過給機付きエンジンの故障診断装置
【課題】過給不良が生じた場合に過給不良の原因となっている故障部位を特定できるようにする。
【解決手段】
ＥＣＵ３０は、実ブースト圧に基づきエンジン１０に過給不良が生じているか診断する。ＥＣＵ３０は、過給不良が生じていると診断し、かつ、実吸気量が正常吸気量よりも大きいときは過給機１３とエンジン１０の間でエア漏れが発生していると診断し、実吸気量が正常吸気量よりも小さいときは過給機１３が故障していると診断する。
【解決手段】
ＥＣＵ３０は、実ブースト圧に基づきエンジン１０に過給不良が生じているか診断する。ＥＣＵ３０は、過給不良が生じていると診断し、かつ、実吸気量が正常吸気量よりも大きいときは過給機１３とエンジン１０の間でエア漏れが発生していると診断し、実吸気量が正常吸気量よりも小さいときは過給機１３が故障していると診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンの故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機付きエンジンにおいて過給不良が生じると、燃料噴射量が吸気量に応じて決まるガソリンエンジンでは出力低下を招く。また、燃料噴射量がアクセル開度とエンジン回転速度に応じて決まるディーゼルエンジンでは吸気量減少により空燃比がリッチ化し、排気温度の上昇を招く。このため、過給機付きエンジンにおいては、故障診断を行い、過給不良が生じているとの診断がなされた場合には、過給不良対応の制御に切り換える必要がある。
【０００３】
この点に関し、特許文献１は、過給機をモデル化し、該モデルを用いて演算される過給圧（モデル演算値）と過給圧の実測値との偏差に基づき過給機付きエンジンの故障診断を行う方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５３８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過給不良は、過給機の故障だけでなく、吸気通路からのエア漏れによっても生じる。過給不良対応の制御をより適切に行うには、過給不良の原因となっている故障部位まで特定する必要がある。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、過給不良が生じた場合に過給不良の原因となっている故障部位を特定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、過給機付きエンジンの故障診断装置であって、前記エンジンの実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、前記エンジンの実ブースト圧を検出する実ブースト圧検出手段と、前記実ブースト圧に基づき前記エンジンに過給不良が生じているか診断する過給不良診断手段と、正常過給時に得られる前記エンジンの吸気量（以下、「正常吸気量」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常吸気量演算手段と、前記過給不良が生じていると診断され、かつ、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも大きいときは前記過給機と前記エンジンの間においてエア漏れが発生していると診断し、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも小さいときは前記過給機が故障していると診断する故障部位診断手段と、を備えたことを特徴とする故障診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、実ブースト圧に基づきエンジンに過給不良が生じているかが診断される。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機の故障によるものなのかが、実吸気量と正常吸気量の大小関係に基づきさらに診断される。つまり、上記態様によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る故障診断装置の概略構成図である。
【図２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）が行う故障診断処理の内容を示したフロー チャートである。
【図３】本発明の作用効果を説明するための図である。
【図４】本発明の作用効果を説明するための図である。
【図５】ＥＣＵが行う故障診断処理の内容を示したフローチャートの別の例であ る（第２実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
−第１実施形態−
図１は本発明の第１実施形態に係る故障診断装置の概略構成を示している。この故障診断装置は、エンジン１０の故障診断を行う。
【００１２】
エンジン１０は過給機付きのディーゼルエンジンである。エンジン１０の吸気通路１１には、エアクリーナ１２、過給機１３のコンプレッサ１３ｃ及びインタークーラ１４が配置される。エアクリーナ１２で粉塵を除去されたエアは、コンプレッサ１３ｃで圧縮され、インタークーラ１４で冷却された後、エンジン１０に供給される。
【００１３】
エアクリーナ１２とコンプレッサ１３ｃの間にはエンジン１０の吸気量（以下、「実吸気量」という。）Ｑａを検出するエアフローメータ２１が取り付けられている。インタークーラ１４とエンジン１０の間にはブースト圧（以下、「実ブースト圧」という。）Ｐａを検出するブースト圧センサ２２が取り付けられている。これらセンサ２１、２２は電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）３０に電気的に接続される。エアフローメータ２１の取付け位置はエアクリーナ１２の入口側でもよいし、ブースト圧センサ２２の取付け位置はコンプレッサ１３ｃとインタークーラ１４の間であってもよい。
【００１４】
エンジン１０に供給されたエアは、ピストン（図示せず）によって圧縮される。そして、圧縮されたエアに対してインジェクタ（図示せず）から燃料を噴射すると、燃料が自己着火を起こし、燃焼が起こる。エンジン１０の排気は、排気通路１５に配置される過給機１３のタービン１３ｔを回転させ、図示しない三元触媒、ＤＰＦ及び消音器を介して大気中に排出される。
【００１５】
過給機１３は、タービン１３ｔの入口側にノズルベーン（図示せず）を有している。ノズルベーンを変位させてタービンベーンに向けて流れる排気の流量を調整することにより、ブースト圧を任意の圧に制御することができる。
