JP7059735B2 - 故障判定装置および故障判定データ取得装置 - Google Patents

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Description

本開示は、故障判定装置および故障判定データ取得装置に関する。
従来、車両の内燃機関においては、内燃機関に関連する部位の動作の補正が行われることが知られている。例えば、特許文献１には、複数の気筒を有する内燃機関において、各気筒間のばらつきを抑制するため、各気筒における燃料噴射量を補正する技術が開示されている。
このような技術では、過剰な補正を防止するため、上記の部位の動作の補正量には制限値が定められていることが一般的に知られている。上記の補正量が制限値となる回数が多くなると、内燃機関に故障が発生していると考えられるため、部品の交換等が行われる。
特開２０１７－２５７６１号公報
しかしながら、上記の補正量は、内燃機関の故障以外の要因によって増大することがあるので、補正量が増大したことのみで内燃機関に故障が発生すると判定すると、正常な部品を交換したり、故障が生じていない車両を修理に出したりする場合が生じるおそれがある。そのため、内燃機関の故障判定の精度のさらなる向上が望まれる。
本開示の目的は、内燃機関の故障判定の精度を向上させることが可能な故障判定装置および故障判定データ取得装置を提供することである。
本開示に係る故障判定装置は、
内燃機関に関連する部位の動作の補正量を示す補正量データを参照して前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する第１判定部と、
前記内燃機関の故障の可能性があると判定された場合、前記補正量に影響を及ぼす要因を示す影響要因データを取得するデータ取得部と、
前記補正量データを、取得した前記影響要因データと併せて参照して、前記内燃機関が故障しているか否かについて判定する第２判定部と、
を備え、
前記補正量は、前記内燃機関に関連する部位の動作補正が複数回行われた際、車両が一定距離走行する期間毎の前記動作補正における補正量であり、
前記第１判定部は、各期間の前記補正量の最大値が前記補正量の制限値である期間の数に基づいて、前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する。
本開示に係る故障判定データ取得装置は、
内燃機関に関連する部位の動作の補正量を示す補正量データを参照して前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する第１判定部と、
前記内燃機関の故障の可能性があると判定された場合、前記補正量に影響を及ぼす要因を示す影響要因データを取得するデータ取得部と、
前記内燃機関が故障しているか否かについての判定のために、前記補正量を示すデータと、取得した前記影響要因データとを、互いに対応付けて内部に保存および／または外部に伝送するデータ処理部と、
を備え、
前記補正量は、前記内燃機関に関連する部位の動作補正が複数回行われた際、車両が一定距離走行する期間毎の前記動作補正における補正量であり、
前記第１判定部は、各期間の前記補正量の最大値が前記補正量の制限値である期間の数に基づいて、前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する。
本開示によれば、内燃機関の故障判定の精度を向上させることができる。
本開示の実施の形態に係る故障判定システムを示す図である。 車両の内燃機関の構成の一部を示す図である。 車両の走行距離と気筒の補正量との関係を示す図である。 故障判定装置を示すブロック図である。 時間と、気筒の補正量との関係を示す図である。 故障判定装置における故障判定制御の動作例を示すフローチャートである。
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る故障判定システム１を示す図である。
図１に示すように、故障判定システム１は、車両１０とデータ収集センター２０の故障判定装置１００とが連動して車両１０の内燃機関１１（図２参照）の故障を判定するシステムである。故障判定装置１００は、車両１０の内燃機関１１の故障を判定する装置であり、車両１０の内燃機関１１の状態を示すデータを収集するデータ収集センター２０に設けられている。
故障判定装置１００は、無線通信回線を介して車両１０と接続されており、車両１０から所定の時間間隔で、車両１０の内燃機関１１の状態を示すデータを受信する。また、故障判定装置１００は、電気通信回線等のネットワークを介して車両１０を管理する管理基地局３０に接続されている。
管理基地局３０では、故障判定装置１００から車両１０の内燃機関１１に故障が発生した旨の通知を受けると、内燃機関１１に故障が発生した旨や、車両１０の部品交換等の注意喚起を示す通知が運転者にされる。
