(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関は、排気システム、その排気システムにおける酸素センサ、及びセンサ故障監視装置を有する。不適合な排気管の排ガスレベルを引き起こす空燃比変化に対するセンサの応答時間が、ある閾値時間量を越えたかか判定するセンサ故障監視装置を提供する。【解決手段】センサ故障監視装置は、センサからの信号の転換期の検出に基づき、信号の変化速度を測定し、その信号の変化速度が閾値を超えたときに故障を検出する。あるいは、センサ故障監視装置は、診断機能が空燃比を強制的に（例えば、リーンからリッチ又はリッチからリーンに）変化させ始めた時点からスタートし、信号の転換期が検出された時点で終了する応答時間間隔を測定する。センサ故障監視装置は、応答時間間隔の遅延時間又は複数の測定された応答時間間隔の平均遅延時間が時間閾値を越えたとき、故障と判定する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ故障を検出するためのセンサ故障監視装置であって、
センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定するために、センサからの信号の転換期を定めるように動作することを特徴とするセンサ故障監視装置。
【請求項２】
転換期は、増加又は減少する信号の一方から、増加又は減少する信号の他方への、信号の方向の変化であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３】
２つ以上の連続したセンサ信号のサンプルにおける変化から、可能性がある転換期を決定するように動作する転換期検出器を備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４】
遅延ロジックをさらに備え、この遅延ロジックは、
前記転換期検出器に接続され、可能性がある転換期の検出に応じてリセットされるように動作するタイマを含み、
前記タイマが最後のリセットから遅延期間を計測したことに応じて、転換期に達したと判定することを特徴とする請求項３に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項５】
前記遅延期間は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項４に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項６】
前記遅延ロジックに接続され、保留期間に続いてセンサ測定をトリガするように動作する測定保留ロジックを備えることを特徴とする請求項４に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項７】
前記保留期間は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項８】
前記センサは、内燃機関システムの酸素センサであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項９】
前記酸素センサは、自在加熱排ガス酸素（ＵＨＥＧＯ）センサであることを特徴とする請求項８に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項１０】
前記信号の変化速度が所定値の範囲外であるとき、前記センサの故障を検出するように動作することを特徴とする請求項１に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項１１】
内燃機関のためのエンジンマネジメントシステムであって、
内燃機関の排気システムにおける酸素センサによって出力されるラムダ信号に現れる非対照的な故障を検出するように動作するセンサ故障監視装置を備え、
前記センサ故障監視装置は、前記酸素センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定するために、前記酸素センサからの信号の転換期を定めるように動作することを特徴とするエンジンマネジメントシステム。
【請求項１２】
前記センサ故障監視装置は、前記信号の変化速度が所定値の範囲外であるとき、前記センサの故障を検出するように動作することを特徴とする請求項１１に記載のエンジンマネジメントシステム。
【請求項１３】
内燃機関と、
排気システムと、
前記排気システムに設けられた酸素センサと、
センサ故障監視装置と、を備え、
前記センサ故障監視装置は、前記酸素センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定するために、前記酸素センサからの信号の転換期を定めるように動作することを特徴とする内燃機関システム。
【請求項１４】
センサ故障を検出する方法であって、
信号の転換期を検出し、
前記信号の転換期に基いて、センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定することを特徴とするセンサ故障検出方法。
【請求項１５】
前記転換期は、増加又は減少する信号の一方から、増加又は減少する信号の他方への、前記センサの信号の方向の変化であることを特徴とする請求項１４に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項１６】
２つ以上の連続したセンサ信号のサンプルにおける変化から、可能性がある転換期を決定することを特徴とする請求項１４に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項１７】
可能性がある転換期の検出に応じてタイマをリセットし、
前記タイマが最後のリセットから遅延期間を計測したことに応じて、転換期に達したと判定することを特徴とする請求項１６に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項１８】
前記遅延期間は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項１９】
保留期間に続いてセンサ測定をトリガすることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２０】
前記保留期間は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項１９に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２１】
前記信号を平滑処理し、平滑処理された信号の転換期を検出することを特徴とする請求項１４に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２２】
