(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナーによって濾過された空気の圧力である吸入負圧が設定圧を超えると通電が遮断されるスイッチと、
吸入空気量を取得する吸入空気量取得部と、
前記スイッチが遮断状態にあり、かつ、前記吸入空気量が判定値よりも少ないことを条件に前記スイッチの配線に断線が生じていることを検知し、前記スイッチが遮断状態にあり、かつ、前記吸入空気量が判定値以上であることを条件に前記エアクリーナーに目詰まりが生じていることを検知する処理を行う処理部とを備える
エアクリーナーの異常検知装置。
【請求項２】
前記吸入空気量取得部がエアフローセンサーである
請求項１に記載のエアクリーナーの異常検知装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記スイッチの配線に断線が生じていることを検知すると前記スイッチが通電状態に復帰するか否かを繰り返し判断する
請求項１または２に記載のエアクリーナーの異常検知装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記エアクリーナーに目詰まりが生じていることを検知すると前記処理を終了する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアクリーナーの異常検知装置。
【請求項５】
前記スイッチは、バッテリーから電力が供給されており、
前記処理部は、エンジンの始動後、前記バッテリーの出力電圧が安定してから前記スイッチの状態を取得する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアクリーナーの異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアクリーナーの目詰まりを検知するエアクリーナーの異常検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車には、エアクリーナーで濾過された空気の圧力である吸入負圧がエアクリーナーの目詰まり度合いに応じて変化することを利用してエアクリーナーの目詰まりを検知する異常検知装置が備えられている。こうした異常検知装置として、例えば特許文献１には、吸入負圧に応じて移動する可動接点と、可動接点が接触可能な第１接点および第２接点とを有する異常検知装置が開示されている。この異常検知装置では、第１接点に応じた吸入負圧が発生すると可動接点が第１接点に接触する位置まで移動して第１接点をオン状態に設定し、第２接点に応じた吸入負圧が発生すると可動接点が第２接点に接触する位置まで移動して第２接点をオン状態に設定する。そして、第１接点および第２接点のオンオフに基づきエアクリーナーの目詰まりを検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の異常検知装置においては、例えば第１接点に接続されている配線が断線していると、第１接点に可動接点が接触していたとしても第１接点がオン状態にはならない。そのため、吸入負圧に基づいてエアクリーナーの目詰まりを検知する異常検知装置には、配線の断線とエアクリーナーの目詰まりとを検知する機能が求められていた。
【０００５】
本発明は、配線の断線とエアクリーナーの目詰まりとを検知できるエアクリーナーの異常検知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】
【０００６】
上記課題を解決するエアクリーナーの異常検知装置は、エアクリーナーによって濾過された空気の圧力である吸入負圧が設定圧を超えると通電が遮断されるスイッチと、吸入空気量を取得する吸入空気量取得部と、前記スイッチが遮断状態にあり、かつ、前記吸入空気量が判定値よりも少ないことを条件に前記スイッチの配線に断線が生じていることを検知し、前記スイッチが遮断状態にあり、かつ、前記吸入空気量が判定値以上であることを条件に前記エアクリーナーに目詰まりが生じていることを検知する処理を行う処理部とを備える。
【０００７】
スイッチが遮断状態となるのは、電気配線の断線やコネクタの接続不良等によってスイッチの配線に断線が生じている場合、および、エアクリーナーの目詰まりによって吸入負圧が設定圧を超えた場合である。また、エアクリーナーに目詰まりが生じているときの吸入負圧は、吸入空気量が多いときほど大きくなる。そのため、上記構成のように、スイッチが遮断状態にあり、かつ、吸入空気量が判定値よりも少ない場合には、スイッチに断線が生じていると判断可能である。反対に、スイッチが遮断状態にあり、かつ、吸入空気量が判定値以上である場合には、エアクリーナーに目詰まりが生じていると判断可能である。このように、上記構成によれば、スイッチの断線とエアクリーナーの目詰まりとを検知可能である。
【０００８】
上記エアクリーナーの異常検知装置において、前記吸入空気量取得部がエアフローセンサーであることが好ましい。
上記構成によれば、吸入空気量取得部の構成を簡素化できる。
【０００９】
上記エアクリーナーの異常検知装置において、前記処理部は、前記スイッチの配線に断線が生じていることを検知すると前記スイッチが通電状態に復帰するか否かを繰り返し判断するとよい。
