(57)【要約】【課題】空気系の故障の検出精度を高めること。【解決手段】ＥＣＵ５２は、エンジン１２に設けられた気筒１４１〜１４３の各々について空気系の故障を検出するべく、気筒１４１〜１４３への燃料の供給を停止する燃料カット機能がオン状態のときに、以下の故障検出処理を実行する。つまり、ＥＣＵ５２は、エンジン１２の回転速度の減少率に相当する角加速度を気筒１４１〜１４３の各々の圧縮工程において検出し、検出された角加速度がエラー条件に合致する気筒を“圧縮抜け”が生じている気筒として記録する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた複数の気筒の各々について空気系の故障を検出する故障検出装置であって、
前記複数の気筒への燃料の供給を停止する燃料カット機能がオン状態のとき前記内燃機関の回転速度の減少率を前記複数の気筒の各々の圧縮工程において検出する検出手段、および
前記複数の気筒のうち前記検出手段によって検出された減少率がエラー条件に合致する気筒を記録する記録手段を備える、故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、故障検出装置に関し、特に、内燃機関に設けられた空気系の故障を検出する、故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置の一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、燃焼が行われている通常の機関運転中に、内燃機関のクランク軸の角加速度が算出される。膨張行程において角加速度が負の値を示し、かつ膨張行程において角加速度が圧縮上死点から所定期間が経過するまでの間に連続して低下していれば、圧縮抜けのような空気系の故障が発生していると判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２０１５−１０５６１７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
膨張行程において角加速度が負の値を示し、かつ膨張行程において角加速度が圧縮上死点から所定期間が経過するまでの間に連続して低下する現象は、空気系の故障に限らず、点火系または燃料系の故障によっても発生する。したがって、特許文献１では、点火系，燃料系，空気系のうち、どの故障なのか識別が出来ない。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、内燃機関に設けられた空気系の故障を検出する精度を高めることができる、故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る故障検出装置は、内燃機関に設けられた複数の気筒の各々について空気系の故障を検出する故障検出装置であって、複数の気筒への燃料の供給を停止する燃料カット機能がオン状態のとき内燃機関の回転速度の減少率を複数の気筒の各々の圧縮工程において検出する検出手段、および複数の気筒のうち検出手段によって検出された減少率がエラー条件に合致する気筒を記録する記録手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
減少率を検出する処理を燃料カット機能がオン状態のときに実行することで、点火系または燃料系の故障が空気系の故障と誤判定される懸念が排除される。これによって、空気系の故障の検出精度が向上する。また、減少率がエラー条件に合致する気筒を空気系に故障を有する気筒として記録することで、車両の整備が容易になる。
【０００８】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。
【図２】この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。
【図３】図１に示すＥＣＵに設けられたレジスタの構成の一例を示す図解図である。
【図４】エンジン回転数の変化の一例を示すグラフである。
【図５】エンジン回転数の変化の他の一例を示すグラフである。
【図６】図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。
【図７】図１に示すＥＣＵの動作の他の一部を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、３つの気筒１４１〜１４３を有する４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。吸気管３２は、気筒１４１〜１４３の上流の位置で３つに分岐する。一方、排気管３６は、気筒１４１〜１４３の下流の位置で３つから１つに集約される。気筒１４１〜１４３の各々に設けられた燃焼室１６は、吸気弁１８を介して吸気管３２と接続され、排気弁２０を介して排気管３６と接続される。
【００１１】
