(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの燃料システムの障害状態を判定する方法を提供する。【解決手段】エンジンは、少なくとも１つのシリンダ（Ｃ１〜Ｃ６）およびセンサ（Ａ１、Ａ２）を備え、燃焼室内には燃料システムの関連する燃料噴射器によって燃料が噴射され、燃焼室内では使用中にシリンダのサイクル全体で燃焼事象が発生し、センサはシリンダ内の燃焼事象を表す出力信号をもたらす。エンジンの燃料システムの障害状態を判定する方法は、（ｉ）センサからの出力信号を各シリンダ内の燃焼事象の発生を特定するように分析すること、（ｉｉ）各シリンダについて、出力信号を積算して、積算出力信号をもたらすこと、（ｉｉｉ）各シリンダについて、積算出力信号の第１の部分に関する第１の傾き測定値を計算すること、および（ｉｖ）第１の傾き測定値を、少なくとも第２の傾き測定値と比較して、関連するシリンダ内の障害タイプの存在および性質を特定することを含む。【選択図】図４
2008223764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料システムの障害状態を判定する方法であって、
前記エンジンは、少なくとも１つのシリンダ（Ｃ１〜Ｃ６）と少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）とを備え、前記シリンダまたは各シリンダは燃焼室を有し、該燃焼室内には前記燃料システムの関連する燃料噴射器によって燃料が噴射されると共に前記燃焼室内では使用中に前記シリンダのサイクル全体にわたって燃焼事象が発生し、前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）は、前記シリンダまたは各シリンダ内の前記燃焼事象を表す出力信号をもたらし、
前記方法は、
（ｉ）前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）からの前記出力信号を、前記シリンダまたは各シリンダ内の燃焼事象の前記発生を特定するように分析するステップと、
（ｉｉ）前記シリンダまたは各シリンダについて、前記出力信号を積算して、積算出力信号をもたらすステップと、
（ｉｉｉ）前記シリンダまたは各シリンダについて、前記積算出力信号の第１の部分に関する第１の傾き測定値を計算するステップと、
（ｉｖ）前記第１の傾き測定値を、少なくとも第２の傾き測定値と比較して、関連するシリンダ内の障害タイプの存在および性質を特定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記シリンダまたは各シリンダについて、前記積算出力信号の第２の部分に関する傾きを計算することによって、前記第２の傾き測定値を計算するステップを更に含み、前記ステップ（ｉｖ）では、前記第１の傾き測定値と、前記第２の傾き測定値とを互いに比較して、関連するシリンダ内の前記障害タイプの存在および性質を特定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｉｉｉ）において、前記シリンダまたは各シリンダについて、前記積算出力信号の第３の部分に関する第３の傾き測定値を計算するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｉｖ）において、前記第１の傾き測定値と前記第２の傾き測定値を比較するステップに加えて、（ａ）前記第１の傾き測定値と前記第３の傾き測定値との比較、および（ｂ）前記第２の傾き測定値と前記第３の傾き測定値との比較のうち少なくとも一つを実行するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１、第２、および第３の傾き測定値がそれぞれ、前記積算出力信号のそれぞれの部分に対応し、該部分の各々は、前記シリンダサイクルの噴射前事象、主噴射事象、または噴射後事象のいずれか１つを表す、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｉｖ）が、前記噴射前と前記主噴射、前記主噴射と前記噴射後、および前記噴射前と前記噴射後のうち少なくとも１つの前記傾き測定値同士を比較して、前記障害タイプを判定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｉｖ）での前記傾き測定値の前記比較が、特定の障害タイプを表す所定の較正比値と比較するための比をもたらす、請求項２から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つのシリンダを有するエンジンに適用される場合に、
障害のあるシリンダ内での燃焼直後に燃焼がその中で発生するシリンダを、補償用シリンダとして特定するステップと、
前記補償用シリンダの前記第１および第２の傾き測定値を分析して、前記障害のあるシリンダ内の障害の存在を確認するステップと、
をさらに含む、請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第２の傾き測定値が所定の較正傾きである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の較正傾きが、異なるエンジン動作条件をそれぞれが表す、複数のルックアップテーブルまたはデータマップのうち１つから得られる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）からの前記出力信号が、正成分および負成分を含み、前記方法が、