スイッチの配線の断線は、例えばコネクタの接触不良によって生じることがある。こうした接続不良は、運転中の振動によって引き起こされる場合がある一方で運転中の振動によって復帰する場合もある。上記構成のように、断線を検知した後にスイッチが通電状態に復帰するか否かを繰り返し判断することにより、スイッチが通電状態に復帰したことを検知できる。
【００１０】
上記エアクリーナーの異常検知装置において、前記処理部は、前記エアクリーナーに目詰まりが生じていることを検知すると前記処理を終了することが好ましい。
エアクリーナーの目詰まりが検知された場合、エアクリーナーのメンテナンスが早期に行われることが好ましい。上記構成によれば、エアクリーナーの目詰まりが検知されると一連の処理が終了する。そのため、エアクリーナーの目詰まりをユーザーに通知する手段、例えば警告灯が点灯状態に維持される。その結果、ユーザーに対して早期のメンテナンスを促すことができる。
【００１１】
上記エアクリーナーの異常検知装置において、前記スイッチは、バッテリーから電力が供給されており、前記処理部は、エンジンの始動後、前記バッテリーの出力電圧が安定してから前記スイッチの状態を取得することが好ましい。
【００１２】
エンジンの始動時、および、始動直後は、バッテリーの出力電圧が不安定である。そのため、上記構成のように、バッテリーの出力電圧が安定してからスイッチの状態を取得することにより、検知結果に対する信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態のエアクリーナーの異常検知装置の概略構成を示す図。
【図２】検知処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１および図２を参照して、エアクリーナーの異常検知装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、吸気口１１から吸入された空気は、吸気通路１２に配設されたエアクリーナー１３を通じてエンジン１５に吸入される。エアクリーナー１３は、吸入空気を濾過することで吸入空気に含まれる異物を取り除くエアフィルターを備えている。エアクリーナー１３の目詰まりは、上述したエアフィルターの目詰まりであり、エアクリーナーの異常検知装置２０によって検知される。
【００１５】
異常検知装置２０は、吸気通路１２におけるエアクリーナー１３とエンジン１５との間にスイッチ２１およびエアフローセンサー２２を備える。
スイッチ２１は、バッテリー１６に接続されており、エアクリーナー１３によって濾過された空気の圧力である吸入負圧が設定圧以下であるときに通電状態が維持され、吸入負圧が設定圧を超えると遮断状態となるノーマリークローズ型のスイッチである。スイッチ２１は、ＥＣＵ２５を介して接地されており、通電状態にあるときにはＥＣＵ２５に通電状態を示す信号を出力し、遮断状態にあるときにはＥＣＵ２５に対する信号の出力を停止する。なお、ここでいう「負圧」は、大気圧を基準にしたマイナス側の圧力のことであり、大きいほど真空に近くなり、小さいほど大気圧に近くなる。
【００１６】
エアフローセンサー２２は、吸入空気量取得部として機能し、吸気通路１２を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気量Ｇａを検出し、その検出した吸入空気量Ｇａを示す信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００１７】
ＥＣＵ２５は、ＣＰＵと、各種制御プログラムおよび後述する判定値Ｇａｊ等の各種データが格納されたＲＯＭと、各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納されるＲＡＭとを有するマイクロコンピューターを中心に構成される。これらＲＯＭおよびＲＡＭは、メモリ２７で構成されている。ＥＣＵ２５は、各種センサー等からの信号に基づいて取得した各種情報とＲＯＭに格納された各種制御プログラムや各種データとに基づいて各種処理を実行する。
【００１８】
ＥＣＵ２５は、処理部として機能し、スイッチ２１からの信号とエアフローセンサー２２が検出した吸入空気量Ｇａとに基づいて、スイッチ２１の配線の断線やエアクリーナー１３の目詰まりといった異常を検知する検知処理を実行する。ここでいう「スイッチ２１の配線の断線」とは、例えば、スイッチ２１とバッテリー１６とを接続する電気配線の断線や電気配線同士を接続するコネクタの接続不良のような物理的な要因によってスイッチ２１が非導通状態にあることをいう。
【００１９】
なお、検知処理において、ＥＣＵ２５は、バッテリー１６の出力電圧が不安定な場合、バッテリー１６の出力電圧に対する信頼性が低い場合、および、エアフローセンサー２２の検出値に対する信頼性が低い場合には異常を検知しない。すなわち、ＥＣＵ２５は、下記に示す条件が成立している状態において異常を検知可能に構成されている。
【００２０】
・エンジン１５を始動させるスターターが操作中でないこと
・エンジン１５の始動から所定時間が経過していること
・バッテリー１６の異常判定処理において、バッテリー１６の出力電圧に正常判定がなされていること
・エアフローセンサー２２の異常判定処理において、エアフローセンサー２２の検出値に正常判定がなされていること
【００２１】
