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技術 異常検出装置、異常検出方法及び異常検出システム

出願人 いすゞ自動車株式会社
発明者 米納尚利蔀克士藤川郁司
出願日 2016年8月3日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-152621
公開日 2018年2月8日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2018-021506
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関の複合的制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 車両用機関または特定用途機関の制御
主要キーワード 初期補正量 管理基地局 データ収集センター 補正量データ 経過日数 無線通信ユニット 変化パターン インスツルメントパネル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

燃料噴射量の補正量に基づく気筒異常検出精度を向上させる。

解決手段

異常検出装置1は、エンジン21が所定の状態である間の複数の気筒25それぞれの燃料噴射量の補正量を取得する取得部141と、取得部141が取得した複数の補正量を気筒25のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部13と、複数の補正量の変化パターンに基づいて、複数の気筒25のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部142と、を有する。

概要

背景

従来、複数の気筒を有する車両のエンジンにおいて、気筒間のばらつきの影響を軽減するために、各気筒における燃料噴射量を補正する技術が知られている。特許文献1は、各気筒の燃料噴射量の補正量と初期補正量との偏差が所定の範囲を超えた場合に、異常が発生したと判定する装置が開示されている。

概要

燃料噴射量の補正量に基づく気筒の異常検出精度を向上させる。異常検出装置1は、エンジン21が所定の状態である間の複数の気筒25それぞれの燃料噴射量の補正量を取得する取得部141と、取得部141が取得した複数の補正量を気筒25のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部13と、複数の補正量の変化パターンに基づいて、複数の気筒25のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部142と、を有する。

目的

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射量の補正量に基づく気筒の異常検出精度を向上させることができる異常検出装置、異常検出方法及び異常検出システムを提供する

効果

実績

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請求項1

車両に搭載された複数の気筒を有するエンジンの異常を検出する異常検出装置であって、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれの燃料噴射量の補正量を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記補正量を前記気筒のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部と、前記複数の補正量の変化パターンに基づいて、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部と、を有する異常検出装置。

請求項2

前記判定部は、前記補正量が所定の期間内に所定の回数以上にわたって所定の上限値以上又は下限値以下である場合に、当該補正量に対応する前記気筒に異常が発生したと判定する、請求項1に記載の異常検出装置。

請求項3

前記判定部は、前記エンジンが起動してから停止するまでの期間内のアイドル状態における前記補正量の最大値又は最小値を前記上限値又は前記下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定する、請求項2に記載の異常検出装置。

請求項4

前記判定部は、複数の前記期間内の複数の前記最大値又は最小値を前記上限値又は前記下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定する、請求項3に記載の異常検出装置。

請求項5

前記判定部は、複数の前記補正量の変化状態に基づいて、前記最大値及び前記最小値を推定し、推定した前記最大値及び前記最小値に基づいて、異常が発生したか否かを判定する、請求項3又は4に記載の異常検出装置。

請求項6

車両に搭載された複数の気筒を有するエンジンの異常を検出する方法であって、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれの燃料噴射量の補正量を取得するステップと、取得した複数の前記補正量を、前記補正量が用いられた時刻に関連付けて記憶部に記憶させるステップと、複数の時刻に対応する前記複数の補正量を基準値と比較することにより、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定するステップと、を有する異常検出方法。

請求項7

車両に搭載されたエンジンと、前記エンジンの異常を検出する異常検出装置と、を備える異常検出システムであって、前記エンジンは、複数の気筒それぞれの燃料噴射量を補正する制御部と、前記燃料噴射量の補正量を示す補正量データを、無線通信回線を介して前記異常検出装置に送信する通信部と、を有し、前記異常検出装置は、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれに対応する前記補正量データを取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記補正量を前記気筒のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部と、前記複数の補正量の変化パターンに基づいて、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部と、を有する異常検出システム。

技術分野

0001

本発明は、エンジンの異常を検出する異常検出装置、異常検出方法及び異常検出システムに関する。

背景技術

0002

従来、複数の気筒を有する車両のエンジンにおいて、気筒間のばらつきの影響を軽減するために、各気筒における燃料噴射量を補正する技術が知られている。特許文献1は、各気筒の燃料噴射量の補正量と初期補正量との偏差が所定の範囲を超えた場合に、異常が発生したと判定する装置が開示されている。

先行技術

0003

特開平9−177587号公報

発明が解決しようとする課題

0004

燃料噴射量の補正量は、さまざまな要因によって変動する。したがって、従来の技術のように、使用されている補正量と初期補正量との偏差が所定の範囲を超えたことによって異常が発生したと判定してしまうと、補正量の変動が一時的なものであり、異常が発生していないにもかかわらず、異常が発生したと誤判定してしまう場合があるという問題が生じていた。

