JP6911642B2

JP6911642B2 - 診断装置および診断方法

Info

Publication number: JP6911642B2
Application number: JP2017164545A
Authority: JP
Inventors: 俊行臼井; 禎人若林
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: PH12018000222B1; MY193878A; CN109425495A; CN109425495B; JP2019044591A; PH12018000222A1

Description

本発明は、車両に搭載された所定のシステムの不調を診断する診断装置および診断方法に関する。

従来、車両の所定のシステムの不調（故障の前兆）や故障を診断する自己診断（ＯＢＤ：On board diagnostics）機能が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、第１閾値と、第１閾値より大きい第２閾値とを設定し、所定のシステムに係る所定値が第１閾値以上第２閾値未満である場合、所定のシステムが不調であると判定し、所定値が第２閾値以上である場合、所定のシステムが故障であると判定する自己診断機能がある。

特開２０１７−０７２４９３号公報

しかしながら、上述した自己診断機能では、所定のシステム自体が不調であることは判定できるが、不調の要因を特定することはできなかった。

本発明の目的は、車両に搭載された所定のシステムの不調の要因を特定できる診断装置および診断方法を提供することである。

本発明の診断装置は、車両の内燃機関へ供給されるエアの流量または前記内燃機関から排出されたＮＯｘを示す値を繰り返し測定し、測定された複数の値を生成するセンサと、前記複数の値のそれぞれに対して複数の不調レベルの１つを決定すると共に、単位時間内に前記複数の値が前記複数の不調レベルのそれぞれに到達した回数を計数する判定部と、前記複数の不調レベルと前記回数とに基づいて不調要因を特定する不調要因特定部と、を有する、診断装置であって、前記不調要因特定部は、前記不調レベルと前記回数に応じた複数の判定基準を有し、測定された前記不調レベルの高低と、計数された前記回数の多寡に応じて、異なる不調要因の特定を行い、前記不調要因特定部は、測定された不調レベル及び計数された回数が、複数の前記不調要因に該当する場合、所定優先度に従って不調要因を特定する。

本発明の診断方法は、車両の内燃機関へ供給されるエアの流量または前記内燃機関から排出されたＮＯｘを示す値を繰り返し測定し、測定された複数の値を生成し、前記複数の値のそれぞれに対して複数の不調レベルの１つを決定すると共に、単位時間内に前記複数の値が前記複数の不調レベルのそれぞれに到達した回数を計数し、前記複数の不調レベルと前記回数とに基づいて不調要因を特定する、診断方法であって、前記不調レベルと前記回数に応じた複数の判定基準に基づいて、測定された前記不調レベルの高低と、計数された前記回数の多寡に応じて、異なる不調要因が特定され、測定された不調レベル及び計数された回数が、複数の前記不調要因に該当する場合、所定優先度に従って不調要因が特定される。

本発明によれば、車両に搭載された所定のシステムの不調の要因を特定できる。

本発明の実施の形態に係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本発明の実施の形態に係る診断装置の構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態に係る経過時間に応じた検出流量の変化例を示すグラフ本発明の実施の形態に係る各特定用データの一例を示す図本発明の実施の形態に係る診断装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

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。

図１は、本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。

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。

ディーゼルエンジン１（内燃機関の一例）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）に燃料を噴射するコモンレール燃料噴射装置（図示略）が設けられている。

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に供給されるエアが流れる吸気管４が接続されている。

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。

吸気管４と排気管６との間には、ターボチャージャ（過給機）７が設けられている。ターボチャージャ７は、吸気管４に配置されたコンプレッサ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、エアを圧縮する。

また、吸気管４には、コンプレッサ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。

また、吸気管４には、吸気管４を流れるエアの流量を検出するＭＡＦセンサ（Mass flow sensor）１４が設けられている。ＭＡＦセンサ１４は、検出した流量（以下、検出流量という。所定値の一例）を示す信号を、適宜、診断装置１００へ出力する。検出流量は、後述する診断装置１００の処理に用いられる。

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。

ＥＧＲ配管１１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ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により制御される。

本実施の形態では、上述したＭＡＦセンサ１４、ターボチャージャ７、ＥＧＲクーラ１２、およびＥＧＲバルブ１３を「ＥＧＲシステム」と呼ぶ。また、本実施の形態では、診断装置１００は、ＥＧＲシステム（車両に搭載された所定のシステムの一例）の不調および故障を診断する。

以上、本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説明した。

次に、本実施の形態に係る診断装置１００の構成について、図２を用いて説明する。

図２は、本実施の形態に係る診断装置１００の構成の一例を示すブロック図である。

診断装置１００は、図示は省略するが、例えば、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。図２に示す各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