次に、車両１０の内燃機関１１の構成の一部について説明する。図２は、内燃機関１１の構成の一部を示す図である。
図２に示すように、車両１０は、内燃機関１１と、インジェクタ１２と、角速度検出部１３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４と、通信部１５とを有する。
内燃機関１１は、例えばディーゼルエンジンであり、４つの気筒１１Ａと、クランクシャフト１１Ｂとを有する。４つの気筒１１Ａは、回転可能なクランクシャフト１１Ｂにそれぞれ設けられている。
インジェクタ１２は、４つの気筒１１Ａのそれぞれに対応して設けられており、各気筒１１Ａに燃料を噴射する。
角速度検出部１３は、各気筒１１Ａの角速度を検出し、ＥＣＵ１４に出力する。
ＥＣＵ１４は、電子制御ユニットであり、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。ＥＣＵ１４は、予め設定されたプログラムに基づいて、各気筒１１Ａの動作ばらつきを補正する。
具体的には、ＥＣＵ１４は、角速度検出部１３の検出結果に基づいて、各気筒１１Ａの角速度の平均値を算出し、各気筒１１Ａの角速度が平均値になるように、各インジェクタ１２の燃料噴射量を補正する。
例えば、１つの気筒１１Ａの角速度が、平均値よりも小さい場合、ＥＣＵ１４は、当該気筒１１Ａの角速度が平均値になるように、インジェクタ１２の燃料噴射量を多くする。また、１つの気筒１１Ａの角速度が、平均値よりも大きい場合、ＥＣＵ１４は、当該気筒１１Ａの角速度が平均値になるように、インジェクタ１２の燃料噴射量を少なくする。
ＥＣＵ１４は、上記気筒１１Ａの動作バラツキが生じる度に、上記の動作補正を行う。つまり、上記の動作補正は、当該動作バラツキの発生に応じて複数回行われる。ＥＣＵ１４は、複数回の気筒１１Ａの動作補正の補正量を時系列的に示す補正量データを通信部１５に出力する。また、ＥＣＵ１４は、故障判定装置１００からの要求があった場合、内燃機関１１の状態を時系列的に示す時系列データを通信部１５に出力する。
内燃機関１１の状態を示す時系列データには、補正量データと、気筒１１Ａ内の温度に関するデータ、燃料の温度に関するデータ、排気管におけるディーゼルパティキュレートフィルタでの再生処理の実行に関するデータ等の影響要因データとが含まれる。影響要因データは、後述するが、補正量に影響を及ぼす要因となるデータであって、行われる動作補正に対応するデータである。
通信部１５は、補正量データのうち、車両１０が一定距離走行する期間内の補正量の最大値を期間毎にデータ収集センター２０（故障判定装置１００）に送信する。図３は、車両１０の走行距離と気筒１１Ａの補正量との関係を示す図である。
通信部１５は、例えば、図３に示すように、車両１０がＤｋｍ走行する期間毎の補正量の最大値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をデータ収集センター２０に送信する。Ｄは、任意に設定可能な値である。
最大値Ｍ１は、車両１０の走行距離が０ｋｍ～Ｄｋｍの第１期間の補正量の最大値である。最大値Ｍ２は、車両１０の走行距離がＤｋｍ～２×Ｄｋｍの第２期間の補正量の最大値である。最大値Ｍ３は、車両１０の走行距離が２×Ｄｋｍ～３×Ｄｋｍの第３期間の補正量の最大値である。
また、気筒１１Ａの補正量には、過剰な補正量となることを防止するため、制限値が設定されている。そのため、制限値を超えるような補正量となる場合には、当該制限値が補正量の最大値として決定される。図３に示す例では、第２期間の補正量の最大値Ｍ２と、第３期間の補正量の最大値Ｍ３とが制限値とされている。
次に、故障判定装置１００の詳細について説明する。図４は、故障判定装置１００を示すブロック図である。
図４に示すように、故障判定装置１００は、第１通信部１１０と、第２通信部１２０と、制御部１３０と、記憶部１４０とを有する。
第１通信部１１０は、車両１０から内燃機関１１に関する情報を受信し、制御部１３０または記憶部１４０に出力する。内燃機関１１に関する情報には、車両１０が一定距離走行する期間毎の補正量の最大値と、上記の時系列データとが含まれる。車両１０が一定距離走行する期間毎の補正量の最大値は、記憶部１４０に出力されて記憶される。
また、時系列データは、制御部１３０の要求があった場合のみ、第１通信部１１０に受信され、制御部１３０に出力される。なお、当該時系列データは、記憶部１４０に記憶されても良い。
第２通信部１２０は、制御部１３０により、車両１０の内燃機関１１が故障していると判定された場合、その旨を示す情報を外部に通知する。具体的には、第２通信部１２０は、その旨を管理基地局３０に送信する。第２通信部１２０は、本開示の「通知部」に対応する。
