(57)【要約】【課題】内燃機関の異常による燃費悪化を運転状況や部品ばらつきの影響を受けずに早期に検知する診断装置を提供し、燃費の悪い状態での走行を防止する。【解決手段】燃焼状態を調整する調整装置と、内燃機関の入力あるいは出力を推定もしくは検知してスロットル開度、燃料噴射パルス幅、燃料噴射時期、点火時期、排気ガス再循環量の少なくとも一つを補正する補正装置とを備えた内燃機関の診断装置であって、前記補正装置の補正量を所定時間毎に記録する記録装置２０５と、記録装置２０５に記録した記録データあるいは記録データの履歴に基づいて内燃機関の燃費を評価する燃費評価手段３０３とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼状態を調整する調整装置と、内燃機関の入力あるいは出力を推定もしくは検知してスロットル開度、燃料噴射パルス幅、燃料噴射時期、点火時期、排気ガス再循環量の少なくとも一つを補正する補正装置と、を備えた内燃機関の診断装置であって、
前記補正装置の制御補正量を所定時間毎に記録する記録装置と、前記記録装置に記録した記録データあるいは記録データの履歴に基づいて内燃機関の燃費を評価する燃費評価手段と、を有することを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項２】
前記記録装置は、点火時期のリタード量、燃料の増量、空燃比の補正係数、排気ガス再循環バルブの開度など燃費に関与する制御補正量の少なくとも一つを記録することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項３】
前記燃費評価手段によって評価された内燃機関の燃費に基づいて内燃機関の異常判定を行う異常診断手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項４】
前記燃費評価手段は、前記制御補正量から燃費悪化要因を抽出し、抽出した燃費悪化要因に基づいて燃費悪化指数を算出するものであり、前記異常診断手段は、前記燃費悪化指数が所定の診断しきい値以上になった時に内燃機関の異常と判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項５】
前記燃費悪化要因として、前記制御補正量の値、振幅、変化率、極値、所定パターンとの相関の少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項６】
前記燃費悪化指数は、所定時間における前記燃費悪化要因の値、積算値、平均値、最大値の少なくとも一つに基づいて算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項７】
前記燃費悪化指数を前記制御補正量と関連付けて前記記録装置に記録することを特徴とする請求項４から６の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項８】
前記診断しきい値は、燃費規制の規制値に基づいて設定することを特徴とする請求項４から７の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項９】
前記記録装置に記録した前記燃費悪化指数の履歴に基づいて内燃機関の異常予兆を検知することを特徴とする請求項４から８の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項１０】
内燃機関の燃料噴射パルス信号等から瞬間燃費を演算し、前記異常診断手段は前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数に基づいて内燃機関の異常と判定することを特徴とする請求項４から９の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項１１】
前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数を前記記録装置に記録し、前記記録装置に記録した前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数の関係に基づいて燃費を予測し、運転者もしくは車外に予測した燃費を通知することを特徴とする請求項４から１０の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項１２】
前記異常診断手段が内燃機関の異常と判定した時には運転者に警告を発すると共に、車外に異常情報を通知することを特徴とする請求項４から１１の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項１３】