図２に示すように、診断装置１００は、判定部１０１および不調要因特定部１０２を有する。

判定部１０１は、ＭＡＦセンサ１４から検出流量を示す信号を所定の時間間隔で受け取り、その検出流量と、予め定められた閾値とを比較する。閾値は、複数定められている。

ここで、複数の閾値の例について、図３を用いて説明する。図３は、経過時間に応じた検出流量の変化例を示すグラフである。

図３に示すように、閾値ＴＨ１〜ＴＨ５が設定されている。閾値ＴＨ１が最も小さく、閾値ＴＨ２が最も大きい。閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２の間には、閾値ＴＨ３、閾値ＴＨ３より大きい閾値ＴＨ４、閾値ＴＨ４より大きい閾値ＴＨ５が設定されている。

以上、複数の閾値の例について説明した。以下、図２の説明に戻る。

判定部１０１は、検出流量が閾値ＴＨ１未満である場合、ＥＧＲシステムは健康である（不調でも、故障でもない）と判定する。

また、判定部１０１は、検出流量が閾値ＴＨ２以上である場合、ＥＧＲシステムは故障していると判定する。この場合、判定部１０１は、ＥＧＲシステムが故障している旨を示す情報を、所定装置へ出力（送信）する。所定装置は、例えば、車両に搭載された記憶装置または表示装置でもよいし、車両の外部に配置されたサーバ装置でもよい。

また、判定部１０１は、検出流量が閾値ＴＨ３以上かつ閾値ＴＨ４未満である場合、ＥＧＲシステムが不調レベル１であると判定する。不調レベル１は、不調の程度が軽い状態である。

また、判定部１０１は、検出流量が閾値ＴＨ４以上かつ閾値ＴＨ５未満である場合、ＥＧＲシステムが不調レベル２であると判定する。不調レベル２は、不調の程度が不調レベル１よりも重い状態である。

また、判定部１０１は、検出流量が閾値ＴＨ５以上かつ閾値ＴＨ２未満である場合、ＥＧＲシステムが不調レベル３であると判定する。不調レベル３は、不調の程度が不調レベル２よりも重い状態である。

このようにして、判定部１０１は、所定の時間間隔で取得された検出流量のそれぞれがどの不調レベルに属するかを検出する。このような処理を行うことから、判定部１０１を「不調レベル検出部」と呼んでもよい。そして、判定部１０１は、不調レベル毎に、検出された回数（以下、検出回数という）を算出（カウントと言い換えてもよい）する。

不調要因特定部１０２は、判定部１０１により算出された不調レベル毎の検出回数と、予め定められた特定用データとに基づいて、ＥＧＲシステムの不調の要因（以下、不調要因という）を特定する。本実施の形態では、不調要因が、ＥＧＲシステムの構成要素（ＭＡＦセンサ１４、ターボチャージャ７、ＥＧＲクーラ１２、またはＥＧＲバルブ１３）の不調である場合を例に挙げて説明する。

ここで、特定用データの例について、図４を用いて説明する。図４は、特定用データの例を示す図である。

図４に示すように、例えば、特定用データＡ〜Ｄが予め定められている。特定用データＡ〜Ｄでは、それぞれ、不調レベル毎の検出回数に応じて、不調とされる構成要素が定められている。なお、ここでは例として、検出回数の上限を３回としている。

特定用データＡは、不調レベル１〜３のいずれかが１回以上検出された場合、ＥＧＲクーラ１２が不調であることを示している。

特定用データＢは、不調レベル１〜３のいずれかが２回以上検出された場合、ＥＧＲバルブ１３が不調であることを示している。

特定用データＣでは、不調レベル２または３のいずれかが２回以上検出された場合、ターボチャージャ７が不調であることを示している。

特定用データＤでは、不調レベル３が２回以上検出された場合、ＭＡＦセンサ１４が不調であることを示している。

また、特定用データＡ〜Ｄには、それぞれ、適用すべき優先度が設定されている。例えば、特定用データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に優先度が高くなるように設定されている。これにより、判定部１０１により算出された所定の不調レベルの検出回数が複数の特定用データに当てはまる場合、優先度が高い方の特定用データが用いられる。換言すれば、特定用データＡ〜Ｄでは、不調要因毎に、特定されるべき優先度が設定されている。

以上、特定用データの例について説明した。以下、図２の説明に戻る。

例えば、判定部１０１によって不調レベル１〜３のいずれかが１回検出された場合、不調要因特定部１０２は、特定用データＡに基づいて、ＥＧＲクーラ１２が不調であると特定する。なお、不調レベル１〜３のいずれかが２回以上検出された場合は、特定用データＡよりも優先度の高い特定用データＢ〜Ｄのいずれかに基づいて、不調の構成要素が特定される。

