JP7095622B2 - 車両の診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の診断装置に関する。

特許文献１には、内燃機関に生じる失火の検出を行う制御装置が開示されている。特許文献１に開示されている制御装置では、燃料レベルセンサから検出される燃料レベルが所定値未満である場合に、失火の要因が燃料の不足であると判定している。

特開２００２－１３８８９４号公報

燃料レベルセンサは、燃料タンク内の燃料の液面に浮かぶフロートの高さに基づいて燃料レベルを検出する。このため、振動によって液面が揺れると、フロートが移動して燃料レベルが一時的に変化することがある。すなわち、燃料レベルは、燃料の残量を精確に反映するものではなく、燃料の残量を反映する値とは異なる値を示している場合がある。たとえば、特許文献１に開示されているような燃料レベルと所定値との比較に基づいて行う燃料不足であるか否かの判定を、車両の走行中に実施する場合、燃料が残っているにもかかわらず燃料不足であると判定する虞がある。このように、燃料不足が要因となり得る異常の要因を車両の走行中に判定する場合には、判定結果が誤ったものになる虞があった。

上記課題を解決するための車両の診断装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料を汲み上げる燃料ポンプと、を含む燃料供給系を有し、前記燃料タンク内における燃料の液面に浮かぶフロートの位置に応じて燃料の液面の高さを検出する燃料レベル検出部を有する車両に適用される車両の診断装置であり、内燃機関の機関回転数と燃料圧力とに基づいて前記燃料供給系の異常によるエンジンストールの発生を検出する診断部、を備え、前記診断部は、車両が走行中であるときに前記エンジンストールの発生を検出したとき、規定期間内に前記液面の高さの変動が検出される場合には、前記燃料ポンプに異常があると判定し、車両が走行中であるときに前記エンジンストールの発生を検出したとき、前記規定期間内に前記液面の高さの変動が検出されない場合には、前記燃料タンク内の燃料が不足していると判定することをその要旨とする。

上記構成によれば、車両が走行中であるときに燃料供給系の異常によるエンジンストールの発生が検出されたとき、燃料の液面の高さが一時的に低い値を示したとしても規定期間内に液面の高さの変動が検出される場合には、燃料タンク内に燃料が残っていると判定される。この場合、上記構成では、燃料タンク内に燃料が残っている状態で燃料供給系の異常によるエンジンストールが発生していることに基づいて、燃料ポンプの異常がエンジンストールの要因であると判定される。一方、規定期間内に液面の高さの変動が検出されない場合には、燃料不足がエンジンストールの要因であると判定される。これによって、車両の走行中に発生する燃料供給系の異常によるエンジンストールの要因が燃料ポンプの異常であるにもかかわらず、燃料不足であると判定されることを抑制できる。

車両の診断装置の一実施形態を構成する制御装置と、車両とを示す模式図。 同実施形態にかかる制御装置を示すブロック図。 同実施形態にかかる制御装置が実施する診断処理のフローチャート。

以下、車両の診断装置の一実施形態について、図１～図３を参照して説明する。
図１は、制御装置１０と、制御装置１０が制御対象とする車両９０と、を示している。
車両９０は、機関部８０と、機関部８０に燃料を供給する燃料供給系２０と、を備えている。

機関部８０は、燃料供給系２０から供給された燃料を噴射する燃料噴射弁を備えている。燃料と空気との混合気の燃焼によって、出力軸であるクランク軸を回転させる。
燃料供給系２０は、燃料を貯留する燃料タンク２１と、ポンプユニット２２と、を備えている。ポンプユニット２２は、燃料タンク２１内に配置されている。ポンプユニット２２は、燃料を汲み上げる燃料ポンプ２３を備えている。燃料ポンプ２３は、吸入口２４から吸引した燃料を吐出して機関部８０に供給する。ポンプユニット２２は、燃料タンク２１内の燃料の残量を検出するためのレベルセンサ部３０を備えている。

レベルセンサ部３０は、燃料の液面に浮かぶフロート３３を備えている。フロート３３には、アーム３２が接続されている。レベルセンサ部３０は、アーム３２におけるフロート３３とは反対側の端部と接続されている回転部３１を備えている。回転部３１は、フロート３３の浮き沈みがアーム３２を介して伝達されることによって回転可能に構成されている。レベルセンサ部３０は、回転部３１の回転角を検出信号として制御装置１０に出力する。

レベルセンサ部３０は、アーム３２の回動範囲を規制する機構を備えている。当該機構は、下限ストッパ３５と上限ストッパ３４とによって構成されている。換言すれば、下限ストッパ３５および上限ストッパ３４は、回転部３１の回転範囲を規制している。