制御部１３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部１３０は、予め設定されたプログラムに基づいて、車両１０の内燃機関１１の故障を判定するように構成されている。
制御部１３０は、第１判定部１３１と、第２判定部１３２とを有する。
第１判定部１３１は、記憶部１４０から補正量の最大値を参照して、各期間における最大値に基づいて、内燃機関１１の故障の可能性がある否かについて判定する。第１判定部１３１は、各期間のうち２回以上連続した期間において、補正量の最大値が制限値である場合、内燃機関１１の故障の可能性があると判定する。
例えば、図３に示す例では、第２期間と第３期間のように２回連続した期間において、補正量の最大値が制限値に達している。この場合、第１判定部１３１は、内燃機関１１の故障の可能性があると判定する。
また、第１判定部１３１は、補正量の最大値が制限値である期間が連続して存在しない場合、内燃機関１１の故障の可能性がないと判定する。
第１判定部１３１は、内燃機関１１の故障の可能性があると判定した場合、第１通信部１１０を制御して、その後の時系列データを車両１０に送信するよう要求する。第１通信部１１０は、本開示の「データ取得部」に対応する。
時系列データは、第１通信部１１０により取得される、内燃機関１１の故障の可能性があると判定された後の、動作補正における補正量を時系列的に示す補正量データ、および、動作補正に対応する、補正量に影響を及ぼす要因を時系列的に示す影響要因データである。
第２判定部１３２は、第１通信部１１０により受信された時系列データに基づいて内燃機関１１が故障しているか否かについて判定する。具体的には、第２判定部１３２は、補正量データを、影響要因データと併せて参照して、内燃機関１１が故障しているか否かについて判定する。
影響要因データは、上述した通り、気筒１１Ａ内の温度に関するデータ、燃料の温度に関するデータ、排気管（図示せず）に設けられるフィルタの一例としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（図示せず）での再生処理の実行に関するデータであり、各気筒１１Ａの補正量に影響を及ぼす要因となり得るデータである。
例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理の実行によって、各気筒１１Ａの補正量が増大する点について説明する。再生処理は、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集される煤を燃焼させる処理であり、例えばインジェクタ１２の燃料噴射量が増大させる等の制御が行われる。その結果、当該燃料噴射量が、気筒１１Ａのばらつきを補正するのに適した量から外れやすくなるので、補正量が増大してしまう場合がある。
また、気筒１１Ａ内の温度によって、各気筒１１Ａの補正量が増大する点については、当該温度が低い場合、噴射された燃料が着火しにくくなるので、補正量が増大してしまう場合がある。また、燃料の温度によって、各気筒１１Ａの補正量が増大する点については、当該温度が低い場合、燃料の粘性が高くなり、各気筒１１Ａに分配される燃料にバラツキが生じやすくなるので、補正量が増大してしまう場合がある。
そのため、第２判定部１３２は、影響要因データに係る補正量を排除して残る補正量に基づいて、内燃機関１１が故障しているか否かについて判定する。つまり、第２判定部１３２は、補正量の最大値が制限値に達したタイミングで、当該タイミングで再生処理が行われていた場合、そのタイミングを、内燃機関１１の故障の判定対象としない。
例えば、図５に示すように、内燃機関１１に故障の可能性があると判定された後、補正量の最大値が制限値に、時刻ｔ１、ｔ２のときに達した場合について説明する。このときにおいて、再生処理が時刻ｔ１を含む範囲である時刻ｔ１０～ｔ１１の範囲で行われていた場合、時刻ｔ１である部分は判定対象とされず、当該時刻ｔ１を含む再生処理期間において、他に制限値に達していない場合、当該期間は、補正量の最大値が制限値に達していない期間とされる。
また、時刻ｔ２の際に、再生処理が行われていないと、当該時刻ｔ２は、判定対象とされて、時刻ｔ２を含む期間は、補正量の最大値が制限値に達した期間とされる。当該期間が連続で続く場合、第２判定部１３２は、内燃機関１１が故障していると判定する。
このように、二段階に分けて内燃機関１１の故障判定を行うことで、内燃機関１１の故障判定の精度を向上させることができる。また、第１判定部１３１が内燃機関１１の故障の可能性があると判定した場合に限り、時系列データが取得されるため、膨大なデータが常時、やり取りされるわけではない。その結果、データ収集センター２０では、何台もの車両１０のデータのやり取りが行われることを考慮すると、故障判定の効率を大幅に向上させることができる。
