(57)【要約】【課題】センサの故障発生を効果的に予測する。【解決手段】車両１に搭載されたエンジン１０の排気系１２に設けられるセンサ２０の故障予測装置であって、車両１の累積走行距離を演算する走行距離演算部１１０と、エンジン１０の累積アイドリング運転時間を演算するアイドリング運転時間演算部１２０と、演算される累積走行距離及び、演算される累積アイドリング運転時間に基づいて、センサ２０の故障発生を予測するセンサ故障発生予測部１３０とを備えた。【選択図】図１
2020046370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの排気系に設けられるセンサの故障予測装置であって、
前記車両の累積走行距離又は累積走行時間を演算する第１演算手段と、
前記エンジンの排気温度が所定の低排気温度以下となる低負荷運転の累積運転時間を演算する第２演算手段と、
演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間及び、演算される前記累積運転時間に基づいて、前記センサの故障発生を予測する予測手段と、を備える
ことを特徴とする故障予測装置。
【請求項２】
前記予測手段は、演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間と、演算される前記累積運転時間との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記センサに故障が発生するまでの前記車両の残走行距離又は残走行時間を前記センサの残寿命として算出する
請求項１に記載の故障予測装置。
【請求項３】
前記第２演算手段は、前記累積運転時間として、前記エンジンの累積アイドリング運転時間を演算する
請求項１又は２に記載の故障予測装置。
【請求項４】
車両に搭載されたエンジンの排気系に設けられるセンサの故障予測方法であって、
前記車両の累積走行距離又は累積走行時間を演算すると共に、前記エンジンの排気温度が所定の低排気温度以下となる低負荷運転の累積運転時間を演算し、演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間及び、演算される前記累積運転時間に基づいて、前記センサの故障発生を予測する
ことを特徴とする故障予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、故障予測装置及び、故障予測方法に関し、特に、車両に搭載されたエンジンの排気系に設けられるセンサの故障予測の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの排気系には、例えば、排気中の窒素化合物（以下、ＮＯｘ）を検出するＮＯｘセンサや、排気の空燃比λを検出するラムダセンサ等の各種センサ類が設けられている。この種のＮＯｘセンサやラムダセンサ等には、センサ素子部を所定の動作温度域まで昇温するための電気ヒータが設けられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６１３２５号公報
【特許文献２】特開２００１−４１９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンが、例えばアイドリング運転等の低負荷運転を頻繁に行うと、排気系に設けられたセンサは低温排気に曝されることになる。このため、センサ素子部が冷却される一方、電気ヒータは素子全体を一定温度に維持するため、発熱量が増加する。電気ヒータの発熱量が大きくなると、劣化や破損等を生じさせ、センサの故障を引き起こす場合がある。センサに故障が発生時すると、車両の稼働停止を招くことになるため、センサの故障発生を効果的に予測して運転者等に適宜に知らせることが望まれる。
【０００５】
本開示の技術は、センサの故障発生を効果的に予測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の装置は、車両に搭載されたエンジンの排気系に設けられるセンサの故障予測装置であって、前記車両の累積走行距離又は累積走行時間を演算する第１演算手段と、前記エンジンの排気温度が所定の低排気温度以下となる低負荷運転の累積運転時間を演算する第２演算手段と、演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間及び、演算される前記累積運転時間に基づいて、前記センサの故障発生を予測する予測手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記予測手段は、演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間と、演算される前記累積運転時間との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記センサに故障が発生するまでの前記車両の残走行距離又は残走行時間を前記センサの残寿命として算出することが好ましい。
【０００８】