前記センサは、内燃機関システムの酸素センサであることを特徴とする請求項１４に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２３】
前記酸素センサは、自在加熱排ガス酸素（ＵＨＥＧＯ）センサであることを特徴とする請求項２２に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２４】
前記信号の変化速度が所定値の範囲外であるとき、前記センサの故障を検出する請求項１４に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項２５】
エンジンのセンサからの信号の転換期を検出する転換期検出器と、
前記エンジンの空燃比を強制的に変化させる動作が開始されたときに定義される開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出されたときに定義される終了時点を有する、少なくとも１つの時間間隔を定めるタイマと、
定められた時間間隔に基づいてセンサ故障を判定するプロセッシングロジックと、を備えることを特徴とするセンサ故障監視装置。
【請求項２６】
前記プロセッシングロジックは、前記時間間隔を時間閾値と比較するとともに、前記時間間隔が前記時間閾値を越えたことを判定することによって、前記センサ故障を判定することを特徴とする請求項２５に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項２７】
前記時間閾値は、少なくとも１つのエンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項２６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項２８】
前記エンジンの空燃比を強制的に変化させる動作が開始されたときに定義される開始時点は、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへと、あるいはリーンからリッチへと強制的に変化させる動作が開始された時点であることを特徴とする請求項２５に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項２９】
前記タイマは、複数の時間間隔を定め、各々の時間間隔は、前記エンジンの空燃比を強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出された終了時点とを有し、前記プロセッシングロジックは、複数の時間間隔の平均時間を算出し、センサ故障を判定するために、算出された平均時間を時間閾値と比較することを特徴とする請求項２５に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３０】
前記タイマは、複数の時間間隔を定め、各々の時間間隔は、前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出された終了時点とを有し、前記プロセッシングロジックは、複数の時間間隔の平均時間を算出し、センサ故障を判定するために、算出された平均時間を時間閾値と比較することを特徴とする請求項２５に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３１】
前記タイマは、複数の時間間隔を定め、各々の時間間隔は、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出された終了時点とを有し、前記プロセッシングロジックは、複数の時間間隔の平均時間を算出し、センサ故障を判定するために、算出された平均時間を時間閾値と比較することを特徴とする請求項２５に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３２】
前記タイマは、各々が、前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出された終了時点とを有する第１組の時間間隔と、各々が、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期検出器によって転換期が検出された終了時点とを有する第２組の時間間隔と、を定め、
前記プロセッシングロジックは、第１組の時間間隔の平均時間と、第２組の時間間隔の平均時間とを算出することを特徴とする請求項２９に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３３】
前記第１組の時間間隔の平均時間は、第１の閾値と比較され、前記第２組の時間間隔の平均時間は、第２の閾値と比較されることを特徴とする請求項３２に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３４】
前記プロセッシングロジックは、前記第１組の時間間隔の平均時間が前記第１の閾値を超えるか、もしくは前記第２組の時間間隔の平均時間が前記第２の閾値を超えたときに、センサ故障と判定することを特徴とする請求項３３に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３５】
前記プロセッシングロジックは、前記第１組の時間間隔の平均時間が前記第１の閾値を超え、かつ前記第２組の時間間隔の平均時間が前記第２の閾値を超えたときに、センサ故障と判定することを特徴とする請求項３３に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３６】
センサ故障を検出するためのセンサ故障監視装置であって、
エンジンのセンサからの信号の転換期を定め、
前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ、又はリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点と、前記転換期が定められた終了時点とを有する少なくとも１つの時間間隔を定め、
定められた時間間隔に基づいて、センサ故障を判定するように動作することを特徴とするセンサ故障監視装置。
【請求項３７】
前記転換期は、増加又は減少する信号の一方から、増加又は減少する信号の他方への、信号の方向の変化であることを特徴とする請求項３６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３８】
２つ以上の連続したセンサ信号のサンプルにおける変化から、可能性がある転換期を決定するように動作する転換期検出器を備えることを特徴とする請求項３６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項３９】
遅延ロジックをさらに備え、この遅延ロジックは、
前記転換期検出器に接続され、可能性がある転換期の検出に応じてリセットされるように動作するタイマを含み、