前記燃費悪化指標が前記診断しきい値に近づいたときに異常を回復するための異常回復処理を実施することを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【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に係り、特に、内燃機関の異常に伴う燃費悪化を検知する内燃機関の診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用内燃機関の省燃費運転評価省燃費運転評価用項目のデータを検出する車両データ検出部と、該車両データを記録する記録部と、記録された車両データを省燃費運転の観点から評価して評価点をつける評価部と、該評価点を総合して総合点を求める総合部とを具える省燃費運転評価装置において、前記記録部、評価部、総合部を、予め定めた第１〜第Ｎの走行状況に対応させた第１〜第Ｎの記録部、評価部、総合部からそれぞれ成るものとすると共に、第１〜第Ｎの走行状況別の燃料消費量より燃料消費割合を求めて補正係数として提供する補正係数提供部と、前記第１〜第Ｎの総合部で求めた各総合点を前記補正係数で補正し、最終的な総合点を求める補正総合部とを具えたもの（例えば特許文献１）、
運転者に燃料消費状況を知らせるための情報を表示する車両の燃料情報表示装置として、エンジンの始動開始後の基準時から現時点までに運転者によるアクセル若しくはブレーキの操作から独立して設定される補正係数により燃料噴射量を増減させた際の総補正量を、この期間における噴射回数で平均するとともに、前記係数による補正前の、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射量にこの平均値を加算した値に基づいて運転者に表示すべき表示情報を演算し、瞬時燃費をユーザに誤解なく表示するするもの（例えば特許文献２）、内燃機関の異常を検知する方法として学習値を用いるもの（例えば、特許文献３）等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８８４５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２２７６号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の燃費は、様々な運転状況によって通常１〜２割程度の変動を持つので、燃費を直接的に演算する従来技術では、運転者へ燃費情報を提供して運転者への省燃費運転を促すことができても、燃費悪化を引き起こす内燃機関の異常を早期に検知するのは困難である。
【０００５】
エンジンの異常を学習値で診断するものにおける、その学習値は、そもそも部品のばらつきを吸収するものであり、部品ばらつきの影響により、従来技術では、燃費悪化の早期検知は同様に困難である。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃費の悪い状態での走行を防止するために、内燃機関の異常による燃費悪化を運転状況や部品ばらつきの影響を受けずに早期に検知する内燃機関の診断装置を提供することにある。
【０００７】
また、燃費悪化の予測（異常予兆の検知）あるいは診断結果の車外通知により、自動車のメンテナンスを適切なタイミングで実施し、故障を未然に防止できるようにする内燃機関の診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の診断装置は、燃焼状態を調整する調整装置と、内燃機関の入力あるいは出力を推定もしくは検知してスロットル開度、燃料噴射パルス幅、燃料噴射時期、点火時期、排気ガス再循環量の少なくとも一つを補正する補正装置とを備え、前記補正装置の制御補正量を所定時間毎に記録する記録装置と、前記記録装置に記録した記録データあるいは記録データの履歴に基づいて内燃機関の燃費を評価する燃費評価手段とを有する。
【０００９】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記記録装置は、点火時期のリタード量、燃料の増量、空燃比の補正係数、排気ガス再循環バルブの開度など燃費に関与する制御補正量の少なくとも一つを記録する。
【００１０】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、更に、前記燃費評価手段によって評価された内燃機関の燃費に基づいて内燃機関の異常判定を行う異常診断手段を有する。
【００１１】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記燃費評価手段は前記制御補正量から燃費悪化要因を抽出し、抽出した燃費悪化要因に基づいて燃費悪化指数を算出するものであり、前記異常診断手段は前記燃費悪化指数が所定の診断しきい値以上になった時に内燃機関の異常と判定する。
【００１２】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記燃費悪化要因として、前記制御補正量の値、振幅、変化率、極値、所定パターンとの相関の少なくとも一つを用いる。
【００１３】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記燃費悪化指数は、所定時間における前記燃費悪化要因の値、積算値、平均値、最大値の少なくとも一つに基づいて算出する。
【００１４】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記燃費悪化指数を前記制御補正量と関連付けて前記記録装置に記録する。
【００１５】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記診断しきい値は燃費規制の規制値に基づいて設定する。