前記ステップ（ｉｉｉ）の前に、前記出力信号の前記負成分を除去するために、前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）からの前記出力信号を整流するステップと、
前記整流された出力信号を積算して、前記積算出力信号をもたらすステップと
をさらに含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｉｉ）の前に、前記ステップ（ｉ）を各シリンダについていくつかのサイクルの間繰り返すステップをさらに含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｉｉ）の前に、前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）からの前記出力信号に対して、最小周波数未満の信号成分を除去するようにフィルタを適用するステップをさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｉｉ）の前に、前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）からの前記出力信号に対して、最大周波数よりも大きな信号成分を除去するようにフィルタを適用するステップをさらに含む、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記エンジンが、少なくとも第１および第２のセンサ（Ａ１、Ａ２）を含み、前記方法が、
前記第１および第２のセンサについて、同じシリンダ内の燃焼事象から得られる両センサ（Ａ１、Ａ２）の積算出力信号をもたらすように、前記ステップ（ｉ）および（ｉｉ）を実施するステップと、
前記第１および前記第２のセンサ（Ａ１、Ａ２）の両方について、前記ステップ（ｉｉｉ）を実施するステップと、
前記第１および／または第２のセンサの健全性の状態をチェックするように、前記第１のセンサに関する前記第１の傾き測定値を前記第２のセンサからの前記第１の傾き測定値と比較するステップと、
をさらに含む、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
エンジンの燃料システムの障害状態を判定するための診断ユニットであって、
前記エンジンは、少なくとも１つのシリンダ（Ｃ１〜Ｃ６）と少なくとも１つのセンサ（加速度計Ａ１、Ａ２）とを備え、前記シリンダまたは各シリンダは燃焼室を有し、該燃焼室内には前記燃料システムの関連する燃料噴射器によって燃料が噴射されると共に前記燃焼室内では使用中に前記シリンダのサイクル全体にわたって燃焼事象が発生し、前記少なくとも１つのセンサ（Ａ１、Ａ２）は、前記シリンダまたは各シリンダ内の前記燃焼事象を表す出力信号をもたらし、
前記診断ユニットは、
前記少なくとも１つのセンサからの前記出力信号を、前記シリンダまたは各シリンダ内の燃焼事象の前記発生を特定するように分析するための手段と、
前記シリンダまたは各シリンダについて、前記出力信号を積算して、積算出力信号をもたらすための手段と、
前記シリンダまたは各シリンダについて、前記積算出力信号の第１の部分に関する第１の傾き測定値を計算するための手段と、
前記第１の傾き測定値を、少なくとも第２の傾き測定値と比較して、関連するシリンダ内の障害タイプの存在および性質を特定するための手段と、
を備える、診断ユニット。
【請求項１７】
前記シリンダまたは各シリンダについて、前記積算出力信号の第２の部分に関する第２の傾き測定値を計算するための手段をさらに備え、比較するための前記手段が、前記第１の傾き測定値と前記第２の傾き測定値を互いに比較して、関連するシリンダ内の前記障害タイプの存在および性質を特定するように構成される、請求項１６に記載の診断ユニット。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の診断ユニットを備えるエンジン制御ユニット。
【請求項１９】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を実施するように診断ユニットまたはエンジン制御ユニットを設定するような構成にされた、コンピュータプログラムを備えるデータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両診断方法に関する。具体的には、本発明は、排気物質レベルの変動を引き起こす、車両の燃料システム内の障害を診断する診断方法に関する。本発明は、燃料システム内の障害を診断する方法、および前記方法を実施するための診断システムまたはユニットにまで及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
（特に米国内での）より厳しい排出規制の導入に伴い、過剰な車両排出レベルを生ずる障害を指摘することを目的として、車載診断（ＯＢＤ）要件が生まれた（排出しきい値ベースの診断）。こうした要件には、迅速に問題を是正し、問題の是正を導くための、障害の発生源の特定が含まれる。
【０００３】
