WO2011114419A1 - 車両構成装置の劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

　より精密な分析に基づいて車両構成装置の劣化検出を行うことができる車両構成装置の劣化検出装置を提供する。　制御部５０は、各部位ごとに劣化状態を推定するための処理を実行する。この処理は、１つの部品を更に部位（部分と位置）のレベルまで細分化して、劣化度合の推定を行う処理である。具体的には、スロットルギヤ２０、ギヤ１０、１２、１４のそれぞれについて、各ギヤの劣化関数に従って、各ギヤのギヤ歯ごとの劣化量が算出される。

Description

車両構成装置の劣化検出装置

　この発明は、車両構成装置の劣化検出装置に関する。

　従来、例えば、日本特開２００９－１６７８７６号公報に開示されているように、吸気制御弁の適正な耐久性を確保するために、一定の条件下で吸気制御弁の作動状態を規制する装置が知られている。上記公報に開示の技術では、吸気制御弁の１つであるタンブルコントロールバルブを、作動状態規制の対象にしている。上記公報に開示の技術では、車両の走行距離とタンブルコントロールバルブの開閉回数を積算して、現在の走行距離で許容される開閉回数しきい値を超えたときに、タンブルコントロールバルブの開度を一時的に固定している。

日本特開２００９－１６７８７６号公報

　車両には、多数かつ様々な器具、機器、機械、装置その他の構成（以下、これらを「車両構成装置」とも総称する）が搭載されている。可動部を備える車両構成装置においては、装置内でいくつかの部品がその位置、姿勢、運動量を変化（変位）させる。このような変位は、車両の走行距離増大や使用期間経過に応じて繰り返し行われる。

　一般に、歯車、軸受けその他の伝達要素部品は、相互の接触／非接触の繰り返しや摩擦によって劣化していく。タンブルコントロールバルブを構成する部品においても、そのような事情は同様である。上記従来の技術は、この点に関し、開閉回数に応じた吸気制御弁作動規制により制御弁の適正な耐久性確保を図っている。

　しかしながら、劣化の進み方は、使用のされ方や使用環境の相違によって、部品ごとに相違し、また、同じ部品でも部位（部分と位置）ごとに相違する。同じ車両構成装置であっても、車両の運転履歴に応じて、ある時点までにどの部品、部位がどの程度の量を何回変位してきたかが相違する。１つの車両構成装置に異なる形状、構造、材質の部品が多数混在しているケースも少なくない。部品の接触／非接触の頻度、態様が相違することで、劣化の進み具合（例えば、摩耗具合や疲労具合）が部品ごと、部位ごとに相当に大きく相違するケースが想定される。

　こういった事情を考慮すると、変位部品の変位量（例えばタンブルコントロールバルブであればバルブ自体の開閉回数）と車両構成装置の劣化状態とを単純に結びつけることは適当ではない。しかしながら、上述の事情を取り入れた車両構成装置の劣化検出手法は従来技術のなかに認められず、車両構成装置の劣化を精密に分析するという観点から未だ改善の余地が残されていた。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、より精密な分析に基づいて車両構成装置の劣化検出を行うことができる車両構成装置の劣化検出装置を提供することを目的とする。

　第１の発明は、上記の目的を達成するため、変位させられるべき変位部品と前記変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位とを備えた車両構成装置の劣化を検出する劣化検出装置であって、
　前記変位部品の変位を検出する検出手段と、
　前記検出手段で検出した前記変位に基づいて、前記少なくとも１つの部位の劣化の度合を示す値である劣化度合を推定する推定手段と、
　前記推定手段で推定した前記劣化度合に基づいて、前記車両構成装置の劣化を検出する劣化検出手段と、
　を備えることを特徴とする。

　また、第２の発明は、第１の発明において、
　前記推定手段は、
　前記検出手段で検出した前記変位部品の変位量に基づいて、前記少なくとも１つの部位が前記表面に力を受けた回数を計数する計数手段と、
　前記計数手段で計数した前記回数が多いほど、前記劣化度合を大きく推定する手段と、
　を含むことを特徴とする。