【００１６】
ＥＣＵ３０には、大気圧を検出する大気圧センサ２３が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ３０はエンジン１０を制御するエンジンコントローラ（図示せず）と電気的に接続される。ＥＣＵ３０には、エンジン１０の運転状態（回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、アクセル開度ＡＣＣ等）を示す信号がエンジンコントローラから入力される。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置３２、入出力インターフェース３３等を含む。記憶装置３２には、後述する故障診断処理を実行するためのプログラム、マップが格納されている。入出力インターフェース３３には、上記各種信号が入力される。ＣＰＵ３１は、記憶装置３２に格納されるプログラムを読み出して実行し、以下に説明する故障診断処理により、過給不良の診断、及び、過給不良の原因となっている故障部位の特定を行う。
【００１８】
図２は故障診断処理の内容を示したフローチャートである。この故障診断処理はＥＣＵ３０において所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。以下、これを参照しながら故障診断処理の内容について説明する。
【００１９】
Ｓ１１では、ＥＣＵ３０は、正常過給時のブースト圧である正常ブースト圧Ｐｎを演算する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された目標ブースト圧マップからエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆに対応する値を検索することで、目標ブースト圧Ｐｔを設定する。目標ブースト圧Ｐｔは、高負荷領域や低回転パーシャル領域で高くなり、また、無負荷領域で低くなるように設定される。ＥＣＵ３０は、大気圧に応じて決まる上限ブースト圧以下に目標ブースト圧Ｐｔを制限し、さらに、ブーストの立ち上がり遅れに対応する遅れ処理を施して、正常ブースト圧Ｐｎを演算する。なお、簡略化して目標ブースト圧Ｐｔをそのまま正常ブースト圧Ｐｎとして用いてもよい。
【００２０】
Ｓ１２では、ＥＣＵ３０は、ブースト圧センサ２２の検出値に対してなまし処理を施した値を実ブースト圧Ｐａとして読み込む。このなまし処理は検出値に含まれるノイズを除去するためのものである。
【００２１】
Ｓ１３では、ＥＣＵ３０は、正常ブースト圧Ｐｎと実ブースト圧Ｐａの偏差（以下、「ブースト偏差」という。）ΔＰｄを演算する（ΔＰｄ＝Ｐｎ−Ｐａ）。
【００２２】
Ｓ１４では、ＥＣＵ３０は、過給不良を診断するための診断しきい値であるブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意されたブースト偏差限度マップからエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣに対応する値を検索することで、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを設定する。ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈは、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるほど大きな値に設定される。
【００２３】
Ｓ１５では、ＥＣＵ３０は、ブースト偏差ΔＰｄとブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを比較する。ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きいと判定されれば処理がＳ１６に進み、そうでなければ処理がＳ２４に進む。
【００２４】
Ｓ１６では、ＥＣＵ３０は、カウンタをインクリメントする。このカウンタは初期値がゼロで、ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きくなってからの経過時間を計測するのに用いられる。
【００２５】
Ｓ１７では、ＥＣＵ３０は、カウンタが所定値よりも大きいか判定する。所定値は例えば２００に設定される。図２に示す処理の実行間隔が１０ｍｓｅｃであるので、Ｓ１７では、ＥＣＵ３０は、ブースト偏差ΔＰｄが継続して２ｓｅｃ以上、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きな状態が続いたか判定していることになる。カウンタが所定値よりも大きいと判定されれば処理がＳ１８に進み、そうでなければ処理を終了する。
【００２６】
Ｓ１８に進む場合は、エンジン１０のブースト圧が上がらない状態が継続しているので、Ｓ１８では、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の過給不良が生じていると診断する。さらに、ＥＣＵ３０は、ＥＣＵ３０は、Ｓ１９以降で、この過給不良の原因（故障部位）を特定するための診断を行う。
【００２７】
Ｓ１９では、ＥＣＵ３０は、正常過給時の吸気量である正常吸気量Ｑｎを演算する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された目標吸気量マップから、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆに対応する値を検索することで、目標吸気量Ｑｔを設定する。目標吸気量Ｑｔはエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、燃料噴射量Ｑｆが多くなるほど多くなるように設定される。ＥＣＵ３０は、目標吸気量Ｑｔに対して、スロットル開度が変更されてそれが吸気量の変化に表れるまでの遅れに応じた遅れ処理を施して、正常吸気量Ｑｎを演算する。なお、簡略化して目標吸気量Ｑｔをそのまま正常吸気量Ｑｎとして用いてもよい。
【００２８】
Ｓ２０では、ＥＣＵ３０は、実吸気量Ｑａを読み込む。
【００２９】
Ｓ２１では、ＥＣＵ３０は、実吸気量Ｑａが正常吸気量Ｑｎよりも大きいか判定する。実吸気量Ｑａが正常吸気量Ｑｎよりも大きいときは処理がＳ２２に進み、そうでない場合は処理がＳ２３に進む。
【００３０】