下限ストッパ３５は、アーム３２が下限ストッパ３５に当接しているときにフロート３３が燃料タンク２１の底に接触しないように位置が設定されている。図１には、下限ストッパ３５に当接しているアーム３２と、当該アーム３２に接続されているフロート３３と、を実線で示している。

上限ストッパ３４は、アーム３２が上限ストッパ３４に当接しているときにフロート３３が燃料タンク２１の天井に接触しないように位置が設定されている。図１には、上限ストッパ３４に当接しているアーム３２と、当該アーム３２に接続されているフロート３３と、を二点鎖線で示している。

図１には、アーム３２が下限ストッパ３５に当接しており、且つフロート３３が燃料から浮力を受けているときの燃料の液面を測定下端ＬＳ１として示している。また、燃料ポンプ２３の吸入口２４から燃料を吸入可能な燃料残量の最小量が燃料タンク２１内に貯留されているときの燃料の液面を吸入下端ＬＳ２として示している。なお、測定下端ＬＳ１および吸入下端ＬＳ２は、水平な路面に車両９０が停止しているときの液面を模式的に例示するものである。車両９０では、燃料の液面が測定下端ＬＳ１よりも低い場合でも、燃料の液面が吸入下端ＬＳ２よりも高い場合には、燃料ポンプ２３によって燃料の供給が可能である。

図２に示すように、制御装置１０には、車両９０が備える各種センサおよびレベルセンサ部３０からの検出信号が入力される。図２には、各種センサの例として、車速センサ４１と、クランク角センサ４２と、燃料圧力センサ４３と、を示している。燃料圧力センサ４３は、燃料噴射弁を備えるデリバリパイプに取り付けられている。

制御装置１０は、車両９０の異常を診断するための機能部として、診断部１１と、走行判定部１２と、機関回転数検出部１３と、燃料圧力検出部１４と、燃料レベル検出部１５と、記憶部１６と、を備えている。

走行判定部１２は、車速センサ４１からの検出信号に基づいて車両９０の車速ＶＳを算出して、車速ＶＳに基づいて車両９０が走行しているか否かを判定する。走行判定部１２は、車速ＶＳが「０」よりも大きいとき、車両９０が走行していると判定する。

機関回転数検出部１３は、クランク角センサ４２からの検出信号に基づいてクランク軸の回転角を検出し、機関回転数ＮＥを算出する。
燃料圧力検出部１４は、燃料圧力センサ４３からの検出信号に基づいて燃料圧力ＦＰを算出する。

燃料レベル検出部１５は、レベルセンサ部３０からの検出信号に基づいてレベル値ＬＶを算出する。レベル値ＬＶは、フロート３３の位置、すなわち燃料の液面の高さに応じて、燃料残量の指標として算出される。たとえば、レベル値ＬＶが最大値である最大レベルＬＶｍａｘのとき、燃料タンク２１の限度まで燃料タンク２１内に燃料が貯留されている可能性がある。一方、レベル値ＬＶが最小値である最小レベルＬＶｍｉｎのとき、燃料タンク２１内の燃料が不足している可能性があり、機関部８０に燃料を供給できない可能性がある。なお、燃料の「不足」とは、燃料の減少によって燃料の液面が低下しており、燃料ポンプ２３の吸入口２４から燃料を吸入することができない状態のことを云う。すなわち、燃料の液面が吸入下端ＬＳ２よりも低い状態である。

燃料レベル検出部１５は、回転部３１の回転角としてアーム３２が上限ストッパ３４に当接しているときの最大回転角θｍａｘが検出されている場合に、レベル値ＬＶとして最大レベルＬＶｍａｘを算出する。燃料レベル検出部１５は、回転部３１の回転角としてアーム３２が下限ストッパ３５に当接しているときの最小回転角θｍｉｎが検出されている場合に、レベル値ＬＶとして最小レベルＬＶｍｉｎを算出する。燃料レベル検出部１５は、回転部３１の回転角が最大回転角θｍａｘよりも最小回転角θｍｉｎに近いほどレベル値ＬＶを小さく算出する。

診断部１１は、機関回転数ＮＥに基づいてエンジンストールの発生を検出する。診断部１１は、機関回転数ＮＥが規定の回転数判定値ＮＥｔｈ以下であるとき、車両９０にエンジンストールが発生したと判定する。回転数判定値ＮＥｔｈとしては、たとえば内燃機関が自立して運転を継続可能な最小の機関回転数ＮＥよりも小さい値、すなわちアイドル状態での機関回転数ＮＥよりも小さい値が設定されている。

