JP2006234431A - 試験装置およびそれを用いて生産された車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関を構成するセンサ（代表的にはエアフローメータ）の経年劣化等による出力特性異常を検知する故障診断システムが正常に機能するか否かを試験する。
【解決手段】 エンジン１０に設けられたエアフローメータ４２は、吸入空気量に応じた出力電圧Ｖａｆを出力する。エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の運転状態から推定される吸入空気量と出力電圧Ｖａｆに対応する検出された吸入空気量との比較に基づく、エアフローメータ４２の故障診断システム機能を有する。試験装置５００は、試験時に、エアフローメータ４２からの出力電圧Ｖａｆを受けて、エアフローメータ４２の経年劣化状態時に対応する模擬電圧Ｖｓｍに変換して出力する。エンジンＥＣＵ３００は、試験時には、出力電圧Ｖａｆに代えて模擬電圧Ｖｓｍを用いて、エアフローメータ４２の故障診断を行なう。これにより、故障診断システムがエアフローメータ４２の経年劣化状態を異常として正確に検知可能か否かを試験できる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、試験装置に関し、より特定的には、自動車の内燃機関の故障診断システムが正常に機能するか否かをチェックする試験装置およびそれを用いて生産された車両に関する。

工場で生産された自動車の出荷前には、排出ガス規制を初めとする法規制や、その他の満足すべき仕様を満たしているかどうかを確認するための試験が行なわれる。たとえば、特許文献１には、エンジンのベンチテスト時に各種エンジンに対応したプログラム（噴射、点火、吸気等）を記憶したプログラムメモリから、エンジン仕様に対応したプログラムを選択的に呼出すように構成された試験用のエンジン制御装置が開示されている。

また一般的に、自動車には、自己診断（ダイアグノーシス）システムが搭載されており、機器・センサ類等を自己診断して、異常あるいは故障の発生を自動的に検出する構成が搭載されている。自己診断により検出された、機器・センサ類の故障／異常は、ダイアグモニタへの表示等によって、運転者に通知される。

しかし、センサ類については、断線等により出力信号が途絶える等の完全な故障・異常の発生のみならず、経年的な特性劣化が発生する。たとえば、特許文献１には、ディーゼルエンジンに設けられた、吸入空気量検出用のエアフローメータの出力特性が経年的に変化する点が指摘されており、このような出力特性の変化を補正する補正係数の導入によって吸入空気量の検出精度を維持する構成が開示されている。
特開２００１−１０７７９７号公報 竹内彰浩，「テストベンチ用エンジン制御装置」，発明協会公開技報９４−１４８１６，１９９４年８月１日

特に、排出ガス規制の厳しい米国では、ＣＡＲＢ（California Air Resources Board）等により、エンジンからの排気エミッションの悪化に繋がる各種機器・センサ類の異常／故障を自己診断することが義務付けられている。特に、各種機器・センサが完全に故障に至らなくても、エンジン運転に不具合を生じさせるような経年的な特性劣化の発生を、上記自己診断システムによって検知することが要求される。

たとえば、上記エアフローメータで検出された吸入空気量を基にエンジン内の空燃比制御が行なわれるため、エアフローメータの劣化に伴い吸入空気量を正確に測定できなくなると、排気エミッションが悪化してしまう。このため、ＣＡＲＢの規制では、エアフローメータでの経年劣化等による出力特性異常を検知可能な自己診断システムの搭載が義務付けられている。

したがって、製造した自動車の出荷に先立って、上記自己診断システムが正常に異常検出を行なえるかどうかについて試験を行なう必要がある。しかしながら、上記特許文献１および非特許文献１は、各種機器・センサの特性劣化について考慮した試験および、このような特性劣化を自動検出する自己診断システムについての試験を行なう機能については、特に開示していない。

この発明は、このような問題点を解決するためのものであって、この発明の目的は、内燃機関を構成するセンサ（測定装置）の経年劣化等による出力特性異常を検知する故障診断システムが正常に機能するかどうかを試験するための試験装置を提供することである。

