(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関を搭載する自動車その他の運搬車両等の故障診断を車両に搭載された車載エンジン制御装置（ＥＣＵ）に接続して検出データを携帯記録機器で読み出して既存のスキャンツールにインプットして車両の診断を行う内燃機関の作動状態の解析による車両用故障診断装置を提供する。【解決手段】本発明の内燃機関の作動状態の解析による故障診断装置は、エンジントラブルの原因をより的確に解析予測するために、吸入気質量と冷却水温度とエンジン回転数と燃料の空燃比率に加えて特定検査項目として内燃機関の故障要因として診断の必要となる（ａ）点火圧縮同調情報，（ｂ）燃焼監視記録，（ｃ）排気煙制御監視記録を追加した構造である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査項目の数値を測定する検出部と検出結果を蓄積する記録部とからなる車載式記録装置と、該車載式記録装置の記録した検出結果を読み出す携帯記録装置と、前記検出結果を解析するスキャンツールと、からなる内燃機関制御状態の解析による故障診断システムにおいて、
検査項目が、（１）エンジンに流入する大気の温度と流量を含む吸入気質量と（２）冷却器の冷却水の温度と（３）エンジンの回転数と（４）エンジンに導入される燃料の空燃比率とからなり、さらに故障診断装置がより的確にエンジントラブルの原因を解析予測するように内燃機関の故障要因として診断の必要となる特定検査項目の数値を付加測定することを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断装置の特定検査項目は、（ａ）エンジンの点火と燃料の圧縮との同調に関する測定値である点火圧縮同調情報であることを特徴とする請求項１記載の故障診断装置。
【請求項３】
前記故障診断装置の特定検査項目は、（ｂ）エンジン内での燃料の燃焼状態を直接監視する燃焼監視記録であることを特徴とする請求項１記載の故障診断装置。
【請求項４】
前記故障診断装置の特定検査項目は、（ｃ）エンジン内での燃料の燃焼状態を排気煙に含有する一酸化炭素および／または二酸化炭素の測定よって監視する排気煙制御監視記録であることを特徴とする請求項１記載の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関制御装置（以下「ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）」と略称する。）に接続して検出データを読み出して解析を行う車両用故障診断システムに関し、エンジントラブルの原因をより的確に解析予測するために、点火圧縮同調情報・燃焼監視記録・排気煙制御監視記録を測定項目に追加した内燃機関の作動状態の解析による故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排気ガスによる環境汚染および環境破壊が大きな社会問題となっている。
従来から、排気ガスについては規制をクリアするために浄化装置が装備されている。しかしながら、排気ガスの浄化装置の故障または内燃機関の動作不良等による異常なレベルの排気ガスの排出により環境汚染が拡大していることが指摘されている。排気ガスに関しては、車両の車載エンジン制御装置（ＥＣＵ）に国際統一基準に沿う車載式故障記録装置（ＯＢＤ＝On Board Diagnosis）を搭載して、大気汚染その他車両に起因する公害を追跡するために走行中の排気ガス状態の記録が行われている。これは、車両に故障原因や異常なレベルの排気ガスが発生していても、走行を継続しているうちに元の異常でない状態に戻るという現象が発生することがあり、走行中の内燃機関の状態を継続的に監視し、走行中における規制値を超えた排気ガスの排出を突き止めることに主眼がある。
【０００３】
車載式故障記録装置（ＯＢＤ）は、１９８８年に最初にアメリカ合衆国で導入されたもので、ＯＢＤを使用過程車の排気ガス規制に活用したのがＯＢＤ規制でありＯＢＤ−Ｉと称されている。その後、検出要件を追加して検出結果を故障診断装置で検査するシステムが採用され、１９９４年より、全米で排気ガス規制の法律であるＯＢＤ−IIが適用されるに至った。新たに触媒浄化率の低下、エンジン失火、酸素センサの劣化、燃料蒸発ガス排出制御装置の異常等の検査項目が追加された。