前記タイマが最後のリセットから遅延期間を計測したことに応じて、前記転換期に達したと判定することを特徴とする請求項３８に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４０】
前記遅延期間は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項３９に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４１】
前記センサは、内燃機関システムの酸素センサであることを特徴とする請求項３６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４２】
前記酸素センサは、自在加熱排ガス酸素（ＵＨＥＧＯ）センサであることを特徴とする請求項４１に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４３】
前記定められた時間間隔に基づいてセンサ故障を判定することは、前記時間間隔を時間閾値と比較すること、及び、前記時間間隔が前記時間閾値を越えたと判定することを含むことを特徴とする請求項３６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４４】
各々が、前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点を有する第１組の複数の時間間隔を定め、
各々が、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された開始時点を有する第２組の複数の時間間隔を定め、
第１組の複数の時間間隔の第１平均時間と、第２組の複数の時間間隔の第２平均時間とを算出するように動作することを特徴とする請求項３６に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４５】
さらに、前記第１平均時間を第１の閾値と比較し、前記第２平均時間を第２の閾値と比較し、前記第１平均時間が前記第１の閾値を超えるか、もしくは前記第２平均時間が前記第２の閾値を超えた場合に、センサ故障と判定するように動作することを特徴とする請求項４４に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４６】
さらに、前記第１平均時間を第１の閾値と比較し、前記第２平均時間を第２の閾値と比較し、前記第１平均時間が前記第１の閾値を超え、かつ前記第２平均時間が前記第２の閾値を超えた場合に、センサ故障と判定するように動作することを特徴とする請求項４４に記載のセンサ故障監視装置。
【請求項４７】
センサ故障を検出する方法であって、
エンジンのセンサからの信号の転換期を検出し、
前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ、又はリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された時にスタートし、前記転換期が検出された時に終了する少なくとも１つの時間間隔を定め、
定められた時間間隔に基づいて、センサ故障を判定することを特徴とするセンサ故障検出方法。
【請求項４８】
さらに、各々が、前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された時にスタートし、転換期が検出された時に終了する一組の複数の時間間隔を定め、
前記一組の複数の時間間隔の平均時間を算出し、
前記平均時間が時間閾値を超えたときにセンサ故障を判定することを特徴とする請求項４７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項４９】
さらに、各々が、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された時にスタートし、転換期が検出された時に終了する一組の複数の時間間隔を定め、
前記一組の複数の時間間隔の平均時間を算出し、
前記平均時間が時間閾値を超えたときにセンサ故障を判定することを特徴とする請求項４７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項５０】
各々が、前記エンジンの空燃比をリーンからリッチへ強制的に変化させる動作が開始された時にスタートし、転換期が検出された時に終了する第１組の複数の時間間隔を定め、
第１組の複数の時間間隔の第１平均時間を算出し、
各々が、前記エンジンの空燃比をリッチからリーンへ強制的に変化させる動作が開始された時にスタートし、転換期が検出された時に終了する第２組の複数の時間間隔を定め、
第２組の複数の時間間隔の第２平均時間を算出し、
前記第１平均時間が第１の閾値を超え、かつ前記第２平均時間が第２の閾値を超えたときに、センサ故障と判定することを特徴とする請求項４７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項５１】
センサ故障が、定められた時間間隔が時間閾値を越えたときに判定されることを特徴とする請求項４７に記載のセンサ故障検出方法。
【請求項５２】
前記時間閾値は、エンジン動作パラメータに基づいて動的に決定されることを特徴とする請求項５１に記載のセンサ故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ故障を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ故障の検出が必要とされる状況の一例として、内燃機関のセンサのケースが挙げられる。排気ガス要求がより厳しくなるにつれて、内燃機関の制御に用いられるセンサが正しく作動していることを確保することが一層重要になる。
【０００３】
例えば、カリフォルニア州大気資源局（ＣＡＲＢ）の要求は、内燃機関の排気システムにおける酸素センサの非対照的な故障（すなわち、リーン‐リッチ応答速度にのみ、あるいはリッチ‐リーン応答速度にのみ主として影響を与える故障）、及び対照的な故障（すなわち、リーン‐リッチ及びリッチ‐リーン応答速度の両方に影響を与える故障）を検出することになりそうである。
【０００４】
他の例として、車両の自在加熱排ガス酸素（universal heated exhaust gas oxygen：ＵＨＥＧＯ）センサのようなセンサが、車両の排気管の排ガスが法律で定められた制限を越える原因となる、空燃比変化に対する応答に要する時間量を診断機能が検出することを、ＣＡＲＢが要求する可能性がある。すなわち、ＣＡＲＢは、不適合な排気管の排ガスレベルを引き起こす空燃比変化に対するセンサの応答時間が、ある閾値時間量を越えないことを要求する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのような要求を満足することを容易にするために、センサ応答の監視について、ロバストなアプローチを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、センサ故障を検出するためのセンサ故障監視装置が提供される。センサ故障監視装置は、センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定するために、センサからの信号の転換期を定めるように動作する。
