(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの暖機状態では故障診断に適した広い領域でノックセンサ回路の故障を検出することができるようにする。【解決手段】この発明は、エンジンのノッキングによる振動を検出するノックセンサ回路の故障診断装置において、ノックセンサ回路により検出された信号の信号処理を行い、信号の指標値を算出する信号処理部４３と、故障診断領域におけるノックセンサ回路の異常判定のための閾値を有し、指標値が閥値を下回った場合にノックセンサ回路が異常と判定する故障判定部４４と、エンジンの暖機状態を算出する暖機状態算出部４５とを備え、暖機状態算出部により算出されたエンジンの暖機状態に基づいて故障診断領域を算出する故障診断領域算出部４６を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2014141893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのノッキングによる振動を検出するノックセンサ回路の故障診断装置において、前記ノックセンサ回路により検出された信号の信号処理を行い、前記信号の指標値を算出する信号処理部と、故障診断領域におけるノックセンサ回路の異常判定のための閾値を有し、前記指標値が前記閥値を下回った場合に前記ノックセンサ回路が異常と判定する故障判定部と、前記エンジンの暖機状態を算出する暖機状態算出部とを備え、前記暖機状態算出部により算出されたエンジンの暖機状態に基づいて前記故障診断領域を算出する故障診断領域算出部を備えることを特徴とするノックセンサ回路の故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断領域算出部は、少なくともエンジン回転数に基づいて故障診断領域を算出し、エンジンの暖機状態に基づいて少なくとも故障診断領域の境界となるエンジン回転数の下限を設定することを特徴とする請求項１に記載のノックセンサ回路の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はノックセンサ回路の故障診断装置に係り、特に、ノックセンサ回路の故障診断領域を広げて診断性能の向上を図ったノックセンサ回路の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいては、ノッキングを検出した場合に点火時期を遅角してノッキングを解消し、ノッキングによるエンジンヘの損傷を回避する制御を行っている（以下「ノック制御」と記す。）。ノック制御を行うのに用いられる主な部品としては、ノックセンサ回路がある。ノックセンサ回路は、ノックセンサ及びその信号線からなる。ノックセンサは、内蔵された圧電素子によりノッキング時の微振動を起電力に変換し、電圧をノッキングを検出する信号（ノッキング信号）として信号線により出力する。
ノックセンサ回路の故障診断では、図５に示すように、故障診断装置１０１により診断が行われる。故障診断装置１０１は、ノックセンサ回路１０２のノックセンサ１０３が検出した信号を信号線１０４により制御手段１０５に入力する。制御手段１０５は、入力した信号を、信号処理部１０６により増幅、ＡＤ変換、フィルタリングや積算などの各種処理を行ってノッキング信号の指標値を算出し、故障判定部１０７により指標値とノックセンサ回路の異常判定のための閾値とを比較し、正常と異常を判別している。
【０００３】
ノックセンサ回路の故障診断装置は、信号処理部で処理された指標値に対して、正常と異常を十分に切り分けられる（判別できる）ところに診断用の閾値を設定し、判定を行っている。ノックセンサ回路の信号線が断線した場合は、制御回路に電圧入力がなくなるので、指標値は小さくなる。ノックセンサ回路の正常時は、ノックセンサ回路からの電圧入力が断線時よりも大きいため、指標値が断線時よりも大きな値となる。
また、故障診断装置による故障診断では、部品のばらつきなども考慮して、正常と異常が十分に切り分けられる条件（エンジン回転数、ノック制御起動中など）のもとで行われる。指標値は、図６に示すように、特に、エンジン回転数が低くなるほど回路正常時でも小さくなる傾向があるので、正常と異常が切り分けられるエンジン回転数ｒ１以上を故障診断領域に設定し、この故障診断領域において故障診断を行っている。
【０００４】
