(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両およびエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、予め設定された運転状態下でエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、前記検出吸入空気量と予め設定された当該運転状態下での吸入空気量基準値とを比較する比較手段、比較結果に基づいてフリクション増加の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、エンジンに車両の補機の負荷が作用しているときと作用していないときの、それぞれの吸入空気量の比較結果に基づいて、エンジンおよび補機のフリクション増加の判定を行う車両のエンジン診断装置。
【請求項２】
車両およびエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、予め設定された運転状態下でエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、前記検出吸入空気量と予め設定された当該運転状態下での吸入空気量基準値とを比較する比較手段、比較結果に基づいてフリクション増加の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、エンジンに車両の自動変速機のトルクコンバータの負荷が作用しているときと作用していないときの、それぞれの吸入空気量の比較結果に基づいて、エンジンおよび自動変速機のフリクション増加の判定を行う車両のエンジン診断装置。
【請求項３】
前記負荷が作用していないときの吸入空気量の比較は、車両が停止しかつエンジンが無負荷アイドル運転時に行う請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項４】
車両走行時のエンジンのスロットル開度と車速とがそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内にあり、かつ走行路面に勾配がないことを条件として判定を行う請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項５】
吸入空気量基準値が車速に応じて設定される請求項４に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項６】
吸入空気量基準値がエンジン冷却水温度または吸気温度の少なくとも一方に応じて設定される請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項７】
エンジン回転数が予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内にあることを条件として判定を行う請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項８】
吸入空気量としてスロットル弁下流の吸気管負圧を検出する請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項９】
吸入空気量としてスロットル弁を迂回して供給される補助空気量を検出する請求項１または請求項２に記載の車両のエンジン診断装置。
【請求項１０】
判定手段は、判定したフリクションの増大量が予め定められた基準値よりも大であるときに運転者に警告を発する警告手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン診断装置。
【請求項１１】
判定手段は、フリクション異常を示す比較結果が予め定めた回数得られたときにフリクション異常の判定結果を出力するように構成した請求項１または請求項２に記載のエンジン診断装置。
【請求項１２】
比較手段は、検出された吸入空気量が基準値よりも小のときには当該検出吸入空気量に基づいて基準値を補正するように構成した請求項１または請求項２に記載のエンジン診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のエンジン診断装置に関し、特に走行燃費に影響を及ぼすフリクションの悪化を判定しうるようにした診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
