JPH0466836A - 車両の異常診断装置 - Google Patents

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 この発明は、種々の制御システムあるいはセンサ等の異
常の有無を診断する異常診断装置に関する。

従来の技術 例えば自動車用内燃機関等において、排気還流装置の故
障や触媒コンバータの劣化あるいは各種センサ類の故障
等を自己診断する異常診断装置が従来から知られている
。

一例として、特開昭６２−５１７４６号公報には、排気
還流装置の故障を診断する装置が開示されている。これ
は、排気還流が行われているべき機関運転領域において
、排気還流通路を開閉する排気還流制御弁を一定期間強
制的に閉状態とすることで、上記排気還流制御弁が開の
ときの吸気管圧力Ｐ。Ｎと閉のときの吸気管圧力Ｐ。Ｆ
Ｆとの圧力差ΔＰ　（−Ｐ。Ｎ　　ＰＯＦＦ）を求め、
この圧力差ΔＰか所定の判定基準値以下であった場合に
は、排気還流装置が正常に作動していないと判定する構
成になっている。

発明が解決しようとする課題 上記のように、あるパラメータの値（上記の例では圧力
差△Ｐ）を計測し、これに基づいて異常診断を行う場合
、本来の正常、異常以外の要因でその計測パラメータの
値かばらつくことがある。

つまり、上述した排気還流装置の異常診断の例では、排
気還流装置か正常であったとしても、機関運転条件や計
測精度等によって、圧力差ΔＰの値が第２図の実線イに
示すような特性でばらついてしまう。そして、排気還流
装置が異常（例えば排気還流率があるレベル以下に減少
している状態）であったとしても、同様に圧力差へＰに
ばらつきが生じるので、第２図の実線口に示すような分
布となる。

そのため、仮に、判定基準値を同図のΔＰＮＧのように
固定的に設定したとすると、圧力差へＰのばらつきによ
って、正常であるにも拘わらず異常と誤判定される場合
、および異常であるにも拘わらず正常と誤判定される場
合が生じ、好ましくない。特に前者の場合は、運転者に
無用な警報を発することになり、混乱を招き易い。

そこで、このような診断の信頼性を高めるために、パラ
メータの計測、例えば上述した圧力差ΔＰの計測を複数
回行い、その平均値ΔＰＡＶを求めて、判定基準値へＰ
ＮＧと比較する方法が一般に採られている。良く知られ
ているように、例えば八Ｐのばらつきか正規分布をなす
場合には、標準偏差をσ、平均化した計測回数をｎとし
ｌ二場合に、平均値ΔＰ　ＡＶの標準偏差σ９は、σ＾
−σ／ＥＴとなる。つまり、ｎをある程度大きな数とす
れば、平均値へＰＡｖの分布は第４図に示すようになり
、判定基準値ΔＰ　Ｎ　Ｇに対し誤判定を生じる確立は
非常に小さくなる。

しかしながら、このように測定回数ｎを十分確保するこ
とが困難な場合もある。例えば、上記の排気還流装置の
例では、運転条件等の点から診断可能な状態となる頻度
が比較的少なく、例えば比較的短い１回の走行の中でΔ
Ｐの測定回数ｎを十分に確保することは難しい。従って
、測定回数ｎがある値に達した段階で平均値△Ｐ　Ａ％
により診断を行うようにすると、実質的に診断か行われ
ない可能性もある。また、実質的に診断が行われるまで
長時間走行してしまうことになり、異常の早期発見とい
う点で好ましくない。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、パラメータの計測回数に応じて判
定基準値を変化させることで、望ましくない一方の誤判
定を確実に防止しつつ早期に診断を開始し得るようにし
た。すなわち、この発明に係る異常診断装置は、第１図
に示すように、異常の有無に応じて変化するパラメータ
の値を逐次求めるパラメータ計測手段１と、複数回計測
して求めたパラメータを平均化する平均化手段２と、平
均化の対象としたパラメータの計測回数に応じて判定基
準値を設定する判定基準値設定手段３と、上記パラメー
タの平均値と上記判定基準値とを比較して異常の有無を
判別する異常判定手段４とを備えて構成されている。

作用 上記構成では、判定基準値設定手段３によりパラメータ
の計測回数に応じて判定基準値か可変的に設定される。

このとき、前述したようなｌくラメータのばらつきの分
布を考慮して、いずれか一方の誤セ］定（例えば正常時
に異常と誤判定する、あるいは異常時に正常と誤判定す
る）を排除するように判定基準値が設定される。