この発明に従う試験装置は、内燃機関の故障診断システムが正常に機能するか否かを示す試験装置であって、擬似劣化手段と、判定確認手段とを備える。また、内燃機関は、内燃機関の所定の状態量を測定して測定した状態量に応じた出力信号を発生する測定装置と、出力信号と内燃機関の運転状態との比較に基づいて測定装置の故障診断を行なうように構成された制御装置とを含んで構成される。擬似劣化手段は、測定装置からの出力信号を受けて、測定装置の劣化状態を模擬した出力信号に変換して出力する。制御装置は、試験時において、擬似劣化手段によって変換された出力信号および内燃機関の運転状態との比較に基づいて測定装置の故障診断を行なう。判定確認手段は、制御装置によって故障検出が行なわれたかどうかを確認する。

上記試験装置によれば、劣化状態を模擬した測定装置からの出力電圧を制御装置に入力して、当該測定装置の故障診断を実行する構成とすることができる。したがって、内燃機関に設けられた測定装置での劣化発生を自動的に検知する故障診断システムが正常に動作するかどうかを試験することができる。

好ましくは、本発明の試験装置において、擬似劣化手段は、試験入力を受ける試験入力手段と、測定装置からの出力信号を試験入力手段への試験入力に応じて変換する信号変換手段と、信号変換手段によって変換された出力信号を制御装置へ送出する信号出力手段とを含む。

上記試験装置によれば、模擬される劣化状態を試験入力に応じて可変にできるので、故障診断システムの試験の自由度を向上させて、種々のパターンの劣化状態について故障診断システムが自動的に検知可能かどうかを試験できる。

また好ましくは、本発明の試験装置において、信号変換手段は、試験入力によって定められる係数と測定装置からの出力信号との乗算によって、出力信号を変換する。

上記試験装置によれば、簡易な演算によって、広範囲の出力電圧（たとえば、エアフローメータ出力電圧）、すなわち広範囲の状態量（たとえば、吸入空気量）に対して劣化状態を模擬できる。

あるいは好ましくは、本発明の試験装置において、測定装置からの出力信号はアナログ電圧であり、かつ、信号変換手段は、第１の補助変換手段と、演算手段と、第２の補助変換手段とを含む。第１の補助変換手段は、測定装置からの出力信号を第１のデジタル信号に変換する。演算手段は、第１の補助手段からの第１のデジタル信号と、試験入力に対応するデジタル信号との間で所定演算を行なう。第２の補助変換手段とを含み、記演算手段によって得られた演算結果をアナログ電圧に変換する。さらに、信号出力手段は、第２の補助変換手段からのアナログ電圧を、信号変換手段によって変換された出力信号として受ける。

上記試験装置によれば、劣化状態を模擬した出力電圧の変換を、デジタル演算によって行なうことができる。したがって、模擬された出力電圧の設定を高精度に行なえる。また、模擬可能な劣化状態（たとえば、異なるパターンの経年劣化）の自由度が高められるので、故障診断システムの試験効果を高めることができる。

さらに好ましくは、本発明の試験装置において、制御装置による故障診断は、内燃機関からの排気エミッションに関するものである。

上記試験装置によれば、排気エミッションの悪化に影響のある測定装置の劣化発生を自動的に検知する故障診断システムが正常に動作するかどうかを試験することができる。

あるいは、さらに好ましくは、本発明の試験装置において、測定装置は、内燃機関への吸入空気量を測定するエアフローメータである。

上記試験装置によれば、空燃比制御に必要な状態量である吸入空気量を測定するエアフローメータの劣化発生を自動的に検知する故障診断システムが正常に動作するかどうかを試験することができる。

特に、本発明に従う車両は、請求項１から６のいずれか１項に記載の試験装置を用いて生産される。

上記車両は、内燃機関に設けられた測定装置での劣化発生を自動的に検知する故障診断システムが正常に動作するかどうかを確認した上で出荷することができる。

この発明による試験装置によれば、測定装置（センサ）からの出力信号を劣化状態を模擬するように変換して故障診断システムへ入力することにより、故障診断システムによって測定装置の劣化状態を故障検出できるか否かを確認する試験を行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さないものとする。

図１に、本発明の実施の形態に係る試験装置の試験対象となる内燃機関に相当するエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１にはエンジンとして直列４気筒エンジンを示すが、本発明の適用はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１を参照して、エンジン１０は、４つの気筒１１０を備え、各気筒１１０はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続される。吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１０は、共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１０に対しては吸気通路内に向けて燃料を噴射する燃料噴射インジェクタ１２０が配置されている。燃料噴射インジェクタ１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。また、各燃料噴射インジェクタ１２０は共通の燃料分配管１６０に接続されている。なお、燃料噴射インジェクタ１２０は、筒内に向けて直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタとして設けてもよく、このような筒内噴射用インジェクタと吸気通路内に燃料噴射する燃料噴射インジェクタ１２０との両方を配置する構成としてもよい。

