(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮行程において排気弁を開弁可能な排気弁開閉機構を備える内燃機関の診断装置であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記排気弁開閉機構の開閉動作を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動もしくは非作動にすると共に、前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが作動となるように制御した際に前記回転数検出手段の検出値が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間及び、前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが非作動となるように制御した際に前記回転数検出手段の検出値が前記第１の閾値から前記第２の閾値に達するまでの時間を計測する制御手段と、
前記制御手段により計測された二つの時間の時間差が所定の判定閾値に達しない場合に、圧縮圧開放ブレーキを非作動と判定する作動判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項２】
圧縮行程において排気弁を開弁可能な排気弁開閉機構と、該排気弁開閉機構の開閉動作を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動もしくは非作動にする制御手段とを有する内燃機関の診断方法であって、
前記制御手段に前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが作動するように制御させると共に、前記内燃機関の回転数が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間を計測する第１ステップと、
前記制御手段に前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが非作動となるように制御させると共に、前記内燃機関の回転数が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間を計測する第２ステップと、
前記第１ステップと前記第２ステップとで計測された二つの時間の時間差が所定の判定閾値に達しない場合に、圧縮圧開放ブレーキを非作動と判定する第３ステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の診断装置及び診断方法に関し、特に、排気行程以外の圧縮行程においても排気弁を開弁して圧縮圧開放ブレーキを作動可能な内燃機関の診断装置及び診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンブレーキ力を高める手法として、エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁させて圧縮圧力を開放し、膨張行程時にピストンを押し下げる力の発生を抑制することで、圧縮行程で得た制動力を有効に作用させるようにした圧縮圧開放ブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８５１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気バルブは、エンジンの排気装置の一部として構成されているため、その作動状態を外部から目視で確認することは難しい。そのため、圧縮圧開放ブレーキの作動状態を確認するには、実車にて圧縮圧開放ブレーキを作動させた際のドライバーの減速感に頼るしかなかった。
【０００５】
例えば、車両の生産ラインにおいては、エンジン単体では圧縮圧開放ブレーキの作動を確認できないため、車両組立後にシャシダイナモで作動確認を行う必要がある。そのため、シャシダイナモで作動確認を行った結果、圧縮圧開放ブレーキが非作動と判明した場合は、エンジンを車両から取り外して修理する作業が発生し、生産効率を低下させる要因ともなっている。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、圧縮圧開放ブレーキの作動確認を容易に行うことができる内燃機関の診断装置及び診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の診断装置は、圧縮行程において排気弁を開弁可能な排気弁開閉機構を備える内燃機関の診断装置であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記排気弁開閉機構の開閉動作を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動もしくは非作動にすると共に、前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが作動となるように制御した際に前記回転数検出手段の検出値が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間及び、前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが非作動となるように制御した際に前記回転数検出手段の検出値が前記第１の閾値から前記第２の閾値に達するまでの時間を計測する制御手段と、前記制御手段により計測された二つの時間の時間差に基づいて圧縮圧開放ブレーキの作動を判定する作動判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記作動判定手段は、前記制御手段により計測された二つの時間の時間差が所定の判定閾値に達しない場合に、圧縮圧開放ブレーキを非作動と判定してもよい。
【０００９】
