JP7259887B2

JP7259887B2 - 異常判定装置

Info

Publication number: JP7259887B2
Application number: JP2021073384A
Authority: JP
Inventors: 芽松尾; 幸久筧; 俊央松本
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: JP2022167536A

Description

本開示は、異常判定装置に関する。

従来から、エンジンに接続された吸気管内の圧力が吸気圧センサで測定されており、この吸気圧センサの故障などを検知する機能であるオンボードダイアグノシス（ＯＢＤ）を行う装置が実用化されている。ここで、吸気圧センサの故障を確実に検知することが求められている。

そこで、吸気圧センサの故障を確実に検知する技術として、例えば、特許文献１には、エンジンが停止した状態において吸気管圧力センサ及び大気圧センサの中から異常がある一方のセンサを特定するセンサ異常判定装置が開示されている。このセンサ異常判定装置は、吸気管圧力センサの検出値と推定大気圧との差が所定の許容範囲内の値か否かを判定することで、吸気管圧力センサおよび大気圧センサの中から異常のあるセンサを特定する。

特開２００８－３０３７１８号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、吸気圧センサの故障を検知するものであり、吸気管からの吸気圧センサの外れを検知するものではなかった。このため、吸気圧センサが車両の振動や人為的な要因などにより吸気管から外れた場合に、その異常を検知できないおそれがある。

本開示は、吸気管からの吸気圧センサの外れを確実に判定する異常判定装置を提供することを目的とする。

本開示に係る異常判定装置は、吸気管に配置された吸気圧センサから吸気圧を取得し、大気圧環境下に配置された大気圧センサから大気圧を取得する取得部と、エンジンが負荷運転されている場合に、取得部で取得される吸気圧および大気圧に基づいて、吸気管からの吸気圧センサの外れを判定する判定部とを備え、判定部は、取得部で取得される吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさを示す場合に、吸気圧センサが外れていると判定するものである。

本開示によれば、吸気管からの吸気圧センサの外れを確実に判定することが可能となる。

本開示の実施の形態に係る異常判定装置を備えた車両の構成を示す図である。実施の形態の動作を示すフローチャートである。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に、本開示の実施の形態に係る異常判定装置を備えた車両の構成を示す。車両は、エンジン１と、吸気管２と、排気管３と、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）管４と、エンジン制御部５と、異常判定装置６と、報知部７とを有する。なお、車両としては、例えば、トラックおよびバンなどが挙げられる。

エンジン１は、車両を駆動するためのもので、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４つの行程を繰り返す、いわゆる４ストローク機関から構成されている。エンジン１としては、例えば、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。

吸気管２は、外部からエンジン１に延びるように形成され、外部から取り入れた空気をエンジン１に供給する。吸気管２は、吸気マニホールド２ａを有する。吸気マニホールド２ａは、吸気管２の端部においてエンジン１に接続され、吸気管２を流通する空気をエンジン１の各気筒に分配供給する。

また、吸気管２には、ターボチャージャー８のコンプレッサ８ａと、インタークーラ９と、吸気スロットル１０と、吸気圧センサ１１とが配置されている。また、吸気管２の外側には、大気圧センサ１２が配置されている。

コンプレッサ８ａは、排気管３に配置されたタービン８ｂに連結され、排気圧で回転するタービン８ｂの回転力により回転して、吸気管２を流通する空気を過給する。
インタークーラ９は、吸気マニホールド２ａとコンプレッサ８ａとの間に配置され、吸気管２を流通する空気を冷却する。

吸気スロットル１０は、吸気管２において吸気マニホールド２ａの上流側に配置され、吸気管２を開閉して開度を調節する。吸気スロットル１０は、例えば、バタフライバルブなどから構成することができる。

吸気圧センサ１１は、吸気マニホールド２ａに配置され、エンジン１の吸気圧を検出する。
大気圧センサ１２は、大気圧環境下に配置され、大気圧を検出する。

排気管３は、エンジン１から外部に延びるように形成され、エンジン１から排出される排気ガスを外部に排出する。排気管３は、排気マニホールド３ａを有する。排気マニホールド３ａは、排気管３の基端部においてエンジン１に接続され、エンジン１の各気筒から排出される排気ガスを集合させて排気管３に導く。