ＯＢＤが異常を検知した場合は、計器パネル上のインジケータ・ランプの点灯により運転者に故障を報知すると共に、記録装置により故障状態コードを記憶させ、通信接続が簡単に行える携帯端末ユニットと表示側ユニットで構成する車両用故障診断装置により車両の故障を検出することが可能となっている。
【０００４】
一般的に、自動車等の車両には、エンジン制御用のＥＣＵが搭載されており、車載式故障記録装置（ＯＢＤ）が搭載されていれば、ＥＣＵからの故障の検出や故障判断等の各種のデータが車載式故障記録装置（ＯＢＤ）に記憶されるように装備されている。しかしながら、走行中の異常を常に運転者が計器パネル上のインジケータ・ランプの点灯を監視しているとは限らず、異常が看過されたり、整備の必要性も強く認識されたりしていない場合が多い。
【０００５】
車両に搭載された車載式故障記録装置（ＯＢＤ）は、修理点検を行う自動車整備工場等において、車載式故障記録装置（ＯＢＤ）接続用のコネクタにＰＣまたは専用の車両用故障診断装置を接続し、ＯＢＤに記録された各種データを読み出して処理している。当該車両の故障発生原因の特定や故障箇所の診断を行うことにより、早期により的確に車両の保守が行えるようになり、環境汚染にも対処することができる。
【０００６】
車両用故障診断システムには、ＥＣＵからデータを取り込む車載式故障記録装置（ＯＢＤ）部分と、データを解析する表示側ユニット部分とが必要となる。高度な各種の故障診断を行う事が可能な表示側ユニット付の装置を車載式とする事が望ましいが、走行車両にこの種の装置を搭載するとすれば故障診断装置を設置するスペースや搭載する機器の経済効率や環境への配慮が難問として残る。そこで、故障診断用のスキャンツールとしては、ＯＢＤ専用の故障診断用装置を別に設置し、コネクタを介して記録だけを接受する方式が考えられる。一方、データの処理能力が高い一般のＰＣ等のコンピュータとコネクタを介して接続する方式も開発されているが、検査項目は限定されている。したがって、ＥＣＵに蓄積されているデータを簡易のフラッシュメモリ等の携帯メモリに記録させて、別に設置されているＯＢＤ専用の故障診断用装置にデータを供給する方法が簡易である。
【０００７】
車載式故障記録装置（ＯＢＤ）は、米国での大気汚染防止策の一環である排気ガス規制の法律をクリアーするための装置であり、車両から排出される汚染物質を最小限に抑制することを目的として採用されたものである。そのため、従来のＯＢＤからスキャンツールで読み出されるデータは、排気ガス悪化の原因となる故障を検出する、排気ガス再循環システム、O2センサ、キャタライザ、等の排気デバイスに関するものに特化していた。
【０００８】
そのため、各車載電子制御装置により発信され、車載式故障記録装置（ＯＢＤ）により記録されている燃焼効率を向上するために有用な内燃機関内のデータが存在するにも関わらず、排気ガスの減少に有効には役立てられていないという問題が生じていた。
内燃機関内の燃焼状況は排気ガスに大きく影響を及ぼすものであり、混合気の完全燃焼を促進することにより、未燃焼ガスの発生を抑え（＝CO2削減）、有害排気ガスを減少させる効果がある。更に完全燃焼を促進することにより燃費を向上させることが出来る上に走行距離に対する排出ガス量を減少させる事が可能である。
【０００９】
既存の車載式故障記録装置（ＯＢＤ）のデータを解析する表示側ユニット部で使用されているスキャンツールでは、読出分析項目が排気システムに特化していた。そこで、排気だけではなく、内燃機関の燃焼効率の向上を図り、有毒排気ガスの排出を防止ししながら排気ガスを減少させ燃費を向上させる内燃機関内のデータの解析を行うことが可能となる別の視点からのスキャンツールの提案および開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１９７２１４号公報