また、上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の診断方法は、圧縮行程において排気弁を開弁可能な排気弁開閉機構と、該排気弁開閉機構の開閉動作を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動もしくは非作動にする制御手段とを有する内燃機関の診断方法であって、前記制御手段に前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが作動するように制御させると共に、前記内燃機関の回転数が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間を計測する第１ステップと、前記制御手段に前記排気弁開閉機構の開閉動作を圧縮圧開放ブレーキが非作動となるように制御させると共に、前記内燃機関の回転数が第１の閾値から該第１の閾値よりも低い第２の閾値に達するまでの時間を計測する第２ステップと、前記第１ステップと前記第２ステップとで計測された二つの時間の時間差に基づいて圧縮圧開放ブレーキの作動を判定する第３ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記第３ステップは、前記第１ステップと前記第２ステップとで計測された二つの時間の時間差が所定の判定閾値に達しない場合に、圧縮圧開放ブレーキを非作動と判定してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の内燃機関の診断装置及び診断方法によれば、圧縮圧開放ブレーキの作動確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の診断装置を示す模式的な部分断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧縮圧開放ブレーキの作動判定を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る故障診断の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の診断装置及び、診断方法を説明する。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。
【００１４】
本実施形態の内燃機関の診断装置は、複数気筒（例えば、６気筒）のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０に適用されるものである。なお、図示の関係上、図１にはエンジン１０の複数気筒のうち１気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。
【００１５】
シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１３内には、ピストン１４が上下方向に摺動可能に収容されている。また、シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられ、このシリンダヘッド１２には排気ポート１５が形成されている。さらに、シリンダヘッド１２のバルブ挿通孔には、バルブスプリング１６，１７により閉弁方向（図１中の上方）に付勢された一対の排気バルブ１８，１９が摺動可能に挿通されている。
【００１６】
一対の排気バルブ１８，１９の上端部にはバルブブリッジ２０が架設されており、このバルブブリッジ２０の上部には、ロッカシャフト２１が設けられている。また、ロッカシャフト２１には一端部をバルブブリッジ２０の上部に当接させたロッカアーム２２が揺動可能に支持されている。
【００１７】
シリンダヘッド１２の上部にはカムシャフト２３が設けられており、このカムシャフト２３にはロッカアーム２２の他端部と接触する排気用カム２４が設けられている。すなわち、排気行程時においては、カムシャフト２３と回転する排気用カム２４がロッカアーム２２の他端部を押し上げて揺動させると共に、ロッカアーム２２の一端部がバルブブリッジ２０を押し下げることで、一対の排気バルブ１８，１９はバルブスプリング１６，１７の付勢力に抗して開弁される。
【００１８】
エンジン回転数センサ２５は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトの回転数を検出するもので、検出された回転数は電気的に接続されたＥＣＵ８０にエンジン回転数Ｎとして出力される。
【００１９】
圧縮圧開放ブレーキ機構３０は、圧縮行程時に排気バルブ１９を開弁させる圧縮圧開放ブレーキを作動させるもので、エンジン１０の各気筒毎にそれぞれ対応して設けられている。以下、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の詳細について説明する。
【００２０】
ブレーキ用カム３１は、カムシャフト２３に設けられており、ロッカシャフト２１に揺動可能に支持されたブレーキ用ロッカアーム３２の一端部とローラ３３を介して接触する。また、ブレーキ用ロッカアーム３２の他端部にはマスターシリンダ３４が当接している。このマスターシリンダ３４は、圧縮行程時にブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させることで、押圧されるように構成されている。なお、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を説明する関係上、図１にはロッカシャフト２１とカムシャフト２３とがそれぞれ２本示されているが、これらは何れも１本のシャフトである。
【００２１】
ハウジング３５は、その一端部にマスターシリンダ３４を摺動可能に収容する中空部３６が形成されると共に、その他端部に油圧作動部５０が一体形成されている。また、ハウジング３５内には、中空部３６と油圧作動部５０の中空部５１とを接続する油路３７が形成されている。さらに、この油路３７は、後述するコントロールバルブ４０の中空部４１と油路３８を介して接続されている。
【００２２】
コントロールバルブ４０には油路６１を介してソレノイドバルブ６０が接続されており、さらにこのソレノイドバルブ６０には油路６１を介してエンジンオイル（以下、作動油という）を圧送供給するオイルポンプ（不図示）が接続されている。