燃料分配管１６０は、燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は、燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は、低圧燃料ポンプから吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されている。このため、燃料噴射インジェクタ１２０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなることを阻止できる。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は、吸入空気量に応じた出力電圧を発生する。エアフローメータ４２からの出力電圧Ｖａｆ（以下、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆとも称する）は、経路３７５によりＡ／Ｄ変換器３７０へ伝達され、Ａ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。なお、本発明の実施の形態において、エアフローメータ４２の形式は特に限定されず、一般的に用いられているホットワイヤ式エアフローメータ、フラップ式エアフローメータ、カルマン渦式エアフローメータ等を任意に適用することが可能である。

エンジン１０には機関冷却水温（エンジン冷却水温）に応じた出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介した入力ポート３５０に入力される。

さらに、三元触媒コンバータ９０の上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に応じた出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏み込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。

エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応されて設定されている燃料噴射量の値や、機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。さらに、燃料噴射量設定には、気筒１１０内の空燃比が所定値となるように、エアフローメータ４２によって測定された吸入空気量が反映される。

このため、エアフローメータ４２が劣化して吸入空気量に応じた出力電圧を発生しなくなれば、エンジンＥＣＵ３００による燃料噴射量設定が正常に行なわれず、空燃比が所定範囲から外れて排気エミッションが悪化する危険性がある。

このため、エンジンシステムには、図２に示すような、エアフローメータの故障診断システム３００♯が備えられている。故障診断システム３００♯の機能は、エンジンＥＣＵ３００による所定プログラムの実行によって実現される。

図２を参照して、故障診断システム３００♯は、エンジン運転条件から吸入空気量を推定する吸入空気量推定部３０２と、エアフローメータ４２の異常判定を行なう判定部３０４とを含む。

吸入空気量推定部３０２は、エンジン運転条件、代表的にはアクセル開度およびエンジン回転数より、吸入空気量推定値Ｅａｉｒを求める。判定部３０４は、経路３７５よりエンジンＥＣＵ３００へ入力されたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆと吸入空気量推定値Ｅａｉｒとに基づいて、エアフローメータ４２の異常有無を判定する。判定部３０４からは判定結果を示す判定フラグＪａｆが出力される。

図３に示すように、エアフローメータ４２は、正常時には特性線３０５に従って、吸入空気量の増加に応じて出力電圧Ｖａｆが増加するように構成されている。

再び図２を参照して、判定部３０４は、図３に示したエアフローメータの出力特性線３０５に従って、吸入空気量推定部３０２による吸入空気量推定値Ｅａｉｒに応じた出力電圧推定値Ｖａｆ♯を算出する。さらに、判定部３０４は、出力電圧推定値Ｖａｆ♯とエアフローメータ出力電圧Ｖａｆとの比較によって、異常検出を行なう。たとえば、両者の誤差が判定値より大きい場合に、エアフローメータ４２に異常があると判定される。

あるいは、判定部３０４は、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆから出力特性線３０５に従って測定吸入空気量Ｑａｉｒを算出し、かつ、算出された測定吸入空気量Ｑａｉｒと吸入空気量推定部３０２による吸入空気量推定値Ｅａｉｒとの比較により、異常検出を行なう。この場合にも、比較される両者の誤差が判定値より大きい場合に、エアフローメータ４２に異常があると判定される。

再び図３を参照して、エアフローメータ４２の経年劣化に従って、吸入空気量に対する出力電圧の特性が符号３０７で示すように本来の特性線３０５から変化した場合には、実際の吸入空気量に対して出力電圧Ｖａｆが低下することによって吸入空気量が誤検出される。

このような現象が発生すると、上記のようにエンジンＥＣＵ３００による燃料噴射量設定が正常に行なわれなくなって、空燃比を所定範囲に維持できなくなるため、排気エミッションが悪化する。したがって、本発明の実施の形態に係る試験装置によって、図２に示した故障診断システム３００♯が正常に機能して、エアフローメータ４２の経年劣化等による出力特性異常を自動検出できるか否かを試験する必要が生じる。