過給機１３とエンジン１０の間で配管抜け、亀裂等によりエア漏れが発生しているときは、エア漏れしている箇所よりも下流側における圧力損失が低下するので、実吸気量Ｑａは正常吸気量Ｑｎよりも多くなる。これに対し、過給機１３がブレード欠損、軸受け焼付き等により故障しているときは、過給機１３が機能しない分、実吸気量Ｑａは正常吸気量Ｑｎよりも少なくなる。
【００３１】
したがって、Ｓ２２では、ＥＣＵ３０は、過給不良がエア漏れによるものと診断し、Ｓ２３では、ＥＣＵ３０は、過給不良が過給機１３の故障によるものと診断する。
【００３２】
一方、Ｓ１５からＳ２４に処理が進んだ場合は、ＥＣＵ３０は、エンジン１０に過給不良は生じていないとの正常診断をする。
【００３３】
Ｓ２５では、ＥＣＵ３０は、カウンタをリセットし、処理を終了する。
【００３４】
続いて上記処理を行うことによる作用効果について説明する。
【００３５】
上記処理によれば、実ブースト圧Ｐａに基づきエンジン１０に過給不良が生じているかが診断される（Ｓ１１〜Ｓ１８）。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機１３の故障によるものなのかが、実吸気量Ｑａと正常吸気量Ｑｎの大小関係に基づきさらに診断される（Ｓ１９〜Ｓ２３）。つまり、上記処理によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【００３６】
なお、ＥＣＵ３０の診断結果はエンジンコントローラに伝えられる。エンジンコントローラは、過給不良が生じているとの診断結果を受けたときは、過給不良対応の制御（例えば、燃料噴射量制御やＤＰＦ再生処理において吸気量減を考慮した演算を行う、タービンベーンへの排気流量を減らして過給機１３を保護する等）への切換えを行う。
【００３７】
また、上記処理によれば、過給不良は、エンジン１０の実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの偏差であるブースト偏差ΔＰｄに基づき診断される（Ｓ１１〜Ｓ１８）。過給不良が生じるとブースト偏差ΔＰｄが増大するので、この方法によれば、過給不良が生じていることを精度よく診断することができる。
【００３８】
さらに、上記処理によれば、過給不良の診断に用いられるブースト偏差限度ΔＰｄｔｈが、エンジン１０が高回転になるほど、また、エンジン１０が高負荷になるほど大きな値に設定される（Ｓ１４）。過給不良時のブースト偏差ΔＰｄはエンジン１０の運転状態に応じて変化するので、これに対応してブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを可変にすることで、エンジン１０の運転状態に関わらず過給不良を診断することができる。
【００３９】
また、上記処理によれば、ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きい状態が所定時間継続したときに過給不良が生じていると診断される（Ｓ１５〜Ｓ１８）。これによりノイズの影響を排除し、診断精度を向上させることができる。
【００４０】
図３は、エア漏れが発生している状態で初速０ｋｍ／ｈから加速したときに診断が行われる様子、図４は、エア漏れが発生している状態で初速５０ｋｍ／ｈから加速したときに診断が行われる様子を示している。いずれの場合も、実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きくなっても直ちに過給不良とは診断せず、この状態が２ｓｅｃ続いたときに初めて過給不良と診断している。
【００４１】
なお、上記処理は、エンジン１０が搭載される車両が加速中か定常走行中かに関わらず行うことができるが、実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの差が拡大する加速中に限定して上記処理を行うようにすれば、診断精度をさらに向上させることができる。
【００４２】
また、上記処理では、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈをエンジン１０の運転状態に応じて可変にしているが、これを簡略化して、固定値とすることも可能である。
【００４３】
−第２実施形態−
続いて本発明の第２実施形態について説明する。
【００４４】
第２実施形態に係る故障診断装置の構成は図１に示した第１実施形態の構成と同じであるので説明を省略する。第２実施形態は、ＥＣＵ３０が行う故障診断処理の内容が第１実施形態と異なり、以下、相違点を中心に説明する。
【００４５】
図５は故障診断処理の内容を示したフローチャートである。この故障診断処理はＥＣＵ３０において所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００４６】
Ｓ３１では、ＥＣＵ３０はエンジン１０が搭載される車両が加速中か判定する。加速中か否かは、例えば、エンジン１０の燃料噴射量に基づき判定することができる。加速中と判定された場合は処理がＳ３２に進み、そうでない場合は処理が終了する。
【００４７】
Ｓ３２では、ＥＣＵ３０は、大気圧Ｐｏを読み込む。
【００４８】
Ｓ３３では、ＥＣＵ３０は、ブースト圧センサ２２の検出値に対してなまし処理を施した値を実ブースト圧Ｐａとして読み込む。このなまし処理は検出値に含まれるノイズを除去するためのものである。
【００４９】
Ｓ３４では、ＥＣＵ３０は、大気圧Ｐｏと実ブースト圧Ｐａの偏差（以下、「大気圧偏差」という。）ΔＰｏを演算する（ΔＰｏ＝Ｐａ−Ｐｏ）。
【００５０】
Ｓ３５では、ＥＣＵ３０は、過給不良を診断するための診断しきい値である大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された大気圧偏差限度マップからエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣに対応する値を検索することで、大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを設定する。大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈは、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるほど大きな値に設定される。
【００５１】
Ｓ３６では、ＥＣＵ３０は、大気圧偏差ΔＰｏと大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを比較する。大気圧偏差ΔＰｏが大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈよりも小さいと判定されれば処理がＳ１６に進み、そうでなければ処理がＳ２４に進む。