【０００７】
例えば、センサからの信号の変化の速度が、容認できる値の範囲外になると、センサが故障したと断定できる。
【０００８】
内燃機関のためのエンジンマネジメントシステムには、例えば、内燃機関の排気システムにおける酸素センサによって出力されるラムダ信号において明らかにされる非対照的な故障を検出するためのセンサ故障監視装置を設けることができる。
【０００９】
内燃機関システムは、内燃機関、排気システム、その排気システムにおける酸素センサ、及びセンサ故障監視装置を含む。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、センサ故障を検出するための方法が提供される。その方法は、センサの動作を確かめるための測定タイミングを決定するために、センサからの信号の転換期を定めることを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、診断機能がエンジンの空燃比を強制的に変化させ始めたときにスタートし、エンジンセンサからの信号の転換期が定められたときに終了する、測定される応答時間間隔に基づいて、センサ故障を検出する方法及びシステムが提供される。例えば、診断機能（ディザコマンド信号）が、リーンからリッチへ、又はリッチからリーンへと、エンジンの空燃比のステップ的な変化を開始する。強制的な燃料変化（すなわち、強制的な空燃比の変化）の開始からの時間間隔及びセンサ信号の転換期の認識が測定される。その時間間隔は、車両の排気管の排ガスが法律で定められた制限内に維持されるように、センサが十分な応答（例えば、十分に迅速な応答時間）を実現しているかどうかを判断するために、故障基準と比較される。それゆえ、診断テストは、診断機能によってもたらされる空燃比の強制的な変化から、ＵＨＥＧＯセンサのようなセンサからの信号の転換期の検出までの、測定される応答時間に基づいて成し遂げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特定の実施形態が、添付図を参照しつつ、例として、以下に説明される。本発明は、種々の変形や代替の態様が可能であるが、図面には、特定の実施形態が例として示されており、以下に詳細に説明される。ただし、図面及び詳細な説明は、開示された特定の形態に発明を制限することを意図するものではなく、それどころか、発明は、請求の範囲によって定義される本発明の主旨及び範囲に属するすべての変形、均等物、及び代替物をその範囲に含むことを意図するものである。
【００１３】
本発明の実施形態は、信号の転換期を定めたことに応じて、センサから出力された信号の変化を分析することによってセンサ故障を検出することができ、それにより、信号の変化が、定められた動作パラメータ外になるセンサの故障が識別される。例示としての実施形態は、内燃機関の排気システムにおける酸素センサの故障を検出するためのエンジンマネジメントシステムの一部を構成する。
【００１４】
図１は、内燃機関２０を含むエンジンシステム１０の概略全体図である。図１に表されている内燃機関２０は、４気筒ガソリンエンジンである。エンジンシステム１０は、種々のセンサ及びエンジンシステム１０の制御サブシステムに接続されたエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４０によって制御される。ＥＣＵ４０は、エンジンの吸気側に設けられたスロットル２２の動作を制御する。吸気マニホールド３２に設けられたマニホールド圧力センサ２４はＥＣＵ４０に検出信号を与える。各々の気筒の燃料インジェクタ２８は燃料供給管２６に接続されている。圧力レギュレータ３０は、燃料供給管２６の燃料圧力を制御するために用いられ、個々のインジェクタ２８は、燃料の時間調整された噴射を行なうため、ＥＣＵ４０からの制御信号を受ける。スパークプラグ３４は、ＥＣＵ４０から点火タイミング（ＩＧＴ）信号を受ける。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、吸気及び排気カムシャフト３６，４２の回転のタイミングをそれぞれ示す、カムシャフトセンサ３８，４４からの信号を受ける。吸気及び排気カムシャフト３６，４２は、それぞれ、吸気弁及び排気弁（図示せず）を制御する。ＥＣＵ４０は、当該ＥＣＵ４０がエンジン回転速度、エンジン負荷などの動作パラメータをモニタすることができるように、従来と同様に、他のセンサ（図示せず）からの信号を受け入れる。ＥＣＵ４０は、自在加熱排ガス酸素（ＵＨＥＧＯ）センサ４８及び加熱排ガス酸素（ＨＥＧＯ）センサ５２からの検出信号も受け入れる。図示された例では、ＵＨＥＧＯセンサ４８及びＨＥＧＯセンサ５２は、排気マニホールド４６の下流であって、触媒コンバータ５０の両側に配置されている。ただし、他の例では、ＵＨＥＧＯセンサ４８及び／又はＨＥＧＯセンサ５２の位置は、異なっていても良い。ＥＣＵ４０は、図２から図１１を用いて詳細に説明される、酸素センサ故障検出ユニット５４を有している。
【００１６】
図２は、酸素センサ故障検出ユニット５４の概略全体図である。酸素センサ故障検出ユニット５４の狙いは、酸素センサの非対照的な故障（すなわち、リーン‐リッチ応答速度にのみ、あるいはリッチ‐リーン応答速度にのみ主として影響を与える故障）、及び対照的な故障（すなわち、リーン‐リッチ及びリッチ‐リーン応答速度の両方に影響を与える故障）を検出することである。応答速度は、リッチからリーン、又はリーンからリッチへのセンサ出力の遷移の間における遅延だけでなく、排気ガス成分における変化に最初に反応するセンサの遅延も含む。そのような故障を検出するために、適切な測定間隔を定めることが必要である。図２に示される検出ユニット５４の例では、監視される酸素センサからの出力信号の方向転換の検出に基づいて測定間隔の検出を規定する。
【００１７】
図２に示される例では、酸素センサ故障検出ユニット５４は、測定タイミングユニット５６と測定ユニット５８を有している。酸素センサ故障検出ユニット５４は、監視される酸素センサ（例えばＵＨＥＧＯセンサ４８、ＨＥＧＯセンサ５２）からの未処理の、又は平滑処理されたラムダ信号５１、目標ラムダ信号を制御するために用いられる方形波タイミングディザ信号５３（後述する図９参照）、（例えば、クランクシャフトセンサに基づいてＥＣＵ４０によって決定される）エンジン回転速度パラメータ５５、及び（例えば、従来の方式で、エアフローセンサ、圧力センサ、スロットルセンサなどに基づいてＥＣＵ４０によって決定される）エンジン負荷パラメータ５７を含む種々の信号に応じて動作する。酸素センサ故障検出ユニット５４は、例えば、ＥＣＵ４０に車両における故障表示ランプ（ＭＩＬ）を点灯するよう作動させる、故障信号５９を出力する。また、図２には、後述されるように、測定タイミングユニット５６から測定ユニット５８に与えられるタイミング信号８８，９９も示されている。
