JPH01253546A

JPH01253546A - エンジンの故障検出装置

Info

Publication number: JPH01253546A
Application number: JP8055188A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Sawamoto; 沢本　国章
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-09
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH086623B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等のエンジンの故障検出装置に係り、
詳しくは電子制御されるエンジンの異常箇所を判定検出
するエンジンの故障検出装置に関する。

（従来の技術）近時、自動車エンジンに対する要求が高度化しており、
排出ガス低減、高出力、低燃費等の互いに相反する課題
について何れも高レベルでその達成が求められる傾向に
ある。これらの諸要求を満たすために空燃比のフィード
バック制御力１行われている。また、エンジンの電子制
御の高度化に伴って安全性の確保も重要な課題となって
おり、例えばエンジンの吸・排気系に配設される各種セ
ンサやインジェクタの何れも高温、高圧の過酷な環境下
にある部品に対する故障検出機能は運転中の安全確保に
つながる。

従来のこの種のエンジンの故障検出装置としては、例え
ば特開昭５８−２０５３９号公報に記載のものがある。

この装置では、エンジンの吸気通路に配設されたエアフ
ローセンサとインジェクタの信号ラインの断線や短絡故
障に対して、エアフローセンサとインジェクタの信号ラ
インが接続されるコントロールユニットでその信号状態
を検出し、エアフローセンサとインジェクタの故障をド
ライバーおよび整備者に対して警報で知らせるようにし
ている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来のエンジンの故障検出装
置にあっては、エアフローセンサやインジェクタの信号
ラインの断線および短絡故障に対して、それぞれの信号
状態だけで検出する構成となっていたため、断線や短絡
故障以外のエアフローセンサやインジェクタの経時劣化
等に伴う制御不良や運転性の悪化に対しては、その異常
箇所を速やかに検出して警報を発するということができ
なかった。また、このような異常に対して、ドライバー
だけでな（整備者にとっても異常箇所を判定することは
困難であった。したがって、これらの点で改善が望まれ
る。

（発明の目的）そこで本発明は、排気中の酸素濃度を検出して空燃比状
態を判別し、この判別結果から吸気系センサの検出出力
を判別することにより、インジェクタ、エアフローセン
サ又は絞弁開度センサの異常を正確に判定検出して、エ
ンジンの安全性向上を図ることを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明によるエンジンの故障検出装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジン
の吸入空気量を検出する吸気量検出手段ａと、エンジン
の回転数を検出する回転数検出手段すと、絞弁の開度を
検出する開度検出手段Ｃと、排気中の酸素濃度を検出す
る空燃比検出手段ｄと、空燃比検出手段ｄの出力に基づ
いて空燃比を目標空燃比に補正する空燃比補正係数を演
算し、該空燃比補正係数が第１の所定範囲内にあるか否
かを判断する判別手段ｅと、絞弁開度とエンジンの回転
数に基づいて基準空気量を設定する基準値設定手段ｆと
、吸気量検出手段ａの出力を前記基準吸気屋と比較して
吸気差値を演算する差値演算手段ｇと、前記空燃比補正
係数が第１の所定範囲にあるとき前記吸気差値が第２の
所定範囲になければ開度検出手段Ｃの異常と判断する第
１の判定と、空燃比補正係数が第１の所定範囲から外れ
ているとき吸気差値が第２の所定範囲にあれば燃料供給
系アクチュエータの異常と判断する第２の判定と、第２
の所定範囲になければ吸気量検出手段ａの異常と判断す
る第３の判定と、のうち少なくとも１つの判定を行う判
定手段りと、を備えている。

（作用）本考案では、空燃比補正係数の正常、異常を判別する第
１の所定範囲と、第１の所定範囲に基づいて吸気差値を
判別する第２の所定範囲が設定されるとともに、空燃比
補正係数が第１の所定範囲にあるとき吸気差値が第２の
所定範囲になければ絞弁開度センサの異常と判断する第
１の判定と、空燃比補正係数が第１の所定範囲から外れ
ているとき吸気差値が第２の所定範囲にあればインジェ
クタの異常と判断する第２の判定と、第２の所定範囲に
なければエアフローセンサの異常と判断する第３の判定
のうち少な（とも１つの判定が行われることにより、絞
弁開度センサ、インジェクタ又はエアフローセンサの経
時劣化等による異常が正確に判定検出される。