従来、車両の燃費そのものを精密に計測することを目的とした装置は種々提案されている。例えば特開平8-334052号公報に開示されている燃料消費量演算装置では、燃料噴射量の積算値と車両の走行距離とから走行燃費を算出するようにしている。
【０００３】
しかしながら、この種の燃費計では実際に消費された燃料量は正確に知ることができるものの、燃費に影響を及ぼすエンジンフリクションの悪化は知ることができない。このため、例えば燃費が悪化したときにそれがフリクションの増大によるものであるのか、あるいは運転のしかたや走行条件によるものであるのかを知ることができない。
【０００４】
また、フリクションの悪化は、オイルの劣化や減少など経時的要因によって生じるほか、例えばピストンリング、クランクシャフト、カムシャフト等のエンジン運動部分の異常摩耗、摩耗粉によるオイルジェットのつまり、バッテリ劣化によるオルタネータ負荷の増大等によっても引き起こされる。このような状態をそのまま放置すれば故障に到るおそれがあるため、燃費のためのみならず、その変化を検知して運転者に対応を促すことは車両運行のうえでも重要である。
【０００５】
本発明はこのような観点からなされたもので、エンジンの吸入空気量変化に基づいて、主としてエンジンのフリクション増大を的確に検出することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、第１の発明では、車両およびエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、予め設定された運転状態下でエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、前記検出吸入空気量と予め設定された当該運転状態下での吸入空気量基準値とを比較する比較手段、比較結果に基づいてフリクション増加の有無を判定する判定手段を備え、前記判定手段は、エンジンに車両の補機の負荷が作用しているときと作用していないときの、それぞれの吸入空気量の比較結果に基づいて、エンジンおよび補機のフリクション増加の判定を行うようにした。
【０００７】
また、第２の発明では、車両およびエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、予め設定された運転状態下でエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、前記検出吸入空気量と予め設定された当該運転状態下での吸入空気量基準値とを比較する比較手段、比較結果に基づいてフリクション増加の有無を判定する判定手段を備え、前記判定手段は、エンジンに車両の自動変速機のトルクコンバータの負荷が作用しているときと作用していないときの、それぞれの吸入空気量の比較結果に基づいて、エンジンおよび自動変速機のフリクション増加の判定を行うようにした。
【０００８】
【作用・効果】
エンジンや変速機に経時劣化や潤滑不良によるフリクションの増大が起こると、一定負荷に対する吸入空気量に増加方向の変化を生じる。したがって基本的にはある運転状態を特定してそのときの吸入空気量を定期的に観測して結果を比較することにより有害なフリクションの増大を知ることが可能である。
【０００９】
そこで本発明では、運転状態検出手段によりエンジンまたは車両の運転状態を検出し、予め定めた運転状態でのエンジン吸気量を基準値と比較している。基準値は当該運転状態下でのフリクション正常時の吸気量として設定しておくことができ、この基準値よりも実際の吸気量が大であればエンジンフリクションの悪化を判定することができる。
【００１０】
吸気量を検出する運転状態としては、車両停止中であってエンジン始動暖機後の無負荷アイドル運転時が最も望ましい。無負荷アイドル運転時とは、エンジンがアイドル回転を継続するのに必要な補機類以外の負荷、例えばエアコンのコンプレッサや自動変速機のトルクコンバータ負荷などが一切加わっていない状態であり、このときの吸気量を検出することによりエンジン単体でのフリクション増加を正確に判定することができる。なお、一定負荷・回転数であってもエンジン始動後の冷却水温度または吸気温度によってフリクションが変化するので、フリクション判定により正確を期するためには、こうした温度条件に応じて吸気量の基準値を設定することが望ましい。また、エンジン回転数が予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内にあることを条件としてフリクション判定を行うことにより、例えば燃料系統の故障など何らかの要因でエンジン回転数が変動した場合の誤差要因を排除して判定精度を高めることができる。
