特許 7415998 故障診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】故障診断方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240110BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 345

F02D41/22

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021052679

(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公開番号】P2022150189

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2022-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土屋 優太

(72)【発明者】

【氏名】作本 弘司

(72)【発明者】

【氏名】尼ヶ崎 真

【審査官】戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３２９０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５７９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６７９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１４３７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｄ ４１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのインジェクターからの燃料噴射量が過少であることを示す診断結果が得られた場合の、故障診断方法であって、
前記エンジンの吸気管に設けられたマスエアフローセンサーにより得られた実際の吸入空気量から目標吸入空気量を引いた差分を、給排気系の異常を検出するための第１閾値を用いて閾値判定する第１判断ステップと、
インジェクター関連のエラーコードが、前記燃料噴射量が過少であることを示すエラーコードと併発していないかを判断する第２判断ステップと、
前記エンジンの排気管に設けられたＮＯｘセンサーにより得られたＯ _２ 値を、ＮＯｘセンサーの故障を検出するための第２閾値を用いて閾値判定する第３判断ステップと、
前記第１判断ステップにおいて前記差分が前記第１閾値未満である判定結果が得られ、かつ前記第２判断ステップにおいて前記エラーコードが併発していない判断結果が得られ、かつ前記第３判断ステップにおいて前記Ｏ _２ 値が前記第２閾値未満である判定結果が得られた場合に、前記給排気系、前記インジェクター及び前記ＮＯｘセンサーは故障しておらず、前記マスエアフローセンサーの特性を基準特性に近づけるための補正係数を再学習する必要性があると判断する第４判断ステップと、
を含む、故障診断方法。

【請求項2】

前記エンジンの吸気管に設けられたマスエアフローセンサーにより得られた実際の吸入空気量から目標吸入空気量を引いた差分が、前記第１閾値以上の場合、吸排気系が異常であると判断するステップを、さらに含む、
請求項１に記載の故障診断方法。

【請求項3】

インジェクター関連のエラーコードが併発していた場合、前記インジェクターが故障していると判断するステップを、さらに含む、
請求項１又は２に記載の故障診断方法。

【請求項4】

前記ＮＯｘセンサーにより得られたＯ _２ 値が前記第２閾値以上の場合、前記ＮＯｘセンサーが故障していると判断するステップを、さらに含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の故障診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ディーゼルエンジンを有する車両における故障診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料噴射量が少ない場合に故障と判定し、正常なインジェクターを誤って交換してしまう場合がある。

【0003】

特許文献１等には、インジェクターの故障診断方法が開示されている。特許文献１には、インジェクターの故障している気筒を特定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０１４３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、燃料噴射量が少なくなった原因がインジェクターの故障でないにもかかわらず、インジェクターを交換してしまうと、無駄に修理費用が発生してしまう。

【0006】

また、燃料噴射量が少なくなった原因がインジェクターの故障でないにもかかわらず、燃料噴射量が少なくなった場合に特許文献１のようなインジェクターの故障診断を行うことは、無駄な診断処理を行うことに繋がる。

【0007】

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、インジェクターからの燃料噴射量が少なくなった場合に、的確かつ効率的に故障原因を診断することができる、故障診断方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の故障診断方法の一つの態様は、
エンジンのインジェクターからの燃料噴射量が過少であることを示す診断結果が得られた場合の、故障診断方法であって、
前記エンジンの吸気管に設けられたマスエアフローセンサーにより得られた実際の吸入空気量から目標吸入空気量を引いた差分を、給排気系の異常を検出するための第１閾値を用いて閾値判定する第１判断ステップと、
インジェクター関連のエラーコードが、前記燃料噴射量が過少であることを示すエラーコードと併発していないかを判断する第２判断ステップと、
前記エンジンの排気管に設けられたＮＯｘセンサーにより得られたＯ _２ 値を、ＮＯｘセンサーの故障を検出するための第２閾値を用いて閾値判定する第３判断ステップと、
前記第１判断ステップにおいて前記差分が前記第１閾値未満である判定結果が得られ、かつ前記第２判断ステップにおいて前記エラーコードが発生していない判断結果が得られ、かつ前記第３判断ステップにおいて前記Ｏ _２ 値が前記第２閾値未満である判定結果が得られた場合に、前記給排気系、前記インジェクター及び前記ＮＯｘセンサーは故障しておらず、前記マスエアフローセンサーの特性を基準特性に近づけるための補正係数を再学習する必要性があると判断する第４判断ステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、インジェクターからの燃料噴射量が少なくなった場合に、的確かつ効率的に故障原因を診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る故障診断方法が適用されるディーゼルエンジンとその周辺構成の一例を示す模式図

