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから設定時間が経過するまでは、前記筒内圧センサの故障診断の実行を制限する制限部を有し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから前記設定時間が経過した後に、前記筒内圧センサの信号を読み込むと共に、前記読み込んだ前記筒内圧センサの信号に基づいて、前記筒内圧センサの故障を診断し、
前記診断部は、圧縮上死点に対して特定クランク角だけ進角したタイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値と、前記圧縮上死点に対して前記特定クランク角だけ遅角したタイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値との差が、予め定めたしきい値よりも大きいときに、前記筒内圧センサが故障であると診断する筒内圧センサの故障診断装置。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止してから前記設定時間が経過したことを判定する判定部を有し、
前記診断部は、前記判定部が前記設定時間の経過を判定した後に、前記筒内圧センサの故障診断を実行する筒内圧センサの故障診断装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記エンジン制御部の点火信号を受けて前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部を備え、
前記燃焼室内の混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記エンジン制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に前記点火信号を出力し、
前記エンジン制御部はまた、前記筒内圧センサの信号に基づき、前記未燃混合気が自己着火したタイミングを推定する筒内圧センサの故障診断装置。
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