検知処理において、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線に断線が生じていることを検知すると、スイッチ２１の断線を示すコードをその検知時期とともにメモリ２７の所定領域に書き込む。またＥＣＵ２５は、メーターパネル３０に設置された警告灯３１を点灯してスイッチ２１の配線に断線が生じていることをユーザーに通知する。
【００２２】
検知処理において、ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３に目詰まりが生じていることを検知すると、エアクリーナー１３の目詰まりを示すコードをその検知時期とともにメモリ２７の所定領域に書き込む。また、ＥＣＵ２５は、例えば、スイッチ２１が遮断状態になったときのエンジン１５の運転状態に基づいてエアクリーナー１３の目詰まり度合いを演算し、その演算結果に基づいてエアクリーナー１３の交換時期を設定する。そして、ＥＣＵ２５は、メーターパネル３０に設置された警告灯３１を点灯するとともにその設定した交換時期を示すメッセージを表示部３２に表示することにより、エアクリーナー１３の目詰まりが生じていることをユーザーに通知する。
【００２３】
図２を参照して、ＥＣＵ２５が実行する検知処理の手順について説明する。ＥＣＵ２５は、エアフローセンサー２２の異常判定処理、あるいは、バッテリー１６の異常判定処理といった検知処理とは異なる処理において異常判定がなされた場合には検知処理を直ちに中止する。なお、これらの異常判定処理は、ＥＣＵ２５が行ってもよいし、他のＥＣＵが行ってもよい。
【００２４】
図２に示すように、ＥＣＵ２５は、まず、エンジン１５の始動から所定時間だけ経過したか否かを判断し（ステップＳ１０）、所定時間だけ経過すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）次のステップＳ１１の処理に移行する。次のステップＳ１１において、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の状態を取得してスイッチ２１が通電状態にあるか否かを判断する。スイッチ２１が通電状態にあるとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線に断線が生じておらず、かつ、エアクリーナー１３に目詰まりが生じていない正常状態と判断し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１の処理へと戻る。
【００２５】
一方、スイッチ２１が遮断状態にあるとき（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ２５は、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊよりも少ないか否かを判断する（ステップＳ１３）。
ここで、エアクリーナー１３に目詰まりが生じている場合、吸入負圧は、吸入空気量Ｇａが少なければ少ないほど小さくなり、反対に、吸入空気量Ｇａが多ければ多いほど大きくなる。すなわち、吸入空気量Ｇａが少ないときにスイッチ２１が遮断状態へ変化した場合には、エアクリーナー１３の目詰まりよりもスイッチ２１の配線に断線が生じている可能性が高い。判定値Ｇａｊは、スイッチ２１の通電状態の遮断がスイッチ２１の配線の断線に起因するものであるか、エアクリーナー１３の目詰まりに起因するものであるかを判定するための値である。こうした判定値Ｇａｊは、例えば、目詰まりの生じていないエアクリーナー１３と目詰まりの生じているエアクリーナー１３とを対象として予め行った実験やシミュレーションの結果に基づいて設定される。
【００２６】
吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊよりも少ないとき（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線に断線が生じていることを検知する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線の断線を検知すると、断線を示すコードをその検知時期とともにメモリ２７に書き込む（ステップＳ１５）。そしてＥＣＵ２５は、警告灯３１を点灯することによりスイッチ２１の配線に断線が生じていることをユーザーに通知する（ステップＳ１６）。なお、この際、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線に断線が生じていることを示すメッセージを表示部３２に表示してもよい。
【００２７】
次のステップＳ１７において、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１が通電状態に復帰したか否かを繰り返し判断する。そしてＥＣＵ２５は、スイッチ２１が通電状態に復帰すると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、警告灯３１を消灯状態に制御して（ステップＳ１８）、ステップＳ１１の処理へと戻る。なお、この際、ＥＣＵ２５は、メモリ２７の所定領域にスイッチ２１が通電状態に復帰したことを書き込んでもよい。
【００２８】