診断部１１は、エンジンストールの発生を検出しているとき、燃料圧力ＦＰに基づいて、エンジンストールの要因を判定する。診断部１１は、燃料圧力ＦＰが規定の燃圧判定値ＦＰｔｈ以下であるとき、燃料供給系２０の異常によって燃料が供給されていないことがエンジンストールの要因であると判定する。燃圧判定値ＦＰｔｈとしては、内燃機関の要求噴射量が最小である場合に対応する燃料圧力ＦＰよりも小さい値が設定されている。

診断部１１は、燃料供給系２０の異常によるエンジンストールの発生を検出しているとき、レベル値ＬＶに基づいて、燃料供給系２０の異常の要因を判定する。詳細は後述するが、診断部１１は、燃料供給系２０の異常の要因が燃料ポンプ２３の異常によるものか、燃料タンク２１内の燃料の不足によるものか、を判定する。

記憶部１６は、診断部１１によってエンジンストールの発生が検出されたとき、エンジンストールが発生したこと、およびエンジンストールの要因を記憶する。また、記憶部１６は、エンジンストールの発生が検出された時点を含む記憶期間における車両９０の状態を示すパラメータを取得して格納する。記憶期間は、たとえば、エンジンストールの発生が検出された時点を基点とした前後の数秒間である。記憶部１６は、当該パラメータとして、車速ＶＳ、機関回転数ＮＥ、燃料圧力ＦＰ、レベル値ＬＶを格納する。

本実施形態では、診断部１１を備える制御装置１０によって車両の診断装置が構成されている。
図３を用いて、制御装置１０が実行する診断処理の処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、車両９０のイグニッションスイッチがオンにされて内燃機関の始動が完了してから実行を開始し、イグニッションスイッチがオンにされている間、所定の周期毎に繰り返し実行される。たとえば、イグニッションスイッチがオンにされてから内燃機関が自立運転可能な状態に移行すると想定される始動時間が経過したときに実行を開始するとよい。本処理ルーチンが開始されると、まずステップＳ１０１において、診断部１１によって機関回転数ＮＥが回転数判定値ＮＥｔｈ以下であるか否かが判定される。機関回転数ＮＥが回転数判定値ＮＥｔｈよりも大きい場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、エンジンストールが発生していないため、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、機関回転数ＮＥが回転数判定値ＮＥｔｈ以下である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、エンジンストールが発生していると判定して処理がステップＳ１０２に移行される。

ステップＳ１０２では、診断部１１によって燃料圧力ＦＰが燃圧判定値ＦＰｔｈ以下であるか否かが判定される。燃料圧力ＦＰが燃圧判定値ＦＰｔｈよりも大きい場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、燃料供給系２０の異常以外の要因によってエンジンストールが発生していることが記憶部１６に記憶され、本処理ルーチンが終了される。一方、燃料圧力ＦＰが燃圧判定値ＦＰｔｈ以下である場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、燃料供給系２０の異常によってエンジンストールが発生していると判定して処理がステップＳ１０３に移行される。

ステップＳ１０３では、走行判定部１２によって車両９０が走行中であるか否かが判定される。車両９０が走行中ではない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、処理がステップＳ１０４に移行される。

ステップＳ１０４では、レベル値ＬＶがレベル閾値ＬＶｔｈより大きいか否かが判定される。レベル閾値ＬＶｔｈは、たとえば最小レベルＬＶｍｉｎが設定されている。レベル値ＬＶがレベル閾値ＬＶｔｈ以下である場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理がステップＳ１０５に移行される。ステップＳ１０５では、燃料の不足を要因としてエンジンストールが発生している可能性があることが記憶部１６に記憶される。その後、本処理ルーチンが終了される。一方、レベル値ＬＶがレベル閾値ＬＶｔｈより大きい場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０６に移行される。ステップＳ１０６では、燃料ポンプ２３の異常を要因としてエンジンストールが発生していることが記憶部１６に記憶される。その後、本処理ルーチンが終了される。

ステップＳ１０３の処理において、車両９０が走行中である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０７に移行される。ステップＳ１０７では、診断部１１によって規定期間内においてレベル値ＬＶが変動しているか否かが判定される。規定期間において検出されるレベル値ＬＶが、規定期間の開始時点のレベル値ＬＶから変動した場合、レベル値ＬＶの変動があると判定される。レベル値ＬＶの変動がある場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０９に移行される。ステップＳ１０９では、燃料ポンプ２３の異常を要因としてエンジンストールが発生していることが記憶部１６に記憶される。その後、本処理ルーチンが終了される。

