(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に備えたスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサの故障を検出する内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置において、前記内燃機関が所定エンジン回転数の範囲内で運転されていることを検出する運転状態検出手段と、この運転状態を検出している間に前記スロットル開度センサのスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサの出力電圧異常と判定する異常検出手段とを備えることを特徴とする内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置。
【請求項２】
前記所定エンジン回転数の範囲は、スロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置。
【請求項３】
前記異常検出手段から得られる異常情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置。
【請求項４】
前記異常検出手段から得られる異常情報を表示する異常表示手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スロットル開度センサの故障を検出する内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、船舶に搭載した船外機では、船外機の点火時期、燃料噴射量を決定する上で、スロットル開度センサからの情報は、開度電圧からエンジン負荷の大きさの情報とし、点火時期、噴射時間マップの軸データとし、開度電圧の変化率から運転者の加速、減速操作の情報を得る等、エンジン運転機能上重要なセンサである。また、スロットル開度センサからの情報は、例えばオーバーヒート検出時の回転数制御の解除等にも利用される。
【０００３】
このため、船外機には、スロットル開度センサ故障検出装置を備え、内燃機関の吸気通路に備えたスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサの故障を検出するものがあり、例えば断線、ショートのみを検出し、スロットルセンサ出力電圧の両端で上下限を設けてある値以上、以下をそれぞれショート、断線としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、断線、ショート相当の電圧変化が発生すれば検出できるが、その状態ではすでに運転性が低下する状態に至っており、運転者から見ると運転性が大きく低下する前に故障の検出ができた方が望ましい。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、スロットル弁が動いていない状態を間接的に判定し、スロットル開度センサの出力電圧が変化したことを検出し、しかもエンジン運転中に検出でき、故障の発生が一時的なものであっても、その故障情報を発生後に確認できる内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関の吸気通路に備えたスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサの故障を検出する内燃機関のスロットル開度センサ故障検出装置において、前記内燃機関が所定エンジン回転数の範囲内で運転されていることを検出する運転状態検出手段と、この運転状態を検出している間に前記スロットル開度センサのスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサの出力電圧異常と判定する異常検出手段とを備えることを特徴としている。運転状態を検出している間にスロットル開度センサのスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサの出力電圧異常と判定することで、スロットル弁が動いていない状態を間接的に判定しスロットル開度センサ出力電圧が変化したことを検出し、しかもエンジン運転中に検出でき、電圧変化を引き起こす故障の検出が自己診断できる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記所定エンジン回転数の範囲が、スロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域であることを特徴としている。スロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域でスロットル開度センサの出力電圧異常を判定することで故障を確実に検出することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記異常検出手段から得られる異常情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴としている。異常情報を記憶することで、故障の発生を過去にさかのぼって確認でき、故障部品の特定を早く行うことができる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記異常検出手段から得られる異常情報を表示する異常表示手段を備えることを特徴としている。異常情報を表示することで、故障の発生を容易に確認することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。この発明の実施の形態は、船外機に搭載される内燃機関に適用したものであり、図１は船舶に船外機を搭載した状態を示す図、図２は船外機の構成を示す図である。