【００５２】
Ｓ１６以降の処理及びＳ２４以降の処理は図２に示した処理と同じであるので説明を省略する。
【００５３】
続いて上記処理を行うことによる作用効果について説明する。
【００５４】
上記処理によれば、実ブースト圧Ｐａに基づきエンジン１０に過給不良が生じているかが診断される（Ｓ３２〜Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機１３の故障によるものなのかが、実吸気量Ｑａと正常吸気量Ｑｎの大小関係に基づきさらに診断される（Ｓ１９〜Ｓ２３）。つまり、上記処理によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【００５５】
また、上記処理によれば、過給不良は、大気圧Ｐｏと実ブースト圧Ｐａの偏差である大気圧偏差ΔＰｏに基づき診断される（Ｓ３２〜Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。過給不良が生じているときは、過給機１３とエンジン１０の間の圧力（＝実ブースト圧Ｐａ）が自然吸気エンジン同様に大気圧Ｐｏに近くなり、大気圧偏差ΔＰｏが小さくなるので、この方法によれば、過給不良が生じていることを精度よく診断することができる。ただし、定常走行中は過給が正常か不良かによって大気圧偏差ΔＰｏに違いが出にくいため、この方法による過給不良の診断は加速中にのみ行うようにする（Ｓ３１）。診断を加速中に限定することで、診断精度を確保することができる。
【００５６】
また、上記処理によれば、大気圧偏差ΔＰｏが大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈよりも小さい状態が所定時間継続したときに過給不良が生じていると診断される（Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。これによりノイズの影響を排除し、診断精度を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記処理では、大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈをエンジン１０の運転状態に応じて可変にしているが、これを簡略化して、固定値とすることも可能である。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、エンジン１０が過給機付きディーゼルエンジンであるが、本発明に係る故障診断装置は過給機付きガソリンエンジンの故障診断にも用いることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…エンジン
１１…吸気通路
１３…過給機
１５…排気通路
２１…エアフローメータ（実吸気量検出手段）
２２…ブースト圧センサ（実ブースト圧検出手段）
２３…大気圧センサ（大気圧検出手段）
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｓ１９…正常吸気量演算手段
Ｓ１１〜Ｓ１８、Ｓ３２〜Ｓ３６…過給不良診断手段
Ｓ１９〜Ｓ２３…故障部位診断手段
Ｓ３１…加速判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンの故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機付きエンジンにおいて過給不良が生じると、燃料噴射量が吸気量に応じて決まるガソリンエンジンでは出力低下を招く。また、燃料噴射量がアクセル開度とエンジン回転速度に応じて決まるディーゼルエンジンでは吸気量減少により空燃比がリッチ化し、排気温度の上昇を招く。このため、過給機付きエンジンにおいては、故障診断を行い、過給不良が生じているとの診断がなされた場合には、過給不良対応の制御に切り換える必要がある。
【０００３】
この点に関し、特許文献１は、過給機をモデル化し、該モデルを用いて演算される過給圧（モデル演算値）と過給圧の実測値との偏差に基づき過給機付きエンジンの故障診断を行う方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５３８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過給不良は、過給機の故障だけでなく、吸気通路からのエア漏れによっても生じる。過給不良対応の制御をより適切に行うには、過給不良の原因となっている故障部位まで特定する必要がある。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、過給不良が生じた場合に過給不良の原因となっている故障部位を特定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、過給機付きエンジンの故障診断装置であって、前記エンジンの実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、前記エンジンの実ブースト圧を検出する実ブースト圧検出手段と、前記実ブースト圧に基づき前記エンジンに過給不良が生じているか診断する過給不良診断手段と、正常過給時に得られる前記エンジンの吸気量（以下、「正常吸気量」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常吸気量演算手段と、前記過給不良が生じていると診断され、かつ、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも大きいときは前記過給機と前記エンジンの間においてエア漏れが発生していると診断し、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも小さいときは前記過給機が故障していると診断する故障部位診断手段と、を備えたことを特徴とする故障診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、実ブースト圧に基づきエンジンに過給不良が生じているかが診断される。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機の故障によるものなのかが、実吸気量と正常吸気量の大小関係に基づきさらに診断される。つまり、上記態様によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る故障診断装置の概略構成図である。