【００１６】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記記録装置に記録した前記燃費悪化指数の履歴に基づいて内燃機関の異常予兆を検知する。
【００１７】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、内燃機関の燃料噴射パルス信号等から瞬間燃費を演算し、前記異常診断手段は前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数に基づいて内燃機関の異常と判定する。
【００１８】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数を前記記録装置に記録し、前記記録装置に記録した前記瞬間燃費と前記燃費悪化指数の関係に基づいて燃費を予測し、運転者もしくは車外に予測した燃費を通知する。
【００１９】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記異常診断手段が内燃機関の異常と判定した時には運転者に警告を発すると共に、車外に異常情報を通知する。
【００２０】
本発明による内燃機関の診断装置は、好ましくは、前記燃費悪化指標が前記診断しきい値に近づいたときに異常を回復するための異常回復処理を実施する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による内燃機関の診断装置によれば、燃費悪化の要因となる内燃機関の異常を早期に検知でき、燃費悪化状態での走行を防止することができる。また、内燃機関の異常予兆を検知することができ、劣化や異常により故障が悪化する前に適切な対策（メンテナンス）を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の内燃機関の診断装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態による診断装置が適用される筒内噴射式内燃機関（エンジン）の全体構成を示している。
エンジン（内燃機関）１０７は、シリンダブロック１０７ｂとピストン１０７ａによって複数個の燃焼室１０７ｃを画定している。
【００２４】
エンジン１０７の燃焼室１０７ｃに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフローセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。電制スロットル弁１０５ａは、電動モータ１２４によって駆動され、開度設定される。
【００２５】
エアフローセンサ１０３は、吸気流量を表す信号を内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力する。スロットルボディ１０５には、内燃機関の運転状態計測手段の一つとして、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出するスロットルセンサ１０４が取り付けられている。スロットルセンサ１０４は、電制スロットル弁１０５ａの開度を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。シリンダブロック１０７ｂには水温センサ１２３が取り付けられている。水温センサ１２３は、エンジン１０７の冷却水温度を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００２６】
コレクタ１０６に吸入された空気は、シリンダブロック１０７ｂに接続された吸気管１０１によって各燃焼室１０７ｃに分配供給される。
【００２７】
ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧され、高圧燃料ポンプ１１１によって高い圧力に二次加圧されてコモンレール１２６へ圧送される。高圧燃料は、各燃焼室１０７ｃ毎に設けられているインジェクタ１１２によって燃焼室１０７ｃに直接噴射される。インジェクタ１１２は、燃料噴射パルス信号を与えられ、燃料噴射パルス信号のパルス幅に応じた量の燃料噴射を行う。
【００２８】
コモンレール１２６には高圧燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ１２１が取り付けられている。燃料圧力センサ１２１は高圧燃料の圧力を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００２９】
シリンダブロック１０７ｂには各燃焼室１０７ｃ毎に点火プラグ１１４が取り付けられている。燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３によって高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４によって着火される。
【００３０】