一方、ステップＳ１０７の処理において、レベル値ＬＶの変動がない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、処理がステップＳ１０８に移行される。ステップＳ１０８では、燃料の不足を要因としてエンジンストールが発生していることが記憶部１６に記憶される。その後、本処理ルーチンが終了される。

本実施形態の作用について説明する。
制御装置１０では、エンジンストールの発生を検出したとき、燃料圧力ＦＰが燃圧判定値ＦＰｔｈ以下である場合には、燃料供給系２０の異常によって燃料供給系２０から燃料が供給されていないことがエンジンストールの要因であると判定される。

さらに、制御装置１０では、車両９０が走行中であるときには、レベル値ＬＶに基づいて燃料供給系２０の異常が、燃料ポンプ２３の異常であるのか、燃料の不足であるのかが判定される。

燃料タンク２１内の燃料の液面に浮かぶフロート３３を用いて燃料残量の指標としてレベル値ＬＶを算出する構成では、燃料タンク２１内に燃料が残っている場合でもレベル値ＬＶとして最小レベルＬＶｍｉｎが算出されることがある。また、レベル値ＬＶが最小レベルＬＶｍｉｎである場合でも、燃料タンク２１内に燃料が残っている場合には、車両９０の走行に伴う振動によって燃料が揺れると、フロート３３に燃料が当たって回転部３１の回転角が変動することがある。これによって、レベル値ＬＶが変動することがある。

そこで、制御装置１０では、車両９０が走行中であるときに燃料供給系２０の異常によるエンジンストールの発生が検出されたとき、レベル値ＬＶが一時的に最小レベルＬＶｍｉｎを示したとしても規定期間内にレベル値ＬＶの変動が検出される場合には、燃料タンク２１内に燃料が残っていると判定する。この場合、制御装置１０は、燃料タンク２１内に燃料が残っている状態で燃料供給系２０の異常によるエンジンストールが発生していることに基づいて、燃料ポンプ２３の異常がエンジンストールの要因であると判定する。一方、規定期間内にレベル値ＬＶの変動が検出されない場合には、燃料タンク２１内の燃料が不足していると判定される。この場合、制御装置１０は、燃料不足がエンジンストールの要因であると判定する。

本実施形態の効果について説明する。
（１）燃料圧力ＦＰが燃圧判定値ＦＰｔｈ以下であるか否かを判定することによって、燃料供給系２０の異常を要因としてエンジンストールが発生しているのか、燃料供給系２０の異常以外の要因によってエンジンストールが発生しているのか、を判定することができる。

（２）規定期間内においてレベル値ＬＶが変動するか否かを走行中に検出することによって、車両９０の走行中に発生する燃料供給系２０の異常によるエンジンストールの要因が、燃料不足にあるのか、燃料ポンプ２３の異常にあるのか、を判定することができる。これによって、車両９０の走行中に発生する燃料供給系２０の異常によるエンジンストールの要因が燃料ポンプ２３の異常であるにもかかわらず、燃料不足であると判定されることを抑制できる。

（３）車両９０では、測定下端ＬＳ１よりも低い位置に吸入下端ＬＳ２を設定している。すなわち、アーム３２が下限ストッパ３５に当接して測定下端ＬＳ１にフロート３３が位置しているとしても、燃料ポンプ２３によって汲み上げることができる燃料が残っていることがある。そして、燃料タンク２１に貯留されている燃料の液面が測定下端ＬＳ１よりも低くなりアーム３２が下限ストッパ３５に当接している場合でも、燃料タンク２１内に燃料が残っている場合には、車両９０の走行に伴う振動によって燃料が揺れると、フロート３３に燃料が当たって回転部３１の回転角が変動することがある。すなわち、車両９０の走行中には、レベル値ＬＶが変動することがある。

制御装置１０では、車両９０の走行中におけるレベル値ＬＶの変動を検出することによって、燃料タンク２１内の燃料が減少して液面が測定下端ＬＳ１より低くなっていても、燃料が不足している場合と、燃料が残っている場合と、を切り分けることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態の車両９０では、測定下端ＬＳ１よりも低い位置に吸入下端ＬＳ２を設定している。燃料ポンプ２３の設置位置の変更や、回転部３１の回転範囲の変更によって測定下端ＬＳ１と吸入下端ＬＳ２とが一致するように構成してもよい。