【００１１】
また、本発明では、エアコンコンプレッサ等の車両補機やトルクコンバータの正常時のフリクションを予め調べておくことにより、これらがエンジン負荷となっている条件下でのフリクション判定を行う。これにより、上述した無負荷アイドル運転状態でのフリクション判定にこれらの判定条件を加えることにより、例えば無負荷アイドル運転状態でフリクション正常の結果となる一方でエアコン負荷作用時にフリクション異常の結果が得られた場合には、フリクション悪化の原因としてエアコン装置を特定することができる。
【００１２】
フリクションの判定は、無負荷アイドル運転時に限らず、車両走行時においても可能である。すなわち、車両走行時のエンジンのスロットル開度と車速とがそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内にあり、かつ走行路面に勾配がないことを条件として判定を行うようにすれば外的な誤差要因を排除してフリクションの悪化を判定することができる。ただし、車両走行中においては走行抵抗および走行風の影響による吸気量変化が予測されるので、吸気量の基準値は車速に応じて設定することがより望ましい。
【００１３】
フリクションを判定するための検出パラメータである吸入空気量は、エンジンの全吸気量をエアフローメータなどの流量計で計測するほか、スロットル弁下流の吸気管負圧を吸気量代表値として検出することもできる。また、アイドル運転時においてはスロットル弁を迂回して供給される補助空気量を検出するようにしてもよい。フリクションの増大は、吸気管負圧の低下、または補助空気量の増加となって現れるからである。
【００１４】
一方、フリクション判定のための吸気量の基準値としては、例えば新車時の吸気量を固定的に設定すればよいが、検出した吸気量値が基準値よりも小のときには当該検出吸気量を新たな基準値として更新してゆくようにしてもよく、これにより常にフリクション最小の状態を基準としてフリクションの悪化をより的確に判定することができる。
【００１５】
検出吸気量と基準値との比較によるフリクション異常の結果が予め定めた複数回発生した場合に初めてフリクション異常の判定を行うようにすることによってもフリクション判定の精度を高めることができる。特にエンジンに負荷がかかり車両が走行中にフリクション判定を行うような条件下では判定誤差が比較的発生しやすいので、複数回の比較結果に基づくフリクション判定はより正確を期するうえで有効である。
【００１６】
フリクションの判定結果は、たとえば車両の自己診断装置に記憶させておくことにより、もし異常なフリクション増大履歴があったときには定期点検の際に対処することが可能となる。ただし、判定したフリクションの増大量が予め定められた基準値よりも大であるときに運転者に警告を発する警告手段を備えることにより、フリクション異常発生時においてより速やかに運転者に対して対応を促すことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に本発明を適用した車両の機械的構成例を概念的に示す。図１において、１はエンジン、２は自動変速機を示している。３はエンジン制御演算部であり、主としてエアフローメータ４からの吸入空気量信号とクランク角センサ５からのエンジン回転数信号とに基づいてエンジン１の燃料噴射量および点火時期を決定する。また、６はエンジン１のスロットル開度（ＴＶＯ）を検出する開度センサ、７はエンジンのスロットルバルブを迂回する空気量を加減するための補助空気制御弁（ＡＡＣバルブ）であり、エンジン制御演算部３は前記スロットル開度センサ６からの信号に基づいてアイドル運転状態であることを検出したときには、クランク角センサ５による回転数信号をフィードバックしながら規定アイドル回転数が維持されるように補助空気制御弁７の開度を制御する。
【００１８】
８は変速機２の変速位置を検出するシフトポジションスイッチ、９は車速を検出する車速センサ、１０はエアコン（Ａ／Ｃ）作動の有無を検出するエアコンスイッチ、１１はエンジン冷却水温度および吸気温度を検出する温度センサ、１２はパワーステアリング（Ｐ／Ｓ）の作動状態を検出する油圧センサ、１３はこれら各種検出手段からの信号に基づいてエンジンのフリクション異常を判定するフリクション判定装置である。