障害の指摘を必要とするシステムの１つは、車両の燃料供給システムである。新しい規制では、燃焼性および／または燃焼量の増大または減少、したがって排出レベルの変動を引き起こす恐れのある、燃料噴射の量、圧力、およびタイミングの障害を診断することが求められる。現在の障害診断システムが、車両のエンジンの動作（速度および負荷）の全範囲にわたって確実に動作する必要があること、ならびに周囲条件（例えば気圧）、運転条件、および燃料品質の変動に対して堅牢である必要があることが求められる。
【０００４】
これまでは、加速度計（「ノック」センサと呼ばれる）が、ノックセンサ出力がエンジン制御ユニットにフィードバックされ、次いでエンジン制御ユニットが、残りのシリンダの動作を調整することによって失火を補償した状態で、シリンダ失火検出に広く使用されてきた。しかし現在では、ノックセンサは、特定の障害を特定するために使用されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両のエンジンの動作の全範囲にわたって、エンジン燃料システム内の障害状態の信頼性の高い診断または特定を可能にする、診断のシステムまたは方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、エンジンの燃料システムの障害状態を判定する方法が提供される。前記エンジンは、少なくとも１つのシリンダと少なくとも１つのセンサ（例えば加速度計）とを備え、前記シリンダまたは各シリンダは燃焼室を有し、該燃焼室内には前記燃料システムの関連する燃料噴射器によって燃料が噴射されると共に前記燃焼室内では使用中に前記シリンダのサイクル全体にわたって燃焼事象が発生し、前記少なくとも１つのセンサは、前記シリンダまたは各シリンダ内の前記燃焼事象を表す出力信号をもたらす。本方法は、（ｉ）少なくとも１つのセンサからの出力信号を、そのシリンダまたは各シリンダ内の燃焼事象の発生を特定するように分析すること、および（ｉｉ）そのシリンダまたは各シリンダについて、出力信号を積算して、積算出力信号をもたらすことを含む。第１の傾き測定値が、そのシリンダまたは各シリンダに関する積算出力信号の第１の部分について計算され（ステップ（ｉｉｉ））、第１の傾き測定値が、少なくとも第２の傾き測定値と比較されて、関連するシリンダ内の障害タイプの存在および性質が特定される（ステップ（ｉｖ））。
【０００７】
好ましい一実施形態では、本方法は、シリンダまたは各シリンダについて、積算出力信号の第２の部分に関する傾きである第２の傾き測定値を計算するステップを含み、ステップ（ｉｖ）では、第１の傾き測定値と第２の傾き測定値を互いに比較して、関連するシリンダ内の障害タイプの存在および性質を特定する。
【０００８】
本方法は、エンジンシリンダ内の障害状態の存在のみならず、発生した障害の特定の性質（例えば、ポンプの故障によって生ずる低噴射圧力、噴射器の開固着故障（ｓｔｕｃｋ  ｏｐｅｎ  ｆａｉｌｕｒｅ））も判定するための正確な手段を提供する。各エンジンシリンダについて傾き測定値が得られるので、異なるシリンダが異なるタイプの障害を受けている場合でも、障害の存在および性質を特定することが可能である。さらに、第１の傾き測定値と第２の傾き測定値を比較するだけで障害を特定することができるので、この方法は、周囲条件（例えば、運転条件、ある期間にわたるエンジン磨耗）の変動とは無関係である。
【０００９】
特に好ましい一実施形態では、少なくとも１つのセンサからの出力信号が、正成分および負成分を含み、本方法が、出力信号の負成分を除去するために、少なくとも１つのセンサからの出力信号を整流するステップ、および整流後の出力信号を積算して、積算出力信号をもたらすステップをさらに含む。
【００１０】
上記センサまたは各センサからの出力信号を、関心のある燃焼事象を表さない望ましくない低周波数および／または高周波数（例えば、エンジン振動、ロードノイズによる周波数）を信号から除去するように、整流または積算ステップの前にフィルタリングすることもできる。
【００１１】
第１、第２、および第３の傾き測定値という言及は、どれがシリンダサイクルの初期段階（例えば、先立ちまたは噴射前）を表すか、どれがシリンダサイクルの中間段階（例えば主噴射）を表すか、またどれがシリンダサイクルの後期段階（例えば噴射後）を表すかに関して交換可能であることが理解されよう。
【００１２】
本発明のさらに好ましい、任意選択の特徴が、従属請求項内に記載される。請求項１から１５に記載の方法の好ましいかつ／または任意選択の特徴のいずれかを、請求項１６および１７に記載の診断ユニットにおいても実施できることが理解されよう。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様の方法を実施するための手段を含む診断ユニットが提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、本発明の第２の態様の診断ユニットを含むエンジン制御ユニットが提供される。
【００１５】
本発明の更なる態様は、本発明の第１の態様による方法を実施するように診断ユニットまたはエンジン制御ユニットを設定するような構成にされた、データ記憶媒体に関する。
【００１６】