図４を参照して、本発明の実施の形態に係る試験装置５００は、車両１０００の出荷前に、エアフローメータ４２およびエンジンＥＣＵ３００と配線５０２，５０４によって接続されて、エンジンＥＣＵ３００内のエアフローメータ４２の故障診断システムが正常に機能しているかどうかを試験する。

試験装置５００は、配線５０２を介してエアフローメータ４２からの出力電圧Ｖａｆを受けて、エアフローメータ４２の劣化状態を模擬した模擬電圧Ｖｓｍを発生する。模擬電圧Ｖｓｍは、配線５０４によって、エンジンＥＣＵ３００へ与えられる。すなわち、試験時には、故障診断システム３００♯は、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆに代えて試験装置５００からの模擬電圧Ｖｓｍを用いて、エアフローメータ４２の異常検出を行なう。

図４に示した構成と本発明との対応関係を説明すると、エアフローメータ４２は本発明での「測定装置」に対応し、エンジンＥＣＵ３００は本発明での「制御装置」に対応する。また、車両１０００は、本発明に係る試験装置を用いて生産された車両に相当する。

図５は、図４に示した試験装置５００の構成を詳細に説明するブロック図である。

図５を参照して、試験装置５００は、試験開始スイッチ５０５と、電圧入力回路５１０と、Ａ／Ｄ変換器５２０と、試験入力回路５３０と、劣化模擬演算部５４０と、ラッチ回路５５０と、Ｄ／Ａ変換器５６０と、電圧出力回路５７０とを含む。

試験開始スイッチ５０５は、電源電圧ＶｃｃとノードＮｅとの間に接続される。ノードＮｅは抵抗Ｒｓを介して接地電圧ＧＮＤと接続されている。これにより、試験開始スイッチ５０５のオン時にはノードＮｅが電源電圧Ｖｃｃと接続されることにより、ノードＮｅが論理ハイレベルとなって、テスト実行ビットＲＢｓがハイレベルに設定される。一方、試験開始スイッチ５０５のオフ時には、ノードＮｅは接地電圧ＧＮＤにプルダウンされるので、テスト実行ビットＲＢｓは論理ローレベルに設定される。

電圧入力回路５１０は、演算増幅器を用いた電圧フォロワ回路で構成され、配線５０２によって伝達されたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆをインピーダンス変換して出力する。

Ａ／Ｄ変換器５２０は、電圧入力回路５１０によってインピーダンス変換されたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆをデジタル電圧Ｄａｆに変換する。すなわち、デジタル電圧Ｄａｆは、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆの大きさを示す複数ビットのデジタル信号で構成される。

試験入力回路５３０は、デジタルスイッチＳ０〜Ｓ７を含む入力部５２２と、ノードＮ０〜Ｎ７を接地電圧ＧＮＤと接続する抵抗Ｒ０〜Ｒ７とを含む。入力部５２２を構成するデジタルスイッチＳ０〜Ｓ７は、電源電圧ＶｃｃとノードＮ０〜Ｎ７との間にそれぞれ接続される。ノードＮ０〜Ｎ７は、抵抗Ｒ０〜Ｒ７をそれぞれ介して接地電圧ＧＮＤと接続されている。

ノードＮ０〜Ｎ７の電位は、対応のデジタルスイッチＳ０〜Ｓ７のオンに応答して論理ハイレベルに設定され、対応のデジタルスイッチＳ０〜Ｓ７のオフ時には論理ローレベルに設定される。ノードＮ０〜Ｎ７の電圧レベルに応じて試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７が設定される。たとえば、デジタルスイッチＳ０〜Ｓ７へのオン／オフ入力（すなわち、試験入力）の組合せ、すなわち試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７の組合せによって、劣化模擬演算部５４０における電圧変換方法が設定される。なお、試験入力ビット数はデジタルスイッチの配置個数により、任意に設定できる。

劣化模擬演算部５４０は、テスト実行ビットＲＢｓのハイレベル時（すなわち試験実行時）に作動して、試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７に応じた電圧変換方法に従って、デジタル電圧Ｄａｆを変換するデジタル演算により、模擬電圧Ｖｓｍに対応するデジタル電圧Ｄｓｍを生成する。すなわち、デジタル電圧Ｄａｆは、出力されるべき模擬電圧Ｖｓｍの大きさを示す複数ビット（ｎビット，ｎ：２以上の整数）のデジタル信号で構成される。