一方、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊ以上であるとき（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３に目詰まりが生じていることを検知する（ステップＳ１９）。ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３の目詰まりを示すコードをその検知時期とともにメモリ２７に書き込む（ステップＳ２０）。そしてＥＣＵ２５は、警告灯３１を点灯する（ステップＳ２１）とともに、エアクリーナー１３の交換時期を演算し、その演算した交換時期を表示部３２に表示する（ステップＳ２２）。これにより、ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３の目詰まりをユーザーに通知して検知処理を終了する。なお、検知処理がステップＳ２２を介して終了した場合、警告灯３１は、整備士による解除操作がなされない限り、エンジン１５の運転中は点灯状態に維持される。
【００２９】
上述した構成のエアクリーナーの異常検知装置の作用について説明する。
上述した異常検知装置２０においては、ノーマリークローズ型のスイッチ２１が用いられている。そして、スイッチ２１が遮断状態になると、そのときの吸入空気量Ｇａに基づいて、スイッチ２１の配線の断線に起因する遮断であるか、エアクリーナー１３の目詰まりに起因する遮断であるかを判断する。これにより、異常検知装置２０は、スイッチ２１の配線の断線とエアクリーナー１３の目詰まりとを区別して検知できる。
【００３０】
上記実施形態のエアクリーナーの異常検知装置によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）スイッチ２１としてノーマリークローズ型のスイッチを用い、スイッチ２１への通電が遮断されたときの吸入空気量Ｇａに基づくことで、スイッチ２１の配線の断線とエアクリーナー１３の目詰まりとを区別して検知できる。
【００３１】
（２）ＥＣＵ２５は、吸入空気量Ｇａをエアフローセンサー２２からの信号に基づき取得する。これにより、エアフローセンサー２２を用いることなく吸入空気量Ｇａが取得される構成、例えば、吸気通路１２に設置されたオリフィスにおける圧力差に基づき吸入空気量Ｇａが演算される構成に比べて、吸入空気量Ｇａを簡素な構成のもとで取得できる。
【００３２】
（３）スイッチ２１の配線の断線は、スイッチ２１に接続されるコネクタの接続不良によって生じることがあり、また、こうしたコネクタの接続不良は、エンジン１５の運転中の振動によって復帰する場合がある。そのため、スイッチ２１の配線の断線が一旦検知されたからといって警告灯３１を点灯状態に維持し、ユーザーにメンテナンスを要求するとなれば、ユーザーに過度なメンテナンスを強いることとなる。この点、異常検知装置２０において、ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線の断線を検知した場合、スイッチ２１が通電状態に復帰するか否かを繰り返し判断する。そしてＥＣＵ２５は、スイッチ２１が通電状態に復帰した場合には正常状態にあるものとして警告灯３１を消灯する。こうした構成によれば、スイッチ２１の配線の断線に起因するメンテナンスの頻度を低減できる。
【００３３】
（４）ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３の目詰まりを検知すると検知処理を終了する。そのため、エアクリーナー１３のメンテナンスを行う整備士によって警告灯３１の解除操作がなされない限り、エンジン１５の運転中は警告灯３１が点灯状態に維持される。そのため、エアクリーナー１３の早期のメンテナンスをユーザーに促すことができる。
【００３４】
（５）ＥＣＵ２５は、バッテリー１６の出力電圧が安定してからスイッチ２１の状態を取得する。これにより、検知処理の結果に対する信頼度を高めることができる。
（６）ＥＣＵ２５は、エアフローセンサー２２あるいはバッテリー１６に異常判定がなされている場合には検知処理の実行を中止する。すなわち、ＥＣＵ２５は、バッテリー１６の出力電圧、あるいは、エアフローセンサー２２の検出値に対する信頼性が低い場合には検知処理を実行しない。これにより、検知処理の結果に対する信頼度が高められる。
【００３５】
（７）スイッチ２１の配線の断線を検知した場合には警告灯３１が点灯し、エアクリーナー１３の目詰まりを検知した場合には警告灯３１が点灯するとともに表示部３２に交換時期が表示される。すなわち、ユーザーに対する通知方法がスイッチ２１の断線とエアクリーナー１３の目詰まりとで異なる。これにより、ユーザーは、警告灯３１の点灯による異常を判別することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・バッテリー１６の出力電圧が安定しているか否かの判断は、エンジン１５の始動からの時間に限らず、例えば、出力電圧の測定値に基づいて判断してもよい。
【００３７】
・スターターを操作してエンジン１５が始動すると、スイッチ２１へのバッテリー１６からの電力供給がスイッチ２１の配線の断線以外の要因によって遮断されることは希である。そのため、検知処理は、ステップＳ１０の処理を割愛した処理がエンジン１５の始動直後から開始されるものであってもよい。