【００１９】
フリクション判定装置１３は、吸気量検出部１４、比較部１５、フリクション判定部１６からなっている。なお、これらフリクション判定装置１３とエンジン制御演算部３とは図外のマイクロコンピュータ等により構成されるエンジンコントローラ内に構成される。
【００２０】
吸気量検出部１４は吸気量を検出する手段、例えば上述のエアフローメータ４からの吸気量信号または補助空気制御弁７の開度信号基づきフリクション判定の目安となる吸気量を検出する。この吸気量を検出するときの運転条件は例えば無負荷アイドル運転時であるが、詳しくは後述する。
【００２１】
比較部１５は、上述のようにして検出した吸気量を予め定められた基準値と比較してその結果をフリクション判定部１６に出力する。前記基準値としては例えば新車時の吸気量を固定値として設定するか、または前記固定値を初期値としてそれよりも小さい吸気量をフリクション判定の過程で検出したときにはその値で更新した値とする。後者によればそのエンジンの使用過程において最もフリクションが小さくなったときの吸気量を基準としてフリクション判定を行うことになるので、フリクションの悪化をより厳密に判定することができる。
【００２２】
フリクション判定部１６は、比較部１５からの比較結果に基づき、予め定められた以上の吸気量増大があること判定したときには、警告装置１７を作動させてフリクションの増大を運転者に警告する。警告装置１７としては、フリクション増大をもっぱら警告するためのモニタランプなどを設ければよいが、例えばナビゲーション用のモニタ画面を警告表示手段として利用して、絵や文字によって警告を発するようにすればなお好ましい。
【００２３】
次に、上記フリクション判定装置１３を上記のようにマイクロコンピュータで構成した場合のプログラム動作例につき図２以下に示した流れ図に沿って説明する。なお、この判定動作の処理は周期的に繰り返し実行される。
【００２４】
この判定動作では停車中かつエンジンが無負荷アイドル運転状態のときと、エアコンをＯＮにしたときのフリクションと自動変速機のトルコン負荷を作用させたときのフリクションを検出することにより、エンジンのみならずエアコン装置や自動変速機の異常をも検出しうるようにしたものである。そのために、この場合は車速センサ９からの信号ＶＳＰが０であること、スタータモータがＯＦＦであること、スロットル開度センサ６からの信号ＴＶＯが全閉位置を示していること、シフトポジションスイッチ８からの情報により変速機２がニュートラル状態であること、エアコンスイッチ１０からの情報によりエアコンがＯＦＦであること、油圧センサ１２からの信号によりパワーステアリングの負荷が加わっていないこと、ヘッドランプなどエンジン運転に必要のない電気的負荷がＯＦＦであることを検出している。これらの条件が何れかでも成立していなかった場合には以降の処理を迂回して今回の動作を終了する（ステップ１）。
【００２５】
次のステップ１’にて、変速機がニュートラル（またはパーキング）位置にあるか否かを検出し、ニュートラルである場合にはステップ２以降の処理により無負荷アイドル状態でのフリクション検出を行う。ステップ１’にて自動変速機が走行レンジ（Ｄレンジ）であることを検出した場合にはトルコン負荷作用状態でのフリクション検出を開始する。
ステップ２では、クランク角センサ５からの信号に基づき、エンジンのアイドル回転数が所定の目標回転範囲内に安定しているかを検出し、目標回転数範囲内に一定時間以上安定している場合に限り以後の判定処理を実行することにより判定精度の向上を図っている。
【００２６】
上記判定条件を満足した場合には、次に温度センサ１１からの信号に基づいてエンジン冷却水温度を検出し、そのときの水温に対応する吸気量基準値ＱＭ１を図３に示したように構成されたテーブルから検索して決定する（ステップ３）。冷却水温度が高くなるほどフリクションは低下傾向となるので、図示したように基準値ＱＭ１は高水温時ほど小さくなる特性に設定されている。
【００２７】
次に、上記基準値ＱＭ１を検出吸気量と比較し、検出吸気量≧ＱＭ１のときにはフリクションが増大していることになるので、次のステップにてフリクション異常（ＮＧ）の判定表示を行い（ステップ４〜５）、今回の判定処理を終了する。検出吸気量がＱＭ１よりも小のときにはステップ１６（後述）に移る。