　また、第３の発明は、第１の発明において、
　前記検出手段が、前記変位部品の変位量を検出する手段を含み、
　前記推定手段が、
　前記変位部品の変位量と前記少なくとも１つの部位の劣化量との関係を定めた劣化特性を記憶した劣化特性記憶手段と、
　前記検出手段で検出した前記変位量に基づいて、前記劣化特性に従って、前記少なくとも１つの部位の前記劣化量の積算値を前記劣化度合として求める積算劣化量算出手段と、
　を含むことを特徴とする。

　また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
　前記車両構成装置は、
　前記変位部品を変位させる力を取得する動力取得手段と、
　前記動力取得手段で得た動力を前記変位部品に伝達する複数の伝達部品と、
　を備え、
　前記複数の伝達部品のそれぞれが、前記変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位を備え、
　前記推定手段は、
　前記複数の伝達部品のうち少なくとも２つの伝達部品を対象にして、前記変位部品の変位に応じた当該少なくとも２つの伝達部品のそれぞれの変位量を、前記検出手段で検出した前記変位量に基づいて特定する手段と、
　前記少なくとも２つの伝達部品それぞれの変位量に基づいて、前記伝達部品ごとの前記劣化度合を推定する手段と、
　を含むことを特徴とする。

　また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、
　前記車両構成装置は、前記変位部品の変位時に表面に力を受ける前記少なくとも１つの部位を、複数備え、
　前記推定手段が、複数備えられた前記部位のうち少なくとも２つの部位を対象にして部位ごとに前記劣化度合を推定する手段を、含むことを特徴とする。

　また、第６の発明は、第４または第５の発明において、
　前記劣化検出手段が、前記推定手段で推定した劣化度合に基づいて、相対的に劣化が進行している部品または部位における劣化度合を代表させて前記車両構成装置の劣化を検出する手段を含むことを特徴とする。

　また、第７の発明は、第１乃至６の発明のいずれか１つにおいて、
　前記車両構成装置は、スロットルと、スワールコントロールバルブと、タンブルコントロールバルブと、内燃機関の可変吸気システムにおける吸気通路長を増減させるための装置と、内燃機関の排気通路の連通状態を切りかえるためのバイパス弁を備えたバイパス機構と、内燃機関のＥＧＲシステムとからなる群から選択された１の装置であることを特徴とする。

　第１の発明によれば、車両構成装置の特定の部位の劣化度合を推定することができる。部位レベルまで細分化して推定した劣化度合から、車両構成装置の劣化を推定することができる。その結果、より精密な分析に基づいて車両構成装置の劣化検出を行うことができる。

　第２の発明によれば、高頻度に力を受けた部位について、劣化度合を大きく推定することができる。

　第３の発明によれば、車両構成装置の特定の部位を対象にして劣化量の積算値を求めることで、その部位における現時点までの劣化進行度を考慮して、車両構成装置の劣化を検出することができる。

　第４の発明によれば、複数の伝達部品に対して、個別に、劣化の進み具合を推定することができる。伝達部品ごとの劣化度合を推定することにより、部品ごとに劣化の進み具合が異なる状況下において、車両構成装置の劣化検出を正確に行うことができる。

　第５の発明によれば、複数の部位に対して、個別に、劣化の進み具合を推定することができる。部品単位から更に細分化された部位単位での劣化度合推定を行うことによって、部位ごとに劣化の進み具合が異なる状況下において、車両構成装置の劣化検出を正確に行うことができる。

　第６の発明によれば、劣化が進行している部品または部位を代表させることで、車両構成装置全体の劣化検出を効率よく行うことができる。

　第７の発明によれば、内燃機関の運転中にその開度が制御される各種機器を対象にして、上記第１乃至６の発明のいずれか１つにかかる発明により、劣化検出を行うことができる。