例えば、第２図は計測回数ｎカ月の場合パラメータのば
らつきの例を示しているが、ＮＧＩのように判定基準値
を設定すれば、正常時に異常と誤判定する確率は殆ど０
てあり、絶対的に異常な場合にのみ異常と判定される。

また第３図は計測回数ｎが２の場合であり、ＮＧ２のよ
うに判定基準値を設定することにより、やはり絶対的に
異常な場合にのみ異常と判定される。

このように計測回数ｎが少ない場合は、逆に異常であっ
ても異常判定がなされない余地があるか、計測回数ｎが
多くなれば、第４図のようにパラメータ平均値のばらつ
きが少なくなるため、ＮＧ３のように判定基準値を設定
することで確実に異常と判定できる。

尚、第２図〜第４図に、ＮＧＩ°〜Ｎ　Ｇ　３−として
示したように異常時のばらつきを重視して判定基準値を
設定すれば、逆に、異常時に正常と誤判定する確率を非
常に小さくすることができる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第５図はこの発明を自動車用内燃機関の排気還流装置の
異常診断装置として構成した一実施例を示している。

同図において、１１は内燃機関本体、１２はその排気通
路、１３は吸気通路を示している。上記吸気通路１３の
下流側ブランチ部には、各吸気ポートへ向けて燃料を供
給する燃料噴射弁１４が各気筒毎に配設されており、か
つ吸気コレクタ１３ユの上流側に、絞弁Ｉ５が介装され
ている。また上記絞弁１５の一ヒ流側に、吸入空気量を
検出する例えば熱線式のエアフロメータ１６が配設され
ている。

排気通路１２には、三元触媒を用いた触媒コンバータＩ
７が介装されており、かつその上流側に、空燃比センサ
として０．センサ１８が配設されている。この０．セン
サ１８は、排気中の残存酸素濃度に応した起電力を発生
するもので、理論空燃比を境としてステップ状に起電力
が変化する特性を有している。

また上記排気通路１２と吸気通路１３との間には、オリ
フィス１９を備えた排気還流通路２０が設けられており
、かっこの排気還流通路２０のオリフィス１９より下流
側つまり吸気通路１３側に、ダイヤフラム弁からなる排
気還流制御弁２１か介装されている。上記排気還流制御
弁２１の負圧室は、絞弁１５の全閉位置近傍に開口した
■Ｃ負圧取出孔２２に負圧通路２３を介して連通してい
る。

また、上記負圧通路２３には、大気導入通路２４の一端
が接続しており、この大気導入通路２４の他端を、いわ
ゆるＢＰＴ　（バック・ブレソンヤ・トランスデユーサ
）方式の負圧制御弁２５か排気還流制御弁２１上流の排
圧に応じて開閉制御するようになっている。すなわち、
負圧通路２３を介して排気還流制御弁２１に所定の負圧
が導入されると、該排気還流制御弁２１がリフトして排
気還流か行われるが、排気還流制御弁２１上流の排圧が
低下すると負圧制御弁２５が開いて負圧通路２３に大気
か導入されるため、排気還流制御弁２１か閉じて排気還
流が停止する。しかし、排気還流制御弁２Ｉが閉しると
、その」１流側の排圧が上昇するので、負圧制御弁２５
からの大気導入が抑制され、再び排気還流制御弁２１か
りフｌ−Ｌようとする。このような動作の繰り返しによ
って、排気還流率が適宜に制御されるのである。

また上記負圧通路２３には、上述した排気還流を強制的
に停止させるために、三方電磁弁からなるＥＧＲカット
電磁弁２６が介装されている。このＥＧＲカット電磁弁
２６は、ＯＦＦ時には負圧通路２３を連通状態に保って
おり、またＯＮ時には負圧通路２３を遮断するとともに
、大気導入ポートを開いて排気還流制御弁２１に大気を
導入する構成となっている。上記ＥＧＲカット電磁弁２
６は、機関冷間時やアイドル時等における排気還流の停
止に用いられるほか、後述する排気還流装置の異常診断
のために用いられる。

そして、上記吸気通路１３の絞弁１５下流側、詳しくは
排気が還流する吸気コレクタ１３ａに、吸気圧力を絶対
圧もしくはゲージ圧として検出する吸気圧センサ２７が
装着されている。