・上記実施形態では、レベルセンサ部３０として、フロート３３とアーム３２と回転部３１とを備え、アーム３２の可動範囲を上限ストッパ３４および下限ストッパ３５によって規制している構成を例示した。レベルセンサ部３０としては、燃料の液面に浮かぶフロート３３の位置を検出して、フロート３３の位置に基づいて燃料の液面の高さを検出する構成を備えていればよい。

・上記実施形態では、ステップＳ１０４の処理に用いるレベル閾値ＬＶｔｈとして最小レベルＬＶｍｉｎを設定している。ステップＳ１０４の処理では、レベル値ＬＶの低下によって燃料が不足している可能性があることを判定できればよい。このため、レベル閾値ＬＶｔｈとしては、最小レベルＬＶｍｉｎに限らず最小レベルＬＶｍｉｎよりも高い値を設定することもできる。

・上記実施形態では、規定期間において検出されるレベル値ＬＶが、規定期間の開始時点のレベル値ＬＶから変動した場合、レベル値ＬＶの変動があると判定される。これに替えて、規定期間の開始時点のレベル値ＬＶを基準としてレベル値ＬＶの許容範囲を設定し、規定期間において検出されるレベル値ＬＶが、許容範囲を超えた場合にレベル値ＬＶの変動があると判定してもよい。

・上記実施形態では、走行判定部１２は、車速ＶＳが「０」よりも大きいときに車両９０が走行していると判定した。これに替えて、「０」よりも僅かに大きい値を走行判定値として、車速ＶＳが走行判定値よりも大きい場合に車両９０が走行していると判定することもできる。

・上記実施形態において実行される診断処理の実行後、エンジンストールの発生やエンジンストールの要因を報知することもできる。たとえば、制御装置１０に接続されている警告灯を点灯することによって報知することができる。また、制御装置１０と通信網を介して接続されているデータセンターにエンジンストールの発生やエンジンストールの要因を送信することもできる。

・上記実施形態では、機能部としての診断部１１を備える制御装置１０によって車両の診断装置を構成している。診断装置の機能の一部は、車両の外部に位置する演算装置が備えていてもよい。

たとえば、制御装置１０とデータセンターの演算装置との間で通信網を介してデータの送受信を可能に構成し、制御装置１０が備える第１診断部と、データセンターの演算装置が備える第２診断部と、によってエンジンストールの発生の検出およびエンジンストールの要因の判定を行う診断部が構成されていてもよい。こうした構成では、第１診断部が図３に示すステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理を実行して、第２診断部がステップＳ１０３～ステップＳ１０９の処理を実行することによって診断処理を実施することができる。具体的には、第１診断部によってエンジンストールの発生が検出された場合、記憶部１６に格納されるエンジンストール発生時の車両９０の状態を示すパラメータをデータセンターの演算装置に送信する。そして、受信したパラメータを用いて第２診断部がエンジンストールの要因の判定を行う。その後、データセンターの演算装置から制御装置１０に要因の判定結果を送信することもできる。これによって、車両９０から離れた遠隔地においてエンジンストールの発生の検出および燃料供給系２０の異常によるエンジンストールの要因の判定を行うことができる。

１０…制御装置、１１…診断部、１２…走行判定部、１３…機関回転数検出部、１４…燃料圧力検出部、１５…燃料レベル検出部、１６…記憶部、２０…燃料供給系、２１…燃料タンク、２２…ポンプユニット、２３…燃料ポンプ、２４…吸入口、３０…レベルセンサ部、３１…回転部、３２…アーム、３３…フロート、３４…上限ストッパ、３５…下限ストッパ、４１…車速センサ、４２…クランク角センサ、４３…燃料圧力センサ、８０…機関部、９０…車両。

Claims (1)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、燃料を汲み上げる燃料ポンプと、を含む燃料供給系を有し、前記燃料タンク内における燃料の液面に浮かぶフロートの位置に応じて燃料の液面の高さを検出する燃料レベル検出部を有する車両に適用される車両の診断装置であり、
   内燃機関の機関回転数と燃料圧力とに基づいて前記燃料供給系の異常によるエンジンストールの発生を検出する診断部、を備え、
   前記診断部は、
   車両が走行中であるときに前記エンジンストールの発生を検出したとき、規定期間内に前記液面の高さの変動が検出される場合には、前記燃料ポンプに異常があると判定し、
   車両が走行中であるときに前記エンジンストールの発生を検出したとき、前記規定期間内に前記液面の高さの変動が検出されない場合には、前記燃料タンク内の燃料が不足していると判定する
   車両の診断装置。

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