【図２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）が行う故障診断処理の内容を示したフロー チャートである。
【図３】本発明の作用効果を説明するための図である。
【図４】本発明の作用効果を説明するための図である。
【図５】ＥＣＵが行う故障診断処理の内容を示したフローチャートの別の例であ る（第２実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
−第１実施形態−
図１は本発明の第１実施形態に係る故障診断装置の概略構成を示している。この故障診断装置は、エンジン１０の故障診断を行う。
【００１２】
エンジン１０は過給機付きのディーゼルエンジンである。エンジン１０の吸気通路１１には、エアクリーナ１２、過給機１３のコンプレッサ１３ｃ及びインタークーラ１４が配置される。エアクリーナ１２で粉塵を除去されたエアは、コンプレッサ１３ｃで圧縮され、インタークーラ１４で冷却された後、エンジン１０に供給される。
【００１３】
エアクリーナ１２とコンプレッサ１３ｃの間にはエンジン１０の吸気量（以下、「実吸気量」という。）Ｑａを検出するエアフローメータ２１が取り付けられている。インタークーラ１４とエンジン１０の間にはブースト圧（以下、「実ブースト圧」という。）Ｐａを検出するブースト圧センサ２２が取り付けられている。これらセンサ２１、２２は電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）３０に電気的に接続される。エアフローメータ２１の取付け位置はエアクリーナ１２の入口側でもよいし、ブースト圧センサ２２の取付け位置はコンプレッサ１３ｃとインタークーラ１４の間であってもよい。
【００１４】
エンジン１０に供給されたエアは、ピストン（図示せず）によって圧縮される。そして、圧縮されたエアに対してインジェクタ（図示せず）から燃料を噴射すると、燃料が自己着火を起こし、燃焼が起こる。エンジン１０の排気は、排気通路１５に配置される過給機１３のタービン１３ｔを回転させ、図示しない三元触媒、ＤＰＦ及び消音器を介して大気中に排出される。
【００１５】
過給機１３は、タービン１３ｔの入口側にノズルベーン（図示せず）を有している。ノズルベーンを変位させてタービンベーンに向けて流れる排気の流量を調整することにより、ブースト圧を任意の圧に制御することができる。
【００１６】
ＥＣＵ３０には、大気圧を検出する大気圧センサ２３が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ３０はエンジン１０を制御するエンジンコントローラ（図示せず）と電気的に接続される。ＥＣＵ３０には、エンジン１０の運転状態（回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、アクセル開度ＡＣＣ等）を示す信号がエンジンコントローラから入力される。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置３２、入出力インターフェース３３等を含む。記憶装置３２には、後述する故障診断処理を実行するためのプログラム、マップが格納されている。入出力インターフェース３３には、上記各種信号が入力される。ＣＰＵ３１は、記憶装置３２に格納されるプログラムを読み出して実行し、以下に説明する故障診断処理により、過給不良の診断、及び、過給不良の原因となっている故障部位の特定を行う。
【００１８】
図２は故障診断処理の内容を示したフローチャートである。この故障診断処理はＥＣＵ３０において所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。以下、これを参照しながら故障診断処理の内容について説明する。
【００１９】
Ｓ１１では、ＥＣＵ３０は、正常過給時のブースト圧である正常ブースト圧Ｐｎを演算する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された目標ブースト圧マップからエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆに対応する値を検索することで、目標ブースト圧Ｐｔを設定する。目標ブースト圧Ｐｔは、高負荷領域や低回転パーシャル領域で高くなり、また、無負荷領域で低くなるように設定される。ＥＣＵ３０は、大気圧に応じて決まる上限ブースト圧以下に目標ブースト圧Ｐｔを制限し、さらに、ブーストの立ち上がり遅れに対応する遅れ処理を施して、正常ブースト圧Ｐｎを演算する。なお、簡略化して目標ブースト圧Ｐｔをそのまま正常ブースト圧Ｐｎとして用いてもよい。
【００２０】
Ｓ１２では、ＥＣＵ３０は、ブースト圧センサ２２の検出値に対してなまし処理を施した値を実ブースト圧Ｐａとして読み込む。このなまし処理は検出値に含まれるノイズを除去するためのものである。
【００２１】
Ｓ１３では、ＥＣＵ３０は、正常ブースト圧Ｐｎと実ブースト圧Ｐａの偏差（以下、「ブースト偏差」という。）ΔＰｄを演算する（ΔＰｄ＝Ｐｎ−Ｐａ）。
【００２２】
Ｓ１４では、ＥＣＵ３０は、過給不良を診断するための診断しきい値であるブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意されたブースト偏差限度マップからエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣに対応する値を検索することで、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを設定する。ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈは、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるほど大きな値に設定される。
【００２３】
Ｓ１５では、ＥＣＵ３０は、ブースト偏差ΔＰｄとブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを比較する。ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きいと判定されれば処理がＳ１６に進み、そうでなければ処理がＳ２４に進む。