吸気管３２の分岐点には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。また、サージタンク４４よりも上流の位置には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８とが設けられる。さらに、サージタンク４４よりも下流の位置には、吸気管３２に燃料を噴射するべく気筒１４１〜１４３の各々に割り当てられた燃料噴射装置４０が設けられる。一方、排気管３６の集約点よりも下流の位置には、触媒５０を有するマフラー４８が設けられる。
【００１２】
イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ５２は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー６０をオンする。バッテリ６２の電力はオン状態のリレー６０を介してスタータ６４に供給され、スタータ６４はバッテリ６２の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。
【００１３】
エンジン１２が始動すると、ＥＣＵ５２は、アイドル状態が維持されるように、バルブモータ４２を通してスロットルバルブ３８の開度を調整する。エアクリーナ３４を経た吸入空気の量は、スロットルバルブ３８によって規定され、燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、理論空燃比を示す混合気が生成されるように調整される。
【００１４】
この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ５２は、バルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。
【００１５】
混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気管３６およびマフラー４８を介して車両１０から排出される。
【００１６】
クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。また、エンジン１２の回転数は、エンジン回転センサ４６によって検知される。
【００１７】
クランクシャフト２６の回転力は、図２に示すトランスミッション５４を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト５６を介してオルタネータ５８の回転軸５８ｓに伝達される。回転軸５８ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ６２に蓄えられる。
【００１８】
車両１０が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダルから足が離されると、ＥＣＵ５２は、燃料カット機能をオンする。これによって、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。車両１０が停止する前にアクセルペダルが再度踏み込まれると、ＥＣＵ５２は、燃料カット機能をオフする。燃料噴射装置４０は燃料を噴射し、これによって車両１０が加速する。
【００１９】
燃料カット機能がオン状態にあるとき、エンジン１２の回転数は、図４に示す要領で減少する。図４において、“ＴＤＣ１”は、気筒１４１に設けられたピストン２２が上死点に達するタイミングであり、“ＴＤＣ２”は、気筒１４２に設けられたピストン２２が上死点に達するタイミングであり、“ＴＤＣ３”は、気筒１４３に設けられたピストン２２が上死点に達するタイミングである。これより、エンジン１２の回転数の減少率は気筒１４１〜１４３の各々の圧縮工程において急激に増大することが分かる。
【００２０】
ただし、気筒１４３に“圧縮抜け”と呼ばれる空気系の故障が発生すると、エンジン１２の回転数は、図５に示す要領で低下する。つまり、エンジン１２の回転数の減少率が気筒１４３の圧縮工程において急激に増大することはなく、エンジン１２の回転数は、気筒１４２の圧縮工程から気筒１４１の圧縮工程までの期間において緩やかに減少する。
【００２１】
つまり、燃料カット機能がオンされている状態では、エンジン１２の回転数は、“圧縮抜け”の有無に応じて異なる減少傾向を示す。
【００２２】
そこで、ＥＣＵ５２は、燃料カット機能がオンされているときに、図６〜図７に示すフロー図に従う故障検出処理によって“圧縮抜け”を検出するようにしている。なお、これらのフロー図に対応する制御プログラムは、メモリＭＭ１に記憶される。また、この故障検出処理のために、図３に示すレジスタＲＧＳＴ１がＥＣＵ５２に設けられる。
【００２３】
図３によれば、レジスタＲＧＳＴ１は、複数の時刻にそれぞれ割り当てられた複数のカラムを有する。また、各カラムには、気筒１４１（＝１ｓｔ気筒）に対応する小カラム，気筒１４２（＝２ｎｄ気筒）に対応する小カラム，気筒１４３（＝３ｒｄ気筒）に対応する小カラムが設けられる。
【００２４】
図６を参照して、ステップＳ１では変数ＣＮＴ１，ＣＮＴ２およびＣＮＴ３の各々に“０”を設定し、ステップＳ３では変数ｉに“１”を設定する。ここで、変数ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３は気筒１４１〜１４３にそれぞれ対応する。また、変数ｉは“１”〜“３”の間で循環する変数であり、後述するステップＳ１１またはＳ２９が実行される毎に“１”→“２”→“３”→“１”→…の要領で更新される。