したがって、運転中のエンジンの安全性が向上するとと
もに、異常発生後のドライバーおよび整儒者に対するメ
ンテナンス作業の負担が軽減する。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２．３図は本発明の第１実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエニンジ
ンであり、吸入空気は図中矢印で示すようにエアクリー
ナ２より吸気通路３を通して気筒に供給され、燃料は噴
射信号Ｓｔに基づきインジェクタ（燃料供給系アクチュ
エータ）４により噴射される。気筒には点火プラグ５が
装着されており、点火プラグ５にはデイストリビュータ
ロを介してイグニッションコイル７からの高圧パルスＨ
ｐが供給される。イグニッションコイル７は点火信号Ｓ
ｐに基づいて高圧パルスＨｐを発生させて点火プラグ５
に供給し、気筒内の混合気は高圧パルスＨｐの放電によ
って、着火、爆発し、排気となって排気通路８から触媒
コンバータ９、マフラ１０を順次通して排出される。

吸入空気ＭＱａはエアフローセンサ（吸気量検出手段）
１１により検出され、吸気通路３の分離通路３ａ、３ｂ
内の連動する絞弁１２ａ、１２ｂによって制御される。

絞弁１２ａの開度Ｃｖは絞弁開度センサ（開度検出手段
）１３により検出され、絞弁１２ａ、１２ｂをバイパス
する空気流量はＡＡＣバルブ１４により調節され、これ
によりアイドル回転数が制御される。ＡＡＣバルブ１４
は補助空気量制御信号ＳＡに基づいて駆動される。また
、分離通路３ａ、３ｂの気筒側分離壁には可変吸気コン
トロールバルブ１５が設けられており、可変吸気コント
ロールバルブ１５は可変吸気コントロールソレノイドパ
ルプ１６、バキュームタンク１７および１ウエイバルブ
１８により調節され、高速域での吸気量が制御される。

可変吸気コントロールソレノイドバルブ１６は可変吸気
制御信号Ｓ、Ｉに基づいて駆動される。

なお、１９はターボチャージャーであり、吸気効率を上
げてエンジン１の高出力化を図る。ターボチャージャー
１９はスイングバルブコントローラ２０により過給圧が
調整される。

また、エンジン１のウォータジャケットを流れる冷却水
の温度Ｔｗは水温センサ２１により検出される。排気中
の酸素濃度は酸素センサ（空燃比検出手段）２２により
検出され、酸素センサ２２はその検出信号Ｖｓを出力す
る。２３はノックセンサ、２４は排気温度センサである
。排気温度センサ２４はスイッチングモジュール２５に
接続されており、スイッチングモジュール２５は排気温
度センサ２４の検出出力に基づいて排気温度警告灯２６
を点灯する。また、デイストリビュータロにはクランク
角センサ（回転数検出手段）２７が内臓されており、ク
ランク角センサ２７はエンジン１の回転数を検出し、回
転信号Ｎｏを出力する。トランスミッション２８のニュ
ートラル位置Ｎ　ｃはニュートラルスイッチ２９により
検出され、車速Ｓｇは車速センサ３０により検出される
。なお、３１はキャニスタ、３２はツユエルポンプであ
る。

上記各センサ１１．１３．２１．２２．２３．２９．３
０および図外のキースイッチ、バッテリからの各信号は
コントロールユニット３５に入力されており、コントロ
ールユニット３５はこれらのセンサ情報に基づいて空燃
比、エンジン回転数等の算出を行うとともに、その結果
に応じてインジェクタ４、イグニッションコイル７、Ａ
ＡＣバルブ１４、可変吸気コントロールソレノイドパル
プ１６およびツユエルポンプ３２を駆動する各信号Ｓ　
１　、　Ｓ　ｐ、　ＳＡ　、　ＳｔおよびＳ、を出力し
てエンジン１の運転状態を最適に制御する。また、コン
トロールユニット３５ハエアフロ−センセ１１、絞弁開
度センサ１３、酸素センサ２２およびクランク角センサ
２７からの各信号Ｑａ、Ｃｖ、ＶｓおよびＮｏに基づい
てエンジン１の故障検出を行う。すなわち、コントロー
ルユニット３５は判別手段、基準値設定手段、差値演算
手段および判定手段としての機能を有し、マイクロコン
ピュータ等で構成される。３６．３７はモニターチエツ
クランプであり、コントロールユニット３５の故障検出
信号に基づいてドライバーおよび整備者に警報を発する
。

次に、作用を説明する。

第３図はエンジンの故障を検出するプログラムを示すフ
ローチャートであり、本プログラムは運転生の空燃比変
化に基づいてインジェクタ４およびエアフローセンセ１
１の異常検出を行うものである。まず、Ｐ、でクランク
角センサ２７の回転信号Ｎ、に基づいてエンジン回転数
Ｎを演算し、Ｐ２で吸気１１Ｑａを読み込む。凍いで、
Ｐ、で絞弁開度Ｃｖを読み込み、Ｐ４で酸素センサ２２
の出力ＶＳに基づいて空燃比を補正する空燃比補正係数
αを演算する。この空燃比補正係数αに基づいて目標空
燃比が逐次フィードバック補正されており、エンジン１
の空燃比は目標空燃比に制御される。