【００３８】
・ＥＣＵ２５は、エアクリーナー１３の目詰まりを検知したあと、スイッチ２１が遮断状態に維持されるか否かを判断してもよい。こうした構成によれば、警告灯３１の点灯時間が長くなるほど、エアクリーナー１３の目詰まりに対する確度が高まる。
【００３９】
・ＥＣＵ２５は、スイッチ２１の配線の断線、あるいは、エアクリーナー１３の目詰まりを検知したら検知処理を終了してもよい。こうした構成によれば、ＥＣＵ２５が異常を検知すると警告灯３１が点灯し続けることから、ユーザーに対して早期のメンテナンスを促すことができる。
【００４０】
・吸入空気量取得部は、エンジン１５が吸入する空気量を取得できる構成であればよく、エアフローセンサー２２に限られない。
例えば、排気ガスの一部を吸気通路１２に還流するＥＧＲ装置を備えていないエンジン１５において、吸入空気量取得部は、エンジン回転数から演算される空気量を吸入空気量Ｇａとして取得してもよい。また、ＥＧＲ装置を備えておらず、かつ、吸気通路１２にスロットル弁を備えるエンジン１５において、吸入空気量取得部は、エンジン回転数とアクセル開度とから演算される空気量を吸入空気量Ｇａとして取得してもよい。
【００４１】
また例えば、ＥＧＲ装置を備えるエンジン１５において、吸入空気量取得部は、エンジン１５が吸入する作動ガス量から吸気通路１２に還流されたＥＧＲガス量を減算した値を吸入空気量Ｇａとして取得してもよい。この構成において、吸入空気量取得部は、エンジン１５が吸入する作動ガスの圧力および温度等に基づく状態方程式から作動ガス量を演算することが可能である。また吸入空気量取得部は、ＥＧＲ弁の開度、ＥＧＲ弁における圧力差、および、作動ガスの温度等に基づく圧縮性流体の流量演算式からＥＧＲガス量を演算することが可能である。
【００４２】
また例えば、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するＤＰＦの上流にＥＧＲ通路が接続されているＥＧＲ装置を備えているエンジンにおいて、吸入空気量取得部は、ＤＰＦにおける圧力差に基づいて演算される値を吸入空気量Ｇａとして取得してもよい。
【００４３】
・異常検知装置２０は、例えば、排気通路に配設されるタービンと吸気通路１２に配設されるコンプレッサーとで構成されるターボチャージャーを備えるエンジン１５に適用されてもよい。こうした場合、スイッチ２１およびエアフローセンサー２２は、エアクリーナー１３とコンプレッサーとの間に位置する。
【００４４】
・異常を検知したことをユーザーに通知する方法は、警告灯３１の点灯状態、例えば点滅と連続点灯とに応じてユーザーがスイッチ２１の配線の断線とエアクリーナー１３の目詰まりとを判別できるような構成であってもよい。
【００４５】
・異常を検知したことをユーザーに通知する方法は、警告灯３１のようなユーザーの視覚に訴える方法に限らず、例えば、警告音や音声のようなユーザーの聴覚に訴える方法であってもよいし、これら視覚に訴える方法と聴覚に訴える方法とを組み合わせたものであってもよい。
【００４６】
・上記実施形態において、スイッチ２１が遮断状態にあり、かつ、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊよりも少ないこと（ステップＳ１１：ＮＯ、ステップＳ１３：ＹＥＳ）を条件１とするとき、ＥＣＵ２５は、条件１の成立を以てスイッチ２１の配線の断線を検知した。また、スイッチ２１が遮断状態にあり、かつ、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊ以上であること（ステップＳ１１：ＮＯ、ステップＳ１３：ＮＯ）を条件２とするとき、ＥＣＵ２５は、条件２の成立を以てエアクリーナー１３の目詰まりを検知した。
【００４７】
これに限らず、ＥＣＵ２５は、条件１の成立後に続けて条件２が成立した場合、あるいは、条件２の成立後に続けて条件１が成立した場合にスイッチ２１の配線の断線を検知してもよい。すなわち、ＥＣＵ２５は、吸入空気量Ｇａに関わらず、スイッチ２１が遮断状態に維持されることを以てスイッチ２１の配線の断線を検知してもよい。
【００４８】
また、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊよりも少なくなったときにスイッチ２１が通電状態へ復帰することを条件３とするとき、ＥＣＵ２５は、上記条件２の成立後に続けて条件３が成立した場合にエアクリーナー１３の目詰まりを検知してもよい。すなわち、ＥＣＵ２５は、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊ以上であるときにスイッチ２１が遮断状態となり、かつ、吸入空気量Ｇａが判定値Ｇａｊよりも少ないときにスイッチ２１が通電状態となることを以てエアクリーナー１３の目詰まりを検知してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１１…吸気口、１２…吸気通路、１３…エアクリーナー、１５…エンジン、１６…バッテリー、２０…異常検知装置、２１…スイッチ、２２…エアフローセンサー、２５…ＥＣＵ、２７…メモリ、３０…メーターパネル、３１…警告灯、３２…表示部。
【図１】
0006533739.tif 000002
【図２】
0006533739.tif 000003