【００１８】
図３は、測定ユニット５８によって行なわれる測定のためのタイミングを決定する測定タイミングユニット５６の一例をより詳細に示す概略ブロック図である。
【００１９】
転換期検出ロジック（ＴＰＤＬ）６０は、酸素センサからの未処理の、又は平滑処理されたラムダ信号５１に反応し、同方向への２個以上の連続したラムダサンプルから立ち上がり又は立下りエッジを認識することによって、可能性がある転換期を決定するように動作する。可能性転換期信号８２は、転換期検出ロジック６０が転換期を示すラムダ信号間の関係を検出したときに出力される。その可能性転換期信号８２は測定遅延ロジック６２に与えられる。
【００２０】
測定遅延ロジック（ＭＤＬ）６２は、可能性転換期信号８２が転換期検出ロジック６０から受領されるごとに、遅延タイマをリセットするように動作し、それにより、タイマがタイムアウトするとき、転換期が生じたことが決定される。採用される測定遅延は、現在のエンジン動作状態に応じたもので、そのため、測定遅延ロジック６２は、エンジン回転速度パラメータ５５及びエンジン負荷パラメータ５７のようなエンジンパラメータに反応する。測定遅延ロジック６２は、決定された転換期信号８８を出力する。その決定転換期信号８８は図２に示される測定ユニット５８に与えられる。図９を参照して後に説明されるように、決定転換期信号８８は、測定ユニット５８に第１のラムダ測定を行なわせることが可能である。
【００２１】
測定保留ロジック（ＭＨＬ）６４は、決定転換期信号８８に応じて、定められた応答の間、時間測定を保留する。採用される保留タイミングは、現在のエンジン動作状態に応じたもので、そのため、測定保留ロジック６４は、エンジン回転速度パラメータ５５及びエンジン負荷パラメータ５７のようなエンジンパラメータに反応する。測定保留ロジック６４は、測定終了ロジック６６に与えられる測定トリガ信号９８を出力する。
【００２２】
測定終了ロジック（ＭＴＬ）６６は、ディザ信号５３及び測定トリガ信号９８に反応し、図２に示されるように、測定ユニット５８に供給される測定終了信号９９を出力することができる。図９を参照して後に説明されるように、測定終了信号９９は、測定ユニット５８に第２のラムダ測定を行なわせることができる。
【００２３】
図４は、転換期検出ロジック６０の一例の概略図である。転換期検出ロジック６０は、酸素センサからのラムダ信号５１（未処理のラムダ信号もしくは平滑処理されたラムダ信号のいずれか）に応じて、２個以上の連続したラムダサンプルから、立ち上がり又は立下りエッジを認識することによって、可能性がある転換期を決定するように動作する。ラムダ信号５１として、平滑処理された平滑ラムダ信号（rLmdSmth）を用いると、転換期決定のための信号／ノイズ感度が測定方法にほとんど依存せず、むしろ測定の問題になるとの結果となる。例えば、一連の連続したサンプル（例えば６個の連続したサンプル）を用いれば、正確さが改善される。転換期の良好な判定を促進すべく、平滑処理ラムダ信号５１のノイズを減少するための対策を講じることができる。
【００２４】
図４に示される例において、ラムダ信号５１の既定の１つ（例えば信号ｎ）が、比較器７０において、遅延回路７６において遅延された先行するラムダ信号（例えば信号ｎ‐１）７４と比較される。比較器７０の出力は、差信号７８である。差信号７８は、単一ビットの形態であり、第１のロジック値（０or１）は上昇信号を表す正の差を示し、第２のロジック値（１or０）は、下降信号を表す負の差を示す。連続するラムダ信号間のゼロの差は、第１のロジック値と第２のロジック値とのいずれか一方によって表される。差動回路８０は、比較器７０に接続され、比較器７０によって出力される連続した差信号における変化を検出するように動作する。正の差信号から負の差信号への差の符号の変化を示すロジック値の変化は、上昇ラムダ信号が下降ラムダ信号に変化した転換期である可能性があることを表す。負の差信号から正の差信号への差信号７８の符号の変化は、下降ラムダ信号が上昇ラムダ信号に変化した転換期である可能性があることを表す。差動回路８０は、可能性がある転換期を検出すると、可能性転換期信号８２を出力する。
【００２５】
ラムダ信号が十分に平滑化されている場合、転換期検出ロジック６０により、ラムダ信号の可能性のある転換期が正確に決定されることができる。
【００２６】
しかしながら、より一般的には、ラムダ信号にノイズがあった場合、差信号７８における単一の変化（実際には、差の符号の変化）の検出は、必ずしも実際の転換期を示さない。
【００２７】
この点を考慮するため、図３に示されるように、転換期検出ロジック６０から出力された可能性転換期信号８２は、測定遅延ロジック６２に入力される。
【００２８】
図５は、測定遅延ロジック６２の一例の概略図である。図５に示されるように、可能性転換期信号８２が転換期検出ロジック６０から受領されるごとに、遅延タイマ又は遅延カウンタ８４がリセットされる。遅延カウンタ８４は、閾値に達するか、別の可能性転換期信号８２が受領されるか、どちらかが最初に起こるまで、（クロックＣＬに応じて）カウントを行なう。
【００２９】
閾値は、遅延カウンタ８４の固定カウント値として決定され得る。しかし、図５に示される例では、閾値は動的に決定される。つまり、閾値は、現在のエンジン速度及びエンジン負荷パラメータ５５，５７に依存して閾値マップ８６から決定される。閾値マップ８６から出力される閾値は、比較器８７において遅延カウンタ８４の出力８５と比較される。本例では、遅延カウンタ８４のカウント値が閾値に達したタイミングで、転換期が決定される。決定転換期信号８８は、測定保留ロジック６４に出力される。
【００３０】
他の例では、カウンタ値が、閾値と代替の関係（例えば、カウンタ値が閾値を越えたとき）を持ったときに、決定転換期に達したと判定されえることが理解されるだろう。また、他の例では、遅延タイマ８４はカウントダウンタイマとして実施され得るものであり、及び／又は、遅延カウンタ８４の終了値よりもむしろ開始値が、閾値マップ８６における値に基づいて動的な方法で決定され得ることが理解されるだろう。
【００３１】
それゆえ、測定遅延ロジック６２は、ラムダ信号における「ノイズ」を許容することができ、それにより、一連のスパイクノイズの最後が、実際の転換期として扱われる。
【００３２】