排気弁１０７ｄのカムシャフト１００にはカム角センサ１１６が取り付けられている。カム角センサ１１６は、カムシャフト１００の位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサ１１６は、吸気弁１０７ｅ側のカムシャフト１２２に取り付けられてもよい。また、エンジン１０７のクランクシャフト１０７ｆの回転と位相を検出するために、クランク角センサ１１７がクランクシャフト１０７ｆに設けられている。クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１０７ｆの回転と位相を表す信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００３１】
排気管１１９には三元触媒１２０が設けられている。三元触媒１２０の上流側にはリニア空燃比センサ１１８が設けられている。リニア空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００３２】
エンジン１０７には排気管１１９とコレクタ１０６とを連通接続する排気ガス再循環（ＥＧＲ）通路１３１が設けられている。ＥＧＲ通路１３１の途中には排気ガス再循環バルブ（以下、ＥＧＲバルブと云う）１３２が設けられている。ＥＧＲバルブ１３２は、電動式ものであり、バブル開度に応じてＥＧＲ量を定量的に制御する。
【００３３】
コントロールユニット１１５は、マイクロコンピュータによる電子制御式のものであり、燃料噴射量、空燃比、燃料噴射時期、点火時期、ＥＧＲ流量の制御を行う。
【００３４】
なお、ここでは、筒内噴射式内燃機関について説明したが、本発明は、これに限らず、インジェクタ１１２を吸気ポートに取り付けたポート噴射内燃機関についても適用できる。
【００３５】
つぎに、本発明による内燃機関の診断装置の一つの実施形態を、図２を参照して説明する。
【００３６】
コントロールユニット１１５は、マイクロコンピュータによる電子制御式のものであって、コンピュータプログラムを実行することにより、補正手段２０３、調整手段２０４、診断手段２０６を具現化する。
【００３７】
補正手段２０３は、スロットル上流に取り付けられているエアフローセンサ１０３と、内燃機関１０７に取り付けられたクランク角センサ１１７と、排気管１１９に取り付けられた空燃比センサ１１８の値をもとに、スロットル開度、燃料噴射パルス幅、燃料噴射時期、点火時期、排気ガス再循環量の制御補正量を演算する。
【００３８】
調整手段２０４は、アクセルペダル踏込量（アクセル開度）、補正手段２０３によって演算された制御補正量、および水温・外気温・気圧などの運転環境等に基づいて、燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）、燃料噴射時期、点火時期、空気量（スロットル開度）、ＥＧＲバルブ開度を調整（設定）する各制御信号を、インジェクタ１１２、点火コイル１１３、電制スロットル弁１０５ａ、ＥＧＲバルブ１３２へ出力する。これにより、エンジン１０７の燃焼状態が制御される。
【００３９】
コントロールユニット１１５は、不揮発性ＲＡＭ等の不揮発性メモリによって構成された記録装置２０５を含んでいる。記録装置２０５は、補正手段２０３によって演算された各制御補正量（燃料噴射量の補正量、空燃比補正係数、点火リタード量、ＥＧＲ量）を所定時間毎にログ情報として記録（記憶）する。
【００４０】
診断手段２０６は、エンジン１０７の経時変化による燃費悪化を診断するのであり、記録装置２０５に記録されたデータおよびその履歴を用いて燃費を評価し、内燃機関の異常（劣化度合い）を検知する。
【００４１】
診断手段２０６の一つの実施形態の詳細を、図３を参照して説明する。診断手段２０６は、燃費評価部３０３と、異常診断部３０４とを有する。
【００４２】
燃費評価部３０３は、記録装置２０５に記録された燃料噴射量の補正量、空燃比補正係数、点火リタード量、ＥＧＲ量などの制御補正量の記録データ、履歴に基づき燃費悪化要因を抽出し、燃費悪化指数ｆを算出する。
【００４３】
ここで、燃費悪化要因とは、制御補正量の値や履歴から燃費悪化に関連する要因を取り出したものである。その方法として、制御補正量の平均値、極値、振幅、周波数、あるいは所定の基準パターンとの相関などを使うことができる。
【００４４】
燃費悪化指数ｆは、複数存在する燃費悪化要因を結合して一つの指数として表すものであり、その方法としては、線形和、マハラノビス距離、ニューラルネットワークなどを用いることができる。燃費悪化指数ｆは、所定時間における燃費悪化要因の値、積算値、平均値、最大値の少なくとも一つに基づいて算出する。これにより、エンジン異常による燃費悪化を早期に正確に検知することができる。
【００４５】
異常診断部３０４は、例えば、図４に示すような燃費悪化指数ｆに対する異常判定しきい値（診断しきい値）Ａを設け、これを超えた場合には内燃機関の異常と判定し、内燃機関に異常が発生したという警告を通知する。
【００４６】
つぎに、簡単な一例として、点火時期を用いた内燃機関の診断装置をもとに、本発明の内容をさらに詳細に説明する。
【００４７】
図５は、点火時期と燃費の関係を示したものである。通常、点火時期は、エンジンの回転数と負荷に応じて予め設定された所定の値（定数設定値）に制御される。この定数設定値から大きく進角すると、ノッキングが発生するが、燃費を向上させるためにノッキング限界まで点火時期を進角させ、ノッキングを検知した際には、点火時期を遅角させるノック制御が実施されている。
【００４８】