ＥＧＲ管４は、吸気マニホールド２ａと排気マニホールド３ａとの間を接続するように配置され、排気管３内の排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気管２に還流する。ＥＧＲ管４には、ＥＧＲクーラ４ａと、ＥＧＲ弁４ｂとが配置されている。ＥＧＲクーラ４ａは、ＥＧＲガスを冷却する。また、ＥＧＲ弁４ｂは、ＥＧＲ管４を還流するＥＧＲガスの流量を調節する。

エンジン制御部５は、エンジン１を制御するもので、エンジン１、吸気スロットル１０および異常判定装置６の取得部１３にそれぞれ接続されている。エンジン制御部５は、例えば、吸気圧センサ１１で検出される吸気圧、大気圧センサ１２で検出される大気圧および運転者の操作情報などが入力され、これらの情報に基づいて吸気管２を流通する空気の流量、燃料の噴射量およびエンジン１の回転数などを制御する。

異常判定装置６は、取得部１３と、判定部１４とを有する。取得部１３は、判定部１４に接続され、この判定部１４が報知部７に接続されている。また、取得部１３は、吸気圧センサ１１および大気圧センサ１２にそれぞれ接続されている。

取得部１３は、吸気圧センサ１１から吸気圧を取得すると共に大気圧センサ１２から大気圧を取得する。また、取得部１３は、エンジン１の制御情報および吸気スロットル１０の開度情報をエンジン制御部５から取得する。ここで、制御情報としては、例えば、エンジン１の回転数および燃料の噴射量などの負荷運転に関する情報が挙げられる。負荷運転とは、エンジン１が、アイドル回転数よりも高い回転数でトルクを発生している状況の運転をいう。また、吸気スロットル１０の開度情報は、吸気スロットル１０の開度（吸気管２を開く度合）を示す情報、すなわち吸気スロットル１０を開閉する制御情報などが挙げられる。

判定部１４は、エンジン１が負荷運転されている場合に、取得部１３で取得される吸気圧の大きさに基づいて、吸気管２からの吸気圧センサ１１の外れを判定する。

報知部７は、判定部１４において吸気圧センサ１１が外れているとＯＢＤにより判定された場合には、吸気圧センサ１１の外れを報知する。報知部７は、スピーカおよび表示部などから構成することができる。

なお、エンジン制御部５、異常判定装置６および報知部７の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、エンジン制御部５、異常判定装置６および報知部７の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）にコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、エンジン制御部５、異常判定装置６および報知部７の機能を実現することができる。

次に、本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、図１に示すように、エンジン制御部５が、エンジン１を制御して車両が走行される。このとき、取得部１３が、エンジン制御部５から負荷運転情報、例えばエンジン１の回転数および燃料の噴射量を順次取得し、この負荷運転情報を判定部１４に出力する。また、取得部１３は、エンジン制御部５から吸気スロットル１０の開度情報を取得し、その開度情報を判定部１４に出力する。さらに、取得部１３は、吸気圧センサ１１で検出される吸気圧を取得すると共に大気圧センサ１２で検出される大気圧を取得し、吸気圧および大気圧の情報を判定部１４に出力する。

続いて、判定部１４が、ステップＳ１で、取得部１３で取得された負荷運転情報に基づいて、負荷運転が実施されたか否かを判定する。例えば、判定部１４は、エンジン１の回転数および燃料の噴射量に基づいてエンジン１の負荷を推定し、そのエンジン１の負荷が所定の閾値を超えている場合に、負荷運転が実施されていると判定する。このとき、所定の閾値は、例えば、吸気圧が大気圧より確実に大きく上昇する値に設定することができる。判定部１４は、負荷運転が実施されていると判定されるまでステップＳ１の処理を繰り返す。

判定部１４は、負荷運転が実施されていると判定すると、ステップＳ２に進んで、取得部１３で取得された開度情報に基づいて吸気スロットル１０の開度が所定値より大きいか否かを判定する。エンジン制御部５は、例えば排気ガスの昇温およびＥＧＲガスの還流などのために、吸気管２を閉じるように吸気スロットル１０の開度を低下させる。判定部１４は、エンジン制御部５の開度情報に基づいて、吸気スロットル１０の開度が所定値より大きいと判定されるまでステップＳ１およびＳ２の処理を繰り返す。