また、例えば、判定部１０１によって不調レベル１が２回または３回検出された場合、不調要因特定部１０２は、特定用データＡ、Ｂのうち優先度の高い特定用データＢに基づいて、ＥＧＲバルブ１３が不調であると特定する。なお、不調レベル２、３のいずれかが２回以上検出された場合は、特定用データＢよりも優先度の高い特定用データＣ、Ｄのいずれかに基づいて、不調の構成要素が特定される。

また、例えば、判定部１０１によって不調レベル２が２回または３回検出された場合、不調要因特定部１０２は、特定用データＢ、Ｃのうち優先度の高い特定用データＣに基づいて、ターボチャージャ７が不調であると特定する。なお、不調レベル３が２回以上検出された場合は、特定用データＣよりも優先度の高い特定用データＤに基づいて、不調の構成要素が特定される。

また、例えば、判定部１０１によって不調レベル３が２回または３回検出された場合、不調要因特定部１０２は、特定用データＤに基づいて、ＭＡＦセンサ１４が不調であると特定する。

以上のように、不調要因特定部１０２は、特定用データＡ〜Ｄにおいて、所定の不調レベルの検出回数に対して複数の不調要因が設定されている場合、複数の不調要因のうち優先度が最も高い不調要因を選択する。

なお、不調要因特定部１０２は、上述のようにして特定した不調要因を示す情報を、所定装置へ出力（送信）する。所定装置は、例えば、車両に搭載された記憶装置または表示装置でもよいし、車両の外部に配置されたサーバ装置でもよい。

以上、本実施の形態に係る診断装置１００の構成について説明した。

次に、診断装置１００の動作について、図５を用いて説明する。

図５は、診断装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図５に示す動作は、例えば、検出流量が閾値ＴＨ１を超え、かつ、閾値ＴＨ２に至る前に行われる。

まず、判定部１０１は、所定の時間間隔で、ＭＡＦセンサ１４から検出流量を取得する（ステップＳ１０１）。

次に、判定部１０１は、各検出流量と各閾値ＴＨ３〜５との比較を行うことで各検出流量が属する不調レベルを検出し、その検出結果に基づいて、不調レベル毎の検出回数を算出する（ステップＳ１０２）。

次に、判定部１０１は、不調レベル毎の検出回数と、特定用データＡ〜Ｄとに基づいて、不調要因（例えば、ＥＧＲシステムの構成要素）を特定する（ステップＳ１０３）。

以上、診断装置１００の動作について説明した。

これまで詳述してきたように、本発明の診断装置１００によれば、ＥＧＲシステムが不調であることだけでなく、そのＥＧＲシステムのどの構成要素が不調であるのかを特定することができる。その結果、例えば、車両の整備時や入庫時等において、作業者が、不調の構成要素の取り換え作業を簡単に行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、ＭＡＦセンサ１４で検出されたエアの流量を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、排気管６に設けられたＮＯｘセンサ（図示略）で検出されたＮＯｘ濃度（所定値の一例）を用いてもよい。

［変形例２］
実施の形態では、不調レベルが３段階である場合を例に挙げて説明したが、不調レベルは２段階であってもよいし、４段階以上であってもよい。また、実施の形態では、不調レベルの検出回数が３回を上限とする場合を例に挙げて説明したが、検出回数は４回以上を上限としてもよい。

［変形例３］
実施の形態では、診断の対象となるシステムがＥＧＲシステムである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。診断の対象となるシステムは、例えば、燃料供給システムや後処理システムであってもよい。その場合、特定される不調要因は、それらのシステムの構成要素（デバイス、部品等）であってもよい。

［変形例４］
実施の形態では、特定用データＡ〜Ｄに優先度を設定する場合を例に挙げて説明したが、優先度は設定しなくてもよい。その場合、判定部１０１により算出された所定の不調レベルの検出回数が複数の特定用データに当てはまるときには、不調要因特定部１０２は、複数の不調要因を特定してもよい。

例えば、判定部１０１によって不調レベル１が２回または３回検出された場合、不調要因特定部１０２は、特定用データＡ、Ｂの両方に基づいて、ＥＧＲクーラ１２またはＥＧＲバルブ１３が不調であると特定してもよい。

［変形例５］
実施の形態において、診断装置１００は、不調要因を特定した後、さらに、その不調要因について、別の検出値を用いて不調レベルを特定してもよい。

例として、ＥＧＲクーラ１２の不調が特定された後の処理について、以下に説明する。

まず、判定部１０１は、ＥＧＲクーラ１２の下流側の温度（例えば、ＥＧＲ配管１１に設けられた温度センサにより検出される温度。以下、検出温度という）を所定の時間間隔で取得する。