尚、２８は機関回転数を検出するクランク角センサ、２
９は水温センサを示している。

上記の各センサの検出信号が入力されるコントロールユ
ニット３０は、所謂マイクロコンビュータンステムを用
いたものて、０．センサ】８を用いた空燃比フィードバ
ック制御方式による燃料噴射弁１４の噴射量制御や、機
関冷却水温および機関負荷等の運転条件に基づ＜ＥＧＲ
カット電磁弁２６のＯＮ、ＯＦＦ’制御等を行っている
とともに、運転中に排気還流装置の異常診断を行い、異
常と判定した場合には警報ラップ３１等の警報手段を作
動させるとともに、その異常をメモリ内に記憶するよう
になっている。

次に、第６図のフローチャートを参、明して、排気還流
装置の異常診断を説明する。尚、この第６図に示す処理
は、機関の運転中に、一定期間毎に繰り返し実行される
。

先ず、そのときの種々の条件が所定の診断領域内にある
か否かを判別する（ステップＩ）。機関か所定の定常運
転状態にあり、かつ排気還流が行われているへき運転領
域内にあれば、診断領域内とし、ステップ２以降へ進む
。

ステップ２で、ＥＧＲカット電磁弁２６のＯＮ。

ＯＦＦに伴う吸気圧力変化の圧力差ΔＰを計測する。こ
れは、ＥＧＲカット電磁弁２６を第７図（ｉｌＬ）に示
すように一定期間ＯＮとし、排気還流を一時的に停止し
て実行するものであり、第７図（ｂ）に示すように、先
ず排気還流を停止する直前の吸気圧力Ｐａを吸気圧セン
サ２７の出力に基づいて検出する。そして、ＥＧＲカッ
ト電磁弁２６をＯＮとしてから圧力変化の応答遅れを考
慮した一定期間経過後の吸気圧力Ｐｂを検出し、両者の
差をΔＰ、とする。また、吸気圧力ｐｂの検出後にＥＧ
Ｒカット電磁弁２６をＯＦＦとし、やはり圧力変化の応
答遅れを考慮した一定期間経過後に吸気圧力Ｐｃを検出
する。そして、吸気圧力Ｐｂと吸気圧力Ｐｃとの差をΔ
Ｐ、とし、上述したΔＰ１とこのΔＰ、との平均値（Δ
Ｐ、十ΔＰ、）／２を、圧力差へＰとして求める。

次に、ステップ３ては、上記の圧力差ΔＰを排気還流停
止直前の吸気圧力Ｐａで除して、パラメータΔＰＮを求
める。これは、仮に排気還流装置が正常であっても、負
荷等の運転条件により上記吸気圧力Ｐａが異なると、そ
れに略比例した形で圧力差ΔＰが変化することを考慮し
たもので、これにより排気還流の正常、異常の診断を運
転条件に左右されずに行うことができる。尚、上記吸気
圧力Ｐａと排圧との差が小さい領域では上記の比例関係
が崩れてくるので、−暦厳密に補正を行うためには、上
記吸気圧力Ｐａに対し予め割り付けた値で圧力差へＰを
除して、パラメータΔＰＮを求めるようにしても良い。

このようにしてパラメータ八ＰＮを求めたら、ステップ
４へ進み、診断回数ｎつまり圧力差ΔＰの計測回数をカ
ウントする。そして、ステップ５において、判定基準値
へＰ　Ｎ　Ｎ　Ｇを演算する。この判定基準値ΔＰ　Ｎ
　Ｎ　Ｇは、診断回数ｎの関数として求められるもので
、正常時の値を含むことのないように、例えば第８図に
示したような特性で与えられる。

次に、上述したパラメータΔＰＮの平均値ΔＰＮＡ１を
、例えば各計測の度の移動平均もしくは加重平均として
求め（ステップ６）、この平均値ΔＰ　Ｎ　Ａνを上記
の判定基準値ΔＰＮＮＧと比較する（ステップ７）。

例えば、診断回数ｎカ月の場合は、上記判定基準値へＰ
　Ｎ　Ｎ　Ｇとして非常に緩い値つまり比較的小さな値
が与えられるが、この段階で、ΔＰＮＡｖ〈ΔＰＮＮＧ
であれば、圧力差ΔＰの計測のばらつきに拘わらず必ず
異常値であると言えるので、ステップ８へ進み、異常と
判定して警報ランプ３１を点灯させる。

一方、今回、ΔＰＮ＾νがΔＰＮＮＧ以上であつ１こ場
合には、診断回数ｎが所定回数ｎ１に達しているか判定
し、所定回数ｎ１以下であれば最終的な判定を保留する
（ステップ９）。