【図2】燃料噴射過少診断処理の説明に供する図

【図3】実施の形態に係る故障診断方法の説明に供するフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

まず、本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン１とその周辺構成について、図１を用いて説明する。

【0013】

図１は、実施の形態に係る故障診断方法が適用されるディーゼルエンジン１とその周辺構成の一例を示す模式図である。図１において、実線の矢印は気体の流れを示し、破線の矢印は電気信号の流れを示している。

【0014】

図１において符号を付して示す各構成要素は、例えば、車両に搭載される。

【0015】

ディーゼルエンジン１は、例えば、４つの気筒２を有する。ディーゼルエンジン１には、各気筒２内の燃焼室（図示略）に燃料を噴射するインジェクター（図示せず）が設けられている。

【0016】

ディーゼルエンジン１の上流側には、インテークマニホールド３を介して、車両の外部から取り込まれ、ディーゼルエンジン１に供給されるエアーが流れる吸気管４が接続されている。

【0017】

ディーゼルエンジン１の下流側には、エキゾーストマニホールド５を介して、ディーゼルエンジン１から排出された排ガスが流れる排気管６が接続されている。

【0018】

吸気管４と排気管６との間には、ターボチャージャー（過給機）７が設けられている。ターボチャージャー７は、吸気管４に配置されたコンプレッサー８と、排気管６に配置された排気タービン９とを有する。排気タービン９は、ディーゼルエンジン１から排出された排ガスによって駆動される。コンプレッサー８は、その排気タービン９の駆動によって同軸駆動され、エアーを圧縮する。

【0019】

また、吸気管４には、コンプレッサー８により圧縮された空気を冷却するインタークーラ１０が設けられている。インタークーラ１０により冷却された空気は、ディーゼルエンジン１の各気筒２内の燃焼室に流入する。

【0020】

また、吸気管４には、吸気管４を流れるエアーの流量を検出するＭＡＦ（Mass Air flow）センサー１４が設けられている。ＭＡＦセンサー１４は、検出した流量（以下、ＭＡＦ値と呼ぶこともある）を示す信号を、適宜、故障診断装置１００へ出力する。

【0021】

また、排気管１５には、ＮＯｘセンサー１５が設けられている。ＮＯｘセンサー１５は、検出したＮＯｘ濃度を示す信号を、適宜、故障診断装置１００へ出力する。

【0022】

ＭＡＦ値及びＮＯｘ濃度は、後述する故障診断装置１００の故障診断処理に用いられる。

【0023】

ＥＧＲ配管１１は、一端がインテークマニホールド３に接続され、他端がエキゾーストマニホールド５に接続されている。エンジン１から排出された排ガスの一部（以下、ＥＧＲガスという）は、エキゾーストマニホールド５を介して、ＥＧＲ配管１１へ流入する。ＥＧＲ配管１１へ流入したＥＧＲガスは、インテークマニホールド３へ還流される。

【0024】

ＥＧＲ配管１１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー１２が設けられている。また、ＥＧＲ配管１１には、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ１３が設けられている。ＥＧＲバルブ１３の開閉は、図示しないコントローラーにより制御される。