本発明をより容易に理解することができるように、ここで例示のために添付の図面が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ディーゼルエンジンなどの圧縮噴射内燃エンジンでは、燃焼が、１つまたは複数の燃焼室またはシリンダ内で行われ、各燃焼室は、一部は往復シリンダピストンによって、また一部はシリンダヘッド内に形成されたシリンダボア壁によって画定される。ピストンは、エンジンが運転しているとき、燃焼室の容積が周期的に増加および減少するようにシリンダ内で摺動する。燃焼室がその最小容積であるとき、ピストンは「上死点」（ＴＤＣ）にあると言われ、燃焼室がその最大容積であるとき、ピストンは「下死点」（ＢＤＣ）にあると言われる。関連する噴射器が、燃料をシリンダ内にシリンダサイクル内の適当な時点で噴射するように構成され、その結果、シリンダ内で燃料が燃焼する。
【００１８】
本発明は、専用の電子ユニットポンプ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｕｎｉｔ  ｐｕｍｐ）（ＥＵＰ）が加圧燃料を、供給パイプを通じて専用の噴射器に供給するように構成された、またはシリンダへの噴射が、ポンプエレメントおよびその専用の噴射器が同じユニット内に収容された電子ユニット噴射器（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｕｎｉｔ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）（ＥＵＩ）によるものである燃料システムで使用される場合に、特に有益である。噴射器は、専用のポンプエレメントによって加圧された燃料を、シリンダ内に噴射するのを制御するためのニードル弁を備える。本発明は、加圧燃料の共通源が、燃料システムの２つ以上の噴射器に供給するコモンレール燃料システムにも、またはコモンレールおよび１つまたは複数のＥＵＩ／ＥＵＰを組み込む燃料システムにも適用可能である。
【００１９】
以下の説明では、エンジンが６シリンダエンジンであり、そのエンジンシリンダのうちそれぞれに対応する１つに関連する噴射器にそれぞれが燃料を供給するための６つのＥＵＰが設けられたタイプであると仮定される。ＥＵＰは、エンジン管理システムの一部を成すエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ＥＣＵは、本発明の第１の態様に従って使用中にエンジンシリンダ内で発生する障害の性質を判定するための診断手段（診断ユニット）を組み込む。
【００２０】
図１を参照すると、エンジンは、６つのシリンダＣ１〜Ｃ６を備え、それぞれが、その関連するシリンダ内に噴射するための関連する噴射器Ｉ１〜Ｉ６を有する。このエンジンでは、これらのシリンダの点火順序がＣ１、Ｃ５、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ２、Ｃ４である（すなわち噴射器は、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６の順序で点火する）とＥＣＵ（図示せず）によって制御されるが、別のエンジンでは、点火順序が異なってよい。
【００２１】
第１のセンサＡ１が、第１のシリンダＣ１のシリンダヘッドまたはシリンダブロック上に配置され、第２のセンサＡ２が、第４のシリンダＣ４のシリンダヘッドまたはシリンダブロック上に配置される。第１のセンサＡ１および第２のセンサＡ２は、好ましくはエンジンの「低温」側に取り付けられ、それぞれ出力信号をＥＣＵに供給する。第１のセンサＡ１および第２のセンサＡ２は一般に、エンジン内の活動（例えば燃焼事象）を示す電圧出力信号をＥＣＵに供給する、圧電デバイスなどの加速度計センサである。センサＡ１、Ａ２は、加速度計、振動計の形をとっても、線速度、変位、および近接、または加速度を測定し、分析するための、他の任意のセンサの形をとってもよい。
【００２２】
各シリンダのピストン（図１に示していない）が、クランク軸のクランク状に曲げられた部分に、コンロッドによって接続され、フライホイールが、クランク軸の一端に取り付けられる。したがって、シリンダピストンの往復運動は、クランク軸の回転運動に対応し、当技術分野では、ピストンの位置を、ＴＤＣが０°のクランク角に対応した状態で、クランク軸のクランク状に曲げられた部分の角度に従って定義するのが慣例である。ピストンの吸入行程、圧縮行程、爆発行程および排気行程から成る完全な内燃サイクル中、クランク軸は、７２０°のクランク角の動きに相当する２度の全回転を受ける。
【００２３】
図２を参照すると、クランク軸フライホイールは一般に、その外周上にいくつかの規則正しく離隔された歯８（そのうちの一部だけが特定されている）を備え、歯は、３つのグループ１０、２０、３０に構成されている。グループ１０、２０、３０はそれぞれ、噴射器（噴射器Ｘ、噴射器Ｘ＋１、および噴射器Ｘ＋２）に関連し、各グループは、６°の間隔で規則正しく離隔された１８本の歯を備える。噴射器Ｘの歯のグループが、部分的に番号付けされている（歯１、１１、および１８が番号付けされている）。例えば、第１の歯のグループ１０が噴射器Ｉ１に関連し、第２の歯のグループ２０が噴射器Ｉ２に関連し、第３の歯のグループ３０が噴射器Ｉ３に関連する。
【００２４】
フライホイール上の３つの領域４０、５０、６０が、「欠歯」（すなわち歯のない領域）を画定するように機械加工される。クランク軸センサ７０（例えば、可変リラクタンスセンサ）が、クランク軸歯の動き（特に、欠歯４０、５０、６０の位置）を検出するために使用され、次いで、センサからの復号化された信号出力を使用して、各シリンダピストンに関する位置情報がもたらされる。
【００２５】