次いで、Ｐｓ、Ｐｂでαが所定の正常、異常判別の範囲
（第１の所定範囲）内（αｍｉｎ〜αｍａｘ　）にある
か否かを判別する。αｍｉｎ≦α≦α１１１ａｘのとき
は空燃比補正係数αが正常であると判別して今回のルー
チンを終了し、一方、αくαｌｌｌ１ｎか、あるいはα
〉αｍａｘのときは空燃比補正係数αが異常であると判
別してＰ７に進む。これらの空燃比補正係数αを判別す
る上限値αｍａＸ　、下限値αｌ１ｉｎはコントロール
ユニット３５内のＲＯＭ等に予め記憶されており、この
判別範囲は空燃比制御が正常であるという前提のもとに
設定される。したがって、空燃比補正係数αが判別範囲
から外れるということは燃料量又は吸気量の異常である
からインジェクタ又はエアフローセンサの異常であると
判断できる。なお、この判別範囲は予め実験等によって
設定されるものである。Ｐ７では前記回転数Ｎおよび絞
弁開度Ｃｖからαが正常時の基準吸気量Ｑａｓを演算し
、Ｐ８でこの基準吸気量Ｑａｓと前記吸気ｆｆ１Ｑａと
の吸気差値ΔＱａを次式■により演算する。

ΔＱａ＝Ｑａ−Ｑａ　ｓ　　　・・・・・・■次いで、
ＰＩ、ＰＩ。でΔＱａが前記αｍｉｎおよびαｍａｘに
それぞれ対応する吸気ｉＱｍｉｎおよびＱｎ＋ａｘの範
囲（第２の所定範囲）内にあるか否かを判別するととも
に、この判別結果からインジェクタ４およびエアフロー
センサ１１の異常を判定する。すなわち、Ｑｍｉｎ＜Δ
Ｑ　ａ　＜　Ｑｍａｘのときは吸気量Ｑａが正常である
と判別し、一方、ΔＱａ＜ＱｍｉｎかあるいはΔＱ　ａ
　＞　Ｑｍａｘのときは吸気量Ｑａが異常であると判別
する。

したがって、Ｑ＋＋＋ｉｎ　＜ΔＱ　ａ＜　Ｑ　ｗａｘ
のときは、吸気ｆｆ１Ｑａは正常であり、このときの空
燃比補正係数αが異常である原因は燃料量の不足および
過濃によるから、ｐＨでインジェクタ４の異常警報を発
する。一方、ΔＱａ＜ＱｍｉｎかあるいはΔＱａ＞Ｑｍ
ａｘのときは吸気１ｔＱａの不足および過剰であるから
、Ｐ１□でエアフローセンサ１１の異常警報を発する。

この警報はその異常箇所が修理されるまで継続して発せ
られ、修理された後に警報は解除される。運転中は本プ
ログラムが常時繰り返し実行される。これらの吸気ｉｔ
Ｑ…ｉｎおよびＱｍａｘもＱｍｉｎ　、αｌｌ１ａｘと
同様にコントロールユニット３５内のＲＯＭに予め記憶
されている。

以上のように、第１実施例では運転中の空燃比補正係数
αが所定の判別範囲からはずれた時のエンジン１の故障
箇所がほとんど時間遅れなく正確に判定検出され警報が
発せられることにより、運転中のエンジン１の安全性を
確保するとともに、異常発生後のドライバーおよび整備
者のメンテナンス作業の負担を軽減する。

また、これら一連のプログラムでは、複数のセンサ情報
に基づいてインジェクタ４およびエアフローセンサ１１
の故障検出を行っているので、従来と異なりインジェク
タ４およびエアフローセンサ１１の断線や短絡等の故障
に加えて経時劣化に伴う異常も確実に検出可能となる。

これは、制御系の信頼性を向上させる。

第４図は本発明の第２実施例を示すプログラムのフロー
チャートであり、本実施例では空燃比補正係数αが正常
な場合の絞弁開度センサ１３の異常を検出するものであ
る。本プログラム中、第１実施例における第３図のプロ
グラムと同一処理を行うステップには同一番号を付して
その説明を省略し、異なるステップには○印で囲むステ
ップ番号を付してその内容を説明する。Ｐ　２１％　Ｐ
　Ｚ□では空燃比補正係数αが所定の判別範囲内（αｍ
ｉｎ〜αｗａｘ　）にあるか否かを判別し、Ｑｍｉｎ　
＜α〈αｌ１ｌａ×のときはＰ７に進み、一方、α〉α
＋ｎａｘおよびα〈Ｑｍｉｎのときは今回のルーチンを
終了する。