【特許文献２】特開２００９−５９３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の問題を達成するために、本発明は従来の検査項目からなる数値に、内燃機関内の状態を診断するための特定検査項目として点火圧縮同調情報・燃焼監視記録・排気煙制御監視記録を追加することにより、燃焼効率を向上させるとともに、排気ガスの排出量または有毒排気ガスの排出を減少させるための内燃機関制御状態の解析による診断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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関制御状態の解析による故障診断装置は、検査項目の数値を測定する検出部と検出結果を蓄積する記録部とからなる車載式記録装置と該車載式記録装置の記録した検出結果を読み出す携帯記録装置と前記検出結果を解析するスキャンツールとからなる故障診断システムであって、検査項目が、（１）エンジンに流入する大気の温度と流量を含む吸入気質量と（２）冷却器の冷却水の温度と（３）エンジンの回転数と（４）エンジンに導入される燃料の空燃比率とからなり、さらに故障診断装置がより的確にエンジントラブルの原因を解析予測するように内燃機関の故障要因として診断の必要となる特定検査項目の数値を付加測定する構造である。
【００１３】
また、故障診断装置の特定検査項目は、（ａ）エンジンの点火と燃料の圧縮との同調に関する測定値である点火圧縮同調情報である構造、または、（ｂ）エンジン内での燃料の燃焼状態を直接監視する燃焼監視記録である構造、または、（ｃ）エンジン内での燃料の燃焼状態を排気煙に含有する一酸化炭素および／または二酸化炭素の測定よって監視する排気煙制御監視記録である構造とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る故障診断装置は、上述した通りの構成であるので、以下のような効果が得られる。
１．（１）吸入気質量と（２）冷却水温度と（３）エンジン回転数と（４）燃料の空燃比率に加えて特定検査項目の数値を測定することにより、的確にエンジントラブルの原因を解析してエンジンの燃焼効率を向上させることにより走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減できる。
２．故障診断装置の特定検査項目に（ａ）エンジンの点火と燃料の圧縮との同調に関する測定値である点火圧縮同調情報を追加することにより、点火圧縮のバラつきの調整を可能にして燃費の良好な状態を維持することにより走行中の燃費を向上させ、走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減できる。
【００１５】
３．故障診断装置の特定検査項目に（ｂ）エンジン内での燃料の燃焼状態を直接監視する燃焼監視記録を追加することにより、燃焼効率を向上させ、排気ガス浄化装置への負担を減らしながら走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減できる。
４．故障診断装置の特定検査項目に（ｃ）エンジン内での燃料の燃焼状態を排気煙に含有する一酸化炭素および／または二酸化炭素の測定よって監視する排気煙制御監視記録を追加することにより、エンジン性能を最大にすることにより燃費を向上させ、走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る故障診断装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る故障診断装置の実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る故障診断装置を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る故障診断装置１０は、内燃機関２０と、内燃機関制御装置（ＥＣＵ＝エンジン・コントロール・ユニット）３０と、車載式故障記録装置（ＯＢＤ＝On Board Diagnosis）４０と、携帯記録装置（携帯メモリ）５０と、スキャンツール６０とからなる故障診断システムで利用されるものであり、既存のデータ項目以外に特定診断項目を新しく加えた構成である。
【００１８】