従来のノックセンサ回路の故障診断装置には、特開２０１０−２６５７５７号公報に、動弁装置のバルブ着座による振動をノックセンサで検出し、検出結果に基づいてノックセンサの故障診断を行うことで、ノック制御領域の高負荷運転領域に限定されず、ノック制御領域外の低負荷運転領域でも故障判定を可能とした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６５７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ノックセンサ回路の正常時には、エンジンの暖機状態によりノックセンサの検出する電圧が異なるため、制御手段に入力する信号が異なる。また、エンジンの冷機状態のときは、暖機時よりも指標値が小さくなる。そのため、ノックセンサ回路の正常側は、エンジンの冷機状態での指標値が小さくなることを考慮して、正常と異常の切り分けができない領域（図７のエンジン回転数ｒ１未満の領域）があるので、エンジン回転数の診断条件も図７のエンジン回転数ｒ２からエンジン回転数ｒ１に上げて、診断可能領域を狭めている。
このため、従来の故障診断装置は、正常と異常の切り分けができない領域（図７のエンジン回転数ｒ１・ｒ２間の領域）ができてしまい、診断の領域を狭める必要があるので診断が限定的になってしまう問題がある。万一、エンジンの使用過程でノックセンサ回路が断線故障した場合、診断領域外ではユーザーが故障を気付くことができず、ノック制御もノッキングを検知できなくなり、エンジンに損傷を与えるおそれがある。
【０００７】
この発明は、エンジンの暖機状態では故障診断に適した広い領域でノックセンサ回路の故障を検出することができるようにしたノックセンサ回路の故障診断定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、エンジンのノッキングによる振動を検出するノックセンサ回路の故障診断装置において、前記ノックセンサ回路により検出された信号の信号処理を行い、前記信号の指標値を算出する信号処理部と、故障診断領域におけるノックセンサ回路の異常判定のための閾値を有し、前記指標値が前記閥値を下回った場合に前記ノックセンサ回路が異常と判定する故障判定部と、前記エンジンの暖機状態を算出する暖機状態算出部とを備え、前記暖機状態算出部により算出されたエンジンの暖機状態に基づいて前記故障診断領域を算出する故障診断領域算出部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、エンジンの暖機状態に基づいて算出された故障診断領域における閾値によりノックセンサ信号の指標値を判定することで、エンジンの暖機状態では故障診断に適した広い領域でノックセンサ回路の故障を検出することができる。
この発明は、エンジンの暖機状態によりノックセンサ回路の正常時の検出信号が変わる点に着目し、エンジンの暖機状態に基づいて故障診断領域を算出しているので、より低いエンジン回転数から故障診断の実施を可能とし、より広い領域で故障診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は故障診断装置のブロック図である。（実施例）
【図２】図２は故障診断装置の概略構成図である。（実施例）
【図３】図３は故障診断装置の判定のフローチャートである。（実施例）
【図４】図４はエンジン回転数と指標値と故障診断領域との関係を示す図である。（実施例）
【図５】図５は故障診断装置のブロック図である。（従来例）
【図６】図６はエンジン回転数と指標値と故障診断領域との関係を示す図である。（従来例）
【図７】図７はエンジンの冷機時及び暖機時のエンジン回転数と指標値と故障診断領域との関係を示す図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図２において、エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４とオイルパン５とを有し、シリンダブロック２に軸支したクランク軸６にコネクティングロッド７を介してピストン８を連結している。エンジン１は、燃焼室９に連通する吸気ポート１０及び排気ポート１１を備え、吸気ポート１０及び排気ポート１１を開閉する吸気バルブ１２及び排気バルブ１３を備え、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３を駆動する吸気カム軸１４及び排気カム軸１５を軸支している。
エンジン１は、エアクリーナ１６と吸気管１７とサージタンク１８と吸気マニホルド１９とを順次に接続し、吸気ポート１０に連通する吸気通路２０を設けている。吸気管１７には、電動モータ２１で駆動されて吸気通路２０を開閉するスロットルバルブ２２を設けている。吸気マニホルド１９には、吸気ポート１０に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２３を取り付けている。また、エンジン１は、排気マニホルド２４と触媒コンバータ２５と排気管２６とを順次に接続し、排気ポート１１に連通する排気通路２７を設けている。さらに、エンジン１は、燃焼室９の燃料に着火する点火プラグ２８をシリンダヘッド３に設けている。
