JP5157924B2

JP5157924B2 - エンジンの診断装置

Info

Publication number: JP5157924B2
Application number: JP2009006569A
Authority: JP
Inventors: 寿雄本多
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP2010163954A

Description

本発明はエンジンの失火診断や出力異常診断を行う診断装置に関する。

エンジンの点火系、燃料系、制御系等に何らかの異常があると、その影響がエンジンの失火や出力異常となって現れる。エンジンの異常を検知し、フェールセーフ制御、異常部位の修理等、適切な処置をとれるよう、エンジンが動作している間、失火診断や出力異常診断が行われる。

このようなエンジンの異常診断の精度向上を目的として、特許文献１が開示する診断装置は、加速時や旋回時で燃料タンク内の燃料に偏りがあって燃料配管内にエアが混入しうる場合には診断を行わないようにしている。燃料配管内にエアが混入すると、燃料の噴射・圧送が上手くいかず、エンジンの回転変動や出力変動が起きるのであるが、この技術によれば、このようなエンジンの回転変動や出力変動を診断装置がエンジンの異常と誤診断してしまうのを防止することができる。

特開平１０−１２２０３０号公報

工場からラインオフしたばかりのエンジンは、燃料ポンプ、燃料配管等にエアが混入している。このため、エンジンを初めて始動したときに直ちに診断を開始すると、エアがエンジンに供給されることでエンジンの回転変動や出力変動が起こり、これをエンジンの異常と診断装置が誤診断してしまう可能性がある。特許文献１が開示する診断装置では、このような誤診断を十分に防止することができない。

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、エンジンの失火診断や出力異常診断を行う診断装置において誤診断を減らすことを目的とする。

本発明のある態様によれば、エンジンの失火診断又は出力異常診断を行う診断装置であって、前記エンジンの動作状態に基づき前記エンジンの失火診断又は出力異常診断を行う異常診断手段と、前記エンジンが始動された場合、該始動が前記エンジンの製造後初めての始動である初始動であるか判定する初始動判定手段と、前記初始動判定手段により前記エンジンの始動が初始動であると判定された場合、前記エンジンの初始動の直後は前記異常診断手段による前記エンジンの失火診断又は出力異常診断の実行を禁止する異常診断禁止手段と、前記エンジンに燃料を供給する燃料供給経路中に混入しているエアが前記燃料供給経路から全て退出したか判定するエア退出判定手段と、を備え、前記エンジンの初始動の直後とは、前記エンジンの初始動から前記エア退出判定手段が前記燃料供給経路からエアが全て退出したと判定するまでの間であることを特徴とする診断装置が提供される。

本発明によれば、エンジンの始動が製造後初めての始動である初始動である場合、その直後はエンジンの失火診断又は出力異常診断の実行が禁止される。これにより、燃料供給経路内に混入しているエアに起因する誤診断を防止し、診断精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る診断装置が適用されるエンジンの概略構成図である。エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の内部構成の概略構成図である。ＥＣＵが実行する失火診断のプログラムの内容を示したフローチャートである。ＥＣＵが実行する失火診断のプログラムの内容を示したフローチャートである。

以下、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。

図１は本発明の実施形態に係る診断装置が適用されるエンジン１の概略構成を示している。エンジン１には、エアフローメータ２、吸気ダクト３、スロットルバルブ４及び吸気マニホールド５を介してエアが吸入される。

吸気マニホールド５には気筒別に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は電磁式燃料噴射弁である。燃料噴射弁６は、後述するエンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）２０からの駆動パルス信号により通電されると開弁し、燃料タンクから燃料ポンプ１１、プレッシャレギュレータ１２及び燃料配管１３からなる燃料供給経路１０を介して圧送されてくる燃料を、吸気マニホールド５内に噴射供給する。

エンジン１の各燃焼室には点火プラグ７が設けられている。点火プラグ７は、ＥＣＵ２０からの点火信号に基づいて混合気を火花点火し、燃焼させる。点火プラグ７には、ピエゾ素子を用いた点火プラグ座金型の筒内圧センサ８が設けられており、筒内圧センサ８の出力信号はＥＣＵ２０に入力される。

エンジン１の排気は、排気マニホールド９から排気管、排気浄化触媒及び消音装置(図示せず）を介して大気中に排出される。

クランクシャフト（図示せず）には、所定クランク回転角度毎のパルス信号を出力するクランク角センサ３１が設けられている。また、エンジン１が搭載される車両の変速機（図示せず）の出力軸には、車速を検出するための車速センサ３２が設けられている。これらの各センサからの検出信号はＥＣＵ２０へ入力される。

ＥＣＵ２０は、図２に示すように、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置２２、入出力インターフェース２３等を含む。記憶装置２２には、後述する各種プログラム、該プログラムで使用される各種パラメータが格納されている。入出力インターフェース２３には、各種センサの検出信号が入力される。ＣＰＵ２１は、記憶装置２２に格納される制御プログラムを読み出して実行し、各種センサから入力される信号に基づき、スロットルバルブ４、燃料噴射弁６、点火プラグ７等の作動を制御する。