【００２３】
コントロールバルブ４０の中空部４１内には、弁体４３が摺動可能に収容されると共に、この弁体４３を下方に向けて付勢するリターンスプリング４４が収容されている。また、中空部４１の上部にはドレン孔４５が形成されると共に、中空部４１の下部には油路６１と連通する流入口４６が形成されている。
【００２４】
ソレノイドバルブ６０は、ＥＣＵ８０と電気的に接続された電磁ソレノイド６２と、この電磁ソレノイド６２に電流が印可されると上方に移動する弁体６３と、弁体６３を下方に付勢する図示しないリターンスプリングとを備えている。すなわち、電磁ソレノイド６２に電流が印可されて弁体６３が上方に移動すると、コントロールバルブ４０の弁体４３はオイルポンプから圧送供給される作動油の油圧により上方に押し上げられて流入口４６を開放する。これにより、３つの油路３７，３８，６１が中空部４１を介して連通状態となり、ハウジング３５の中空部３６及び油圧作動部５０の中空部５１に作動油が供給されるように構成されている。
【００２５】
一方、電磁ソレノイド６２への電流の印可がオフにされると、コントロールバルブ４０の弁体４３が下方に移動して流入口４６を閉塞する。これにより、ハウジング３５の中空部３６は、油路３７，３８及び中空部４１を介してドレン孔４５と連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させてマスターシリンダ３４を押圧した際に発生する油圧は、ドレン孔４５から抜け出るように構成されている。
【００２６】
油圧作動部５０は、その上端側を中空部５１内に上下方向に摺動可能に収容されたスレーブピストン５２と、スレーブピストン５２を上方に付勢するスレーブスプリング５３とを有する。また、スレーブピストン５２の下端部にはバルブブリッジ２０に摺動可能に挿通されたピン部材５４が当接しており、このピン部材５４の下端部には排気バルブ１９の上端部が当接している。すなわち、圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、中空部５１内に供給される作動油の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられると共に、ピン部材５４が排気バルブ１９を下方（開弁方向）に押し下げるように構成されている。
【００２７】
サービスツール２６は、操作者により操作されて、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の故障等を診断するための処理を実行する通信をＥＣＵ８０との間で行う端末機器であって、通信ケーブルを介してＥＣＵ８０の図示しないコネクタに接続される。
【００２８】
ＥＣＵ８０は、エンジン１０の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ８０には、何れも図示しない車速センサや、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ２５等の各種センサの出力信号が入力される。
【００２９】
また、ＥＣＵ８０は、圧縮圧開放ブレーキ制御部８１と、作動判定部８２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ＥＣＵ８０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。
【００３０】
圧縮圧開放ブレーキ制御部８１は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動させる。より詳しくは、操作者によりサービスツール２６が操作されて、ＥＣＵ８０に圧縮圧開放ブレーキの作動をＯＮにする信号（以下、作動ＯＮ信号という）が送信されると、圧縮圧開放ブレーキ制御部８１は、ソレノイドバルブ６０の電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号を出力する。すなわち、サービスツール２６の操作により圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、電磁ソレノイド６２に電流が印可されてソレノイドバルブ６０は開弁される。これにより、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の３つの油路３７，３８，６１は連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を押し上げてマスターシリンダ３４を押圧すると共に、中空部５１内の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられることで、排気バルブ１９は排気行程以外の圧縮行程においても開弁されるように構成されている。
【００３１】
作動判定部８２は、サービスツール２６の操作に応じて、圧縮圧開放ブレーキ機構３０による圧縮圧開放ブレーキの作動状態を判定する。より詳しくは、ＥＣＵ８０には、圧縮圧開放ブレーキが正常に作動した場合にエンジン回転数Ｎが高回転側閾値（第１の閾値）から低回転側閾値（第２の閾値）まで低下するのに要する標準時間ＴS1と、圧縮圧開放ブレーキが故障等により作動しなかった場合にエンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値まで低下するのに要する標準時間ＴS2とが、予め実験やシミュレーション等で算出されて記憶されている。さらに、ＥＣＵ８０には、これら標準時間ＴS1，ＴS2の時間差（ＴS2―ＴS1）が所定の判定閾値ＴSとして記憶されている。
【００３２】
作動判定部８２は、圧縮圧開放ブレーキの作動判定を行う場合、最初のステップとして、サービスツール２６からＥＣＵ８０に圧縮圧開放ブレーキの作動ＯＮ信号が送信された状態で、エンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値に達するまでの実時間Ｔ1を実測する（図２の実線参照）。その後、作動判定部８２は、サービスツール２６からＥＣＵ８０に圧縮圧開放ブレーキの作動をＯＦＦにする信号（以下、作動ＯＦＦ信号という）が送信された状態で、エンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値に達するまでの実時間Ｔ2を実測する（図２の破線参照）。