図６は、この効果を概略的に図示するものであり、図６において、線１０２は、前述のディザ信号５３を表し、線１０４は、ラムダ信号５１の一例を表し、線１０６は、図４の差信号７８における変化を記録した線であり、線１０８は遅延カウンタ８４の出力８５を表している。図６に示されるように、（時間９０における線１０６の差信号における変化に対応する）最初の可能性転換期が、転換期検出ロジック６０によって検出されると、可能性転換期信号８２に応じて、遅延カウンタ８４がリセットされ、時間９０においてカウントを開始する。それにより、遅延カウンタ８４が閾値Ｔに達した時間９２に、最初の転換期が検出されたとみなされる。また、図６に示されるように、次の転換期付近において、ラムダ信号５１（１０４）にはノイズ９４がある。これは、ラムダ信号５１が、転換期付近において、転換期検出ロジック６０により一連の可能性転換期として検出される多数のスパイクノイズを有しているという結果をもたらす。このため、差信号７８における一連の変化の結果となる（線１０６参照）。転換期検出ロジック６０によって発生される各々の可能性転換期信号８２は、各々の時間１１０において示されるように、遅延カウンタ８４をリセットさせる。遅延カウンタ８４が、最後の可能性転換期信号８２に続いて、閾値Ｔに達した時間９６において、２番目の転換期が決定される。
【００３３】
図７は、決定転換期信号８８に応じて、センサの測定を行なうためのトリガ信号９８を出力する前に、決定転換期信号８８から保留タイミングを決定するための測定保留ロジック６４の一例の概略図である。図７に示されるように、決定転換期信号８８が測定遅延ロジック６２から受領されるごとに、保留タイマ又は保留カウンタ９４がリセットされる。保留カウンタ９４は、閾値に達するまで（クロックＣＬに応じて）カウントを行なう。
【００３４】
閾値は、保留カウンタ９４の固定カウント値として決定され得る。しかし、図７に示される例では、閾値は動的に決定される。つまり、閾値は、現在のエンジン速度及びエンジン負荷パラメータ５５，５７に依存して閾値マップ９６から決定される。閾値マップ９６から出力される閾値は、比較器９７において保留カウンタ９４の出力９５と比較される。本例では、保留カウンタ９４のカウント値が閾値に達したとき、測定トリガ信号９８が出力される。図５を参照して説明されたように、説明された例では使用されたカウンタが、動的に調整可能な上限値においてタイムアウトするカウントアップカウンタであるが、カウントの終了値ではなく開始値が動的に調整されても良いし、及び／又は他の例として、カウントダウンタイマが使用されても良い。
【００３５】
図８は、測定終了ロジック（ＭＴＬ）６６の概略ブロック図である。測定終了ロジック６６は、ディザ信号５３の変化、又は測定トリガ信号９８の受領の早い方に応じて、測定終了信号９９を出力するタイミングロジック６７を含む。ディザ信号５３は、エンジン動作状態に従って目標ラムダ信号（上昇又は下降）における変化を決定するために使用される信号である。
【００３６】
測定終了信号９９は、図２に示されるように、測定ユニット５８に与えられる。測定保留ロジック６４からの測定トリガ信号９８は、第２のラムダ測定を行なわせるために、測定ユニット５８に直接与えられ得る。しかし、測定終了ロジック６６を設けたことで、測定保留ロジック６４によって決定された測定時間が、ディザ切替タイミングにおいて完了されていない場合でも（例えば非常にノイズの多い信号期間に続く場合）、２番目のラムダ測定を行なうため、トリガ信号（測定終了信号９９）が測定ユニット５８に与えられることが可能になる。これは、種々の測定が固定されたディザの間にスタートするための対応策となる。
【００３７】
図９は図２に示された測定ユニット５８の概略ブロック図である。測定ユニット５８は、決定転換期信号８８及び測定終了信号９９に応じて、測定及び応答信号によって決定されるタイミングでラムダ信号５１を測定する信号比較ロジック１２０を有する。ラムダ信号５１の最初の、基準サンプルが、決定転換期信号８８に応じて第１のサンプルホールドロジック（ＳＨ１）１２４によって獲得され、ラムダ信号５１の２番目の、測定サンプルが、測定終了信号９９に応じて第２のサンプルホールドロジック（ＳＨ２）１２６によって獲得される。サンプルホールド回路は、検出されたラムダ値のみでなく、サンプルを獲得したタイミングも保持する。第１及び第２サンプルホールドロジック１２４，１２６にそれぞれ保持された、１番目のラムダサンプルと２番目のラムダサンプル（すなわち、基準サンプルと測定サンプル）間の変化速度が、サンプル値とサンプルを獲得したタイミングとからデルタラムダロジック１２８にて演算される。
【００３８】
デルタラムダロジック１２８によって演算されるラムダ信号の変化速度は、基準比較ロジック１３０によって、酸素センサによって出力されるラムダ信号の許容変化速度範囲を定義する変化速度の基準値と比較される。図９に示される例では、基準比較ロジック１３０によって使用される基準値は、エンジン動作パラメータに応じる信号マップ１２２から与えられる。示される例では、使用されるエンジン動作パラメータは現在のエンジン速度パラメータ５５とエンジン負荷パラメータ５７である。ただし、他の例では、固定基準値が使用されたり、或いは、他のエンジン動作パラメータが基準値を決定するために使用されたりしても良いことが理解されるだろう。
【００３９】
基準比較ロジック１３０は、デルタラムダロジック１２８によって演算されたラムダ信号の変化速度が、信号マップ１２２から出力された、酸素センサのラムダ信号に対する変化速度の許容範囲内であるか、許容範囲外であるかを決定するように動作する。基準値によって定義される範囲に属する変化速度は、酸素センサが正しく機能していることを表しているとみなされる。一方、基準によって定義される範囲外の変化速度は、酸素センサの故障を表しているとみなされ、基準比較ロジック１３０に故障信号５９を出力させる。その故障信号５９は、ＭＩＬを点灯させるために、ＥＣＵ４０に与えられる。
【００４０】
上述したように、示される例では、基準値は、決定された動作状態に従って、酸素センサの応答の許容変化速度の範囲を定義する。換言すると、パラメータは、応答に関する目標変動分（TgtDlt）を定義し、それは、酸素センサの測定された応答を示す計測されたラムダ変動分（LmdDlt）と比較される。例えば、酸素センサからのラムダ信号の変化速度が速すぎたり、遅すぎたりした場合（例えば、ラムダ信号の変化速度が、信号マップ１２２で定義された基準値を超えたり、下回った場合）、その両方ともが、酸素センサの故障を示すことになる。
【００４１】