また、ＥＣＵ２０は、エンジンの点火系、燃料系、制御系等の異常を検知するために、エンジン１の失火診断を行う。失火診断では、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ８により検出される実際の筒内圧力に基づいて失火の有無を検出する。

このとき、エンジン１が工場からラインオフし、製造後初めて始動（以下、「初始動」という。）される場合は、燃料供給経路１０中にエアが混入しており、失火診断を正しく行えない可能性がある。このため、ＥＣＵ２０は、エンジン１の初始動直後は失火診断の実行を禁止し、誤診断を防止する。

図３、図４はＥＣＵ２０が実行する失火診断のプログラムの内容を示している。これらを参照しながらＥＣＵ２０が行う失火診断について詳しく説明する。

まず、図３に示す処理について説明する。図３に示す処理は、ＥＣＵ２０による失火診断の実行の可否を判定するための処理である。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ２０は、ＥＣＵ２０への電源投入が製造後初めてであるか判定する。初めての電源投入であるかは、例えば、電源投入後、所定のフラグをセットし、かつ、電源を切っても該フラグの値が保持されるようにしておき、電源投入時に該フラグを参照することで判定することができる。つまり、電源投入時に該フラグがまだセットされていない場合は初めての電源投入であると判定することができる。ＥＣＵ２０への電源投入が初めてである場合は処理がステップＳ１２に進む。そうでない場合は処理がステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ２０はエンジン１が完爆したかを判定する。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１を用いてエンジン１の回転速度を計測し、計測されたエンジン１の回転速度が所定値よりも高い状態が所定時間継続した場合はエンジン１が完爆したと判定し、そうでない場合は非完爆と判定する。ステップＳ１１でＥＣＵ２０への電源投入が初めてと判定され、かつ、ステップＳ１２でエンジン１の完爆が判定された場合に、エンジン１の始動が初始動であると判定することができる。ステップＳ１２でエンジン１の完爆が判定された場合は処理がステップＳ１３に進み、非完爆と判定された場合は処理がステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ２０は、燃料供給経路１０中に混入していたエアが全て燃料供給経路１０から退出したかどうかを判定する。燃料供給経路１０中のエアは、燃料とともに燃料噴射弁６から吸気マニホールド５内に噴射されることで燃料供給経路１０から退出する。したがって、該判断では、エンジン１の初始動後、ある程度の燃料が消費された時点で燃料供給経路１０中のエアが全て退出したと判定される。

例えば、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ３１を用いてエンジン１の回転数（回転速度ではなく、回転した回数、以下同じ）をカウンタを用いて計測する。そして、ＥＣＵ２０は、エンジン１の初始動後の回転数が所定値（例えば、５００回転）に達したときに、燃料供給経路１０中のエアが全て退出したと判定する。エンジン１の回転数が５００回転に達するのは、概ね、エンジン１がアイドル状態で３０秒程度回転したときである。

なお、燃料供給経路１０中のエアが全て退出したかの判定方法はこの方法に限定されない。例えば、ＥＣＵ２０は、車速センサ３２を用いて車速を検出し、検出した車速を時間積分して車両の走行距離を計測する。そして、ＥＣＵ２０は、エンジン１の初始動後の車両の走行距離が所定距離、例えば、数百ｍに達したときに、燃料供給経路１０中のエアが全て退出したと判定する。その他、エンジン１の初始動からの経過時間やエンジン１の初始動からの燃料噴射量の積算値等に基づき判定するようにしてもよく、複数の条件を組み合わせてエアの退出を判定するようにしてもよい。

燃料供給経路１０中のエアが全て退出したと判定された場合は、処理がステップＳ１５に進む。そうでない場合は処理がステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ２０は診断禁止フラグｆに１をセットする。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ２０は診断禁止フラグｆに０をセットする。

したがって、図３に示す処理によれば、エンジン１が完爆するまでの間、及び、エンジン１が完爆した後であっても初始動の直後で燃料供給経路１０中にエアが混入している間は、診断禁止フラグｆに失火診断禁止を示す１がセットされる。これに対し、エンジン１の始動が２回目以降の始動であるときや、初始動であってもエンジン１の回転数が所定値に達した等で、燃料供給経路１０中に混入していたエアが全て燃料供給経路１０から退出した後は、診断禁止フラグｆに失火診断許可を示す０がセットされる。

次に、図４に示す処理について説明する。図４に示す処理は、図３に示す処理の結果を受けて、実際に失火診断を行うための処理である。

ステップＳ２１では、ＥＣＵ２０は診断禁止フラグｆの値を判定する。診断禁止フラグｆの値が１のときは処理がステップＳ２２に進み、０のときは処理がステップＳ２３に進む。

ステップＳ２２では、ＥＣＵ２０は失火診断を実行しない。

一方、ステップＳ２３では、ＥＣＵ２０は失火診断を実行する。失火診断では、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ８により検出される実際の筒内圧力を失火判定基準圧力と比較し、実際の筒内圧力が失火判定基準圧力よりも低い場合は失火が発生したと判定する。そして、所定頻度以上で失火が判定された場合は、ＥＣＵ２０は、エンジン１の点火系、燃料系、制御系等に何らかの異常があると診断する。