７本の歯を備えるカムセンサ（図示せず）が、カム上に取り付けられる。カムセンサの歯の１本が、所定のシリンダシーケンスの開始を特定するために使用され、６本の残りの歯が、６つのシリンダのうちそれぞれに対する１つに関するシリンダサイクルの開始（すなわち、歯１の位置）を検出するために使用される。
【００２６】
カムセンサおよびクランク軸センサ７０が、シリンダ位置情報およびシリンダシーケンスの開始を求める方法は、エンジン技術分野で公知であり、当業者によく知られている。
【００２７】
図３を参照すると、エンジンの動作のさまざまな側面が、クランク軸の７２０°の回転に相当する期間にわたって示されている。図３（ａ）では、シリンダの点火順序（すなわち、シリンダ内で燃焼が行われる順序）が、先に説明したようにＣ１、Ｃ５、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ２、Ｃ４であることが分かる。図３（ｂ）は、フライホイールの歯の位置を示し、図３（ｃ）は、第６のシリンダＣ６に関連するシリンダ圧力センサからの圧力出力信号を示す（現在説明されている実施形態を実施するために、シリンダ圧力センサが装着される必要はないことに留意されたい）。
【００２８】
図３（ｄ）および３（ｅ）はそれぞれ、第１および第２の加速度計電圧出力信号を示す。両加速度計からの出力信号は、全てのシリンダ内の事象の影響を受けるが、シリンダに対する加速度計の位置が、信号の振幅に影響を及ぼす。例えば、図３（ｄ）の第１の加速度計出力信号を参照すると、図１の第１の加速度計Ａ１に最も近い３つのシリンダであるシリンダＣ１、Ｃ２およびＣ３の点火に関して、振幅が比較的高いことが分かる。同様に、図３（ｅ）の第２の加速度計出力信号を参照すると、シリンダＣ４、Ｃ５、Ｃ６の点火に関して、振幅が比較的高いことが分かる。第２の加速度計Ａ２は、エンジンに部分的に沿って取り付けられているので、シリンダＣ２およびＣ３についても比較的高振幅の信号をもたらす。シリンダＣ１の点火は、第２の加速度計Ａ２がシリンダ１から３シリンダ位置分だけ離隔されているので、第２の加速度計Ａ２によって比較的低振幅でしか検出されない。第１の加速度計Ａ１および第２の加速度計Ａ２の生の出力信号は、シリンダの点火の影響を受けるだけでなく、ロードノイズ、エンジン振動、気圧変動、吸気弁および排気弁の閉鎖、ならびにピストンの運動などの望ましくない発生源からの寄与も含む。
【００２９】
障害診断方法が、ステップ１〜７を含む図４の流れ図に示されており、次にさらに詳細に説明される。
【００３０】
本発明の方法は、ＥＣＵの一部を成す診断ユニットによって実施される。障害診断方法での第１のステップ（ステップ１）として、生の出力信号が、第１の加速度計Ａ１および第２の加速度計Ａ２から収集される。図５（ａ）は、第１の加速度計Ａ１によって測定された生の出力信号の一例を示す（このデータは、図３（ｄ）に示されたものと類似している）。次いで、（例えば、ロードノイズ、車両／エンジンの振動、気圧変動、吸気弁および排気弁の閉鎖、ならびにピストンの運動による）任意のスプリアスの低周波数寄与を除去するために、また（例えば、基本周波数の倍数のバックグラウンド電気雑音または側波帯による）任意のスプリアスの高周波数寄与を除去するために、図５（ａ）の出力信号にフィルタが適用される（ステップ２）。
【００３１】
出力信号は一般に、３〜９ｋＨｚ、好ましくは４〜８ｋＨｚ、より好ましくは５〜７ｋＨｚの範囲にわたってフィルタリングされる。しかし、特定のエンジン用途に応じて、フィルタリングされる出力信号についてさまざまな周波数範囲を選択することができる。異なる加速度計のタイプによって異なる、特定の加速度計の線形応答部分内のデータを捕らえるフィルタ範囲を選択することも必要である。
【００３２】
このフィルタリング過程が、第２の加速度計Ａ２からもフィルタリング後の出力信号がもたらされるように、第２の加速度計について繰り返される。
【００３３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のデータに対応するフィルタリング後の出力信号を示す。
【００３４】
加速度計出力信号がフィルタリングされた後、次いで、異なるシリンダそれぞれに対応する部分が別々に処理される。クランクセンサ出力、カムセンサ出力、および図３に示すシリンダ点火順序の組合せに基づいて、どの出力信号部分がどのシリンダに対応するかを特定することができる（ステップ３）。
【００３５】
このエンジン例の各シリンダについて、フィルタリング後の信号の関心のある部分は、そのシリンダ内の燃焼事象に対応する部分であり、それは一般に、歯位置１３〜１６の部分である。
【００３６】
次いで、各シリンダに関連する部分が、図６に示すように、より小さな部分に分割される。加速度計信号は、ＥＣＵでの受信時にアナログ形式であり、連続的なアナログ信号をデジタル表現に変換するＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）によって変換される（すなわち、信号がサンプルに分割される）。サンプル数は、ＡＤＣが適用するように構成されたサンプリング周波数に依存する。燃焼事象に対応するデータの関心のある範囲は既知であり（例えば、燃焼事象がその全体にわたって発生する歯の範囲）、したがって、加速度計出力信号、ならびにシリンダ番号およびクランク軸位置の情報が、全て同時に分かる。したがって、信号処理を、後の操作のために大量のデータをバッファ内に格納する必要なく、「オンライン」で行うことができる。
