(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【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。
【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。