また、前記第２演算手段は、前記累積運転時間として、前記エンジンの累積アイドリング運転時間を演算することが好ましい。
【０００９】
本開示の方法は、車両に搭載されたエンジンの排気系に設けられるセンサの故障予測方法であって、前記車両の累積走行距離又は累積走行時間を演算すると共に、前記エンジンの排気温度が所定の低排気温度以下となる低負荷運転の累積運転時間を演算し、演算される前記累積走行距離又は前記累積走行時間及び、演算される前記累積運転時間に基づいて、前記センサの故障発生を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術によれば、センサの故障発生を効果的に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る車両に搭載されたエンジンの排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る故障発生予測マップの一例を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るセンサの残寿命の予測を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る故障予測装置及び、故障予測方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る車両１に搭載されたエンジン１０の排気系を示す模式的な全体構成図である。
【００１４】
エンジン１０には、各気筒から導出された排気を集合させる排気マニホールド１１が設けられている。排気マニホールド１１には、排気を大気に導く排気通路１２が接続されている。排気通路１２には、排気上流側から順に、排気浄化装置１４、ＮＯｘセンサ２０（本開示のセンサの一例）等が設けられている。
【００１５】
ＮＯｘセンサ２０は、何れも不図示のセンサ素子部と、センサ素子部を作動温度域に昇温する電気ヒータとを備えている。ＮＯｘセンサ２０のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（Electric  Control  Unit；以下、ＥＣＵ）１００に出力される。なお、ＮＯｘセンサ２０は、排気浄化装置１４よりも上流側の排気通路１２又は排気マニホールド１１に設けられていてもよい。また、センサは、ＮＯｘセンサ２０に限定されず、センサ素子部と電気ヒータとを有するラムダセンサ等であってもよい。
【００１６】
エンジン回転数センサ９０は、不図示のクランクシャフトからエンジン回転数Ｎｅを取得する。アクセル開度センサ９１は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた燃料噴射量Ｑ（エンジン１０への指示値）を取得する。車速センサ９２（又は、車輪速センサ）は、不図示のプロペラシャフト等から車両１の車速Ｖを取得する。これら各センサ９０〜９２のセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に出力される。
【００１７】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、ＥＣＵ１００は、走行距離演算部１１０と、アイドリング運転時間演算部１２０と、センサ故障発生予測部１３０と、報知処理部１４０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１８】
走行距離演算部１１０（第１演算手段）は、車速センサ９２のセンサ値から求めた車両１の走行距離を逐次積算することにより、車両１の累積走行距離Ｄ（車両１の最初の走行開始又は、ＮＯｘセンサ２０を新品に交換した時から現在までの累積走行距離）を演算するものである。走行距離演算部１１０により演算される累積走行距離Ｄは、センサ故障発生予測部１３０に出力される。
【００１９】
アイドリング運転時間演算部１２０（第２演算手段）は、エンジン回転数センサ９０や車速センサ９２等の各センサ値からエンジン１０がアイドリング運転にあると判定すると、ＥＣＵ１００内蔵の不図示のタイマによりアイドリング運転時間を計時すると共に、該計時したアイドリング運転時間を積算することにより、エンジン１０の累積アイドリング運転時間ＴＩＤを演算する。アイドリング運転時間演算部１２０により演算される累積アイドリング運転時間ＴＩＤは、センサ故障発生予測部１３０に出力される。
【００２０】
センサ故障発生予測部１３０（予測手段）は、車両１の累積走行距離Ｄ及び、エンジン１０の累積アイドリング運転時間ＴＩＤに基づいて、ＮＯｘセンサ２０に故障発生の可能性があるか否かを予測する。具体的には、ＥＣＵ１００のメモリには、予め実験等により作成した、図２に示す故障発生予測マップＭが格納されている。この故障発生予測マップＭには、横軸に累積走行距離Ｄ、縦軸に累積アイドリング運転時間ＴＩＤが設定され、さらに、これら累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング運転時間ＴＩＤに応じた故障発生閾値ラインＬが設定されている。