ここで、図６および図７を用いて、劣化模擬演算部５４０におけるエアフローメータ出力電圧Ｖａｆの電圧変換について説明する。

図６を参照して、特性線Ｌ１はＶｓｍ＝Ｖａｆ、すなわち模擬電圧Ｖｓｍとして、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆをそのまま出力する場合を示している。これに対して、特性線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂでは、入力されたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆと係数ｋとの乗算によって、模擬電圧Ｖｓｍが生成される。たとえば、特性線Ｌ２ａのように係数ｋを０＜ｋ＜１．０に設定すれば、エアフローメータ４２の経年劣化に伴って、同一の吸入空気量に対する出力電圧が低下した状態を模擬することができる。

一方、劣化異常の種類によっては、同一の吸入空気量に対して出力電圧Ｖａｆが増大するケースも考えられるので、係数ｋ＞１．０に設定することにより、特性線Ｌ２ｂに示すような劣化状態を模擬することができる。

特性線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに従うような模擬電圧Ｖｓｍを発生してエアフローメータ４２の劣化状態を模擬する場合には、試験入力を示す試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７に応じて劣化模擬演算部５４０が係数ｋを設定する構成とすればよい。

あるいは、図７の特性線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂに示すように、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆに対する模擬電圧Ｖｓｍを所定の非線形特性に従って生成させることもできる。この場合には、特性線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂに対応する変換曲線テーブルを劣化模擬演算部５４０内に予め設定しておき、当該テーブルに従ってエアフローメータ出力電圧Ｖａｆに応じた模擬電圧Ｖｓｍを発生する構成とすればよい。なお、このような構成では、試験入力を示す試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７に応じて劣化模擬演算部５４０が複数の特性線（たとえば、特性線Ｌ３ａおよびＬ３ｂ）のうちの１つを選択する構成とすればよい。

再び図５を参照して、ラッチ回路５５０は、劣化模擬演算部５４０が出力したデジタル電圧Ｄｓｍをラッチする。Ｄ／Ａ変換器５６０は、ラッチ回路５５０に保持されたデジタル電圧Ｄｓｍに応じたアナログ電圧を模擬電圧Ｖｓｍとして発生する。電圧出力回路５７０は、電圧入力回路５１０と同様に演算増幅器を用いた電圧フォロワ回路で構成され、模擬電圧Ｖｓｍをインピーダンス変換してエンジンＥＣＵ３００への配線５０４に出力する。これにより、エアフローメータ４２の劣化状態を模擬した模擬電圧Ｖｓｍが、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆに代えてエンジンＥＣＵ３００に対して入力される。

この結果、図２に示した故障診断システム３００♯では、実際の吸入空気量に対応するエアフローメータ出力電圧Ｖａｆに代えて、劣化状態におけるエアフローメータ４２からの出力電圧に相当する模擬電圧Ｖｓｍが判定部３０４へ入力される。したがって、異常検出が要求される劣化状態に対応させて試験入力を設定して、判定フラグＪａｆが異常検出を示す値に設定されるかどうかを監視することによって、故障診断システム３００♯による異常検知が正常に行なわれるか否かをチェックする試験を行なえる。

したがって、試験装置５００を用いた車両試験により、エンジン１０に設けられたエアフローメータ４２の出力特性異常（たとえば経年劣化）を自動検知する故障診断システム３００♯の健全性をチェックすることができる。

さらに、デジタル演算によって模擬電圧Ｖｓｍを発生することにより、模擬可能な出力異常状態（たとえば、異なるパターンの経年劣化）の自由度が高められるので、種々の異常状態を模擬的に発生させて、故障診断システムの試験効果を高めることができる。また、模擬電圧の設定についても高精度に行なえる。

特に、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆと係数ｋとの乗算によって模擬電圧Ｖｓｍを発生することにより、簡易な演算によって、広範囲のエアフローメータ出力電圧Ｖａｆ、すなわち広範囲の吸入空気量に対して経年劣化状態を模擬できる。

また、図示は省略するが、試験装置５００には、たとえば、エアフローメータ出力電圧Ｖａｆが正常範囲であるかどうかを監視することによって、エアフローメータ４２でのハード故障の発生を自動的に検知する構成についても備えられているものとする。