【００１１】
船舶１は水面２に浮かべられており、矢印Ｆｒは船舶１の前進方向を示し、以下の説明で左右とは前進方向に向かっていうものとする。船舶１の船体３の後部には、船外機４が着脱自在に装着されている。船外機４は、船体３の後部に着脱自在に取り付けられるクランプブラケット６と、クランプブラケット６に枢支軸７を介して上下回動自在に枢支されるスイべルブラケット８と、このスイベルブラケット８を上下方向に回動させる油圧シリンダ９と、スイベルブラケット８に支持される推進ユニット１０とを備えている。
【００１２】
推進ユニット１０は、スイベルブラケット８に支持されるケース１２を有し、このケース１２の上部に内燃機関１３が取り付けられ、内燃機関１３をその上方から覆うカウリング１４が設けられている。内燃機関１３の下方でケースｌ２内には軸心がほぼ垂直の動力伝達軸１５が設けられ、また、ケース１２の下端部には軸心が前後方向に延び、動力伝達軸１５に連結されたプロぺラ軸ｌ６が回転自在に支持されており、プロペラ軸１６にはプロペラ１７が取り付けられている。
【００１３】
船体３には燃料タンク４１が配設されており、燃料タンク４１は、手動の低圧燃料ポンプ４８、チューブ５０を介して燃料供給装置３９に接続されている。内燃機関１３は、水冷式２サイクルＶ型６気筒クランク軸縦置きエンジンで、ケース１２に支持されるクランクケース２０を有し、クランクケース２０には軸心がほぼ垂直のクランク軸２１が回転自在に支持されている。クランクケース２０には、各気筒を構成するシリンダ本体２２がＶ字型をなすように突設されている。シリンダ本体２２には各気筒毎にシリンダ穴２３が形成され、各シリンダ穴２３にそれぞれピストン２４が摺動自在に嵌合され、これら各ピストン２４はコンロッド２５によりクランク軸２１に連結されている。
【００１４】
また、クランクケース２０にはその内外を連通させる吸気ポート２７が各気筒毎に形成されている。吸気ポート２７には、カウリング１４内の大気に開口する吸気装置２６が接続されている。この吸気装置２６は、吸気ポート２７に連通する吸気管２８と、この吸気管２８の上流側端部に取り付けられる吸気取入ハウジング３２を備え、吸気取入ハウジング３２には吸気口３３が形成されている。吸気管２８と吸気取入ハウジング３２の内部は互いに連通して吸気通路３０を形成しており、吸気取入ハウジング３２の外部から外気が吸気口３３、吸気通路３０、吸気ポート２７を経てクランクケース２０の内部に流入可能とされている。各吸気ポート２７にはそれぞれリード弁２９が設けられ、また、各吸気管２８には吸気通路３０の断面積を手動操作により調節するスロットル弁３１が設けられている。各シリンダ本体２２内で、シリンダ本体２２とピストン２４とで囲まれた空間が燃焼室３４であり、この燃焼室３４に対向して点火プラグ３５が配設されている。
【００１５】
各吸気管２８には、各気筒毎に燃料噴射弁３７が取り付けられ、各燃料噴射弁３７は磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式であり、リード弁２９よりも上流側の吸気通路３０内に燃料を噴射可能にしている。各燃料噴射弁３７には燃料を供給する燃料供給装置３９が設けられている。燃料供給装置３９は、各燃料噴射弁３７の各上流端を互いに連通させる燃料レール３８を有し、シリンダ本体２２の側壁にはべーパセパレータタンク４２が取り付けられ、ベーパセパレータタンク４２に燃料を供給可能とする手動の低圧燃料ポンプ４８、ダイヤフラム式の低圧燃料ポンプ４９とが設けられ、これら低圧燃料ポンプ４８、４９の間にはチューブ５０とフィルタ５１とが介設されている。
【００１６】
また、燃料供給装置３９には、べーパセパレータタンク４２内の燃料を加圧し高圧にして燃料レール３８に供給する高圧燃料ポンプ５２が設けられている。高圧燃料ポンプ５２は、配管５３により燃料レール３８に連結され、高圧燃料ポンプ５２の駆動により、べーパセパレータタンク４２内の燃料が加圧されて配管５３と燃料レール３８を経て各燃料噴射弁３７に供給される。また、燃料レール３８は、配管５４及びレギュレータ弁５９を介してべーパセパレータタンク４２内の上部に連結され、レギュレータ弁５９により、各燃料噴射弁３７に供給される燃料圧力が所定の高圧に調圧され、そして、燃料噴射弁３７はこの圧力に基づいて燃料を噴射する。
【００１７】
シリンダ本体２２の近傍にオイルタンク７５が配設されており、オイルタンク７５内のオイルは、オイルポンプ７６によりべーパセパレータタンク４２内に供給されここで燃料と混合されて、燃料噴射弁３７を通って燃焼室３４に供給され、内燃機関１３の潤滑を行うようにしている。また、シリンダ本体２２の６つの気筒の内、１つの気筒▲１▼の近傍にＯ2センサ７０が取り付けられている。