エンジン１は、吸気管１７に吸入空気量を検出するエアフローメータ２９を設け、吸気管１７にスロットルバルブ２２の開度を検出するスロットル開度センサ３０を設け、サージタンク１８に吸気圧力を検出する圧力センサ３１を設け、排気マニホルド２４にヒータ３２を内蔵した付きの空燃比センサ（あるいは酸素センサ）３３を設け、排気管２６にヒータ３４を内蔵した酸素センサ（Ｏ２センサ）３５を設け、シリンダブロック２にエンジン回転速度を検出するためクランク角を検出するクランク角センサ３６を設け、シリンダブロック２に冷却水温度を検出する水温センサ３７を設け、シリンダブロック２にエンジン１のノッキングによる振動を検出するノックセンサ３８を設けている。
前記電動モータ２１と、燃料噴射弁２３と、点火プラグ２８と、エアフローメータ２９と、スロットル開度センサ３０と、圧力センサ３１と、ヒータ３２と、空燃比センサ３３と、ヒータ３４と、酸素センサ３５と、クランク角センサ３６と、水温センサ３７と、もそノックセンサ３８とは、故障診断装置３９の制御手段４０に接続されている。
【００１３】
前記故障診断装置３９は、図１に示すように構成されている。制御手段４０は、前記水温センサ３７とノックセンサ３８とを接続している。ノックセンサ３８は、内蔵された圧電素子によりノッキング時の微振動を起電力に変換し、ノッキングを検出する信号（ノッキング信号）として信号線４１により制御手段４０に出力する。ノックセンサ３８と信号線４１とは、ノックセンサ回路４２を構成する。制御手段４０は、エンジン１のノッキングによる振動を検出するノックセンサ回路４２の断線などの故障診断を行う。
前記故障診断装置３９は、制御手段４０に、信号処理部４３と故障判定部４４と暖機状態算出部４５と故障診断領域算出部４６とを備えている。
前記信号処理部４３は、ノックセンサ回路４２により検出された信号を、増幅、ＡＤ変換、フィルタリングや積算などの各種信号処理を行って、ノッキング信号の指標値を算出する。
前記故障判定部４４は、故障診断領域におけるノックセンサ回路４２の異常判定のための閾値を有し、前記信号処理部４３により算出された指標値が前記閥値を下回った場合にノックセンサ回路４２が異常と判定する。
前記暖機状態算出部４５は、水温センサ３７から出力されるエンジン１の冷却水温に基づいてエンジン１の暖機状態を算出する。
前記故障診断領域算出部４６は、暖機状態算出部４５により算出されたエンジン１の暖機状態に基づいて故障診断領域を算出する。この故障診断領域算出部４６は、少なくともエンジン回転数に基づいて故障診断領域を算出し、エンジン１の暖機状態に基づいて少なくとも故障診断領域の境界となるエンジン回転数の下限を設定する。
前記故障判定部４４は、前記故障診断領域算出部４６により算出された故障記診断領域において、前記信号処理部４３により算出された指標値がノックセンサ回路４２の異常判定のための閾値を下回った場合に、ノックセンサ回路４２が異常と判定する。
【００１４】
次に作用を説明する。
ノックセンサ回路４２の故障診断装置３９は、図３に示すように、制御手段４０によって、故障診断のプログラムがスタートすると（Ｓ０１）、信号処理部４３によりノックセンサ回路４２が検出した信号の各種信号処理を行い、ノッキング信号の指標値を算出する処理をし（Ｓ０２）、暖機状態算出部４５によりエンジン１の冷却水温に基づいてエンジン１の暖機状態を算出する処理をし（Ｓ０３）、故障診断領域算出部４６により暖機状態算出部４５の算出したエンジン１の暖機状態に基づいて故障診断領域を算出する処理をする（Ｓ０４）。
このとき、故障診断領域算出部４６は、少なくともエンジン回転数に基づいて故障診断領域を算出し、エンジン１の暖機状態に基づいて少なくとも故障診断領域の境界となるエンジン回転数の下限を設定する。例えば、故障診断装置４３の制御手段４０には、図４に示すように、エンジン１の冷機時までを考慮した故障診断領域の境界の下限となる冷機時エンジン回転数ｒ１を設定してある。これに対して、故障診断領域算出部４６は、エンジン１の完全暖機時のみを考慮した故障診断領域を算出し、この断機時の故障診断領域の境界の下限となる暖機時エンジン回転数ｒ２を設定する。暖機時エンジン回転数ｒ２は、冷機時エンジン回転数ｒ１に対して、より低いエンジン回転数に設定してある。