【００２５】
ステップＳ５では、気筒１４ｉ（ｉ＝１の場合は気筒１４１，ｉ＝２の場合は気筒１４２，ｉ＝３の場合は気筒１４３）が圧縮工程に遷移したか否かを繰り返し判別し、判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されるとステップＳ７に進む。
【００２６】
ステップＳ７では、圧縮工程におけるクランクシャフト２６の角速度をエンジン回転センサ４６を通して検出し、検出された角速度に基づいて角加速度を算出する。ここで、角加速度は絶対値で求められる。また、故障検出処理は燃料カット機能がオン状態のときに実行されるため、角加速度はエンジン１２の回転数の減少率を表す。
【００２７】
ステップＳ７ではまた、こうして算出された角加速度を図３に示すレジスタＲＧＳＴ１に登録する。具体的には、角加速度は、現在時刻に対応する３つの小カラムのうち、気筒１４ｉに対応する小カラムに記載される。
【００２８】
なお、図３において、“Ａｔ１”は気筒１４１について時刻Ｔ１に算出された角加速度を示し、“Ａｔ２”は気筒１４２について時刻Ｔ２に算出された角加速度を示し、“Ａｔ３”は気筒１４３について時刻Ｔ３に算出された角加速度を示す。
【００２９】
同様に、“Ａｔ４”は気筒１４１について時刻Ｔ４に算出された角加速度を示し、“Ａｔ５”は気筒１４２について時刻Ｔ５に算出された角加速度を示し、“Ａｔ６”は気筒１４３について時刻Ｔ６に算出された角加速度を示す。
【００３０】
図６に戻って、ステップＳ９では、燃料カット機能がオンされてからのサイクル数が閾値ＴＨｓ以上であるか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、ステップＳ１１で変数ｉをインクリメントし、その後にステップＳ５に戻る。一方、判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１３に進み、ステップＳ７で算出された角加速度を変数αｉに設定する。
【００３１】
ステップＳ１５では、気筒１４１〜１４３のうち気筒１４ｉ以外の気筒について登録された角加速度をレジスタＲＧＳＴ１から読み出し、読み出された角加速度の平均値を算出する。ステップＳ１７では、算出された平均値を変数αａｖｅに設定する。
【００３２】
ステップＳ１９では、変数αｉが変数αａｖｅのＫ倍（たとえばＫ＝０．５）の値を上回るか否かを判別する。判別結果がＹＥＳであれば、変数αｉは十分に大きく、気筒１４ｉについて“圧縮抜け”は生じていないとみなし、ステップＳ２１で変数ＣＮＴｉを“０”に設定する。設定が完了すると、ステップＳ２９で変数ｉをインクリメントし、その後にステップＳ５に戻る。
【００３３】
これに対して、ステップＳ１９の判別結果がＮＯであれば、変数αｉの大きさが不十分であり、気筒１４ｉについて“圧縮抜け”が生じているとみなし、ステップＳ２３で変数ＣＮＴｉをインクリメントする。ステップＳ２５では、変数ＣＮＴｉが定数Ｌ（たとえばＬ＝１０）に達したか否かを判別する。
【００３４】
判別結果がＮＯであれば、ステップＳ２９で変数ｉをインクリメントし、その後にステップＳ５に戻る。一方、判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２７に進み、気筒１４ｉを“圧縮抜け”が生じている気筒としてメモリＭＭ１に記録する。つまり、気筒１４ｉについてＬ回連続して“圧縮抜け”と判断されると、気筒１４ｉが“圧縮抜け”が生じている気筒としてメモリＭＭ１に記録される。ステップＳ２７の処理が完了すると、ステップＳ２９の処理を経てステップＳ５に戻る。
【００３５】
以上の説明から分かるように、ＥＣＵ５２は、エンジン１２に設けられた気筒１４１〜１４３の各々について空気系の故障を検出するべく、気筒１４１〜１４３への燃料の供給を停止する燃料カット機能がオン状態のときに、以下の故障検出処理を実行する。つまり、ＥＣＵ５２は、エンジン１２の回転速度の減少率に相当する角加速度を気筒１４１〜１４３の各々の圧縮工程において検出し(S5, S7)、検出された角加速度がエラー条件（変数αｉ≦Ｋ×αａｖｅの状態がＬ回連続するという条件）に合致する気筒を“圧縮抜け”が生じている気筒として記録する(S19, S23~S27)。
【００３６】
燃料カット機能がオン状態のときに故障検出処理を実行することで、点火系または燃料系の故障を“圧縮抜け”つまり空気系の故障と誤判定される懸念が排除される。これによって、空気系の故障の検出精度が向上する。また、空気系の故障が生じている気筒を記録することで、車両１０の整備の容易化が図られる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  …車両
１２  …エンジン
１６  …燃焼室
３２  …吸気管
３６  …排気管
５２  …ＥＣＵ
【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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