【００１８】
次に、燃料噴射制御について説明する。制御装置６８には、内燃機関１３の運転状態、船外機４や船舶１の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。すなわち、センサとして、クランク軸２１の回転角（回転数）を検出するクランク角センサ９０、クランクケース２０内の圧力を検出するクランク室内圧センサ９１、各気筒▲１▼〜▲６▼内の圧力を検出する筒内圧センサ９２、吸気通路３０内の温度を検出する吸気温度センサ９３、シリンダ本体２２の温度を検出するエンジン温度センサ９４、各気筒▲１▼〜▲６▼内の背圧を検出する背圧センサ９５、スロットル弁３１の開度を検出するスロットル開度センサ９６、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ９７、内燃機関１３の振動数を検出するエンジン振動センサ９８、内燃機関１３のマウント高さを検出するエンジンマウント高さ検出センサ９９、船外機４の動力伝達装置８０のニュートラル状態を検出するニュートラルセンサ１００、船外機４の上下回動位置を検出するトリム角検出センサ１０１、船舶１の速度を検出する船速センサ１０２、船舶１の姿勢を検出する船舶姿勢センサ１０３、大気圧を検出する大気圧センサ１０４、オイルレベルセンサ１０５が設けられ、そして、気筒▲１▼の近傍にＯ2センサ７０が設けられている。
【００１９】
制御装置６８は、これら各種センサの検出信号を演算処理し、制御信号を点火プラグ３５、燃料噴射弁３７、スロットル弁３１及びＩＳＣ８９に伝送する。空燃比制御は、Ｏ2センサ７０の検出信号（電圧値）に基づき、フィードバック制御による燃料噴射量の制御を行う。空燃比がリーン側からリッチ側になると燃料噴射量を減少させるように制御し、この制御により次第に空燃比がリーン側に変化してゆき、空燃比がリッチ側からリーン側になると燃料噴射量を増大させるように制御することにより、平均的に理論空燃比（空気過剰率λ＝１）となるように燃料噴射量を制御する。この実施形態では、気筒▲１▼についてはフィードバック制御により理論空燃比となるように燃料噴射量を制御すると共に、残りの気筒▲２▼〜▲６▼については、気筒▲１▼の空燃比を用い、各気筒▲２▼〜▲６▼の状態に応じて燃料噴射量を補正するように制御する。
【００２０】
この制御装置６８には、運転状態検出手段Ａ、異常検出手段Ｂ及び記憶手段Ｃとが備えられている。運転状態検出手段Ａでは、内燃機関１３がクランク軸２１の回転角（回転数）を検出するクランク角センサ９０のエンジン回転数に基づき所定エンジン回転数の範囲内で運転されていることを検出する。所定エンジン回転数の範囲は、スロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域であり、この回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域でスロットル開度センサの出力電圧異常を判定することで故障を確実に検出することができる。
【００２１】
また、異常検出手段Ｂは、運転状態検出手段Ａが運転状態を検出している間にスロットル開度センサ９６のスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサ９６の出力電圧異常と判定する。運転状態を検出している間にスロットル開度センサ９６のスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサ９６の出力電圧異常と判定することで、スロットル弁３１が動いていない状態を間接的に判定しスロットル開度センサ出力電圧が変化したことを検出し、しかもエンジン運転中に検出でき、電圧変化を引き起こす故障の検出が自己診断できる。
【００２２】
記憶手段Ｃには、異常検出手段Ｂから得られる異常情報を記憶し、この異常情報を記憶することで、故障の発生を過去にさかのぼって確認でき、故障部品の特定を早く行うことができる。また、異常検出手段Ｂから得られる異常情報を異常表示手段Ｄに表示し、このように異常情報を表示することで、故障の発生を容易に確認することができる。
【００２３】
また、スロットル開度センサ９６の故障を自己診断で検出した場合、フェールセーフ制御手段Ｄにより点火時期を固定して運転者に知らせることができる。このように、スロットル弁３１が動いていない状態を間接的に判定し、スロットル開度センサ９６の出力電圧が変化したことを検出し、しかもエンジン運転中に検出でき、故障の発生が一時的なものであっても、その故障情報を発生後に確認できる
また、この実施の形態では、フェールセーフ制御をする場合と、実施しない場合がある。フェールセーフ制御を実施する場合には、電圧変化の故障を検出してフェールセーフ制御ができるようにする。一方、フェールセーフ制御をしない場合には、異常情報の表示を行う。
【００２４】
図３はスロットル開度センサの故障判定フローチャートである。スロットル開度センサの故障判定制御の処理が開始されると（ステップａ１）、エンジン回転数が所定回転数の例えば３０００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｂ１）、３０００ｒｐｍ以上の場合には、エンジン回転数が所定回転数の例えば４５００ｒｐｍ以下か否かの判断を行い（ステップｃ１）、４５００ｒｐｍ以下の場合には、スロットル開度センサ９６の電圧値を保存する（ステップｄ１）。