【００２４】
Ｓ１６では、ＥＣＵ３０は、カウンタをインクリメントする。このカウンタは初期値がゼロで、ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きくなってからの経過時間を計測するのに用いられる。
【００２５】
Ｓ１７では、ＥＣＵ３０は、カウンタが所定値よりも大きいか判定する。所定値は例えば２００に設定される。図２に示す処理の実行間隔が１０ｍｓｅｃであるので、Ｓ１７では、ＥＣＵ３０は、ブースト偏差ΔＰｄが継続して２ｓｅｃ以上、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きな状態が続いたか判定していることになる。カウンタが所定値よりも大きいと判定されれば処理がＳ１８に進み、そうでなければ処理を終了する。
【００２６】
Ｓ１８に進む場合は、エンジン１０のブースト圧が上がらない状態が継続しているので、Ｓ１８では、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の過給不良が生じていると診断する。さらに、ＥＣＵ３０は、ＥＣＵ３０は、Ｓ１９以降で、この過給不良の原因（故障部位）を特定するための診断を行う。
【００２７】
Ｓ１９では、ＥＣＵ３０は、正常過給時の吸気量である正常吸気量Ｑｎを演算する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された目標吸気量マップから、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆに対応する値を検索することで、目標吸気量Ｑｔを設定する。目標吸気量Ｑｔはエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、燃料噴射量Ｑｆが多くなるほど多くなるように設定される。ＥＣＵ３０は、目標吸気量Ｑｔに対して、スロットル開度が変更されてそれが吸気量の変化に表れるまでの遅れに応じた遅れ処理を施して、正常吸気量Ｑｎを演算する。なお、簡略化して目標吸気量Ｑｔをそのまま正常吸気量Ｑｎとして用いてもよい。
【００２８】
Ｓ２０では、ＥＣＵ３０は、実吸気量Ｑａを読み込む。
【００２９】
Ｓ２１では、ＥＣＵ３０は、実吸気量Ｑａが正常吸気量Ｑｎよりも大きいか判定する。実吸気量Ｑａが正常吸気量Ｑｎよりも大きいときは処理がＳ２２に進み、そうでない場合は処理がＳ２３に進む。
【００３０】
過給機１３とエンジン１０の間で配管抜け、亀裂等によりエア漏れが発生しているときは、エア漏れしている箇所よりも下流側における圧力損失が低下するので、実吸気量Ｑａは正常吸気量Ｑｎよりも多くなる。これに対し、過給機１３がブレード欠損、軸受け焼付き等により故障しているときは、過給機１３が機能しない分、実吸気量Ｑａは正常吸気量Ｑｎよりも少なくなる。
【００３１】
したがって、Ｓ２２では、ＥＣＵ３０は、過給不良がエア漏れによるものと診断し、Ｓ２３では、ＥＣＵ３０は、過給不良が過給機１３の故障によるものと診断する。
【００３２】
一方、Ｓ１５からＳ２４に処理が進んだ場合は、ＥＣＵ３０は、エンジン１０に過給不良は生じていないとの正常診断をする。
【００３３】
Ｓ２５では、ＥＣＵ３０は、カウンタをリセットし、処理を終了する。
【００３４】
続いて上記処理を行うことによる作用効果について説明する。
【００３５】
上記処理によれば、実ブースト圧Ｐａに基づきエンジン１０に過給不良が生じているかが診断される（Ｓ１１〜Ｓ１８）。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機１３の故障によるものなのかが、実吸気量Ｑａと正常吸気量Ｑｎの大小関係に基づきさらに診断される（Ｓ１９〜Ｓ２３）。つまり、上記処理によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【００３６】
なお、ＥＣＵ３０の診断結果はエンジンコントローラに伝えられる。エンジンコントローラは、過給不良が生じているとの診断結果を受けたときは、過給不良対応の制御（例えば、燃料噴射量制御やＤＰＦ再生処理において吸気量減を考慮した演算を行う、タービンベーンへの排気流量を減らして過給機１３を保護する等）への切換えを行う。
【００３７】
また、上記処理によれば、過給不良は、エンジン１０の実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの偏差であるブースト偏差ΔＰｄに基づき診断される（Ｓ１１〜Ｓ１８）。過給不良が生じるとブースト偏差ΔＰｄが増大するので、この方法によれば、過給不良が生じていることを精度よく診断することができる。
【００３８】
さらに、上記処理によれば、過給不良の診断に用いられるブースト偏差限度ΔＰｄｔｈが、エンジン１０が高回転になるほど、また、エンジン１０が高負荷になるほど大きな値に設定される（Ｓ１４）。過給不良時のブースト偏差ΔＰｄはエンジン１０の運転状態に応じて変化するので、これに対応してブースト偏差限度ΔＰｄｔｈを可変にすることで、エンジン１０の運転状態に関わらず過給不良を診断することができる。
【００３９】
また、上記処理によれば、ブースト偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きい状態が所定時間継続したときに過給不良が生じていると診断される（Ｓ１５〜Ｓ１８）。これによりノイズの影響を排除し、診断精度を向上させることができる。
【００４０】
図３は、エア漏れが発生している状態で初速０ｋｍ／ｈから加速したときに診断が行われる様子、図４は、エア漏れが発生している状態で初速５０ｋｍ／ｈから加速したときに診断が行われる様子を示している。いずれの場合も、実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの偏差ΔＰｄがブースト偏差限度ΔＰｄｔｈよりも大きくなっても直ちに過給不良とは診断せず、この状態が２ｓｅｃ続いたときに初めて過給不良と診断している。
【００４１】
なお、上記処理は、エンジン１０が搭載される車両が加速中か定常走行中かに関わらず行うことができるが、実ブースト圧Ｐａと正常ブースト圧Ｐｎの差が拡大する加速中に限定して上記処理を行うようにすれば、診断精度をさらに向上させることができる。
【００４２】
また、上記処理では、ブースト偏差限度ΔＰｄｔｈをエンジン１０の運転状態に応じて可変にしているが、これを簡略化して、固定値とすることも可能である。
【００４３】
−第２実施形態−