本発明の実施の形態にかかる車両構成装置の劣化検出装置の構成を、劣化検出の対象であるスロットルの構成とともに示す図である。 本発明の実施の形態にかかる車両構成装置の劣化検出装置において、劣化検出の対象であるスロットルの伝達機構に含まれるギヤを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる車両構成装置の劣化検出装置において、劣化検出の対象であるスロットルの伝達機構に含まれるギヤを示す図である。 本発明の実施の形態において制御部で実行されるルーチンのフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態における、スロットル開度の領域の区分けについて説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる、有効開度を決定する手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる、有効開度を決定する手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる、有効開度を決定する手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる、最劣化部位（劣化の進度が最も高い部位）から有効開度を決定する手法を説明するための図である。

実施の形態． 
［実施の形態にかかるハードウェア構成］
　図１は、本発明の実施の形態にかかる車両構成装置の劣化検出装置の構成を、劣化検出の対象であるスロットルの構成とともに示す図である。本実施形態では、車両構成装置としてスロットルを劣化検出の対象とする。なお、車両に搭載される多数かつ様々な器具、機器、機械、装置その他の構成を、便宜上「車両構成装置」と総称する。

　図１には、スロットルバルブ２と、スロットルバルブ２を動かすためのスロットルモータ６が示されている。スロットルバルブ２とスロットルモータ６の間には、スロットルモータ６の力を伝達するための伝達機構４が介在している。

　図２および３は、本発明の実施の形態にかかる車両構成装置の劣化検出装置において、劣化検出の対象であるスロットルの伝達機構に含まれるギヤを示す図である。図２は、伝達機構４に含まれる複数のギヤを示す図である。図３は、伝達機構４に含まれるスロットルギヤ２０を示す図である。スロットルモータ６の作動に応じて伝達機構４のギヤ１０、１２、１４およびスロットルギヤ２０が噛み合うことで、スロットルバルブ２が所定開度に操作される。なお、伝達機構４は、スロットルの具体的設計に応じて変更されるものであり、本発明において劣化検出対象となるスロットルの構成が本実施形態の構成のみに限定されるものではない。

　図１には、スロットルバルブ２の開度を検出するためのスロットル開度センサ８が示されている。スロットル開度センサ８は、スロットルバルブ２の開度に応じた出力信号を発することができる。スロットルモータ６とスロットル開度センサ８は、制御部５０と接続している。制御部５０は、スロットル開度センサ８の出力信号を受けてスロットルバルブ２の開度を検知したり、スロットルモータ６に制御信号を送ったりすることができる。

［本実施形態にかかる劣化度合の推定、検出］
　本実施形態では、伝達機構４が、図２に示すように複数のギヤ（ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０）を備えている。一般に、歯車や軸受けなど可動部を構成する各種部品は、相互の接触／非接触の繰り返しや摩擦によって劣化していく。例えば、本実施形態では、ギヤ１０、１２、１４およびスロットルギヤ２０のギヤ歯が噛み合って、相互に接触しながら力を伝達していく。この過程でギヤ歯が摩耗したり疲労したりすることで、ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０がそれぞれ劣化していく。

　使用のされ方や使用環境によって、部品ごとの劣化の進み方は異なる。同じ車両構成装置を搭載していても、どの部品がどの程度の量を何回変位するかが異なる場合もある。また、１つの車両構成装置に、異なる形状、構造、材質の部品が多数混在しているケースは少なくない。そのような要因の結果、部品の接触、非接触の頻度、態様が相違することで、劣化の進み具合（例えば、摩耗具合や疲労具合）が相違するケースが想定される。

　そこで、本実施形態では、ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０のそれぞれを、別々に劣化検出対象として捉えることにした。また、本実施形態では、１つのギヤを部位（部分と位置）のレベルつまりギヤ歯単位まで細分化して劣化の度合を推定することにした。本実施形態では、制御部５０が、ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０について、ギヤごと且つ部位ごと（ギヤ歯ごと）に劣化の度合を推定する演算処理を実行する。