前記故障診断領域の算出処理（Ｓ０４）に続いて、エンジン回転数が暖機状態算出部４５により算出された故障診断領域内にあるかを判断する（Ｓ０５）。
この判断（Ｓ０５）がＮＯの場合は、前記処理（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０８）。この判断（Ｓ０５）がＹＥＳの場合は、前記処理（Ｓ０４）において算出された故障診断領域において、前記信号処理部４３により算出された指標値が前記ノックセンサ回路４２の異常判定のための閾値を下回ったかを故障判定部４４により判断する（Ｓ０６）。
この判断（Ｓ０６）がＹＥＳの場合は、ノックセンサ回路４２が異常と判定し（Ｓ０７）、前記処理（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０８）。この判断（Ｓ０６）がＮＯの場合は、ノックセンサ回路４２が正常と判定し（Ｓ０９）、前記処理（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０８）。
【００１５】
エンジン１の暖機時は、ノックセンサ回路４２の正常時の診断の指標値が大きくなるため、異常と正常が切り分けられる領域が拡大する。そのため、故障診断装置３９は、故障診断領域の境界のエンジン回転数の下限条件を、エンジン１の暖機状態を表す水温で変えられるように（テーブル化）している。故障診断のエンジン回転数条件を水温依存の設定にすることで、エンジン１の温度が上昇した場合、図４のエンジン回転数ｒ１からエンジン回転数ｒ２に下げて診断可能な領域を拡大する。これにより、故障診断装置３９は、診断可能な領域を拡大して故障を早く検出することにより、ノックセンサ回路４２の断線故障によるエンジン損傷のリスクを低減することができる。
前述特許文献１に記載の技術では、動弁装置のバルブ着座による振動に着目し、ノック制御領域外も故障診断ができるようにして、故障診断の領域を拡張している。従来、ノックセンサ回路４２の故障診断は、エンジン１の暖機状態を考慮してエンジン回転数が低い領域では診断を行わないため、前述特許文献１に記載の技術では、エンジン１が暖機状態であっても、エンジン回転数が低い場合にノックセンサ回路４２の故障を検出することができなかった。
これに対して、この発明の故障診断装置３９は、前記特許文献１では着目されていないエンジン１の暖機状態によりノックセンサ回路４２の正常時の検出信号が変わる点に着目し、エンジン１の暖機状態に基づいて故障診断領域を算出している。これにより、この発明の故障診断装置３９は、より低いエンジン回転数から故障診断の実施を可能とし、より広い領域で故障診断が可能となる。
【００１６】
このように、ノックセンサ回路４２の故障診断装置３９は、信号処理部４３と故障判定部４４と暖機状態算出部４５と故障診断領域算出部４６とを備え、エンジン１の暖機状態に基づいて算出された故障診断領域における閾値によりノックセンサ信号の指標値を判定することで、エンジン１の暖機状態では故障診断に適した広い領域でノックセンサ回路４２の故障を検出することができる。
また、故障診断装置３９は、エンジン１の暖機状態に基づいて故障診断領域の境界となるエンジン回転数の下限を設定するため、エンジン１の使用過程で早期にノックセンサ回路４２の故障を検出することができる。
なお、上述実施例においては、エンジン１の暖機状態を表す水温で故障診断領域を変えたが、エンジン１の暖機状態を示すパラメータは水温だけでなく、エンジン１の油温でも対応可能である。また、エンジン１の水温は、実温度でなく、推定温度や暖機を表現するカウンタなどでも代用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、エンジンの暖機状態に基づいて故障診断領域を算出し、より低いエンジン回転数からノックセンサ回路の故障診断実施を可能とし、より広い領域で故障診断を可能とするものであり、エンジンの暖機状態を検出可能な手段を備えたエンジンに適用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  エンジン
９  燃焼室
１０  吸気ポート
１１  排気ポート
３６  クランク角センサ
３７  水温センサ
３８  ノックセンサ
３９  故障診断装置
４０  制御手段
４１  信号線
４２  ノックセンサ回路
４３  信号処理部
４４  故障判定部
４５  暖機状態算出部
４６  故障診断領域算出部
【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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