続いて本発明の第２実施形態について説明する。
【００４４】
第２実施形態に係る故障診断装置の構成は図１に示した第１実施形態の構成と同じであるので説明を省略する。第２実施形態は、ＥＣＵ３０が行う故障診断処理の内容が第１実施形態と異なり、以下、相違点を中心に説明する。
【００４５】
図５は故障診断処理の内容を示したフローチャートである。この故障診断処理はＥＣＵ３０において所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００４６】
Ｓ３１では、ＥＣＵ３０はエンジン１０が搭載される車両が加速中か判定する。加速中か否かは、例えば、エンジン１０の燃料噴射量に基づき判定することができる。加速中と判定された場合は処理がＳ３２に進み、そうでない場合は処理が終了する。
【００４７】
Ｓ３２では、ＥＣＵ３０は、大気圧Ｐｏを読み込む。
【００４８】
Ｓ３３では、ＥＣＵ３０は、ブースト圧センサ２２の検出値に対してなまし処理を施した値を実ブースト圧Ｐａとして読み込む。このなまし処理は検出値に含まれるノイズを除去するためのものである。
【００４９】
Ｓ３４では、ＥＣＵ３０は、大気圧Ｐｏと実ブースト圧Ｐａの偏差（以下、「大気圧偏差」という。）ΔＰｏを演算する（ΔＰｏ＝Ｐａ−Ｐｏ）。
【００５０】
Ｓ３５では、ＥＣＵ３０は、過給不良を診断するための診断しきい値である大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め用意された大気圧偏差限度マップからエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣに対応する値を検索することで、大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを設定する。大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈは、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるほど大きな値に設定される。
【００５１】
Ｓ３６では、ＥＣＵ３０は、大気圧偏差ΔＰｏと大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈを比較する。大気圧偏差ΔＰｏが大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈよりも小さいと判定されれば処理がＳ１６に進み、そうでなければ処理がＳ２４に進む。
【００５２】
Ｓ１６以降の処理及びＳ２４以降の処理は図２に示した処理と同じであるので説明を省略する。
【００５３】
続いて上記処理を行うことによる作用効果について説明する。
【００５４】
上記処理によれば、実ブースト圧Ｐａに基づきエンジン１０に過給不良が生じているかが診断される（Ｓ３２〜Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。そして、過給不良が生じていると診断された場合は、その過給不良がエア漏れによるものか、過給機１３の故障によるものなのかが、実吸気量Ｑａと正常吸気量Ｑｎの大小関係に基づきさらに診断される（Ｓ１９〜Ｓ２３）。つまり、上記処理によれば、過給不良が生じているか診断できるだけでなく、その原因となっている故障部位まで特定することができる。
【００５５】
また、上記処理によれば、過給不良は、大気圧Ｐｏと実ブースト圧Ｐａの偏差である大気圧偏差ΔＰｏに基づき診断される（Ｓ３２〜Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。過給不良が生じているときは、過給機１３とエンジン１０の間の圧力（＝実ブースト圧Ｐａ）が自然吸気エンジン同様に大気圧Ｐｏに近くなり、大気圧偏差ΔＰｏが小さくなるので、この方法によれば、過給不良が生じていることを精度よく診断することができる。ただし、定常走行中は過給が正常か不良かによって大気圧偏差ΔＰｏに違いが出にくいため、この方法による過給不良の診断は加速中にのみ行うようにする（Ｓ３１）。診断を加速中に限定することで、診断精度を確保することができる。
【００５６】
また、上記処理によれば、大気圧偏差ΔＰｏが大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈよりも小さい状態が所定時間継続したときに過給不良が生じていると診断される（Ｓ３６、Ｓ１６〜Ｓ１８）。これによりノイズの影響を排除し、診断精度を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記処理では、大気圧偏差限度ΔＰｏｔｈをエンジン１０の運転状態に応じて可変にしているが、これを簡略化して、固定値とすることも可能である。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、エンジン１０が過給機付きディーゼルエンジンであるが、本発明に係る故障診断装置は過給機付きガソリンエンジンの故障診断にも用いることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…エンジン
１１…吸気通路
１３…過給機
１５…排気通路
２１…エアフローメータ（実吸気量検出手段）
２２…ブースト圧センサ（実ブースト圧検出手段）
２３…大気圧センサ（大気圧検出手段）
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｓ１９…正常吸気量演算手段
Ｓ１１〜Ｓ１８、Ｓ３２〜Ｓ３６…過給不良診断手段
Ｓ１９〜Ｓ２３…故障部位診断手段
Ｓ３１…加速判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付きエンジンの故障診断装置であって、
前記エンジンの実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、
前記エンジンの実ブースト圧を検出する実ブースト圧検出手段と、
前記実ブースト圧に基づき前記エンジンに過給不良が生じているか診断する過給不良診断手段と、
正常過給時に得られる前記エンジンの吸気量（以下、「正常吸気量」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常吸気量演算手段と、