0005

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射量の補正量に基づく気筒の異常検出精度を向上させることができる異常検出装置、異常検出方法及び異常検出システム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

本発明の第1の態様の異常検出装置は、車両に搭載された複数の気筒を有するエンジンの異常を検出する異常検出装置であって、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれの燃料噴射量の補正量を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記補正量を前記気筒のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部と、前記複数の補正量の変化パターンに基づいて、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部と、を有する。

0007

前記判定部は、例えば、前記補正量が所定の期間内に所定の回数以上にわたって所定の上限値以上又は下限値以下である場合に、当該補正量に対応する前記気筒に異常が発生したと判定する。

0008

前記判定部は、前記エンジンが起動してから停止するまでの期間内のアイドル状態における前記補正量の最大値又は最小値を前記上限値又は前記下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定してもよい。

0009

前記判定部は、複数の前記期間内の複数の前記最大値又は最小値を前記上限値又は前記下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定してもよい。

0010

前記判定部は、複数の前記補正量の変化状態に基づいて、前記最大値及び前記最小値を推定し、推定した前記最大値及び前記最小値に基づいて、異常が発生したか否かを判定してもよい。

0011

本発明の第2の態様の異常検出方法は、車両に搭載された複数の気筒を有するエンジンの異常を検出する方法であって、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれの燃料噴射量の補正量を取得するステップと、前記取得部が取得した複数の前記補正量を、前記補正量が用いられた時刻に関連付けて記憶部に記憶させるステップと、複数の時刻に対応する前記複数の補正量を基準値と比較することにより、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定するステップと、を有する。

0012

本発明の第3の態様の異常検出システムは、車両に搭載されたエンジンと、前記エンジンの異常を検出する異常検出装置と、を備える異常検出システムであって、前記エンジンは、複数の気筒それぞれの燃料噴射量を補正する制御部と、前記燃料噴射量の補正量を示す補正量データを、無線通信回線を介して前記異常検出装置に送信する通信部と、を有し、前記異常検出装置は、前記エンジンが所定の状態である間の前記複数の気筒それぞれに対応する前記補正量データを取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記補正量を前記気筒のそれぞれに関連付けて時系列に記憶する記憶部と、前記複数の補正量の変化パターンに基づいて、前記複数の気筒のいずれかに異常が発生したか否かを判定する判定部と、を有する。

発明の効果

0013

本発明によれば、燃料噴射量の補正量に基づく気筒の異常検出精度を向上させることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0014

本実施形態に係る異常検出システムの構成を示す図である。
本実施形態に係る車両のエンジン系の構成を示す図である。
エンジンを起動してからの補正量の変化の様子を示す模式図である。
異常検出装置の構成を示す図である。
判定部が、異常が発生したと判定する方法について説明するための図である。
異常検出装置が気筒の異常を検出する動作のフローチャートである。

実施例

0015

図1は、本実施形態に係る異常検出システムSの構成を示す図である。異常検出システムSは、異常検出装置1と車両Tとが連動して車両Tの異常を検出するシステムである。異常検出装置1は、各種の車両Tの状態を示すデータを収集するデータ収集センターCに設置されている。異常検出装置1は、無線通信回線を介して複数の車両Tと接続されており、それぞれの車両Tから所定の時間間隔で、車両Tの状態を示すデータを受信する。異常検出装置1は、車両Tから受信した各種のデータに基づいて車両Tの異常を検出する。

0016

異常検出装置1は、ネットワーク(例えばインターネット)を介して、車両Tを管理する管理基地局Mに設置されたコンピュータと接続されている。管理基地局Mは、例えば車両Tを所有する会社や車両Tを整備する会社である。管理基地局Mの社員は、異常検出装置1から車両Tに異常が発生したことの通知を受けると、車両Tの運転者に異常が発生していることを通知したり、車両Tの整備を行ったりすることで、重大な事故を未然に防ぐことができる。

0017

異常検出システムSは、車両Tの各気筒の燃料噴射量の補正値に基づいて、異常が発生している気筒を特定することができる。まず、車両Tが有する気筒を含むエンジン系の構成について説明する。

0018

[エンジン系2の構成]
図2は、本実施形態に係る車両Tのエンジン系2の構成を示す図である。本実施形態のエンジン系2は、多気筒(本実施形態では4気筒)のディーゼルエンジンを有する。エンジン系2は、エンジン21と、エンジン21に接続されている吸気通路22及び排気通路23と、コモンレール24と、4つの気筒25(25a〜25d)と、燃料噴射弁インジェクタ)26と、筒内圧センサ27と、クランク角センサ28と、制御部として機能するECU(Electronic Control Unit)29と、通信部30とを有する。