以上のように構成された故障判定装置１００の故障判定制御の動作例について説明する。図６は、故障判定装置１００における故障判定制御の動作例を示すフローチャートである。図６における処理は、所定時間毎に適宜実行される。
図６に示すように、制御部１３０は、記憶部１４０に記憶された補正量の最大値を取得する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１３０は、最大値が制限値である期間が連続してあるか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。
判定の結果、最大値が制限値に達した期間が連続してない場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、最大値が制限値である期間が連続してある場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、制御部１３０は、車両１０から時系列データを、第１通信部１１０を介して要求し、当該時系列データを取得する（ステップＳ１０３）。
次に、制御部１３０は、時系列データに基づいて、補正量から影響要因データを排除する（ステップＳ１０４）。次に、制御部１３０は、排除後で補正量の最大値（排除後最大値）が制限値である期間が連続であるか否かについて判定する（ステップＳ１０５）。
判定の結果、排除後最大値が制限値である期間が連続でない場合（ステップＳ１０５、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、排除後最大値が制限値である期間が連続である場合（ステップＳ１０５、ＹＥＳ）、制御部１３０は、内燃機関１１が故障していると判定し（ステップＳ１０６）、外部にその旨を通知する（ステップＳ１０７）。その後、本制御は終了する。
以上のように構成された本実施の形態によれば、第１判定部１３１および第２判定部１３２により、二段階に分けて内燃機関１１の故障判定を行う。具体的には、第１判定部１３１によって、内燃機関１１の故障の可能性を探り、内燃機関１１の故障の可能性がある場合、第２判定部１３２により、時系列データを用いて詳細に内燃機関１１の故障を判定する。その結果、補正量の変動のみによって、内部機関１１の故障判定を行う構成と比較して、内燃機関１１の故障判定の精度を向上させることができる。
特に、第２判定部１３２により、影響要因データに関連する補正量を排除して、内燃機関１１が故障しているか否かについて判定する。その結果、内燃機関１１の故障判定を正確に行うことができるので、部品を無駄に交換したり、車両１０を無駄に修理に出したりすることを防止することができる。
また、第１判定部１３１が内燃機関１１の故障の可能性があると判定した場合に限り、時系列データが取得されるため、膨大なデータが常時、やり取りされるわけではない。膨大なデータが常時、やり取りされると、通信データがその分多くなるため、故障判定の効率が大幅に低下する。また、データ収集センター２０では、何台もの車両１０のデータのやり取りが行われるため、全ての車両１０から膨大なデータが常時やり取りされると、さらに判定効率が低下する。しかし、本実施の形態では、膨大なデータが常時、やり取りされないので、故障判定の効率を大幅に向上させることができる。
なお、上記実施の形態では、複数の気筒１１Ａを、内燃機関１１に関連する部位として例示したが、本開示はこれに限定されず、内燃機関１１の状態をフィードバックできるものであれば、その他の部位であっても良い。例えば、当該部位をコモンレール式の燃料噴射装置におけるコモンレールであっても良い。
例えば、コモンレールの圧力値を所定の目標値にする補正が行われたときの補正量が、排気管の詰まり、燃料の不具合、ガス欠の発生に起因して増大する場合がある。このような場合、上記の補正量に影響を及ぼす影響要因データを排除することで、内燃機関１１の故障判定の精度を向上させることができる。
また、上記実施の形態では、データ収集センター２０に設けられる装置が故障判定装置１００であったが、本開示はこれに限定されず、第２判定部１３２を有していない、故障判定データ取得装置であっても良い。この場合、取得した時系列データが、例えば記憶部１４０（データ処理部）に保存され、保存された時系列データを参照した人間が、内燃機関１１が故障しているか否かについて判定するようにしても良い。また、別の判定装置に時系列データが、例えば、第２通信部１２０（データ処理部）に伝送され、当該判定装置が、内燃機関１１が故障しているかについて判定するようにしても良い。