【００２５】
この実施の形態では、エンジン回転数が所定回転数の例えば３０００ｒｐｍ以上で、例えば４５００ｒｐｍ以下のスロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域でスロットル開度センサ９６の出力電圧異常を判定することで故障を確実に検出することができるようにしている。
【００２６】
次に、保存した電圧値と現在の電圧値とを比較して、その電圧値の差が例えば２Ｖ以上か否かを判断し（ステップｅ１）、２Ｖ以上の場合にはエンジン回転数が所定回転数の例えば３０００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｆ１）、３０００ｒｐｍ以上の場合には、エンジン回転数が所定回転数の例えば４５００ｒｐｍ以下か否かの判断を行い（ステップｇ１）、４５００ｒｐｍ以下の場合には、スロットル開度センサ９６の故障と判定し（ステップｈ１）、スロットル開度センサ９６の故障を記憶する（ステップｉ１）。
【００２７】
図４は他の実施の形態のスロットル開度センサの故障判定フローチャートである。スロットル開度センサの故障判定制御の処理が開始されると（ステップａ２）、エンジン回転数が所定回転数の例えば３０００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｂ２）、３０００ｒｐｍ以上の場合には、エンジン回転数が所定回転数の例えば４５００ｒｐｍ以下か否かの判断を行い（ステップｃ２）、４５００ｒｐｍ以下の場合には、スロットル開度センサ９６の電圧値を保存する（ステップｄ２）。
【００２８】
次に、保存した電圧値と現在の電圧値とを比較して、その電圧値の差が例えば２Ｖ以上か否かを判断し（ステップｅ２）、２Ｖ以上の場合には所定時間例えば２秒以上経過したか否かを判断し（ステップｆ２）、急減速示のスロットル開度センサ９６の電圧の変化による後検出を除去する。この実施の形態では、所定時間例えば２秒以上経過したか否かを判断することで、例えば回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域で仮に運転者がスロットル弁３１を動かした場合に回転が低下することを除くためである。このように、急減速示のスロットル開度センサ９６の電圧の変化による後検出の除去は、所定時間待つか、あるいはこの実施の形態のように所定時間の間継続して検出を行なう。
【００２９】
そして、エンジン回転数が所定回転数の例えば３０００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｇ２）、３０００ｒｐｍ以上の場合には、エンジン回転数が所定回転数の例えば４５００ｒｐｍ以下か否かの判断を行い（ステップｈ２）、４５００ｒｐｍ以下の場合には、スロットル開度センサ９６の故障と判定し（ステップｉ２）、スロットル開度センサ９６の故障を記憶する（ステップｊ２）。
【００３０】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、実施の形態においては、船外機用エンジンに適用した例について説明しているが、自動車用エンジンに適用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明では、運転状態を検出している間にスロットル開度センサのスロットル電圧が所定の値以上変化しエンジン回転数が所定の範囲内の時にスロットル開度センサの出力電圧異常と判定することで、スロットル弁が動いていない状態を間接的に判定しスロットル開度センサ出力電圧が変化したことを検出し、しかもエンジン運転中に検出でき、電圧変化を引き起こす故障の検出が自己診断できる。
【００３２】
請求項２記載の発明では、スロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域でスロットル開度センサの出力電圧異常を判定することで故障を確実に検出することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明では、異常検出手段から得られる異常情報を記憶することで、故障の発生を過去にさかのぼって確認でき、故障部品の特定を早く行うことができる。
【００３４】
請求項４記載の発明では、異常検出手段から得られる異常情報を表示することで、故障の発生を容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船舶に船外機を搭載した状態を示す図である。
【図２】船外機の構成を示す図である。
【図３】スロットル開度センサの故障判定フローチャートである。
【図４】他の実施の形態のスロットル開度センサの故障判定フローチャートである。
【符号の説明】
１３  内燃機関
３１  スロットル弁
９６  スロットル開度センサ
Ａ  運転状態検出手段
Ｂ  異常検出手段
【図１】
0003797632.tif 000002
【図２】
0003797632.tif 000003
【図３】
0003797632.tif 000004
【図４】
0003797632.tif 000005