一般的に、エンジン１が負荷運転されると、吸気圧センサ１１で検出される吸気圧は大きく上昇する。このとき、吸気マニホールド２ａから吸気圧センサ１１が外れている場合には、負荷運転時でも吸気圧センサ１１で検出される吸気圧は上昇せずに、例えば大気圧を示すことになる。

そこで、判定部１４は、ステップＳ２で吸気スロットル１０の開度が所定値より大きいと判定すると、ステップＳ３に進んで、取得部１３で取得される吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさを示すか否かを判定する。

例えば、判定部１４は、大気圧に基づいて所定の基準範囲（大気圧近傍の範囲）を設定し、吸気圧センサ１１で検出される吸気圧が所定の基準範囲に収まる場合には、吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさと判定することができる。このとき、判定部１４は、取得部１３で取得される大気圧センサ１２の大気圧に基づいて所定の基準範囲を設定し、吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさを示すか否かを判定することができる。判定部１４は、所定の基準範囲に吸気圧センサ１１の吸気圧が収まらない場合には、吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧と異なる大きさを示すと判定し、ステップＳ４に進んで、吸気圧センサ１１は吸気マニホールド２ａから外れていないと判定する。

一方、判定部１４は、所定の基準範囲に吸気圧センサ１１の吸気圧が収まる場合には、吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさと判定し、ステップＳ５に進んで、吸気圧センサ１１は吸気マニホールド２ａから外れていると判定する。

このように、判定部１４は、エンジン１が負荷運転されている場合に、取得部１３で取得される吸気圧の大きさに基づいて、吸気マニホールド２ａからの吸気圧センサ１１の外れを判定する。このため、吸気管２内の吸気圧が大きく上昇する負荷運転時に判定することができ、吸気マニホールド２ａからの吸気圧センサ１１の外れを確実に判定することができる。

また、判定部１４は、取得部１３で取得される吸気スロットル１０の開度が所定値より大きい場合に判定を実施する。例えば、排気ガスを昇温するために吸気スロットル１０の開度を低下させると、吸気圧が大きく低下することになる。このように、吸気圧が大きく低下する環境下で判定を実施すると、吸気スロットル１０に起因する吸気圧の減少を、吸気圧センサ１１の外れによる吸気圧の減少と誤判定するおそれがある。そこで、判定部１４は、吸気スロットル１０の開度が所定値より大きい場合に判定を実施することで誤判定を抑制することができ、吸気圧センサ１１の外れをより確実に判定することができる。なお、所定値は、例えば、吸気圧が大気圧近傍まで低下する吸気スロットル１０の開度に基づいて設定することができる。

また、判定部１４は、吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさを示す場合に、吸気圧センサ１１が外れていると判定する。このとき、吸気圧センサ１１で検出される吸気圧と大気圧センサ１２で検出される大気圧との差の変化などに基づいて判定すると、例えば吸気管２内の吸気圧が急激に変化した場合に、吸気圧センサ１１の外れと誤判定するおそれがある。そこで、判定部１４は、吸気圧センサ１１の吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさを示すか否かに基づいて判定することにより、吸気圧センサ１１の外れをより確実に判定することができる。

また、判定部１４は、大気圧センサ１２で検出される大気圧を基準として吸気圧センサ１１の吸気圧の大きさを判定するため、実際の大気圧に応じて基準を変更することができる。このため、例えば車両が高地を走行して大気圧に変化が生じた場合でも、吸気圧センサ１１の外れを高精度に判定することができる。

ここで、判定部１４は、エンジン１が所定時間以上継続して負荷運転されている場合に、判定を実施することが好ましい。このとき、所定時間は、例えば、吸気管２内の吸気圧が安定して大気圧より大きな値で維持される時間に設定することができる。これにより、判定部１４は、吸気管２内の吸気圧が安定した状態で判定を実施することができるため、吸気圧センサ１１の外れをより確実に判定することができる。

また、判定部１４は、吸気スロットル１０の開度が所定時間以上継続して所定値より大きい場合に、判定を実施することが好ましい。このとき、所定時間は、例えば、吸気スロットル１０が所定の開度を安定して維持する時間に設定することができる。これにより、判定部１４は、吸気管２内の吸気圧が安定した状態で判定を実施することができるため、吸気圧センサ１１の外れをより確実に判定することができる。