【００３７】
フィルタリング後の出力信号は、シリンダのうちただ１つのシリンダの、燃焼前事象、主燃焼事象、および燃焼後事象を表す。図６では、サンプル１８０あたりの中間サイズの振幅が、選択されたシリンダ内の燃焼前事象を表し、サンプル３７０あたりのより大きな振幅が、選択されたシリンダ内の主燃焼事象を表し、サンプル５１０あたりの中間サイズの振幅が、選択されたシリンダ内の燃焼後事象を表す。
【００３８】
次いで、図６のフィルタリング後の出力信号の選択された部分が、フィルタリング後の出力信号の負振幅を正振幅に変換して、後続の積算ステップ用の信号をもたらすために、図７に示すように整流される（ステップ４）。実際には、所与のシリンダ内の１つまたは複数の燃焼事象のより明確な定量的表現がもたらされるように、加速度計からの出力信号がいくつかのシリンダサイクル（一般に３０）から収集される。
【００３９】
次いで、整流後の信号を積算（ステップ５）して、累積積算を得る。別法として、累積積算に数学的に等価な、平均化された累積積算を計算することもできる（すなわち、サイクル数にわたって平均化することもできる）。整流および積算過程は、６つのシリンダそれぞれについて実施される。
【００４０】
図８は、単一のシリンダ内で、シリンダサイクルの一部（歯９〜歯１８）にわたってサンプリングされた燃焼事象に関する、図７のフィルタリング後の信号を整流したものを積算した様子を示す。このグラフは、（一般に、歯位置９〜１３に対応する）第１の部分、（一般に、歯位置１３〜１６に対応する）第２の部分、および（一般に、歯位置１６〜１８に対応する）第３の部分の、３つの部分に分離することができる。
【００４１】
累積積算の第１、第２および第３の部分はそれぞれ、燃焼前事象、主燃焼事象、および燃焼後事象に対応する。次いで、直線近似技法を使用して、各部分の傾きを求める（ステップ６）。３つの部分の傾きを測定することによって、またそれらの傾きを互いに比較することによって、選択されたシリンダ内の燃焼過程のさまざまな特徴を判定することが可能であり、特に、選択されたシリンダ内の特定の障害タイプを特定することが可能である（ステップ７）。
【００４２】
所与のシリンダサイクル内で記録される燃焼サンプルは、所与のサンプリング周波数（例えば５０ｋＨｚ）で得ることができるが、そうすると、エンジン速度に応じて異なる数のサンプルが得られることになる。したがって、一実施形態では、サンプリング周波数をエンジン速度に伴って調整する必要がある。あるいは、燃焼サンプルを、毎秒当たりにではなくクランク軸の回転度当たりに記録して、エンジン速度に対する依存性を解消することもできる。
【００４３】
図９は、シリンダのうち選択された１つのさまざまな障害状態について、整流後の信号の累積積算を直線近似した結果を示す。線Ａ〜Ｇと表記された７種の困難な障害状態が、図９に示されている。
【００４４】
Ａ＝失火
Ｂ＝燃料の量および圧力の変動
Ｃ＝低噴射圧力を生ずる噴射器の障害
Ｄ＝低噴射圧力を生ずる燃料ポンプ（ＥＵＰ）の故障
Ｅ＝超低噴射圧力を生ずる燃料ポンプ（ＥＵＰ）の故障
Ｆ＝噴射タイミングの遅延
Ｇ＝噴射器ニードル弁の開固着
Ｈと表記された直線近似は対照であり、障害のない状態を表す。線Ａ〜Ｅは、１２００ｅｒｐｍで運転中の、５００Ｎｍがかかったエンジンから得られた実際のデータから得られ、線ＦおよびＧは、予想される結果である。
【００４５】
上述の障害のいくつかについて、以下にさらに詳細に説明される。
失火（線Ａ）
シリンダの失火（線Ａ）の場合、障害は、累積積算の３つの部分全てにおいて傾きがほぼ等しいことによって示される。したがって、（ｉ）部分１内の傾きと部分３内の傾きの比が１である、または１に近い、（ｉｉ）部分２内の傾きと部分１内の傾きの比が１である、または１に近い、あるいは（ｉｉｉ）部分２内の傾きと部分３内の傾きの比が１である、または１に近い場合、選択されたシリンダ内に失火が発生したことを示す。換言すれば、これらの部分の任意の２対間の傾き比がほぼ１であれば、選択されたシリンダ内に失火が発生したことを示す指標となる。
【００４６】
失火を特定するより正確な方法では、３対の傾き測定値（すなわち、部分１：２、部分２：３、部分１：３）の全ての間で、傾き比がほぼ１であることが求められる。
噴射圧力の変化：ＥＵＰ故障（線ＤおよびＥ）
噴射圧力は、噴射される燃料粒子のサイズに影響を及ぼすので、それが変化すると、シリンダ内の燃料と空気の間の混合が変わり、燃焼性に対して直接影響が及ぶ（したがって排出レベルに影響が及ぶ）。（例えばＥＵＰ故障による）ＥＵＰ内の燃料圧力の低減は、関連するシリンダ内の燃焼に関する加速度計信号の振幅の低減を引き起こし、したがって、主燃焼（部分２）および燃焼後（部分３）の比較的浅い傾きによって特定することができる。図９では、例えば、線Ｄの部分２の傾き（低噴射圧力を生ずるＥＵＰ）が、線Ｅの部分２の傾き（超低噴射圧力を生ずるＥＵＰ）よりも急であり、主燃焼部分２に関して、噴射圧力故障の重度の低減が、対照線Ｈからのずれの低減に反映されることが分かる。
【００４７】
（ｉ）部分３と部分２の間、（ｉｉ）部分３と部分１の間、および（ｉｉｉ）部分２と部分１の間の傾き比を求めることによって、低噴射圧力障害（すなわち、低噴射圧力を生ずるＥＵＰ故障）を特定することが可能である。同様に、直線近似の異なる部分の傾き比を使用して、超低噴射圧力障害（すなわち、超低噴射圧力を生ずるＥＵＰ故障）を示すことができる。
燃料の量および逆圧力の故障（線Ｂ）