次に、判定部１０１は、各検出温度が属する不調レベルを検出し、不調レベル毎の検出回数を算出する。不調レベルは、図３に示した不調レベル１〜３と同様に、複数の閾値によって複数設定されている。

次に、不調要因特定部１０２は、検出回数が最も多い不調レベルを特定する。

このように、検出流量とは異なる検出温度を用いて、特定された不調要因について不調レベルを特定することで、さらに診断の精度が向上する。

＜本開示のまとめ＞
本発明の診断装置は、車両に搭載された所定のシステムに係る所定値が第１閾値以上であり、前記第１閾値より大きい第２閾値未満である場合に、前記システムが不調であると診断する診断装置であって、前記第１閾値と前記第２閾値との間には、前記第１閾値と前記第２閾値との間に設定された少なくとも１つの閾値によって区切られた複数の不調レベルが設定されており、所定の時間間隔で取得された前記所定値のそれぞれが前記複数の不調レベルのうちどの不調レベルに属するかを検出し、前記不調レベル毎の検出回数を算出する不調レベル検出部と、算出された前記不調レベル毎の検出回数と、前記不調レベル毎の検出回数に対して前記システムの不調要因が定められた特定用データとに基づいて、前記システムの不調要因を特定する不調要因特定部と、を有する。

なお、上記診断装置において、前記不調要因特定部は、前記特定用データにおいて、所定の不調レベルの検出回数に対して複数の不調要因が設定されており、前記不調要因毎に優先度が設定されている場合、前記複数の不調要因のうち前記優先度が最も高い不調要因を選択してもよい。

また、上記診断装置において、前記システムは、ＥＧＲシステムであり、前記不調要因は、前記ＥＧＲシステムの構成要素の不調であってもよい。

また、上記診断装置において、前記所定値は、前記車両の内燃機関へ供給されるエアの流量、または、前記内燃機関から排出された排ガス中のＮＯｘ濃度であってもよい。

本発明の診断方法は、車両に搭載された所定のシステムに係る所定値が第１閾値以上であり、前記第１閾値より大きい第２閾値未満である場合に、前記システムが不調であると診断する診断方法であって、前記第１閾値と前記第２閾値との間には、前記第１閾値と前記第２閾値との間に設定された少なくとも１つの閾値によって区切られた複数の不調レベルが設定されており、所定の時間間隔で前記所定値を取得するステップと、取得された前記所定値のそれぞれが前記複数の不調レベルのうちどの不調レベルに属するかを検出し、前記不調レベル毎の検出回数を算出するステップと、算出された前記不調レベル毎の検出回数と、前記不調レベル毎の検出回数に対して前記システムの不調要因が定められた特定用データとに基づいて、前記システムの不調要因を特定するステップと、を有する。

本発明は、車両に搭載された所定のシステムの不調を診断する診断装置および診断方法に適用できる。

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
８コンプレッサ
９排気タービン
１０インタークーラ
１１ＥＧＲ配管
１２ＥＧＲクーラ
１３ＥＧＲバルブ
１４ＭＡＦセンサ
１００診断装置
１０１判定部
１０２不調要因特定部

Claims

車両の内燃機関へ供給されるエアの流量または前記内燃機関から排出されたＮＯｘを示す値を繰り返し測定し、測定された複数の値を生成するセンサと、
前記複数の値のそれぞれに対して複数の不調レベルの１つを決定すると共に、単位時間内に前記複数の値が前記複数の不調レベルのそれぞれに到達した回数を計数する判定部と、
前記複数の不調レベルと前記回数とに基づいて不調要因を特定する不調要因特定部と、を有する、診断装置であって、
前記不調要因特定部は、前記不調レベルと前記回数に応じた複数の判定基準を有し、測定された前記不調レベルの高低と、計数された前記回数の多寡に応じて、異なる不調要因の特定を行い、
前記不調要因特定部は、測定された不調レベル及び計数された回数が、複数の前記不調要因に該当する場合、所定優先度に従って不調要因を特定する、
診断装置。
車両の内燃機関へ供給されるエアの流量または前記内燃機関から排出されたＮＯｘを示す値を繰り返し測定し、測定された複数の値を生成し、
前記複数の値のそれぞれに対して複数の不調レベルの１つを決定すると共に、単位時間内に前記複数の値が前記複数の不調レベルのそれぞれに到達した回数を計数し、
前記複数の不調レベルと前記回数とに基づいて不調要因を特定する、診断方法であって、
前記不調レベルと前記回数に応じた複数の判定基準に基づいて、測定された前記不調レベルの高低と、計数された前記回数の多寡に応じて、異なる不調要因が特定され、
測定された不調レベル及び計数された回数が、複数の前記不調要因に該当する場合、所定優先度に従って不調要因が特定される、
診断方法。