なお、図５に示した試験装置５００の構成部分は本発明における「擬似劣化手段」に対応する。また、図５に示した構成のうち、試験入力回路５３０は本発明での「試験入力部」に対応し、Ａ／Ｄ変換器５２０は本発明での「第１の補助変換手段」に対応し、劣化模擬演算部５４０が本発明での「演算手段」に対応し、Ｄ／Ａ変換器５６０は本発明での「第２の補助変換手段」対応する。さらに、電圧出力回路５７０は本発明での「信号出力手段」に対応する。

図８には、本発明の実施の形態に従う試験装置によるエアフローメータ４２の故障診断システムの試験方法が示される。

図８を参照して、ステップＳ１００では、テスト実行ビットＲＢｓに基づいて試験開始スイッチ５０５へのオン入力の有無を確認することにより、試験が開始されるかどうかが判定される。

試験開始時（ステップＳ１００におけるＹＥＳ判定時）には、配線５０４を介して試験装置５００へ送られたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆが、Ａ／Ｄ変換器５２０によってＡ／Ｄ変換されて、デジタル電圧Ｄａｆが生成される（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１２０では、Ａ／Ｄ変換されたデジタル電圧Ｄａｆが正常範囲内であるかどうかが判定される。ステップＳ１２０におけるＹＥＳ判定時、すなわちエアフローメータ出力電圧Ｖａｆが正常範囲内である場合には、試験入力の読込により、劣化模擬演算部５４０による、演算内容が設定される（ステップＳ１３０）。たとえば、試験入力ビットＲＢ０〜ＲＢ７に応じて、図６に示した係数ｋが設定される。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で読込まれた試験入力に応じた電圧変換が劣化模擬演算部５４０によって行なわれる。たとえば、図テップＳ１３０で設定された係数ｋとデジタル電圧Ｄａｆとを乗算するデジタル演算が実行されて、デジタル電圧Ｄｓｍが得られる。

ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で算出されたデジタル電圧Ｄｓｍが正常範囲内であるかを判定する。これにより、変換後の模擬電圧Ｖｓｍが正常範囲内であるかどうかが確認される。正常範囲内である場合（ステップＳ１５０におけるＹＥＳ判定時）には、デジタル電圧ＤｓｍがＤ／Ａ変換されて模擬電圧Ｖｓｍが生成される（ステップＳ１６０）。さらに、生成された模擬電圧Ｖｓｍは、試験装置５００から配線５０４を介してエンジンＥＣＵ３００に対して出力される（ステップＳ１７０）。

ステップＳ１８０では、エンジンＥＣＵ３００によって模擬電圧Ｖｓｍに基づく、エアフローメータ４２の故障診断が行なわれる。ステップＳ１９０では、配線５０４を介して、試験装置５００側でエンジンＥＣＵ３００での判定結果（すなわち、図２での判定フラグＪａｆ）を確認することにより、エアフローメータ４２の経年劣化状態を正しく異常検出できているか、すなわち、故障診断システム３００♯が正常動作しているかどうかを確認することができる。あるいは、ステップＳ１９０では、車両内の本来のダイアグモニタの表示を確認することもできる。

なお、試験開始時以外（ステップＳ１００におけるＮＯ判定時）、および試験装置５００へ入力されたエアフローメータ出力電圧Ｖａｆが正常範囲外である場合（ステップＳ１２０におけるＮＯ判定時）、および模擬劣化演算後の模擬電圧Ｖｓｍが正常範囲外である場合（ステップＳ１５０におけるＮＯ判定時）には、試験は実行されない。

図８に示したフローチャートでは、ステップＳ１９０が本発明での「判定確認手段」に対応する。また、ステップＳ１１０〜Ｓ１７０の処理に従った試験装置５００（図５）の動作により本発明での「擬似劣化手段」の機能が実現される。