0019

コモンレール24は、燃料噴射弁26から各気筒25に噴射される燃料高圧状態貯留する。
気筒25には、各気筒25を識別するための気筒番号が割り振られている。気筒25a〜気筒25dには、それぞれ01〜04の気筒番号が割り振られている。

0020

燃料噴射弁26及び筒内圧センサ27は、それぞれの気筒25に対して設けられている。燃料噴射弁26は、ECU29の制御に基づいて定められた量の燃料を気筒25内に噴射する。筒内圧センサ27は、気筒25の内部の圧力すなわち筒内圧を検出し、検出した筒内圧をECU29に通知する。クランク角センサ28は、クランクシャフト回転角及びエンジンの回転数を検出し、検出した回転数をECU29に通知する。

0021

ECU29は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート出力ポート等を備えている。ECU29は、各気筒25の燃料噴射弁26から噴射される燃料量を制御する。また、ECU29は、気筒25間の回転変動のばらつきや燃焼状態のばらつきを低減するために、エンジン運転状態に基づいて定まる燃料噴射量を補正する。

0022

具体的には、ECU29は、アクセル開度に対応して予め定められたエンジン回転数と燃料噴射量との関係に基づいて、クランク角センサ28が検出したエンジン回転数に対応する燃料噴射量を決定する。この際、ECU29は、各気筒25の回転変動のばらつき量を検出し、回転変動のばらつき量に基づいて、各気筒25の燃料噴射量を補正する。ただし、ECU29が燃料噴射量を補正できる量には上限値及び下限値があり、上限値又は下限値を超える補正が必要な場合、補正量は上限値又は下限値に設定される。

0023

ECU29は、エンジン21を起動してから停止するまでの間において、エンジン21がアイドル状態である間の各気筒25の補正量の最大値又は最小値を、気筒番号に関連付けてRAMに記憶させる。ECU29は、例えば、エンジン21を起動してから補正量が安定した後の補正量を定期的にRAMに記憶させる。

0024

図3は、エンジン21を起動してからの補正量の変化の様子を示す模式図である。補正量は、エンジン21の内部温度によって変化し、例えば図3に示すように、エンジン21を起動してからの時間が経過するにつれて、補正量が徐々に大きくなった後に安定する。安定した時点での補正量は、エンジン21を起動してから停止するまでの間における補正量の最大値又は最小値にほぼ等しい。

0025

図3に示す例の場合、気筒25aは、補正量が徐々に大きくなって、補正値aが最大値となっている。気筒25bは、補正量が徐々に大きくなって、補正値bが最大値となっている。気筒25cは、補正量が徐々に小さくなって、補正値cが最小値となっている。気筒25dは、補正量が徐々に小さくなって、補正値dが最小値となっている。

0026

ECU29は、このように安定した後に特定した最大値及び最小値をRAMに記憶させる。ECU29は、エンジン21を起動してから所定の時間が経過した後の補正量を、最大値又は最小値としてRAMに記憶させてもよい。

0027

通信部30は、無線通信回線を介してデータを送受信するための無線通信ユニットである。通信部30は、ECU29から取得した各種のデータを異常検出装置1に送信するとともに、異常検出装置1が送信した各種のデータを受信してECU29に通知する。通信部30は、例えば、ECU29が各気筒25の燃料噴射量に対して適用した補正量を示す補正量データを、気筒25を特定するための気筒番号に関連付けて、所定の時間間隔で異常検出装置1に送信する。

0028

[異常検出装置1の構成]
図4は、異常検出装置1の構成を示す図である。
異常検出装置1は、第1通信部11と、第2通信部12と、記憶部13と、制御部14とを有する。制御部14は、取得部141と、判定部142と、異常通知部143とを有する。

0029

第1通信部11は、無線通信回線を介して、エンジン系2との間でデータを送受信するための無線通信ユニットである。第1通信部11は、例えばパケット通信網のコンピュータを介して、予め登録された複数の車両Tから補正量データ等の各種データを含む電波を受信する。第1通信部11は、受信した電波に含まれる補正量データを抽出し、補正量データを取得部141に入力する。

0030

第2通信部12は、インターネットを介して管理基地局Mのコンピュータとの間でデータを送受信するための通信コントローラである。第2通信部12は、判定部142が車両Tの気筒25の異常を検出した場合に、車両Tを管理する管理基地局Mのコンピュータに対して、異常を通知するメッセージを送信する。