【００２１】
故障発生閾値ラインＬは、累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング時間ＴＩＤが当該ラインＬに達すると、ＮＯｘセンサ２０に故障発生の可能性が高まる値を基準に設定されている。具体的には、故障発生閾値ラインＬは、累積アイドリング運転時間ＴＩＤが長くなるに従い累積走行距離Ｄは短くなるように、言い換えれば、累積走行距離Ｄが長くなるに従い累積アイドリング運転時間ＴＩＤは短くなるように設定されている。
【００２２】
センサ故障予測部１３０は、累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング運転時間ＴＩＤが、図２に示す故障発生予測マップＭ上を、例えばＡ１点から故障発生閾値ラインＬ上のＡ２点に達すると、ＮＯｘセンサ２０に故障発生の可能性があると判定する。
【００２３】
なお、故障発生の予測としては、これに限定されず、例えば、図３に示すように、累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング運転時間ＴＩＤを、車両１の最初の走行開始時（又は、ＮＯｘセンサ２０を新品に交換した時）から所定の周期で故障発生予測マップＭ上にプロットし、これら各プロット点Ｂ１〜Ｂ５からＮＯｘセンサ２０が故障に至るまでの残寿命（走行可能距離）を求めるように構成してもよい。
【００２４】
具体的には、累積走行距離Ｄと累積アイドリング運転時間ＴＩＤとの相関データである各プロット点Ｂ１〜Ｂ５を線形近似することにより線形近似線Ｓ１を算出し、該線形近似線Ｓ１が故障発生閾値ラインＬと交わる点Ｘまでの走行距離Ｄ１と、直近のプロット点Ｂ５に対応する現在の走行距離Ｄ２との差をＮＯｘセンサ２０が故障に至るまでの残寿命（走行可能な残走行距離）ＤＲｅｍとして算出すればよい。このように、各プロット点Ｂ１〜Ｂ５の線形近似線Ｓ１からＮＯｘセンサ２０の残寿命ＤＲｅｍを推定すれば、車両１の運転状況（アイドリング運転の頻度等）に応じて変化するＮＯｘセンサ２０の故障発生時期を効果的に推定予測することが可能になる。
【００２５】
報知処理部１４０は、センサ故障発生予測部１３０によってＮＯｘセンサ２０に故障発生の可能性があると判定された場合、或は、センサ故障発生予測部１３０によって算出されたＮＯｘセンサ２０の残寿命（走行可能距離）ＤＲｅｍが所定の閾値以下になると、不図示の運転室内に設けられた表示器２００にＮＯｘセンサ２０の交換が必要な旨を表示させる指示信号を出力する。なお、報知の手法は表示器２００への表示に限定されず、スピーカ２１０等による音声によって行ってもよい。ＮＯｘセンサ２０が新品に交換されると、上記各演算部１１０，１２０で演算された累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング運転時間ＴＩＤは０（ゼロ）にリセットされる。
【００２６】
以上詳述した本実施形態によれば、車両１の累積走行距離Ｄ及びエンジン１０の累積アイドリング運転時間ＴＩＤに基づいて、これら累積走行距離Ｄ及び累積アイドリング運転時間ＴＩＤが故障発生予測マップＭの故障発生閾値ラインＬに達すると、ＮＯｘセンサ２０に故障発生の可能性があると判定するように構成されている。これにより、ＮＯｘセンサ２０の故障発生を効果的に予測することが可能となり、ＮＯｘセンサ２０の適切な交換時期を予め把握することができるようになる。
【００２７】
また、ＮＯｘセンサ２０の適切な交換時期を予め把握することで、車両１の稼働停止を未然に回避することが可能となり、車両１の運行管理の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態において、故障発生予測マップＭは、車両１の累積走行距離Ｄに基づいて参照されるものとして説明したが、車両１の累積走行時間に基づいて参照されるように構成してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態において、故障発生予測マップＭは、エンジン１０の累積アイドリング運転時間ＴＩＤに基づいて参照されるものとして説明したが、エンジン１０の排気温度が所定の低排気温度以下となる低負荷運転の累積時間（例えば、排気通路１２に設けられた不図示の排気温度センサのセンサ値が所定の低排気温度以下となる累積時間）に基づいて参照されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  車両
１０  エンジン
１１  排気マニホールド（排気系）
１２  排気通路（排気系）
２０  ＮＯｘセンサ（センサ）
９０  エンジン回転数センサ
９１  アクセル開度センサ
９２  車速センサ
１００  ＥＣＵ
１１０  走行距離演算部（第１演算手段）
１２０  アイドリング運転時間演算部（第２演算手段）
１３０  センサ故障発生予測部（予測手段）
【図１】
2020046370.tif 000003
【図２】
2020046370.tif 000004
【図３】
2020046370.tif 000005