【0025】

以上、本実施の形態に係る故障診断方法が適用されるディーゼルエンジン１とその周辺構成例について説明した。

【0026】

次に、本実施の形態に係る故障診断方法を実行する故障診断装置１００について説明する。

【0027】

実際上、故障診断装置１００は、ＥＣＭ（Engine Control Module）の一部分により具現化されている。故障診断装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。故障診断装置１００による故障診断処理は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

【0028】

本実施の形態による故障診断処理が実行されるのに先立って、図２に示した燃料噴射過少診断処理が行われる。この処理も、例えばＥＣＭにより行われる。

【0029】

燃料噴射過少診断処理では、閾値算出３Ｄマップ２０１によりエンジン回転数及び目標噴射量に応じた閾値を得るとともに、閾値算出２Ｄマップ２０２により吸気温に応じた閾値を得、乗算部２０３によりこれらの閾値同士を乗算する。

【0030】

また、実空燃比算出部２０５がＮＯｘセンサー１５により得られたＯ _２ 値により実空燃比を算出し、理論空燃比算出部２０７がＭＡＦ値、目標噴射量及び係数により理論空燃比を算出する。除算部２０６では、実空燃比を理論空燃比で除算する。

【0031】

比較部２０４において、閾値の乗算結果よりも、実空燃比を理論空燃比で除算した値の方が大きい場合に、燃料噴射量が過少であると診断される。なお、燃料噴射量が過少であることの診断は、勿論、図２で示した方法以外の方法で行ってもよい。

【0032】

このようにして、燃料噴射量が過少であると診断されると、故障診断装置１００は、図３の噴射量過少診断時処理を実行する。

【0033】

故障診断装置１００は、ステップＳ１１で実ＭＡＦ値を取得し、ステップＳ１２で目標ＭＡＦ値を取得する。なお、実ＭＡＦ値とは、実際の吸入空気量であり、ＭＡＦセンサー１４により測定された実際のセンサー値である。目標ＭＡＦ値とは、目標とする吸入空気量であり、例えば、エンジン１の運転状態に基づいて参照されるベースマップ（不図示）に、吸気温度及び大気圧に応じた補正係数を乗じることで設定される値である。

【0034】

故障診断装置１００は、続くステップＳ１３において、実ＭＡＦ値から目標ＭＡＦ値を引いた差分が閾値Ｔｈ１以上か否か判断し、閾値Ｔｈ１以上であった場合には吸排気系に異常があると判断して、ステップＳ１４に移って、吸排気系が異常であることを通知する。

【0035】

これに対して、ステップＳ１３において否定結果が得られた場合、故障診断装置１００は、ステップＳ１５に移って、インジェクター関連のエラーコード（ＤＴＣ）を併発していないかを判断する。インジェクター関連のエラーコードを併発している場合には、故障診断装置１００はインジェクターが故障していると判断し、ステップＳ１６に移って、インジェクターを修理することを指示する通知を行う。

【0036】

ステップＳ１５において否定結果が得られた場合、故障診断装置１００は、ステップＳ１７に移って、ＮＯｘセンサー１５のＯ _２ 値を取得し、続くステップＳ１８において、Ｏ _２ 値が閾値Ｔｈ２以上か否か判断する。なお、換言すれば、ステップＳ１８では、Ｏ _２ 値が閾値Ｔｈ２未満か否か判断していると言うことができる。

【0037】

故障診断装置１００は、Ｏ _２ 値が閾値Ｔｈ２以上の場合、ＮＯｘセンサー１５が故障していると判断し、ステップＳ１９に移って、ＮＯｘセンサー１５の交換を指示する通知を行う。ここで、閾値Ｔｈ２は、高度に応じて変更することが好ましい。このようにすれば、平地以外でもＮＯｘセンサー１５の故障を診断できる。

【0038】

これに対して、故障診断装置１００は、Ｏ _２ 値が閾値Ｔｈ２未満の場合、ＭＡＦセンサーの再学習が必要であると判断し、ステップＳ２０に移って、ＭＡＦセンサー１４を再学習することを指示する。