シリンダ内への燃料の噴射圧力が高いほど、燃料液滴が小さくなり、空気／燃料が十分に混合されるようになる。燃焼室内に供給される燃料量が変動すると、酸化過程の完全性に影響が及び、排出に対する直接の影響がある。
【００４８】
線Ｈ（対照）を線Ｂと比較することによって、部分２および３の傾きがほぼ同一であり、したがって部分３の傾きを使用して燃料量障害を判定することが必要であると分かる。線Ｂの部分３の傾きは、部分３内の対照（線Ｈ）の傾きと比べて、実質的に減少している。したがって、部分３内の傾きの比が、部分２内の傾きよりもずっと浅いが、部分２内の傾きと部分１内の傾きとの比が、対照の部分１内の傾きと部分２内の傾き（線Ｈ）との比に相当すると判定される場合に、選択されたシリンダ内の燃料供給量障害を示す良好な指標となる。
噴射タイミングの遅延（線Ｆ）
ＥＵＰ内では、逃し弁が、ポンプエレメント内での燃料加圧のタイミングを制御し、一方噴射器のノズル制御弁が、燃料をシリンダ内に噴射するタイミングを制御するために設けられる。逃し弁は、噴射のタイミングを制御するために使用することもできる。燃料噴射の過程およびその効率は、ノズル制御弁および逃し弁の開放時間に依存する。逃し弁およびノズル制御弁の動作のタイミングが変わると、燃料が供給される量および圧力が変動し、それが、障害のあるシリンダ内での燃焼性に影響を及ぼし得る。
【００４９】
噴射タイミングの遅延（線Ｆ）について、対照（線Ｈ）に比べて、部分２内の傾きにわずかなずれがあり（すなわち、部分２内の傾きは、対照の部分２内の傾きよりも浅い）、対照（線Ｈ）に比べて、部分３内の傾きにより大きなずれがあることが分かる。部分１内の傾きは、対照（線Ｈ）の傾きに実質的に従う。
【００５０】
（ｉ）部分３の傾きと部分２の傾きとの比、（ｉｉ）部分２の傾きと部分１の傾きとの比、および（ｉｉｉ）部分３の傾きと部分１の傾きとの比の比較を使用して、噴射タイミングの遅延を示すことができる。
噴射器ニードル弁の開固着（線Ｇ）
過剰なレベルの燃料供給により、燃焼が不完全になる結果、排出レベルが増大する。燃料量故障は、噴射器ニードル弁が常に開いている、または常に閉固着して（上述の）失火を生ずるような、噴射器ニードル弁に対する機械的損傷によって生ずることがある。
【００５１】
噴射器ニードル弁が開固着する結果、燃料供給が増大すると、燃焼信号強度が増大（すなわち、加速度計の生の出力信号の振幅が増大）し、より高いシリンダ圧力レベルが得られる。圧縮行程中にシリンダ内に燃料が存在するため、ニードル弁開固着障害では、燃焼が通常よりも早く開始し得る。この結果、部分１内の傾きがより急になる。また、シリンダ内に供給される燃料量が増大するため、部分２および３内で燃焼量が大いに増大する。
【００５２】
図９に示されるように、噴射器ニードル弁の開固着障害は、部分２内に、対照（線Ｈ）に比べてより急な傾きを生じ、部分３内に対照（線Ｈ）と類似の傾きを生ずる。部分１内の傾きは、対照（線Ｈ）の傾きよりも急である。
【００５３】
（ｉ）部分３の傾きと部分２の傾きとの比、（ｉｉ）部分２の傾きと部分１の傾きとの比、および（ｉｉｉ）部分３の傾きと部分１の傾きとの比の比較を使用して、噴射器ニードル弁の開固着障害を示すことができる。
低噴射圧力を生ずる噴射器の障害（線Ｃ）
図９に示されるように、噴射器の障害、例えば噴射器本体の亀裂による低噴射圧力により、部分２および３内に、実質的に同一の傾きが得られる。部分１内のより浅い傾きと共に、部分２と３の間で傾き比１が求められるならば、それが、噴射器の障害によるシリンダ内への低圧力噴射があったことを示す指標となる。
類似の障害のある挙動
全てのシリンダ内で類似のシリンダ障害が特定される場合、共通要因（例えば燃料品質）が、診断測定値に影響を及ぼしている。これが傾き比に大きく影響を及ぼすはずはないため、本発明の診断方法は引き続き機能する。
較正
本発明の方法を、異なるタイプの障害および対照の傾き（線Ｈ）が、テストエンジンに対しエンジン速度および負荷の範囲全体にわたってモデリングまたは測定されて、図９と同様に、処理後の加速度計データと比較するためにＥＣＵ内に格納される、エンジン運転前に実施される較正過程から得られた較正データと共に使用することができる。例えば、傾き部分１、２および３の比が、さまざまな障害タイプのそれぞれについて、速度条件および負荷条件の範囲全体にわたって計算されて、比値がＥＣＵ内に格納される。次いで、エンジン運転中に測定された傾き比を、格納された比値と比較することによって、特定の障害タイプが示される。
【００５４】
本発明の方法は、特定の傾き測定値を格納された傾き測定値と比較するのではなく、傾き比の比較を利用するので、障害診断が、較正で補償することのできないエンジン動作の任意の変動（例えば、エンジンの磨耗、温度、および運転条件による変動）とは無関係である。
【００５５】
本発明の更なる利点は、障害診断が、残りのシリンダとは無関係に各シリンダに適用されるので、異なるシリンダ内の異なる障害タイプを区別できることである。
【００５６】
本発明の一代替実施形態では、累積積算の異なる部分の傾きを、予め格納された各部分内の傾きの較正値と直接比較することができる。例えば、他の障害タイプまたは対照（線Ｈ）に対して非常に低い傾き測定値は、失火を示す。好ましくは、予め格納される較正値が、特定のエンジン動作条件（例えば速度および負荷）をそれぞれが表すルックアップテーブルまたはデータマップ内に格納される。このような代替方法は、前述のエンジン動作の変動に対応しない。