【００２８】
ステップ１'でニュートラルスイッチがＯＮでなかった場合には、まずステップ６にてエンジン回転数が走行レンジでの目標アイドル回転数範囲内に安定しているか否かを検出し、安定していれば次にステップ７にて走行レンジでの吸気量基準値ＱＭ２を図３に示したように構成されたテーブルから検索する。次に基準値ＱＭ２と検出吸気量とを比較し、検出吸気量≧ＱＭ２のときには、前回までの上記ステップ２〜５の処理によりすでに無負荷アイドル運転状態での異常判定がなされているか否かを判定し、該異常判定がなされていない場合に限りトルコン負荷作用状態での異常判定表示を行う（ステップ８〜１０）。すでに無負荷アイドル状態での異常判定がなされている場合には前記判定結果表示を行わない。なおこのような異常判定履歴の有無の判定をステップ６の前段で実行し、異常判定履歴があった場合にはステップ６以降の処理を迂回するようにしてもよい。
【００２９】
上記ステップ８の吸気量判定において検出吸気量がＱＭ２よりも小さかった場合には、次にステップ１１以下の処理に移る。これはトルコン負荷作用状態下でさらにエアコンを強制的に作動させ、その状態での吸気量からエアコン装置の異常を検出するための処理である。すなわちまずステップ１１にてエアコンを強制的に作動させ、さらにステップ１２にてこのとき、つまり走行レンジでトルコン負荷が作用しかつエアコンコンプレッサ作動状態下での吸気量基準値ＱＭ４（図３参照）を検索する。次のステップ１３にてこれを検出吸気量と比較し、検出吸気量≧ＱＭ４のときには、前回までの判定処理により無負荷アイドル運転状態（ステップ２〜５）およびトルコン負荷作用時（ステップ６〜１０）の異常判定がなされていないことを条件として、エアコン異常の判定結果表示を行い、前記異常判定履歴があるときには異常判定表示を行わずに今回の処理を終了する（ステップ１４〜１５）。なお吸気量を検出した後はエアコンはＯＦＦとする。またステップ１４の異常判定履歴の有無の判定はステップ１１の前段で実行するようにしてもよい。
【００３０】
一方、無負荷アイドル運転状態での吸気量判定（ステップ４）において検出吸気量が基準値ＱＭ１よりも小さいと判定されたときには、次にステップ１６以下の処理に移る。これは無負荷アイドル運転状態からエアコンの負荷のみが作用した状態での異常を検出するための処理である。すなわちまずステップ１６にてエアコンを強制的に作動させ、さらにステップ１７にてこのときの吸気量基準値ＱＭ３（図３参照）を検索する。次のステップ１８にてこれを検出吸気量と比較し、検出吸気量≧ＱＭ３のときには、前回までの判定処理により無負荷アイドル運転状態（ステップ２〜５）での異常判定がなされていないことを条件として、エアコン異常の判定結果表示を行い、前記異常判定履歴があるときには異常判定表示を行わずに今回の処理を終了する（ステップ１９〜２０）。吸気量を検出した後はエアコンはＯＦＦとする。ステップ１９の異常判定履歴の有無の判定はステップ１６の前段で実行するようにしてもよい。
【００３１】
図４および図５にフリクション異常判定の参考例（第１）を示す。これは車両走行中にエンジンのフリクション異常を判定しうるようにしたものである。
【００３２】
この判定動作では、判定のための前提条件として、ステップ１にて車速の変化量ΔＶＳＰとスロットル開度の変化量ΔＴＶＯを求め、これらがほぼゼロの定常的な運転条件であることを検出する。さらに、自動変速機がオーバードライブによる走行レンジでかつロックアップクラッチが接続されていること、エアコンやパワーステアリング、電装の負荷が作用していないこと、走行路面に勾配がないことを検出し、これらの条件がすべて成立したときにのみステップ２以下の判定処理に移る。なお、路面勾配の検出については種々の手法があり、例えばジャイロセンサによる上下方向加速度から検出する方法、ＧＰＳによる位置情報と地形情報および車両の方位情報から道路勾配を検索する方法などが知られている。
【００３３】
ステップ２では、走行中の車速に応じた吸気量基準値ＱＭ５を図５に示したように構成されたテーブルを検索して決定し、これを次のステップ３にて検出吸気量と比較する。この比較において検出吸気量≧ＱＭ５であった場合には異常判定の回数カウントを行い、この繰り返しによる異常判定回数が予め定めた回数値に達したときに最終的に異常判定の結果表示を行う（ステップ４〜６）。このように異常判定の回数積算値に基づいて判定結果を表示することにより、走行中のフリクション判定における判定精度の向上を図っている。なおステップ６にて最終的な異常判定を行ったのちは異常判定のカウント数はリセットして以後の再判定に備える。