0031

記憶部13は、ROM、RAM、ハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部13は、制御部14が実行するプログラムを記憶している。また、記憶部13は、車両Tから送信される補正量データを、各車両Tに固有識別情報、気筒番号及び補正量が用いられた時刻に関連付けて時系列に記憶する。

0032

また、記憶部13は、判定部142が気筒25の補正量の上限値及び下限値を記憶している。補正量の上限値及び下限値は車両Tの車種ごとに異なるので、記憶部13は、例えば車両Tの車種に関連付けて補正量の上限値及び下限値を記憶する。

0033

制御部14は、例えばCPUであり、記憶部13に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部141、判定部142及び異常通知部143として機能する。
取得部141は、複数の異なる時刻においてECU29によって使用された、エンジン21が所定の状態における燃料噴射量の補正量を示す補正量データを、第1通信部11を介して取得する。取得部141は、車両Tのエンジン21が起動してから停止するまでの間におけるアイドル状態において使用された補正量の最大値又は最小値を示す補正量データを取得する。

0034

取得部141は、補正量の最大値又は最小値を示す補正データを所定の期間ごとに取得し、所定の期間ごとに取得した複数の補正量データを時系列に記憶部13に記憶させる。
所定の期間は、例えば、エンジン21が起動してから停止するまでの期間である。

0035

判定部142は、記憶部13に記憶された複数の補正量データを読み出して、複数の補正量の変化パターンに基づいて、複数の気筒25のいずれかに異常が発生したか否かを判定する。具体的には、判定部142は、補正量が所定の期間内に所定の回数以上にわたって所定の上限値又は下限値になっている場合に、この補正量に対応する気筒25に異常が発生したと判定する。判定部142は、例えば、エンジン21が起動してから停止するまでの期間内のアイドル状態における補正量の最大値又は最小値を上限値又は下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定する。

0036

図5は、判定部142が、異常が発生したと判定する方法について説明するための図である。図5は、取得部141が車両Tから取得した、各気筒25の補正量データの例を示している。図5横軸は補正量データの記録を開始してからの経過日数を示している。縦軸は、補正量を示しており、正の数字は燃料噴射量を増やす補正量を示しており、負の数字は燃料噴射量を減らす補正量を示している。

0037

図5においては、気筒25aの補正量が14日目から増加し始めて、18日目以降に、上限値である15になっている日が増えている。判定部142は、19日目から39日目までの20日間のうち13日間において補正量が15になっていることから、気筒25aに異常が発生したと判定する。

0038

判定部142が、異常が発生したと判定する変化パターンのルールは任意であり、補正量が、所定の回数以上にわたって連続して上限値又は下限値に等しい場合に異常が発生したと判定してもよい。また、判定部142は、所定の期間内の補正量の平均値が上限値又は下限値から所定の値以内である場合に、異常が発生したと判定してもよい。

0039

異常通知部143は、判定部142が気筒25に異常が発生していると判定した場合に、異常が発生したことを管理基地局Mのコンピュータに通知する。具体的には、異常通知部143は、異常が発生した車両Tの識別情報と、異常が発生した気筒25の気筒番号と、当該車両Tを管理している管理基地局Mのコンピュータのアドレスと、異常が発生した旨と、を含む異常通知メッセージを作成して、第2通信部12を介して送信することにより、管理基地局Mのコンピュータに異常が発生したことを通知する。

0040

[異常検出動作のフローチャート]
図6は、異常検出装置1が気筒25の異常を検出する動作のフローチャートである。
まず、取得部141は、車両Tから送信された補正量データを取得する(S11)。取得部141は、補正量データを取得するたびに、補正量データと車両Tの識別情報及び気筒番号とを関連付けて、記憶部13に記憶させる(S12)。

0041

取得部141が新たな補正量データを取得したことに応じて、判定部142は、直近の所定期間内に取得部141が取得した複数の補正量データの変化パターンを特定する(S13)。そして、判定部142は、特定した変化パターンが正常範囲に入っているか否かを判定する(S14)。

0042

判定部142は、図5に示した気筒25b、25c、25dのように変化パターンが正常範囲に入っている場合(S14においてYES)、異常が発生していないと判定して処理をステップS11に戻し、次の吸気量データが送信されてくるまで待機する。判定部142は、図5に示した気筒25aのように変化パターンが正常範囲に入っていない場合(S14においてNO)、気筒25aに異常が発生したと判定する(S15)。