したがって、図４に示す処理によれば、診断禁止フラグｆが１のときは、エンジン１の失火診断が実行されない（失火診断禁止）。これに対し、診断禁止フラグｆが０のときは、エンジン１の失火診断が実行される（失火診断許可）。

続いて、上記実施形態の作用効果について説明する。

エンジン１が工場からラインオフしたばかりであると、燃料供給経路１０中にエアが混入しており、失火診断、出力異常診断等のエンジン１の異常診断を初始動後直ちに実行すると、燃料供給経路１０内のエアがエンジン１に供給されることによるエンジン１の回転変動や出力変動をエンジン１の異常とＥＣＵ２０が誤診断してしまう可能性がある。

しかしながら、上記実施形態によれば、エンジン１の始動が初始動である場合は、その直後のエンジン１の異常診断の実行が禁止されるので、このような誤診断を防止し、診断精度を向上させることができる。

ここで、エンジン１の初始動直後とは、エンジン１の初始動から燃料供給経路１０中のエアが燃料供給経路１０から全て退出するまでの間を指し、ＥＣＵ２０は、この間、エンジン１の異常診断の実行を禁止する。これにより、燃料供給経路１０中に混入しているエアが原因の誤診断を防止することができる。また、異常診断が必要以上に禁止されないようにし、診断機会を増やすことができる。

また、異常診断の実行が禁止されるのはエンジン１の始動が初始動の場合だけであり、２回目以降の始動では異常診断の実行が許可される。２回目以降の始動では、燃料供給経路１０中に混入していたエアはもはや燃料供給経路１０中に残っていないので、異常診断の実行が禁止されないようにすることで、診断機会を増やすことができる。

なお、エンジン１の始動が初始動であるかの判定は、ＥＣＵ２０に初めて電源が投入された後の始動かどうかを判定することで、簡単かつ精度よく判定することが可能である。

また、燃料供給経路１０中に混入していたエアが燃料供給経路から全て退出したかの判定は、エンジン１の初始動後の回転数が所定数に達したか、あるいは、エンジン１の初始動後の車両の走行距離が所定距離に達したか、を判定することで、簡単かつ精度よく判定することができる。

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の一つ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。

例えば、上記実施形態では筒内圧センサ８を用いてエンジン１の失火診断を行っているが、クランク角センサ３１を用いてエンジン１の回転変動を検出、あるいは、排気空燃比センサ（図示せず）を用いて排気空燃比の変動を検出し、これらに基づいて失火診断を行うことも可能である。

あるいは、失火診断に代えてエンジン１の出力が正常に出力されているかを診断する出力異常診断を行うようにしてもよい。出力異常診断は、例えば、筒内圧センサ８により検出される実際の筒内圧からエンジン１が実際に出力しているトルク（実トルク）を算出し、これを所定のトルクマップを参照して得られるトルク（マップ値ないし理論値）と比較することで行うことができる。なお、出力異常診断は、エンジン１の実トルクを検出するトルクセンサを設け、この検出値に基づいて行う、あるいは、クランク角センサ３１により検出されるエンジン１の回転変動に基づいて行うことも可能である。

１・・・エンジン
２０・・・ＥＣＵ２０（診断装置）
３１・・・クランク角センサ（回転数計測手段）
３２・・・車速センサ（走行距離計測手段）

Claims

エンジンの失火診断又は出力異常診断を行う診断装置であって、
前記エンジンの動作状態に基づき前記エンジンの失火診断又は出力異常診断を行う異常診断手段と、
前記エンジンが始動された場合、該始動が前記エンジンの製造後初めての始動である初始動であるか判定する初始動判定手段と、
前記初始動判定手段により前記エンジンの始動が初始動であると判定された場合、前記エンジンの初始動の直後は前記異常診断手段による前記エンジンの失火診断又は出力異常診断の実行を禁止する異常診断禁止手段と、
前記エンジンに燃料を供給する燃料供給経路中に混入しているエアが前記燃料供給経路から全て退出したか判定するエア退出判定手段と、
を備え、
前記エンジンの初始動の直後とは、前記エンジンの初始動から前記エア退出判定手段が前記燃料供給経路からエアが全て退出したと判定するまでの間である、
ことを特徴とする診断装置。
請求項１に記載の診断装置であって、
前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段を備え、
前記エア退出判定手段は、前記エンジンの初始動後の前記エンジンの回転数が所定数に達したときに前記燃料供給経路からエアが全て退出したと判定する、
ことを特徴とする診断装置。
請求項１又は２に記載の診断装置であって、
前記エンジンが搭載された車両の走行距離を計測する走行距離計測手段を備え、
前記エア退出判定手段は、前記エンジンの初始動後の前記車両の走行距離が所定距離に達したときに前記燃料供給経路からエアが全て退出したと判定する、
ことを特徴とする診断装置。
請求項１から３のいずれか一つに記載の診断装置であって、
前記初始動判定手段は、前記診断装置に初めて電源が投入され、その後前記エンジンが始動された場合に、該始動が前記エンジンの初始動であると判定する、
ことを特徴とする診断装置。