空燃比補正係数αが正常なときはＰ　Ｑ　、Ｐ　１Ｇで
第１実施例と同様に基準吸気量Ｑａｓと吸気ｉＱａとの
吸気差値ΔＱａが前記αｍｉｎおよびαｍａｘにそれぞ
れ対応する吸気ｉＱｍｉｎおよびＱｍａｘの範囲内にあ
るか否かを判別するとともに、この判別結果から絞弁開
度センサ１３の異常を判定する。すなわち、ΔＱａ＞Ｑ
ｍａｘかあるいはΔＱ　ａ　＜　Ｑｍｉｎのときは、混
合気中の燃料量と吸気ＥｔＱａは正常であり、前記０式
のΔＱａ＝Ｑａ−Ｑａｓという関係から基準吸気１Ｑａ
ｓが異常であることが判明する。これは、基準吸気量Ｑ
ａｓの演算要素である絞弁開度センサ１３の検出信号Ｃ
ｖが異常であるからであり、絞弁開度センサ１３の異常
と判定できる。次いで、Ｐ２３で絞弁開度センサ１３の
異常警報を発する。この警報は絞弁開度センサ１３が修
理されるまで継続して発せられ、修理された後に警報は
解除される。

一方、Ｑｍｉｎ　＜ΔＱ　ａ　＜　Ｑｍａｘのときは、
基準吸気量Ｑａｓおよび吸気１ｔＱａは共に正常である
と判定し、今回のルーチンを終了する。運転中は本プロ
グラムが常時繰り返し実行される。なお、上記のように
本実施例では第１実施例と異なり空燃比補正係数Ｕが正
常な場合の絞弁開度センサ１３の異常を検出することが
でき、運転中の安全性を一層向上させる。

なお、第１、第２実施例を併用すれば、インジェクタ、
エアフローセンサ、絞弁開度センサの少なくとも３つの
部品について、その故障および異常を正確に判定検出で
きることとなり、これは運転中の安全性をより一層向上
させる。

（効果）本発明によれば、排気中の酸素濃度を検出し、空燃比状
態を判別して、この判別結果に基づいて吸気系センサの
検出出力が空燃比状態に対応するものであるか否かを判
別しているので、インジェクタ、エアフローセンサ又は
絞弁開度センサの異常を正確に判定検出することができ
、運転中のエンジンの安全性を向上させることができる
。また、異常発生後のドライバーおよび整備者に対する
メンテナンス作業の負担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２．３図は本発明に係
るエンジンの故障検出装置の第１実施例を示す図であり
、第２図はその全体構成図、第３図はそのインジェクタ
とエアフローセンサの異常検出のプログラムを示すフロ
ーチャート、第４図は本発明の第２実施例の絞弁開度セ
ンサの異常検出のプログラムを示すフローチャートであ
る。１・・・・・・エンジン、４・・・・・・インジェクタ（燃料供給アクチュエータ
）、１１・・・・・・エアフローセンサ（吸気量検出手段）
、１３・・・・・・絞弁開度センサ（開度検出手段）、
２２・・・・・・酸素センサ（空燃比検出手段）、２７
・・・・・・クランク角センサ（回転数検出手段）、３
５・・・・・・コントロールユニット（判別手段、基準
値設定手段、差値演算手段、判定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】ａ）エンジンの吸入空気量を検出する吸気量検出手段と
、ｂ）エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、ｃ）絞弁の開度を検出する開度検出手段と、ｄ）排気中の酸素濃度を検出する空燃比検出手段と、ｅ）空燃比検出手段の出力に基づいて空燃比を目標空燃
比に補正する空燃比補正係数を演算し、該空燃比補正係
数が第１の所定範囲内にあるか否かを判断する判別手段
と、ｆ）絞弁開度とエンジンの回転数に基づいて基準空気量
を設定する基準値設定手段と、ｇ）吸気量検出手段の出力を前記基準吸気量と比較して
吸気差値を演算する差値演算手段と、ｈ）前記空燃比補正係数が第１の所定範囲にあるとき前
記吸気差値が第２の所定範囲になければ開度検出手段の
異常と判断する第１の判定と、空燃比補正係数が第１の
所定範囲から外れているとき吸気差値が第２の所定範囲
にあれば燃料供給系アクチュエータの異常と判断する第
２の判定と、第２の所定範囲になければ吸気量検出手段
の異常と判断する第３の判定と、のうち少なくとも１つ
の判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの故障検出装置。