また、上記実施の形態では、第１判定部１３１が２回連続した期間において、補正量の最大値が制限値である場合、内燃機関１１の故障の可能性があると判定したが、本開示はこれに限定されない。例えば、補正量の最大値が制限値である期間が３回以上連続した場合、第１判定部１３１が、内燃機関１１の故障の可能性があると判定しても良い。また、最大値が補正量の制限値である期間の数が、所定個以上になった場合、第１判定部１３１が、内燃機関１１の故障の可能性があると判定しても良い。
また、上記実施の形態では、内燃機関１１の故障の可能性があると判定された後の、時系列データを取得していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、過去の時系列データが車両１０等に記憶されている場合、過去の時系列データを取得するようにしても良い。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示の故障判定装置は、内燃機関の故障判定の精度を向上させることが可能な故障判定装置および故障判定データ取得装置として有用である。
１ 故障判定システム
１０ 車両
１１ 内燃機関
１１Ａ 気筒
１１Ｂ クランクシャフト
１２ インジェクタ
１３ 角速度検出部
１４ ＥＣＵ
１５ 通信部
２０ データ収集センター
３０ 管理基地局
１００ 故障判定装置
１１０ 第１通信部
１２０ 第２通信部
１３０ 制御部
１３１ 第１判定部
１３２ 第２判定部
１４０ 記憶部

Claims (8)

  1. 内燃機関に関連する部位の動作の補正量を示す補正量データを参照して前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する第１判定部と、
    前記内燃機関の故障の可能性があると判定された場合、前記補正量に影響を及ぼす要因を示す影響要因データを取得するデータ取得部と、
    前記補正量データを、取得した前記影響要因データと併せて参照して、前記内燃機関が故障しているか否かについて判定する第２判定部と、
    を備え、
    前記補正量は、前記内燃機関に関連する部位の動作補正が複数回行われた際、車両が一定距離走行する期間毎の前記動作補正における補正量であり、
    前記第１判定部は、各期間の前記補正量の最大値が前記補正量の制限値である期間の数に基づいて、前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する、
    故障判定装置。
  2. 前記データ取得部は、前記内燃機関の故障の可能性があると判定された後の、前記動作補正における補正量を時系列的に示す補正量データと、前記動作補正における前記補正量に影響を及ぼす要因を時系列的に示す影響要因データとを取得する、
    請求項１に記載の故障判定装置。
  3. 前記第２判定部は、前記影響要因データに係る前記補正量を排除して残る前記補正量に基づいて、前記内燃機関が故障しているか否かについて判定する、
    請求項２に記載の故障判定装置。
  4. 前記第１判定部は、各期間のうち２回以上連続した期間において、前記補正量の最大値が前記補正量の制限値である場合、前記内燃機関の故障の可能性があると判定する、
    請求項１～３の何れか１項に記載の故障判定装置。
  5. 前記影響要因データは、排気管におけるフィルタの再生処理の実行に関するデータを含む、
    請求項１～４の何れか１項に記載の故障判定装置。
  6. 前記第２判定部による判定結果を外部に通知する通知部を備える、
    請求項１～５の何れか１項に記載の故障判定装置。
  7. 前記内燃機関に関連する部位は、前記内燃機関に設けられる複数の気筒である、
    請求項１～６の何れか１項に記載の故障判定装置。
  8. 内燃機関に関連する部位の動作の補正量を示す補正量データを参照して前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する第１判定部と、
    前記内燃機関の故障の可能性があると判定された場合、前記補正量に影響を及ぼす要因を示す影響要因データを取得するデータ取得部と、
    前記内燃機関が故障しているか否かについての判定のために、前記補正量を示すデータと、取得した前記影響要因データとを、互いに対応付けて内部に保存および／または外部に伝送するデータ処理部と、
    を備え、
    前記補正量は、前記内燃機関に関連する部位の動作補正が複数回行われた際、車両が一定距離走行する期間毎の前記動作補正における補正量であり、
    前記第１判定部は、各期間の前記補正量の最大値が前記補正量の制限値である期間の数に基づいて、前記内燃機関の故障の可能性があるか否かについて判定する、
    故障判定データ取得装置。
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