本発明に係る故障診断装置はＥＣＵの内燃機関制御状態から故障診断するシステムに関するものであり、内燃機関が搭載された自動車その他の運搬車両等の故障診断を車体の搬入を伴わずに簡易に行う装置であって、車両に搭載された車載エンジン制御装置（ＥＣＵ）に接続して検出データを携帯記録機器で読み出して別に設置されているスキャンツールにインプットして簡便にいつでも車両の診断を行うことが可能とした故障診断システムについての改良である。このシステムでは、走行車両の検査診断に当たって、車体を検査工場に搬入して検査のために拘束する必要はなく、走行中のデータだけを工場に預ければ、車両は別の目的で走行使用していても、データに記録された現在までの走行状態が解析できる。
【００１９】
本発明の故障診断装置は、エンジントラブルの原因をより的確に解析予測するために、従来より問題とされていた（１）吸入気質量と（２）冷却水温度と（３）エンジン回転数と（４）燃料の空燃比率に加えて、内燃機関の故障要因として診断することが望ましい特定検査項目を追加している。本発明は、内燃機関制御状態の解析による故障診断の性能の向上にあり、特定審査項目として（ａ）点火圧縮同調情報、（ｂ）燃焼監視記録、（ｃ）排気煙制御監視記録、が本発明では追加すべき特定検査項目として挙げられている。特定項目の数値を検査項目に追加することにより、これらの特定検査項目を測定する機能を追加的に兼ね備えることになるが、内燃機関の作動状態の解析がより的確になり、故障の診断の精度が向上する。これにより、的確に故障原因を追求し、排気ガスを削減するとともに、燃焼効率を向上させて走行距離あたりの排気ガスの削減を図るという目的が容易に達成される。
【００２０】
図１に示す本発明の実施例では、自動車その他の運搬車両等の内燃機関２０は、電子制御による内燃機関制御装置（ＥＣＵ）３０により制御されており、内燃機関を構成する各部品の作動状態または故障内容のデータは、この実施例ではＯＢＤ４０により記録される構成である。
内燃機関を制御するＥＣＵの制御状態を検査する項目としては、（１）エンジンに流入する大気の温度と流量を含む吸入気質量と（２）冷却器の冷却水の温度と（３）エンジンの回転数と（４）エンジンに導入される燃料の空燃比率が従来より重要視されていた。より高度な制御のために本発明では内燃機関の故障要因として診断の必要となる特定検査項目を付加して、より的確にエンジントラブルの原因を解析予測するようにしている。
【００２１】
ＯＢＤは車載式故障記録装置（On Board Diagnosis）であり、検査項目の数値を測定する検出部と、該測定値（検出結果）を蓄積する記録部とから構成されている。ここで使用されるＯＢＤは、従来からあるＯＢＤあるいはＯＢＤ−IIであっても、またＯＢＤ−IIIであってもよい。
通常の機器では、一部の排気デバイスの故障または自動車が走行不可能になって危険な事故に繋がるような重大な問題が発生する可能性のある故障が発生した場合は、操作計器パネルのインジケータに走行中でも運転者の注目を引くように警告を発するように表示がもうけられている。警報の表示等については、警報音等も考えられるので計器パネルに限定されない。
【００２２】
通常は、それ以外のＥＣＵの測定データは計器パネルに表示されること無く全てＯＢＤ−IIのデータ記録部に記録されて残されている。ＯＢＤ−IIには該データを読出し故障診断を行う事が可能な表示側ユニット接続用のコネクタ４２が装備されている。また、従来より携帯型のＯＢＤスキャンツールが開発されているが、既存の携帯可能な小型ＯＢＤスキャンツールでは容量の制限があるので検査項目が限定されていて、全ての故障の正確な診断ができなかった。
本発明では車載式故障記録装置の記録した検出結果は、携帯記録装置で読み出され、データだけがスキャンツール６０に移送される。スキャンツールは、ＰＣ型であっても大型のものであってもよいが、測定値（検出結果）を解析して、ＥＣＵで制御されている内燃機関の制御状態を解析して故障の診断をする。
本発明の実施例では、必要なデータは簡易のフラッシュメモリ等の携帯記録装置（携帯メモリ）５０に記録することにより、車体から切り離す。携帯記録装置（携帯メモリ）５０だけを、より処理能力の高いＯＢＤ専用のスキャンツールを備えたスキャンツール６０に接続し診断することができるので、より的確に故障原因または燃焼の不具合等の解析予測が可能となった。