そして、何回か診断を繰り返すと、パラメータΔＰＮの
平均値ΔＰＮＡＶの信頼性が高くなるとともに、判定基
準値ΔＰＮＮＧが徐々に厳しい値となるので、測定値Δ
Ｐのばらつきに左右されない診断が行えるようになる。

最終的に、診断回数ｎが所定回数０１に達するまで、Δ
ＰＮＡｖがΔＰＮＮＧ以上であれば、ステップ９からス
テップＩＯへ進み、正常と判定する。

このように上記実施例では、種々の条件が診断領域内に
とどまっている期間が短い場合でも、直ちに診断を開始
することができ、排気還流装置の異常を早期に発見でき
るとともに、短時間の運転であっても診断を行うことか
できる。また、正常時に測定値のばらつきによって異常
と誤判定されることがなく、運転者に無用な警報を与え
ることがない。

次に、第９図は、この発明を０．センサ１８の異常診断
に適用した実施例を示している。すなわち、内燃機関の
空燃比フィードバック制御においては、良く知られてい
るように、Ｏ，センサ１８の出力を所定のスライスレベ
ルと比較し、そのリッチ側、リーン側への反転に基づき
疑似的な比例積分制御により実際の空燃比を理論空燃比
近傍に集束させるようにしているので、制御ノステムが
正常に作動していれば、０．センサ１８のリッチ側、リ
ーン側への反転周期は略一定のものとなる。

これに対し、０２センサ１８が過度に劣化してくると、
その反転周期が長くなり、かつ制御特性が悪化する。

そこで、この実施例は、リッチ側あるいはり−ン側に反
転してから次に反転するまでの反転時間Ｔを計測し、こ
れに基づいて異常つまり劣化の判定を行っている。

つまり、空燃比フィードバック制御が実行されている運
転領域で、しかも定常運転中に、上記反転時間Ｔを順次
計測する（ステップ１〜３）。また同時に計測回数つま
り反転回数ｎをカウントする（ステップ４）。

そして、上記反転時間Ｔの平均値ＴＡＶを移動平均もし
くは加重平均等により求める（ステップ５）。また判定
友準値ＴＮＧを上記反転回数ｎの関数として演算しくス
テップ６）、上記の平均反転時間Ｔ　Ａ、をこの判定基
準値ＴＮＧと比較する（ステップ７）。ここで平均反転
時間Ｔ　ＡＶがそのときの判定基準値ＴＮＧを超えてい
れば、異常と確定的に判定する（ステップ８） また、上記判定基準値ＴＮＧは徐々に厳しい値となるが
、所定の反転回数ｎ１に達するまで平均反転時間ＴＡＶ
が判定基準値ＴＮＧを超えなければ、最終的に正常と判
定する（ステップ９．１０）。

尚、この発明は、上記のような排気還流装置やＯ，セン
サのみならず、種々のシステムやセンサの異常診断に広
く適用することかできる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る異常診断
装置によれば、パラメータの計測回数か少ない段階で診
断を開始することができ、異常あるいは正常を早期に判
定できる。そして、望ましくない一方の誤判定、例えば
正常時に異常と判定する誤判定を、パラメータの計測回
数が少ない段階でも確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る異常診断装置の構成を示すクレ
ーム対応図、第２図は計測回数ｎが１の場合のパラメー
タの分布を示す説明図、第３又は計測回数ｎが２の場合
のパラメータの分布を示す説明図、第４図は計測回数ｎ
が犬の場合のパラメータの分布を示す説明図、第５図は
この発明の一実施例を示す構成説明図、第６図は排気還
流装置の異常診断の処理を示すフローチャート、第７図
はＥＧＲカット電磁弁のＯＮ、Ｏ］：’Ｆ’と吸気圧力
との関係を示す特性図、第８図は判定基準値の特性を示
す特性図、第９図はＯ，センサの異常診断の処理を示す
フローチャートである。 １・・・パラメータ計測手段、２・・・平均化手段、３
・・判定基準値設定手段、４・・・異常判定手段。 圧力差ムロ−人 外５石 圧力差轟Ｐ−大 圧力差ゐＰ−大 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異常の有無に応じて変化するパラメータの値を逐
   次求めるパラメータ計測手段と、複数回計測して求めた
   パラメータを平均化する平均化手段と、平均化の対象と
   したパラメータの計測回数に応じて判定基準値を設定す
   る判定基準値設定手段と、上記パラメータの平均値と上
   記判定基準値とを比較して異常の有無を判別する異常判
   定手段とを備えてなる異常診断装置。