補償用シリンダ
ＥＣＵは一般に、障害がシリンダのうち１つに生ずる場合、残りのシリンダのうち少なくとも１つが、障害のあるシリンダを補償するようにプログラムされる。例えば、図１の６シリンダエンジンでは、通常、３つのシリンダのうち、障害のあるシリンダ（例えばシリンダ失火）の後に点火する１つのシリンダが、その障害を補償する。
【００５７】
本発明の障害診断方法の更なる１ステップでは、シリンダのうち１つの障害の検出を、そのシリンダまたは後に点火するシリンダに関する傾き比を見ることによって確認することが可能である。例えば、図１のエンジン内のシリンダＣ１において障害が検出される場合、シリンダＣ５から求められた測定値、更にはシリンダＣ３およびＣ６から求められた測定値により、それらのシリンダが「補償用」シリンダであることが示され、したがって、シリンダＣ１内に障害が存在することが確認される。この追加ステップにより、本発明の確度が向上する。
他の変形形態
前述の例に対するさまざまな修正を、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。例えば、加速度計出力信号（例えば、図３（ｅ）および図５（ａ）または図５（ｂ）のような）のどの部分がどのシリンダに関係するかを特定するために、シリンダのうち１つにシリンダ圧力センサを設けて、カムセンサ信号を使用する必要を避けることができる。一例として、図３（ｃ）は、第６のエンジンシリンダＣ６に装着されたシリンダ圧力センサからの出力信号を示す。図３（ｃ）を図３（ｅ）と比較することによって、シリンダ圧力センサ出力信号中のピークが、第６のシリンダ内の燃焼事象を表す図３（ｅ）の加速度計出力信号中の最終ピークに対応することが分かる。したがって、シリンダのうち１つに対してシリンダ圧力センサを設けることによって、その出力信号を、シリンダ点火順序およびクランク軸位置測定値と一緒に使用して、加速度計出力信号のどの部分が、どのシリンダに関係するかを特定することができる。
【００５８】
前述の実施形態に対する別の実施形態では、加速度計センサの一方（Ａ１またはＡ２）を除去し、唯一の加速度計からの出力信号を利用して、傾き測定値に寄与することが可能である。この場合、単一の加速度計が、好ましくは、シリンダのバンクに沿ってより中央に配置され、例えば図１のシリンダＣ３またはＣ４上に取り付けられる。しかし、２つの加速度計センサを使用することで、冗長性という利点がもたらされ、その結果、加速度計の一方が故障した場合、他方を引き続き使用して全てのシリンダから傾き情報を得ることができる。２つの加速度計の場合、加速度計の一方を使用して、他方の加速度計の健全性を、例えば各加速度計によって測定された各シリンダの傾き測定値を別々に比較することによってチェックすることも可能である。加速度計の一方の健全性を、同じシリンダに関する傾き測定値を両方の加速度計を使用して見ることによりチェックするステップは、本発明のさらに好ましい１ステップとなる。
【００５９】
以上、本発明の方法を６シリンダエンジンに即して説明してきたが、この方法は、単一シリンダエンジンを含む任意数のシリンダを有するエンジンで使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】関連する燃料噴射器をそれぞれが有する６つのシリンダと、第１および第２の加速度計センサとを備える、本発明の方法を適用することができるエンジンの概略図である。
【図２】図１のエンジンのクランク軸上に取り付けられたフライホイールの概略図である。
【図３】図３において、（ａ）は、エンジンクランク軸が７２０°回転する場合の、シリンダの点火順序を示すためのグラフであり、（ｂ）は、エンジンクランク軸の歯付きフライホイールの歯の位置を示すためのグラフであり、（ｃ）は、図１の第６のシリンダ内に設けられたシリンダ圧力センサからのセンサ出力信号を示すためのグラフであり、（ｄ）は、図１の第１の加速度計センサからの、フィルタリングされていない電圧出力信号を示すためのグラフであり、（ｅ）は、図１の第２の加速度計センサからの、フィルタリングされていない電圧出力信号を示すためのグラフである。
【図４】本発明の障害診断方法の各ステップを示すための流れ図である。
【図５】図５において、（ａ）は、別の例における、図１の第１の加速度計センサからのフィルタリングされていない出力信号を示すためのグラフであり、（ｂ）は、指定範囲外の周波数からの寄与を除去するためにフィルタが適用されたときの、図５の（ａ）の出力信号を示すためのグラフである。
【図６】図１のシリンダのうちただ１つのシリンダ内の燃焼事象を表す、図５（ｂ）のフィルタリング後の出力信号の部分を示すためのグラフである。
【図７】図６のフィルタリング後の出力信号の部分を整流した様子を示すためのグラフである。
【図８】図７の整流後の信号を、１シリンダサイクルの部分全体にわたって累積積算（ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）した様子について示すためのグラフである。
【図９】さまざまな障害状態について、図８に示すような整流後の信号の平均化された累積積算を直線近似した様子を示す図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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