　以下の説明では、各部位の劣化の度合を示す値を、「劣化度合」とも称す。また、以下、便宜上、「劣化量」という言葉を用いて劣化を量的に表すことにする。本実施形態における「劣化量」とは、変位部品の変位があったときに劣化推定の対象部位が他の部品と接触したことで発生した、当該対象部位の劣化の量を意味する。具体的には、本実施形態では、「劣化量」は、スロットル開度変化があったときにあるギヤ歯が他のギヤ歯と接触したことで劣化した量を意味する。

（１）部品ごとに劣化状態を推定するための処理
　スロットルにおいては、スロットルバルブ２の開度が変わる際に、ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０が所定角度だけ回転する。車両の走行距離増大や使用期間経過に応じてスロットルバルブ２も様々な開度に制御されるため、ギヤ１０、１２、１４およびスロットルギヤ２０が繰り返し回転することになる。

　本実施形態では、スロットルの設計段階において、スロットルバルブ２の開度と、伝達機構４内のギヤの回転角や回転量との間の対応関係（相関）を特定しておく。この相関を特定しておくことで、スロットルバルブ２が制御された時、スロットル開度センサ８の出力に基づいて、伝達機構４内のギヤ１０、１２、１４およびスロットルギヤ２０の作動状態を把握することができる。

　（２）部位ごとに劣化状態を推定するための処理
　図３で模式的に示すスロットルギヤ２０は、複数のギヤ歯２２を有している。スロットル開度が特定の開度領域に高頻度で制御される場合には、複数のギヤ歯のうちそのような高頻度開度領域で噛み合うギヤで、優先的に劣化（摩耗）が進むと考えられる。

　そこで、本実施形態では、１つのギヤを更に部位（部分と位置）のレベルまで細分化して、劣化度合の推定を行うことにした。具体的には、上記（１）と同様に、スロットルの設計段階において、「スロットルバルブ２の開度変化が合った場合、その開度変化に応じて何れのギヤの何れのギヤ歯が噛み合い、回転するのか」という対応関係を、あらかじめ特定しておく。何れのギヤ歯が何れのスロットル開度で如何なる態様で他のギヤ歯と接触するか（噛み合うか）という事項は、通常、設計段階において特定することができる。この対応関係を特定しておくことで、スロットルバルブ２が制御された時、スロットル開度センサ８の出力に基づいて伝達機構４内の各ギヤのいずれのギヤ歯で噛み合い（接触）があったのかを把握することができる。

（３）劣化量を推定するための処理
　本実施形態では、ギヤ１０、１２、１４、スロットルギヤ２０のそれぞれについて、スロットル開度変化量とギヤ歯の劣化量（当該開度変化量に応じて各ギヤが回転したときに生じた劣化の量を示す値）との相関関係を、予め数式化若しくはマップ化しておく（以下、この関数を「劣化関数」とも称す）。たとえば、各ギヤの回転時の噛み合いの際におけるギヤ歯表面の摩耗量を、この劣化関数にて劣化量として算出してもよい。

　具体的には、本実施形態においては、前述したスロットルギヤ２０の回転量とスロットルバルブ２の開度との相関を参照することで、スロットルバルブ２がある角度θ_ＴＨだけ回転したとき、このθ_ＴＨの回転に要したスロットルギヤ２０の回転量θ_ＴＨＧを特定できる。スロットルギヤ２０が回転量θ_ＴＨＧの変位をするためには、スロットルギヤ２０と他のギヤとの間で一定量の接触（噛合）が必要である。この一定量の接触が行われるときの接触態様（例えば、どのような強さで如何なる摩擦係数での接触があるか等）は、スロットルの設計段階で決まっている。また、スロットルギヤ２０の材料、加工履歴などの機械的強度情報は、スロットルの設計段階で決まる。

　こういった接触態様や機械的強度情報などの各種情報を特定しておくことで、理論的に或いは耐久性試験やシミュレーション等の結果も利用して、スロットルギヤ２０の劣化関数を作成しておくことができる。劣化関数を制御部５０に数式あるいはマップとして記憶しておくことで、スロットルバルブ２の開度の情報（開度履歴や、開度変化の積算量）に基づいて、スロットルギヤ２０の劣化度合を推定的に求めることができる。