また、遅角方向には、例えば、加速時などの振動を抑えるために点火時期を遅角させてトルクをダウンさせるトルク制御が実施されている。
【００４９】
このような制御により、点火時期は、予め定められた定数設定値に対し、進角あるいは遅角補正を行われる。点火時期の遅角量（点火リタード）は、燃費悪化と結び付くため、遅角量を記録し、評価することで、エンジンの燃費悪化異常を検知することができる。
【００５０】
図６は、点火時期の遅角量に基づいた燃費診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、例えば１０ｍｓごとに繰り返し実施される。
【００５１】
まず、ステップＳ６０１では、点火時期の補正量（点火リタード量）を記録装置２０５にログとして記録する。
【００５２】
つぎに、ステップＳ６０２では、燃費診断条件が成立しているか否かを判定し、診断条件が成立していない場合には、以下の処理を行わずに本ルーチンを終了する。ここで、燃費診断の条件としては、前回の診断から所定時間が経過しているかとか、運転領域（水温、回転数、アクセル開度、速度等）が所定範囲にあるかとか、他の異常が検知されていないとか、診断装置外部から診断要求が入力されたとかの、少なくとも一つを用いればよい。
【００５３】
燃費診断の起動条件が成立していれば、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３では、燃費悪化指数ｆを算出し、当該燃費悪化指数ｆの算出に用いた点火時期の補正量に関連付けて燃費悪化指数ｆを記録する。関連付けの方法としては、単純に算出に用いた補正量履歴の範囲を記録してもよいし、算出に用いたデータを一緒に圧縮して記録してもよい。
【００５４】
このように、燃費悪化指数ｆと制御補正量（点火時期の補正量）とを関連づけて記録することにより、メンテナンス作業における異常の原因究明が容易となる。また、データ圧縮を行うことで、この診断情報を車外に通信する際のデータ量を減らすことができ、通信負荷を軽減できる。
【００５５】
燃費悪化指数ｆの算出方法として、点火リタード量の積算を行った場合には、ステップ６０４において、所定時間に亘る点火リタード量の積算値である燃費悪化指数ｆが、排気規制値に基づいて予め設定された診断しきい値Ａに近づいたか否かの判別を行う。（燃費悪化指数ｆ−所定値）＜診断しきい値Ａでなければ、つまり、燃費悪化指数ｆが排気規制値に基づいて予め設定された診断しきい値Ａに近づけば、ステップＳ６０５に進み、異常回復処理を行う。
【００５６】
異常回復処理としては、エンジン内のデポジットを飛ばすために、点火時期を進角させたり、吸排気弁を制御して排気を閉じ込めたり、あるいはアイドル回転数を高くするなどの制御の少なくと一つの制御を行う。
【００５７】
このように、燃費悪化指標ｆが診断しきい値Ａに近づいたときには、異常回復処理を実施することにより、異常の発生を防止または遅らせることができ、燃費の悪い状態での走行を防止できる。
【００５８】
つぎに、ステップＳ６０６では、所定時間に亘る点火リタード量の積算値（燃費悪化指数ｆ）が排気規制値に基づいて予め設定された所定値Ａよりも小さいか否かの判別を行う。燃費悪化指数ｆ＜診断しきい値Ａであれば、正常と判定して本ルーチンを終了する。
【００５９】
これに対し、異常回復処理を行ったにも拘わらず、燃費悪化指数ｆ＜所定値Ａでなければ、異常と判定し、ステップＳ６０７に進む。ここで、診断しきい値Ａを各国の法令等によって定められた燃費規制値に基づいて決めることにより、各国の燃費基準を常に満足することができる。
【００６０】
異常判定時にはステップＳ６０７に進み、内燃機関の異常を通知を行い、併せて記録装置２０５に記録する。ここで、異常情報通知を、運転者だけに通知するでなく、無線通信によって車外に送信することにより、より迅速な対応（例えばメンテナンス）が可能となる。例えば、ディーラに異常情報を通知すれば、車両がディーラに到着する前に修理の準備が可能になり、運転者が修理で待たされる時間を短縮できる。
【００６１】
このように、車外に異常情報を通知することにより、第三者がより正確に異常状態を把握することが可能となり、より適切なタイミングでメンテナンスを行うことができるようになる。
【００６２】
また、異常発生時には、制御補正量だけではなく、エンジンデータ（コントロールユニット１１５に入力される各種センサの検知量やそのときの制御量）を燃費悪化指数ｆと関連付けて記録することにより、ディーラは、異常原因の特定を速やかに行うことができるようになる。また、前述の圧縮した記録データを通信でディーラに送れば、遠隔地での診断も可能となる。
【００６３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、本燃費診断ルーチンを実施した際のタイムチャートの一例である。
【００６４】
内燃機関に異常が生じると、点火リタード量は正常と比較して大きくなる。実例を挙げれば、ノッキングが発生しやすくなることにより、点火リタード量が大きくなる。従って、燃費悪化指数（ここでは、点火リタード量の積算値）ｆは、異常時に大きくなり、燃費悪化指数ｆがしきい値Ａを超えた瞬間（時点Ｔａ）に、異常と判定され、エンジン異常フラグが立てられる。
【００６５】