図１０は、酸素センサ故障検出ユニット５４の効果を示すものである。線１３０は、平滑処理されたラムダ信号を表している。線１３２は、目標ラムダ信号を表している。固定タイミングではなく、ラムダ信号の転換期からスタートする測定時間を用いることで、更なる演算なくして、自動的に、センサ状態及びエンジン動作状態を明らかにすることができる。それゆえ、図２の酸素センサ故障検出ユニット５４のような酸素センサ故障検出ユニットの一例は、スタート時間が、例えば時点１３４，１３６，１３８に示されるように、ラムダ信号の転換期から決定されることを可能にする。図１０に見られるように、測定時間がそれらの転換期において開始される。それにより、図１０に示される測定タイミング２のための転換期の決定は、実際のセンサ応答の代わりにラムダ信号の変動分（LmdDlt）が測定されることを可能とし、それは、すべてのセンサ及び動作状態に対する診断がより正確になされることを意味する。図１０に示される例では、ラムダ信号の変動分（LmdDlt）が小さいので、不適切な応答が１４０にて正しく識別される。それに比較して、ラムダ信号の変動分（LmdDlt）が大きいので、適切な応答は、１４２，１４４にて正しく識別される。
【００４２】
図１１は、本発明の実施形態による酸素センサ故障検出ユニット５４によって採用される方策の効果の一例を示している。この図１１では、エンジン回転速度５５、エンジン負荷５７、ディザ信号５３から生じる目標ラムダ、及び測定された、或いは測定され平滑処理されたラムダ信号５１のための線を表している。
【００４３】
図１１に示される例においては、（決定転換期信号８８によって定義される）転換期から（測定終了信号９９によって定義される）測定の終了までの遅延が、動作状態に従って変化する。いろいろな例が図１１に示されている。符号１５２が付された測定は、測定トリガ信号９８（図８参照）によってトリガされた測定終了信号９９に応じて測定が終了される測定タイミングを表している。一方、符合１５４が付された測定は、測定トリガ信号９８が発生される前に、ディザ信号５３（図８参照）の変化によってトリガされた測定終了信号９９に応じて測定が終了される測定タイミングを表している。符合１５６が付与された測定は、エンジン動作状態の関数である測定遅延を表している。
【００４４】
図１２は、上述されたエンジンシステム１０を含む車両１５０の概略図である。
【００４５】
図１３は、測定ユニット５８ａの代替の実施例を示す。測定ユニット５８ａは、測定タイミングユニット５６を含む酸素センサ故障検出ユニット５４の一部として利用される。測定ユニット５８ａを含む酸素センサ故障検出ユニット５４は、酸素センサの故障を判断するために、図１４のフロー図に示される処理を実行する。
【００４６】
測定ユニット５８ａは、エンジン回転速度５５やエンジン負荷５７のようなエンジン動作パラメータを示す信号を受領する。測定ユニット５８ａは、測定タイミングユニット５６から決定転換期信号８８、及び本実施形態において少なくとも、図１４に示される診断機能のモニタ部分（３０３−３０９）を開始させるためのコマンド信号を示すタイミングディザ信号５３も、入力として受領する。
【００４７】
測定ユニット５８ａは、タイマ２０１、時間閾値テーブル２０５及びプロセッシングロジック２０７を実現するためのプログラムされたロジック回路を含んでいる。プロセッシングロジック２０７は、とりわけ、以下に詳細に説明されるように、時間の比較を実行する。プロセッシングロジック２０７は、例えば、ＥＣＵ４０に車両における故障表示ランプ（ＭＩＬ）を点灯するよう作動させたり、或いは他の場所に故障を示す有線又は無線信号を与えたりする故障信号２０９を出力する。測定ユニット５８ａは、タイマ２０１から受け取ったデータを記憶し、プロセッシングロジック２０７によってアクセス可能なメモリ２０３も含んでいる。図１３に示されるメモリ２０３は、特に測定ユニット５８ａに専用のメモリであるが、メモリ２０３は、ＥＣＵ４０の他の部分によってもアクセス可能なメモリによって形成されても良い。
【００４８】
タイマ２０１は、ディザ信号５３の受領と、決定転換期信号８８の受領とに対して時間を関連付ける。ディザ信号５３は、空燃比が強制的にリーンからリッチへ又はリッチからリーンへとステップ的に変化させられる診断機能を開始するためのコマンド信号に相当する。タイマ２０１は、ディザ信号５３と関連図けられた時間と決定転換期信号８８と関連付けられた時間との応答時間間隔を決定することによって応答遅延時間を定める。タイマ２０１は、応答時間間隔を表すデータをメモリ２０３に与える。メモリ２０３は、応答時間間隔を表すデータ及び以前の時間サンプルから得られた他の応答時間間隔を表す他のデータを保存する。
【００４９】
プロセッシングロジック２０７は、メモリ２０３に保存された応答遅延時間データにアクセスする。プロセッシングロジック２０７は、ディザ信号５３が空燃比にリーンからリッチへの応答が強制的に生じるように動作を開始したときに始まり、転換期が信号８８によって示されるように決定されたときに終わる時間間隔を定める。また、プロセッシングロジック２０７は、ディザ信号５３が空燃比にリッチからリーンへの応答が強制的に生ずるように動作を開始したときに始まり、転換期が信号８８によって示されるように決定されたときに終わる応答時間間隔を特定する。そして、プロセッシングロジック２０７は、強制的なリーンからリッチへの応答が生じるときの応答時間間隔の平均遅延時間と、強制的なリッチからリーンへの応答が生じるときの応答時間間隔の別の平均遅延時間とを演算する。
【００５０】
プロセッシングロジック２０７は、リーンからリッチへの応答時に対する時間閾値と、リッチからリーンへの応答時に対する別の時間閾値とを受け取る。プロセッシングロジック２０７からの要求に基づき、或いは周期的な方式により自動的に、時間閾値テーブル２０５は、受領したエンジンパラメータ信号５５，５７に基づき、リーン‐リッチ閾値及びリッチ‐リーン閾値を与える。プロセッシングロジック２０７は、演算されたリーン‐リッチ平均遅延時間とリーン‐リッチ閾値とを比較し、演算されたリッチ‐リーン平均遅延時間とリッチ‐リーン閾値とを比較する。いずれの閾値も上回っていない場合、プロセッシングロジック２０７は、センサ故障は生じていないと判定する。一方、閾値の一方又は他方を上回っている場合には、プロセッシングロジック２０７は故障を判定し、故障信号２０９を出力する。あるいは、プロセッシングロジック２０７は、リーン‐リッチ閾値とリッチ‐リーン閾値の両方を上回った場合に故障と判定するようにプログラムされても良い。
【００５１】
図１４は、測定ユニット５８ａを有する酸素センサ故障検出ユニット５４により実行される診断機能テストを示すフロー図である。ある開始条件が満足されたときに、診断機能テストがステップ３０１において開始される。その開始条件は、例えば、エンジンの回転速度、エンジン始動後の時間、及び／又はエンジン冷却水温度の少なくとも１つが所定範囲内となったこととしても良い。開始条件が満足されたと仮定すると、ＥＣＵ４０は、ステップ３０３において、空燃比をステップ的な方式で強制的に変化させるために、ディザ信号５３を発する。例えば、ディザ信号５３は、空燃比がリーンからリッチへ、又はリッチからリーンへ変化するように、燃料インジェクタ２８を介しての燃料量を強制的に変化させるよう動作を開始する。測定ユニット５８ａのタイマ２０１は、ディザ信号５３を受け取り、カウントを開始する。タイマ２０１は、ステップ３０５にて転換期が検出されるまで、ステップ３０７にて走り続ける。測定タイミングユニット５６は、前述した方式で（例えば、図３−６に関連する説明を参照）、例えばＵＨＥＧＯセンサ４８又はＨＥＧＯセンサ５２からの信号の転換期を定める。