　本実施形態では、制御部５０は、内部のメモリ領域に、ギヤごと、ギヤ歯ごとに用意された複数の領域（以下、「劣化量格納領域」とも称す）を有するものとする。制御部５０は、劣化関数で算出された劣化量を、ギヤごと、ギヤ歯ごとにそれぞれの劣化量格納領域に蓄積する。なお、このような劣化量の蓄積用のプログラムも、事前に、制御部５０に記憶させておけばよい。

　スロットルバルブ２の開閉制御が行われるたびに、そのときのスロットル開度変化に対応したギヤごと、ギヤ歯ごとに、劣化量の積算値が増加してゆく。劣化量格納領域内の劣化量積算値が最も大きいギヤ歯が、最も劣化が進んでいるギヤ歯であると判断できる。このようにして、所望の時期におけるスロットルギヤ２０の各ギヤ歯の劣化度合を個別かつ正確に把握することができる。その後、例えば、劣化量の積算値が予め設定したしきい値を越えた時点で、点検、修理、交換などが必要なほどにスロットルの劣化が進んだものと判断することができる。

　ギヤ１０、１２、１４についても同様に、スロットルバルブ２の開度の情報に基づいて、各ギヤ歯の劣化量を算出できるように劣化関数を作成しておくことができる。劣化量の積算値の蓄積も、同様に行うことができる。なお、必要に応じて、劣化の進行度の要因となる他の条件（例えば、周辺温度などの使用環境）を算入できるように劣化関数を作成してもよい。車両に搭載された各種温度センサ等の出力にもとづき、温度等の周辺環境要因に応じた補正分を算入することもできる。

　以上説明したように、本実施形態にかかる劣化検出装置によれば、スロットルという１つの車両構成部品において、伝達機構４内のギヤの１つ１つについて、ギヤの部位（ギヤ歯）ごとに、劣化度合を推定することができる。個々のギヤ歯まで細分化して推定した劣化度合に基づいて、スロットルの劣化を推定することができる。その結果、精密な分析に基づいてスロットルの劣化を高精度に検出することができる。

［実施の形態にかかる具体的処理］
　図４は、本発明の実施の形態において制御部５０で実行されるルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、スロットルが作動中か否かが判定される（ステップＳ１００）。スロットルが作動中か否かは、例えばスロットル開度センサ８の出力値に基づいて検出することができる。このステップの条件の成立が認められない場合には、スロットルバルブ２の開度変更が無く、伝達機構４内の各ギヤの劣化の発生も無いと考えることができる。この場合には、処理がリターンする。

　ステップＳ１００の条件成立が認められた場合には、続いて、現在のスロットル開度が有効開度領域にあるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。

　図６乃至８は、本発明の実施の形態にかかる、有効開度を決定する手法を説明するための図である。図６は、車両走行に応じたスロットル開度変化の実際の例を模式的に示す。図６に示すように、通常、スロットル開度は様々な開度に不規則に変化する。急加速時には、図６の矢印Ａに示すように、高開度まで開く。図７は、全ての開度領域で作動量を積算した例を示す。図７に示すように、低開度側では作動量の積算値が大きくなっており、これとは対照的に高開度側では作動量の積算値が小さい。そこで、図８のように、作動量の多い低開度側の特定領域（領域Ｂ）を劣化進度の高い領域と認定することができる。一方、中～高開度域は作動量の積算値が小さいので、ほとんど劣化しないものと認定することができる。

　通常、１つの装置において複数の構成部品のうち一部の部品に故障が認められた場合、この１つの装置全体の機能低下を招く。本実施形態においては、スロットル開度の全域のうち数箇所でも許容度を超える劣化あるいは故障が認められた場合には、結果的にスロットル全体についての機能低下と判断できる。そこで、本実施形態では、劣化進度の高い領域Ｂに該当するスロットル開度について選択的に劣化度合の推定を行う。これにより、制御部５０の演算負荷やデータ記憶量、必要なメモリ領域などを少なく抑えつつ、スロットル全体の劣化有無を検出することができる。