このようにして、判定部１４は、ステップＳ５で、吸気マニホールド２ａから吸気圧センサ１１が外れていると判定した場合には、その判定結果を報知部７に出力する。そして、報知部７が、ステップＳ６で、吸気圧センサ１１の外れを報知する。

報知部７は、例えば、車両に設けられたＯＢＤ装置により吸気圧センサ１１の外れを報知することができる。また、報知部７は、車両をメンテナンスするディーラーなどに配置することもでき、図示しない通信部を介して判定部１４から送信される判定結果に基づいてメンテナンスの作業者に吸気圧センサ１１の外れを報知することができる。

本実施の形態によれば、判定部１４は、エンジン１が負荷運転されている場合に、取得部１３で取得される吸気圧の大きさに基づいて判定するため、吸気マニホールド２ａからの吸気圧センサ１１の外れを確実に判定することができる。

なお、上記の実施の形態では、判定部１４は、大気圧センサ１２で検出される大気圧を用いて吸気圧センサ１１の外れを判定したが、取得部１３で取得される吸気圧の大きさに基づいて判定することができればよく、これに限られるものではない。例えば、判定部１４は、所定の基準大気圧が予め保存され、その基準大気圧に基づいて吸気圧センサ１１の外れを判定することができる。

また、上記の実施の形態では、判定部１４は、吸気マニホールド２ａからの吸気圧センサ１１の外れを判定したが、吸気管２からの吸気圧センサ１１の外れを判定することができればよく、これに限られるものではない。すなわち、判定部１４は、吸気管２において吸気マニホールド２ａ以外の場所に配置された吸気圧センサ１１の外れを判定することもできる。

また、上記の実施の形態では、判定部１４は、取得部１３で取得される吸気圧が大気圧とほぼ同じ大きさか否かに基づいて吸気圧センサ１１の外れを判定したが、取得部１３で取得される吸気圧の大きさに基づいて判定することができればよく、これに限られるものではない。例えば、判定部１４は、取得部１３で取得される吸気圧と大気圧との差に基づいて吸気圧センサ１１の外れを判定することもできる。

また、上記の実施の形態では、異常判定装置６は、車両に配置されたが、吸気管２からの吸気圧センサ１１の外れを判定できればよく、これに限られるものではない。例えば、異常判定装置６は、船舶、産業機械または定置式内燃機関を設置した工場などに配置することができる。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明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、本発明はその要旨、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。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る異常判定装置は、吸気圧センサの異常を判定する装置に利用できる。

１エンジン
２吸気管
２ａ吸気マニホールド
３排気管
３ａ排気マニホールド
４ＥＧＲ管
４ａＥＧＲクーラ
４ｂＥＧＲ弁
５エンジン制御部
６異常判定装置
７報知部
８ターボチャージャー
８ａコンプレッサ
８ｂタービン
９インタークーラ
１０吸気スロットル
１１吸気圧センサ
１２大気圧センサ
１３取得部
１４判定部

Claims

吸気管に配置された吸気圧センサから吸気圧を取得し、大気圧環境下に配置された大気圧センサから大気圧を取得する取得部と、
エンジンが負荷運転されている場合に、前記取得部で取得される前記吸気圧および前記大気圧に基づいて、前記吸気管からの前記吸気圧センサの外れを判定する判定部とを備え、
前記判定部は、前記取得部で取得される前記吸気圧が前記大気圧とほぼ同じ大きさを示す場合に、前記吸気圧センサが外れていると判定する異常判定装置。
前記取得部は、前記エンジンとの間で前記吸気圧センサを挟むように前記吸気管に配置された吸気スロットルの開度をさらに取得し、
前記判定部は、吸気圧が大気圧近傍まで低下する前記吸気スロットルの開度に基づいて所定値が予め設定され、前記エンジンが負荷運転され、且つ、前記取得部で取得される前記吸気スロットルの開度が前記所定値より大きい場合に判定を実施する請求項１に記載の異常判定装置。
前記判定部は、前記エンジンが所定時間以上継続して負荷運転されている場合に、判定を実施する請求項１に記載の異常判定装置。