【００５２】
メモリ２０３は、ステップ３０９において、診断機能動作がディザ信号５３によって開始されたときに始まり、センサ信号の転換期が判定されたときに終わる応答時間間隔である応答遅延時間を記憶する。そして、プロセッシングロジック２０７は、ステップ３１１において、応答遅延時間の十分なサンプルが得られたかを判定する。もし得られていなければ、追加の応答時間間隔を得るべく、ステップ３０３−３０９が繰り返される。サンプルの数は、１つと同じくらい少なくても良い。より多くのサンプルが必要とされる場合には、ディザ信号５３は、リッチ‐リーン応答とリーン‐リッチ応答との間で、交互に空燃比を変化させる。例えば、ステップ３０３−３０９が実行された最初のとき、空燃比がリーンからリッチへと変化させられたならば、ステップ３０３−３０９が実行される次回は、空燃比がリッチからリーンへと変化させられる応答を含み、その後、再びリーンーリッチ応答に戻る。このように、ステップ３０３における燃料の強制的な変化は、リッチ−リーン応答とリーン−リッチ応答とが切替えられる。応答時間間隔の連続したサンプルは、異なるリッチ／リーン応答を含んでいる。
【００５３】
プロセッシングロジック２０７は、ステップ３１３において、リッチ−リーン応答を持つ応答時間間隔のサンプルの平均遅延時間を算出する。また、プロセッシングロジック２０７は、ステップ３１３において、リーン−リッチ応答を持つ応答時間間隔のサンプルの平均遅延時間を算出する。再度述べるが、応答時間間隔のサンプルの数は、ただ１つのサンプルであっても良く、その場合、リッチ−リーン応答又はリーン−リッチ応答に対して決定される単一の応答時間間隔の遅延時間が平均遅延時間に等しくなる。
【００５４】
プロセッシングロジック２０７は、ステップ３１５において、リッチ−リーン応答時間間隔の平均遅延時間と、時間閾値テーブル２０５から得られた時間閾値とを比較し、及びリーン−リッチ応答時間間隔の平均遅延時間と、時間閾値テーブル２０５から得られた別の時間閾値とを比較する。閾値は、エンジン回転速度及びエンジン負荷パラメータ５５，５７に依存して、閾値テーブル２０５によって決定される。プロセッシングロジック２０７が、閾値の少なくとも１つを各々の平均遅延時間が超えていると判断した場合、プロセッシングロジック２０７は、ステップ３２１において、センサは故障していると判断する。一方、閾値のいずれをも越えていない場合には、プロセッシングロジック２０７は、ステップ３１９において、センサ故障は生じていないと判断する。プロセッシングロジック２０７は、リッチ−リーン閾値及びリーン−リッチ閾値の両方を超えた場合にのみ、ステップ３２１において故障と判断しても良い。あるいは、プロセッシングロジック２０７は、リッチ−リーン閾値をリッチ−リーン応答時間間隔の平均遅延時間だけが超えたときにのみ、又はリーン−リッチ閾値をリーン−リッチ応答時間間隔の平均遅延時間だけが超えたときにのみ、ステップ３２１において故障と判断しても良い。
【００５５】
以上、排気システム、その排気システムに設けられた酸素センサ、及びセンサ故障監視装置を含む内燃機関が説明された。センサ故障監視装置は、センサからの信号の転換期のためのタイミングを定め、この定めたタイミングを、センサからの信号の変化速度を測定するタイミングを決定するために使用し、それにより、信号の変化速度が閾値を超えた又は閾値よりも低下したときに故障を検出することができる。もしくは、センサからの信号の転換期のための決定されたタイミングは、診断機能が強制的にエンジンの空燃比を変化させたときにスタートする時間間隔の終了時点を決定するために利用されることもできる。この時間間隔は、時間閾値と比較され、時間間隔が時間閾値を越えている場合、センサの故障と判断される。診断機能が空燃比を強制的にリーンからリッチへ、あるいはリッチからリーンへ変化させるときの時間間隔の多数のサンプルは、センサ故障を判断するための、リーン−リッチ又はリッチ−リーン時間閾値と比較される平均時間を定めるために平均化されても良い。
【００５６】
上記の実施形態はかなり詳細に説明されたが、上記の説明が十分に理解されたならば、当業者にとって多くの変形や変更が明白となるであろう。請求の範囲は、そのような変形や変更のすべて、さらにそれらの均等物をも含むように解釈されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態による、内燃機関の一例の概略全体図である。
【図２】本発明の実施形態における、エンジン制御ユニットの一例の一部のブロック図である。
【図３】測定タイミングユニットの一例の概略ブロック図である。測定タイミングユニットの
【図４】転換期検出ロジックの一例の概略ブロック図である。
【図５】測定遅延ロジックの一例の概略ブロック図である。
【図６】測定遅延ロジックの動作を示す図である。
【図７】測定保留ロジックの一例の概略ブロック図である。
【図８】測定終了ロジックの一例の概略ブロック図である。
【図９】測定ユニットの一例の概略ブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態における、転換期検出の一例を示す図である。
【図１１】リーン−リッチ及びリッチ−リーン故障の検出を示す図である。
【図１２】車両の概略図である。
【図１３】代替の測定ユニットの概略ブロック図である。
【図１４】図１３に示される測定ユニットを有するエンジン制御ユニットの動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…エンジンシステム、２０…内燃機関、４０…エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、４８…自在加熱排ガス酸素（ＵＨＥＧＯ）センサ、５０…触媒コンバータ、５２…加熱排ガス酸素（ＨＥＧＯ）センサ、５４…酸素センサ故障検出ユニット、５６…測定タイミングユニット、５８，５８ａ…測定ユニット
【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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【図１３】
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【図１４】
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