0043

ここで、判定部142は、異常のレベルが、緊急対応が必要なほどのレベルであるか、緊急対応は要しない程度のレベルであるかを判定し、異常が発生した旨とともに、緊急性のレベルを異常通知部143に通知する(S16)。異常通知部143は、緊急性がある異常(例えば運転に支障を生じさせる異常)の発生の通知を受けた場合、管理基地局Mと車両Tの両方に、異常が発生したことを通報する(S17)。異常通知部143は、補正量が上限値又は下限値と一致している頻度が所定の値以上である場合に、緊急性がある異常であると判定してもよい。異常通知部143は、緊急性がない異常(例えば、部品劣化が推定される異常)の発生の通知を受けた場合、管理基地局Mに対してのみ、異常が発生したことを通報する(S18)。

0044

[変形例1]
以上の説明において、車両TのECU29が、エンジン21が起動してから停止するまでの間のアイドル状態における補正量の最大値及び最小値を特定するものとしたが、補正量の最大値及び最小値を特定する主体は任意である。例えば、ECU29は、全ての補正量データを異常検出装置1に送信し、異常検出装置1の取得部141は、エンジンのアイドル状態以外の状態において使用された補正量を示す補正量データを取得してもよい。

0045

この場合、取得部141は、エンジン回転数とアクセル開度を示す情報のように、エンジンの状態を示す情報を補正量データに関連付けて取得する。取得部141は、取得した補正量データから、アイドル状態において使用された補正量データを抽出し、抽出した補正量データを時系列に記憶部13に記憶させる。このようにすることで、異常検出装置1は、図5に示したようにプロットされた補正量データに基づいて異常を検出することができる。

0046

なお、車両Tがエンジン21を起動してから短時間でエンジン21を停止する場合、補正量が安定する前にエンジン21が停止してしまい、最大値及び最小値を特定できない場合がある。このような場合、判定部142は、エンジン21が起動してからの複数の補正量の変化状態に基づいて、最大値及び最小値を推定し、推定した最大値及び最小値に基づいて、異常の有無を判定してもよい。

0047

[変形例2]
図5に示した例において、横軸は、補正量データの記録を開始してからの経過日数であったが、横軸の単位は任意である。異常検出装置1は、例えば、エンジン21が起動してから停止するまでの期間を横軸の1単位として、エンジン21が起動してから停止するまでの1期間内に1つの補正量データをプロットしてもよい。

0048

[本実施形態の異常検出装置1による効果]
以上説明したように、車両Tは、エンジン21がアイドル状態における各気筒25の燃料噴射量の補正量を示す補正量データを異常検出装置1に送信する。そして、異常検出装置1は、取得部141が取得した複数の補正量データを気筒25のそれぞれに関連付けて時系列に記憶部13に記憶し、判定部142が、複数の補正量の変化パターンに基づいて、複数の気筒25のいずれかに異常が発生したか否かを判定する。このようにすることで、判定部142が、一時的な気筒25の補正量の変動の影響を排除して、継続的に補正量が上限値又は下限値に達している場合に異常であると判定できるので、気筒25の異常を検出する精度が向上する。

0049

また、異常検出装置1は、エンジン21が起動してから停止するまでの期間内のアイドル状態における補正量の最大値又は最小値を上限値又は下限値と比較することにより、異常が発生したか否かを判定するので、燃料噴射量が安定している状態での補正量の変化に基づいて判定することができる。したがって、異常を検出する精度がさらに向上する。

0050

また、異常検出装置1は、複数の補正量の変化状態に基づいて最大値及び最小値を推定し、推定した最大値及び最小値に基づいて、異常が発生したか否かを判定する。このようにすることで、エンジン21が起動してから停止するまでの期間が短く、補正量が安定していない状態であっても、補正量を異常の判定に用いることができる。

0051

<第2の実施形態>
第1の実施形態においては、データ収集センターCに設置された異常検出装置1において、気筒25の異常を検出したが、車両Tが、第1の実施形態の異常検出装置1と同等の異常検出装置を有し、車両Tにおいて気筒25の異常を検出してもよい。この場合、車両Tの異常検出装置が異常を検出した場合、車両Tの異常検出装置は、異常が発生したことをインスツルメントパネルに表示して運転者に通知したり、管理基地局Mに異常の発生を通報したりする。

0052

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

0053

1異常検出装置
2エンジン系
11 第1通信部
12 第2通信部
13 記憶部
14 制御部
21エンジン
22吸気通路
23排気通路
24コモンレール
25気筒
26燃料噴射弁
27筒内圧センサ
28クランク角センサ
29 ECU
30 通信部
141 取得部
142 判定部
143 異常通知部

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