【００３３】
そして、作動判定部８２は、これら実測した実時間Ｔ1，Ｔ2の時間差ΔＴ（＝Ｔ2−Ｔ1）が上述の判定閾値ＴSに達しない場合（ΔＴ＜ＴS）は、圧縮圧開放ブレーキを「非作動」と判定する一方、時間差ΔＴが判定閾値ＴS以上の場合（ΔＴ≧ＴS）は、圧縮圧開放ブレーキを「作動」と判定する。このようにして判定された結果は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の診断結果としてサービスツール２６に送信される。
【００３４】
なお、ＥＣＵ８０に予め記憶してある判定閾値ＴSは、エンジン１０の排気量や仕様等に応じて適宜変更することが可能である。また、エンジン１０や圧縮圧開放ブレーキ機構３０等の個体差による影響を考慮しない場合は、単に標準時間ＴS1と実時間Ｔ1とを比較させ、この実時間Ｔ1が標準時間ＴS1よりも長い場合（Ｔ1＞ＴS1）に「非作動」と判定させてもよい。
【００３５】
次に、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の故障診断の流れを、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、操作者によりサービスツール２６がＥＣＵ８０に接続（スタート）されると、ステップＳ１ではサービスツール２６の操作により故障診断の開始が選択される。
【００３６】
ステップＳ２ではサービスツール２６からＥＣＵ８０に作動ＯＮ信号が送信された後、ステップＳ３では作動判定部８２によりエンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値に達するまでの実時間Ｔ1が実測される。さらに、ステップＳ４ではサービスツール２６からＥＣＵ８０に作動ＯＦＦ信号が送信された後、ステップＳ５では作動判定部８２によりエンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値に達するまでの実時間Ｔ2が実測される。
【００３７】
ステップＳ６では作動判定部８２により、ステップＳ３，５で実測された実時間Ｔ1，Ｔ2の時間差ΔＴが算出されると共に、時間差ΔＴが判定閾値ＴSに達しているか否かが確認される。
【００３８】
時間差ΔＴが判定閾値ＴSに達している場合、すなわち実時間Ｔ1と実時間Ｔ2とに明確な時間差が生じている場合は、ステップＳ７で圧縮圧開放ブレーキは「作動」と判定される。一方、時間差ΔＴが判定閾値ＴSに達していない場合、すなわち実時間Ｔ1と実時間Ｔ2とに時間差が殆ど生じていない場合は、ステップＳ８で圧縮圧開放ブレーキは「非作動」と判定される。その後、これら「作動」もしくは「非作動」の判定結果は、ステップＳ９で圧縮圧開放ブレーキ機構３０の診断結果としてサービスツール２６に送信される。
【００３９】
次に、本実施形態の内燃機関の診断装置及び診断方法による作用効果について説明する。
【００４０】
本実施形態の内燃機関の診断装置及び診断方法では、まずサービスツール２６からＥＣＵ８０に圧縮圧開放ブレーキの作動ＯＮ信号が送信された状態で、エンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値までに達する実時間Ｔ1が実測される。さらに、サービスツール２６からＥＣＵ８０に圧縮圧開放ブレーキの作動ＯＦＦ信号が送信された状態で、エンジン回転数Ｎが高回転側閾値から低回転側閾値までに達する実時間Ｔ2が実測される。そして、実測されたこれら実時間Ｔ1，Ｔ2の時間差ΔＴが判定閾値Ｔｓに達しない場合、圧縮圧開放ブレーキは「非作動」と判定される。
【００４１】
したがって、本実施形態の内燃機関の診断装置及び診断方法によれば、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の故障診断を行うに際し、エンジン１０を車両に搭載してシャシダイナモ等で試験を行うような大掛かりな確認作業を要することなく、エンジン回転数をモニターするのみで圧縮圧開放ブレーキの作動を容易に確認することができる。
【００４２】
また、車両の生産ラインにおいて、従来技術では車両組立後にシャシダイナモ等で圧縮圧開放ブレーキの作動確認を行う必要があったが、本実施形態の内燃機関の診断装置及び診断方法を用いれば、車両組立前のエンジン単体の状態で圧縮圧開放ブレーキの作動確認を行うことが可能となる。したがって、車両組立後に圧縮圧開放ブレーキが非作動と判明したエンジンを車両から取り外すといった無駄な作業が回避され、車両の生産効率を効果的に向上することができる。
【００４３】
また、本実施形態の内燃機関の診断装置及び診断方法によれば、サービスツール２６を操作するのみで、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の故障診断が実行される。したがって、シャシダイナモ等の設備を備えていないサービス工場等においても、圧縮圧開放ブレーキの作動確認を容易に行うことができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明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。例えば、本発明が適用されるエンジンは、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  エンジン（内燃機関）
２５  エンジン回転数センサ（回転数検出手段）
２６  サービスツール
３０  圧縮圧開放ブレーキ機構（排気弁開閉機構）
８０  ＥＣＵ
８１  圧縮圧開放ブレーキ制御部（制御手段）
８２  作動判定部（作動判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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