前記過給不良が生じていると診断され、かつ、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも大きいときは前記過給機と前記エンジンの間においてエア漏れが発生していると診断し、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも小さいときは前記過給機が故障していると診断する故障部位診断手段と、
を備えたことを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
正常過給時に得られるブースト圧（以下、「正常ブースト圧」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常ブースト圧演算手段を備え、
前記過給不良診断手段は、前記実ブースト圧と前記正常ブースト圧の偏差が診断しきい値よりも大きいときに前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記診断しきい値を前記エンジンが高回転になるほど、また、前記エンジンが高負荷になるほど大きな値に設定する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記実ブースト圧と前記正常ブースト圧の偏差が前記診断しきい値よりも大きい状態が所定時間継続したときに前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の故障診断装置であって、
前記エンジンが搭載された車両が加速中か判定する加速判定手段を備え、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定されたときにのみ前記過給不良の診断を行う、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記エンジンが搭載された車両が加速中か判定する加速判定手段と、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
を備え、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定され、かつ、前記実ブースト圧と前記大気圧の偏差が診断しきい値よりも小さいときに、前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定され、かつ、前記実ブースト圧と前記大気圧の偏差が前記診断しきい値よりも小さい状態が所定時間継続したときに、前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項１】
過給機付きエンジンの故障診断装置であって、
前記エンジンの実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、
前記エンジンの実ブースト圧を検出する実ブースト圧検出手段と、
前記実ブースト圧に基づき前記エンジンに過給不良が生じているか診断する過給不良診断手段と、
正常過給時に得られる前記エンジンの吸気量（以下、「正常吸気量」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常吸気量演算手段と、
前記過給不良が生じていると診断され、かつ、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも大きいときは前記過給機と前記エンジンの間においてエア漏れが発生していると診断し、前記実吸気量が前記正常吸気量よりも小さいときは前記過給機が故障していると診断する故障部位診断手段と、
を備えたことを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
正常過給時に得られるブースト圧（以下、「正常ブースト圧」という。）を前記エンジンの運転状態に基づき演算する正常ブースト圧演算手段を備え、
前記過給不良診断手段は、前記実ブースト圧と前記正常ブースト圧の偏差が診断しきい値よりも大きいときに前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記診断しきい値を前記エンジンが高回転になるほど、また、前記エンジンが高負荷になるほど大きな値に設定する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記実ブースト圧と前記正常ブースト圧の偏差が前記診断しきい値よりも大きい状態が所定時間継続したときに前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の故障診断装置であって、
前記エンジンが搭載された車両が加速中か判定する加速判定手段を備え、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定されたときにのみ前記過給不良の診断を行う、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記エンジンが搭載された車両が加速中か判定する加速判定手段と、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
を備え、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定され、かつ、前記実ブースト圧と前記大気圧の偏差が診断しきい値よりも小さいときに、前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の故障診断装置であって、
前記過給不良診断手段は、前記車両が加速中であると判定され、かつ、前記実ブースト圧と前記大気圧の偏差が前記診断しきい値よりも小さい状態が所定時間継続したときに、前記過給不良が生じていると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０９８２５（Ｐ２０１０−２０９８２５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７９１５（Ｐ２００９−５７９１５）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（５０４３３４８６５）日産ライトトラック株式会社 (60)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（５０４３３４８６５）日産ライトトラック株式会社 (60)
【Ｆターム（参考）】
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