なお、本例では、燃費悪化指数ｆがしきい値Ａを超えてすぐに異常と判定しているが、連続してしきい値Ａを超えた回数、もしくはしきい値Ａを超える頻度が所定値を超えた場合にだけ、エンジン異常フラグを立てるようにしてよく、より診断の信頼性を向上することができる。また、この異常フラグ情報および異常と判断した際の前述のエンジンデータを記録し、無線通信により外部に発信できるようにしておくと、より適切なメンテナンスが実現できる。
【００６６】
また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、燃料噴射量の補正量や空燃比補正係数も、燃費に影響するエンジンの制御補正量である。ストイキとは、燃焼室で空気と燃料が完全燃焼する空燃比であり、このストイキよりも多く燃料を噴くと、燃料が燃えないため燃費悪化要因となる。同様なことは、空燃比補正係数についても言える。排気のために、空燃比フィードバック制御を行っているが、空燃比をリッチに補正した分は、燃費の意味では、トルクにならず同じく無駄であり、燃費悪化要因になる。あるいは、リーン補正を行うと、トルクが減少し、他の気筒とのトルク段差が生じるので、こちらも同じく燃費悪化要因になる。この他にもＥＧＲ量の過剰分も燃焼悪化を生じるので、これも燃費悪化要因である。
【００６７】
このような制御補正量の燃費悪化要因を少なくとも一つ以上用いて燃費悪化指数を算出することにより、燃費を評価し、内燃機関の異常を早期に検知することができる。
【００６８】
ここで、複数の燃費悪化要因がある場合には、其々の要因が独立していれば、線形和をとり、独立していなければ、例えば、主成分分析を行ったときの第一主成分からの第ｎ主成分までの和をとってもよいし、正常時の燃費悪化要因を基準としたマハロノビス距離あるいはニューラルネットを演算してもよい。
【００６９】
図９は、燃費診断ルーチンの他の例を示すフローチャートである。本燃費診断ルーチンでは、内燃機関の異常予測を行う。本ルーチンも、例えば１０ｍｓごとに繰り返し実施される。
【００７０】
まず、ステップＳ９０１では、点火リタード量や空燃比補正量あるいは燃料増量分などの制御補正量を記録装置２０５にログとして記録する。
つぎに、ステップＳ９０２では、燃費診断条件が成立しているか否かを判定し、成立していない場合には本ルーチンを終了する。
【００７１】
燃費診断条件が成立している場合には、ステップＳ９０３に進み、燃費悪化指数ｆを算出し、算出結果を記録装置２０５に時系列に記録する。
つぎに、ステップＳ９０４では、燃費悪化指数ｆが診断しきい値Ａより小さいか否かを判定し、小さければ、ステップＳ９０５に進み、そうでなければ、ステップＳ９０７に進む。
【００７２】
ここで、ステップＳ９０７に進んだ場合には、内燃機関の異常により燃費悪化が生じているので、異常状態を運転者ならびに車外に通知し、かつその異常情報を制御補正量と関連付けて記録装置２０５に記録して本ルーチンを終了する。
【００７３】
ステップＳ９０５では、つまり、燃費悪化指数ｆ＜診断しきい値Ａでない場合には、燃費悪化指数ｆの履歴に基づいて劣化進行速度を評価する。ここでは、例えば前回の燃費悪化指数との差、あるいは前日との差、あるいは前月との差、あるいは新車時との差を演算し、これが過去と比較して劣化進行速度の大きさを算出する。なお、劣化進行速度の算出にはパターンマッチングを用いてもよく、正常な劣化進行速度を規範としたニューラルネットや相関分析、マハラノビス距離などを用いて劣化進行度を算出することができる。
【００７４】
つぎに、ステップＳ９０６では、劣化進行速度および燃費悪化指数の大きさに基づいて異常予兆を検知する。異常予兆がある場合には、ステップＳ９０８に進み、そうでない場合には、本ルーチンを終了する。
【００７５】
異常予兆の判定は、劣化進行速度の変化や、そのときの燃費悪化指数に基づいて行われる。たとえば、燃費悪化指数が小さくても、劣化進行速度が大きい場合には、異常予兆と判定することもある。
【００７６】
ステップＳ９０８では、内燃機関の異常予兆を運転者もしくは車外に通知し、そのときの状態を記録装置２０５に記録する。
【００７７】
このように燃費悪化指数の履歴を用いることで、燃費悪化異常に至る前の予兆診断ができ、さらに劣化進行速度が大きくなり、早期に故障が発生すると予測される場合でも、前もってメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７８】
また、メンテナンスを行わずに放置すると、いつ故障が発生するのか予測することができ、故障を未然に防止し、かつ適切なタイミングでメンテナンスを実施することができる。
【００７９】
図１０は、診断手段２０６の他の実施形態の詳細を示している。診断手段２０６は、燃費評価部３０３と、異常診断部３０６とを有する。
【００８０】
この実施形態では、異常診断部３０６は、燃費評価部３０３による燃費悪化指数ｆに加えて、燃料噴射パルス信号等から瞬間燃費を演算する燃費演算部３０５によって演算された瞬間燃費ｆｅを取り込んで、異常診断を行う。なお、燃費演算部３０５によって演算された瞬間燃費ｆｅも、記録装置２０５にログとして記録する。
【００８１】