【0039】

ここでＭＡＦセンサーの学習については、既知の技術なので簡単に説明する。燃料噴射制御部はＭＡＦ値を用いてインジェクターから噴射する燃料の量を制御する。ＭＡＦセンサーの学習とは、使用過程で特性が変化したＭＡＦセンサーを基準特性に近づくように、ＭＡＦ値に加算する補正係数を学習により求めることである。

【0040】

続くステップＳ２１において、故障診断装置１００は、燃料噴射量が過少であることを示すエラーコードが依然として出されているかを判断する。故障診断装置１００は、エラーコードがまだ出されている場合には、ステップＳ２２に移って、修理書を見ることを指示する通知を行う。これに対して、故障診断装置１００は、エラーコードが出されていない場合には、ステップＳ２３に移って、正常になったことを通知する。

【0041】

以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン１の吸気管４に設けられたマスエアフローセンサー１４により得られた実際の吸入空気量（実ＭＡＦ値）から目標吸入空気量（目標ＭＡＦ値）を引いた差分が、第１閾値Ｔｈ１以上か否かを判断する第１判断ステップ（Ｓ１３）と、インジェクター関連のエラーコードを併発しているか否かを確認する第２判断ステップ（Ｓ１５）と、エンジン１の排気管６に設けられたＮＯｘセンサー１５により得られたＯ _２ 値が第２閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判断する第３判断ステップ（Ｓ１８）と、第１判断ステップ（Ｓ１３）、第２判断ステップ（Ｓ１５）及び第３判断ステップ（Ｓ１８）の判定結果に基づいて、マスエアフローセンサー１４の補正係数を再学習する必要性を判断する第４判断ステップ（Ｓ２０）と、を含む。

【0042】

これにより、インジェクターからの燃料噴射量が過少である原因がマスエアフローセンサーにあり、マスエアフローセンサー１４の補正係数の再学習の必要性を的確かつ効率的に診断できるようになる。

【0043】

また、本実施の形態によれば、エンジン１の吸気管４に設けられたマスエアフローセンサー１４により得られた実際の吸入空気量（実ＭＡＦ値）から目標吸入空気量（目標ＭＡＦ値）を引いた差分が、第１閾値Ｔｈ１以上の場合、吸排気系が異常であると判断するステップ（Ｓ１３、Ｓ１４）を、さらに含む。

【0044】

これにより、インジェクターからの燃料噴射量が過少である原因が吸排気系の異常であることを的確かつ効率的に診断できるようになる。

【0045】

また、本実施の形態によれば、インジェクター関連のエラーコード（ＤＴＣ）を併発していないかを判断し、インジェクター関連のエラーコードを併発している場合、インジェクターが故障していると判断するステップ（Ｓ１５、Ｓ１６）を、さらに含む。

【0046】

これにより、インジェクターからの燃料噴射量が過少である原因がインジェクターの故障であることを的確かつ効率的に診断できる。

【0047】

また、本実施の形態によれば、ＮＯｘセンサー１５により得られたＯ _２ 値が第２閾値Ｔｈ２以上の場合、ＮＯｘセンサー１５が故障していると判断するステップ（Ｓ１８、Ｓ１９）を、さらに含む。

【0048】

これにより、インジェクターからの燃料噴射量が過少である原因がＮＯｘセンサー１５の故障であることを的確かつ効率的に診断できる。

【0049】

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示は、ディーゼルエンジンを有する車両において、インジェクターからの燃料噴射量が過少であると診断された場合の、故障診断方法として有用である。

【符号の説明】

【0051】

１ ディーゼルエンジン
２ 気筒
３ インテークマニホールド
４ 吸気管
５ エキゾーストマニホールド
６ 排気管
７ ターボチャージャー
８ コンプレッサー
９ 排気タービン
１０ インタークーラ
１１ ＥＧＲ配管
１２ ＥＧＲクーラー
１３ ＥＧＲバルブ
１４ ＭＡＦセンサー
１５ ＮＯｘセンサー
１００ 診断装置

【図1】

【図2】

【図3】