【００３４】
図６および図７にフリクション異常判定の参考例（第２）を示す。これは無負荷アイドル運転状態でのフリクション判定において、極低温時には吸気温度が判定結果に影響を及ぼしうる点を考慮し、第１の動作例（図２）の判定処理において吸気温度による判定を付加するようにしたものである。
【００３５】
この判定動作では、エンジン冷却水温から検索した吸気量基準値ＱＭ１（図３参照）との比較において吸気量増加の判定結果が得られた場合（ステップ３〜４）、さらに吸気温度に基づいて図７に示したように構成されたテーブルから基準値QMAを求め、これと検出吸気量との比較で検出吸気量≧QMAとなった場合に初めてフリクション異常の判定結果表示を行うようにしている（ステップ５〜７）。
【００３６】
図８および図９にフリクション異常判定の参考例（第３）を示す。これは無負荷アイドル運転状態での吸気量代表値として補助空気制御弁７の開度を検出するようにしたものである。
【００３７】
この判定動作では、ステップ３〜４にてエンジン冷却水温に対応する開度基準値ＡＡＣを図９に示したように構成されたテーブルから検索して決定し、これと実際の補助空気制御弁開度とを比較している点である。この場合、さらに図６と同様の吸気温度基準値ＱＭＡでの異常判定を行い、補助空気制御弁開度がエンジン冷却水温に応じた基準値ＡＡＣと吸気温度に応じた基準値ＱＭＡの双方について過剰の結果となったときにフリクション異常の判定結果表示を行っている（ステップ５〜７）。なお、補助空気制御弁の実開度は、これを開度センサ等を用いて検出することができるが、補助空気制御弁の開度をステップモータにより制御するようにした構成においてはステップモータの制御ステップ数が開度を正確に代表しているので、その制御ステップ数を開度とみなして判定を行うことができる。
【００３８】
図１０および図１１にフリクション異常判定の参考例（第４）を示す。これは無負荷アイドル状態での吸気量代表値としてエンジンのスロットル弁下流域、例えば吸気管コレクタ部の負圧を検出するようにしたものである。
この場合ステップ３〜４にてエンジン冷却水温に対応する吸気管負圧基準値ＰＢを図１１に示したように構成されたテーブルから検索して決定し、これと圧力センサ（図示せず）により検出した実際の吸気管負圧とを比較している。この場合、さらに図６と同様の吸気温度基準値ＱＭＡでの異常判定を行い、吸気管負圧がエンジン冷却水温に応じた基準値ＰＢよりも大であり、かつ吸気管負圧の吸気量換算値が吸気温度に応じた基準値ＱＭＡよりも大であるときに、フリクション異常の判定結果表示を行っている（ステップ５〜７）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の機械的構成例を示す概念図。
【図２】  フリクション判定の実施形態による動作例を示す流れ図。
【図３】  前記動作例における吸入空気量基準値の特性線図。
【図４】  フリクション判定の参考例（第１）を示す流れ図。
【図５】  参考例（第１）における吸入空気量基準値の特性線図。
【図６】  フリクション判定の参考例（第２）を示す流れ図。
【図７】  参考例（第２）における吸入空気量基準値の特性線図。
【図８】  フリクション判定の参考例（第３）を示す流れ図。
【図９】  参考例（第３）における補助空気制御弁開度に対する基準値の特性線図。
【図１０】  フリクション判定の参考例（第４）を示す流れ図。
【図１１】  参考例（第４）における吸入負圧に対する基準値の特性線図。
【符号の説明】
１    エンジン
２    自動変速機
３    エンジン制御演算部
４    エアフローメータ
５    クランク角センサ
６    スロットル開度センサ
７    補助空気制御弁
８    シフトポジションスイッチ
９    車速センサ
１０    エアコンスイッチ
１１    温度センサ
１２    勾配検出装置
１３    フリクション判定装置
１４    吸気量検出部
１５    比較部
１６    フリクション判定部
１７    警告装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003714393.tif 000012