このような構成にすることで、燃費悪化指数ｆと瞬間燃費ｆｅとの相関を学習することが可能となる。図１１は、この学習の方法として、最小二乗法を用いた例を示す。最小二乗法を用いた関数近似により、燃費悪化予測線を引くことができ、これを用いることにより燃費悪化指数ｆから瞬間燃費ｆｅを推定することができる。
【００８２】
図１２は、燃費悪化指数ｆから瞬間燃費ｆｅを推定するルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、ステップＳ１２０１では、制御補正量（点火リタード量、ＥＧＲ量、空燃比補正係数、燃料増量等）を記録装置２０５にログとして記録する。
つぎに、ステップＳ１２０２では、燃費診断の起動条件が成立しているか否かを判定し、成立していない場合には、以下の処理を行わずに本ルーチンを終了する。
【００８４】
燃費診断の起動条件が成立していれば、ステップＳ１２０３に進む。ステップＳ１２０３では、異常診断処理を行う。ここでは、図９に示されているルーチンのステップＳ９０３からステップＳ９０８の処理を行う。
【００８５】
つぎに、ステップＳ１２０４では、燃費演算処理を行う。ここでは、例えば、燃料噴射パルス幅と車速を積算して瞬間燃費を演算すればよい。
【００８６】
つぎに、ステップＳ１２０５では、異常診断処理による燃費悪化指数と燃費演算処理による瞬間燃費とを関連付けて記録装置２０５に記録する。
【００８７】
つぎに、ステップＳ１２０６では、関連付けられた瞬間燃費と燃費悪化指数から、燃費悪化指数と燃費の関係を学習する。ここでは、例えば、ニューラルネットワークを使ってもよいし、単純にスプライン関数などの関数近似を用いてもよい。
【００８８】
つぎに、ステップＳ１２０７では、記録された燃費悪化指数と前述の関係から現在の燃費予測値と燃費悪化指数の履歴に基づいて、将来の燃費や所定の走行パターンにおける燃費等を予測し、予測した燃費値をナビ画面などのディスプレイに表示する。
【００８９】
これにより、運転者は、より分かりやすい形で、内燃機関の異常や劣化度合い、その予兆を把握することが可能となり、運転者がメンテナンスに行くタイミングをより簡単に判断しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明による診断装置を適用される筒内噴射式内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】本発明による診断装置の一つの実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明による診断装置の一つの実施形態の詳細を示すブロック図。
【図４】燃費悪化指数のタイムチャート。
【図５】点火時期と燃費の関係を示すグラフ。
【図６】点火時期の遅角量に基づいた燃費診断ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図７】点火時期の遅角量に基づいた燃費診断ルーチンを実施した際の点火リタード量、燃費悪化指数、エンジン異常フラグのタイムチャート。
【図８】（ａ）は燃料噴射量と燃費の関係を示すグラフ、（ｂ）は空燃比補正係数と燃費の関係を示すグラフ。
【図９】燃費診断ルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図１０】本発明による診断装置の他の実施形態の詳細を示すブロック図。
【図１１】燃費悪化指数と瞬間燃費の関係を示すグラフ。
【図１２】燃費悪化指数から瞬間燃費を推定するルーチンの一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９１】
１００    カムシャフト
１０１    吸気管
１０２    エアクリーナ
１０２ａ  入口部
１０３    空気流量計
１０４    スロットルセンサ
１０５    スロットルボディ
１０５ａ  電制スロットル弁
１０６    コレクタ
１０７    内燃機関（エンジン）
１０７ａ  ピストン
１０７ｂ  シリンダブロック
１０７ｃ  燃焼室
１０７ｄ  排気弁
１０７ｅ  吸気弁
１０７ｆ  クランクシャフト
１０８    燃料タンク
１０９    燃料ポンプ
１１０    燃料圧力レギュレータ
１１１    高圧燃料ポンプ
１１２    インジェクタ
１１３    点火コイル
１１４    点火プラグ
１１５    コントロールユニット
１１６    カム角センサ
１１７    クランク角センサ
１１８    空燃比センサ
１１９    排気管
１２０    三元触媒
１２１    燃料圧力センサ
１２２    カムシャフト
１２３    水温センサ
１２４    電動モータ
１２６    コモンレール
１３１    排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）
１３２    排気ガス再循環バルブ（ＥＧＲバルブ）
２０３    補正手段
２０４    調整手段
２０５    記録装置
２０６    診断手段
３０３    燃費評価部
３０４    異常診断部
３０５    燃費演算部
３０６    異常診断部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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