【００２３】
また、測定結果のデータを記録した携帯記録装置（携帯メモリ）５０は小型・軽量で持ち運ぶことが容易であるので、ＯＢＤ専用のスキャンツール６０を有する自動車工場などに携帯メモリのみを持ち込み診断を依頼することにより、自動車を持ち込むことなく故障診断を受けることが可能である。従って、自動車を預けることや、代車を出す等の作業を省略することが可能であり、事前に期間・費用などを知ることが可能となる等の点で、診断を依頼する側も請け負う側でも負担が軽減し故障診断・修理をより簡便にスムーズに行うことが出来る。
【００２４】
図２は本発明の故障診断装置によって設定された内容に応じた故障表示の表示方法の一例である。（１）吸入気質量１０１の作動状態をスキャンツール１２１により診断し、故障または異常が認められる場合には、警告・エラーコード１４１が選択され発信される。発信された警告・エラーコードはＯＢＤ専用のスキャンツールを備えたスキャンツール６０の表示装置１６０により診断結果として表示される。警告・エラーコードにより故障箇所および詳細な車両の状態を知ることが可能であり、それに基づいて修理・保守を行う。
【００２５】
図２に示す実施例では、（１）吸入気質量１０１、（２）冷却水温度１０２、（３）エンジンの回転数１０３、（４）燃料の空燃比率１０４からなる診断結果に加えて、新たな特定検査項目である（ａ）点火圧縮同調情報１０５から得られた数値による診断を行う。
上記と同様にスキャンツール１２５により診断し、故障または異常が認められる場合には、警告・エラーコード１４５が選択され発信される。以下（ｂ）燃焼監視記録１０６、および（ｃ）排気煙制御監視記録１０７についても同様であり、各々のスキャンツール１２６、１２７による診断結果が、警告・エラーコード１４６，１４７として表示装置１６０に表示される。
【００２６】
従来の検査項目に（ａ）点火圧縮同調情報１０５を加えることにより、点火圧縮のバラつきを早期に検知することが可能となる。同調の規定値誤差を調整し、より燃費の良好な状態を維持して燃料の消費を最低限に抑えエンジンの性能を最大限に引き出すことにより、走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減することが出来る。
【００２７】
従来の検査項目に（ｂ）燃焼監視記録１０６を加えることにより、燃焼状態を確認し混合気の完全燃焼を促すことが可能となる。完全燃焼状態を作り出すことにより、排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等が低減出来る。この作用により燃焼効率が向上し、排気ガスの低減をもたらすものである。また、不完全燃焼により生じた未燃焼炭化水素が触媒や排気消音器等に送り込まれるのを防止することが出来るため、排気デバイスによる排気ガスの浄化機能を長期に渡って維持することにもなる。
【００２８】
従来の検査項目に（ｃ）排気煙制御監視記録１０７を加えることにより、排気煙に含有する一酸化炭素および／または二酸化炭素の測定値に従って、エンジン内での完全燃焼を促すことが可能である。より高燃費な状態を維持して燃料の消費を最低限に抑えエンジンの性能を最大限に引き出すことにより、走行距離あたりの排気ガスの排出量を削減することが出来る。
【符号の説明】
【００２９】
１０  故障診断装置
２０  内燃機関
３０  内燃機関制御装置（ＥＣU）
４０  車載式故障記録装置
４２  コネクタ
５０  携帯記録装置（携帯メモリ）
６０，１２１，１２５，１２６，１２７  スキャンツール
１０１  吸入気質量
１０２  冷却水温度
１０３  エンジン回転数
１０４  燃料の空燃比率
１０５  点火圧縮同調情報
１０６  燃焼監視記録
１０７  排気煙制御監視記録
１４１，１４５，１４６，１４７  警告・エラーコード
１６０  表示装置
【図１】
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【図２】
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