なお、以上説明した本実施の形態では、エンジン（内燃機関）に設けられたエアフローメータの経年劣化による出力特性異常に関する故障診断システムの試験装置について例示したが、本発明の適用は、エアフローメータの故障診断システムの試験装置に限定されるものではない。すなわち、エンジンに設けられた他のセンサ類についても、経年劣化を模擬する特性線（図６，図７）を作成し、かつ、劣化模擬演算部においてこれらの特性線に従った模擬電圧を発生する構成とすれば、図２と同様に構成された、他のセンサ類についての故障診断システムが経年劣化による出力異常の発生を検知可能か否かを確認する試験装置を同様に構成することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る試験装置の試験対象となるエンジンシステムの概略構成図である。 図１のエンジンシステムに備えられた故障診断システムの構成を示す概略ブロック図である。 エアフローメータの出力特性を説明する概念図である。 本発明の実施の形態に係る試験装置を用いた車両試験の構成を説明する概念図である。 図４に示した試験装置の構成を詳細に説明するブロック図である。 試験装置におけるエアフローメータ出力電圧の変換を説明する第１の図である。 試験装置におけるエアフローメータ出力電圧の変換を説明する第２の図である。 本発明の実施の形態に係る試験装置を用いた故障診断システムの試験方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 気筒、１２０ 燃料噴射インジェクタ、１６０ 燃料分配管、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３００♯ 故障診断システム、３０２ 吸入空気量推定部、３０４ 判定部、３０５ 出力特性線（エアフローメータ本来の特性）、３０７ 出力特性線（エアフローメータ劣化時）、３８０ 水温センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、５００ 試験装置、５０２，５０４ 配線、５０５ 試験開始スイッチ、５１０ 電圧入力回路、５２０ Ａ／Ｄ変換器、５３０ 試験入力回路、５４０ 劣化模擬演算部、５５０ ラッチ回路、５６０ Ｄ／Ａ変換器、５７０ 電圧出力回路、１０００ 車両、Ｄａｆ デジタル電圧（エアフローメータ出力電圧）、Ｄｓｍ デジタル電圧（模擬電圧）、Ｅａｉｒ 吸入空気量推定値、Ｊａｆ 判定フラグ、ｋ 係数（劣化模擬演算用）、Ｌ１ 特性線、Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ 特性線（劣化模擬演算）、Ｑａｉｒ 測定吸入空気量、ＲＢ０〜ＲＢ７ 試験入力ビット、ＲＢｓ テスト実行ビット、Ｓ０〜Ｓ７ デジタルスイッチ、Ｖａｆ エアフローメータ出力電圧、Ｖａｆ♯ 出力電圧推定値、Ｖｓｍ 模擬電圧。

Claims (7)

1. 内燃機関の故障診断システムが正常に機能するか否かを示す試験装置であって、
   前記内燃機関は、前記内燃機関の所定の状態量を測定して測定した状態量に応じた出力信号を発生する測定装置と、前記出力信号と前記内燃機関の運転状態との比較に基づいて前記測定装置の故障診断を行なうように構成された制御装置とを含んで構成され、
   前記試験装置は、
   前記測定装置からの出力信号を受けて、前記測定装置の劣化状態を模擬した出力信号に変換して出力する擬似劣化手段と、
   前記制御装置によって故障検出が行なわれたかどうかを確認する判定確認手段とを備え、
   試験時において、前記制御装置は、前記擬似劣化手段によって変換された出力信号および前記内燃機関の運転状態との比較に基づいて前記測定装置の故障診断を行なう、試験装置。
2. 前記擬似劣化手段は、
   試験入力を受ける試験入力手段と、
   前記測定装置からの出力信号を、前記試験入力手段への前記試験入力に応じて変換する信号変換手段と、
   前記信号変換手段によって変換された出力信号を前記制御装置へ送出する信号出力手段とを含む、請求項１記載の試験装置。
3. 前記信号変換手段は、前記試験入力によって定められる係数と前記測定装置からの出力信号との乗算によって、前記出力信号を変換する、請求項１記載の試験装置。
4. 前記測定装置からの出力信号はアナログ電圧であり、
   前記信号変換手段は、
   前記測定装置からの出力信号を第１のデジタル信号に変換する第１の補助変換手段と、
   前記第１の補助手段からの前記第１のデジタル信号と、前記試験入力に対応するデジタル信号との間で所定演算を行なう演算手段と、
   前記演算手段によって得られた演算結果をアナログ電圧に変換する第２の補助変換手段とを含み、
   前記信号出力手段は、前記第２の補助変換手段からの前記アナログ電圧を、前記信号変換手段によって変換された出力信号として受ける、請求項１記載の試験装置。
5. 前記制御装置による故障診断は、前記内燃機関からの排気エミッションに関するものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の試験装置。
6. 前記測定装置は、前記内燃機関への吸入空気量を測定するエアフローメータである、請求項１から５のいずれか１項に記載の試験装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の試験装置を用いて生産された、車両。

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