　ステップＳ１０２では、具体的には、制御部５０内において記憶された所定の有効開度範囲と、現在のスロットル開度センサ８が示すスロットル開度との比較が行われる。この比較の結果、スロットル開度が有効開度範囲内にない場合には、現時点では劣化度合推定処理を行う場面ではないと考えることができる。この場合には、処理がリターンする。

　図５は、本発明の実施の形態における、スロットル開度の領域の区分けについて説明するための図である。本実施形態では、スロットル開度０°～９０°を複数の開度領域に区分けしておく。例えば、図５に示すように開度０°～６°で１つの領域、開度９°～１５°で１つの領域といったような区分けを行う。スロットル開度のうち全ての角度が満遍なく使用されるわけではなく、高頻度で使用されるスロットル開度はある程度限定される。そのような高頻度スロットル開度で使用されるギヤ歯では、優先的に劣化が進むものと考えることができる。そこで、本実施形態では、劣化度合の推定を行うべき有効開度範囲を予め定めておき、この有効開度範囲に該当する場合に限り、劣化度合の推定を行うものとした。

　ステップＳ１０２においてスロットル開度が有効開度範囲内にあることが認められた場合には、続いて、処理がステップＳ１０４に移る。ステップＳ１０４では、スロットル開度センサ８の出力信号に基づいて決まるスロットル開度を入力として、前述した本実施形態の「劣化関数」に従って、部品ごとに、劣化量が算出される。本実施形態では、伝達機構４において、スロットルギヤ２０、ギヤ１０、１２、１４のそれぞれについて、各ギヤごとの劣化関数に従って、ギヤ単位での劣化量が算出される。

　次に、処理はステップＳ１０６に移る。ステップＳ１０６では、各部位ごとに劣化状態を推定するための処理が実行される。この処理は、１つの部品を更に部位（部分と位置）のレベルまで細分化して、劣化度合の推定を行う処理である。具体的には、スロットルギヤ２０、ギヤ１０、１２、１４のそれぞれについて、それぞれの劣化関数に従って、ギヤごと、ギヤ歯ごとの劣化量が算出される。

　次に、最劣化部位から有効開度を決定する処理が実行される（ステップＳ１０８）。前述したように、ステップＳ１０２においては、有効開度に設定されているスロットル開度に該当している場合に限り、劣化度合の推定処理（ステップＳ１０４、Ｓ１０６）へと処理が移行する。ステップＳ１０６においては、有効開度の設定値を、劣化量の積算値が最も高いスロットル開度領域、つまり劣化度合の推定を優先的に行うべき開度領域へと変更する。

　図９は、本発明の実施の形態にかかる、最劣化部位（劣化の進度が最も高い部位）から有効開度を決定する手法を説明するための図である。図６乃至８で説明したように、作動量の積算値が大きくなるスロットル開度は一部の開度域に偏っており、これに応じて劣化進度が高い領域（高劣化進度域）も偏りを有している。しかしながら、この傾向は一定不変ではない。図９の破線Ｄは図８に示した分布であるが、図９の実線の如く作動量積算値と開度の分布が当初の分布からずれる可能性がある。その要因としては、例えば、経年変化や使用環境の相違が挙げられる。

　そこで、本実施形態にかかる具体的処理では、先ず、制御部５０の所定の記憶領域にて記憶されている劣化量の積算値が参照される。次いで、このうち最も劣化量の積算値が大きいギヤ歯の回転を伴うスロットル開度範囲に、ステップＳ１０２の有効開度範囲を切り換える。これにより、図９のように高劣化進度域がずれた場合であっても、ステップＳ１０２における有効開度判定を、的確に実施することができる。

　ステップＳ１０８の後、劣化状態の記録が行われる（ステップＳ１１０）。本実施形態では、ステップＳ１０４、１０６で算出された劣化量の値が、各ギヤやギヤ歯ごとに用意された複数の記憶領域にそれぞれ蓄積される。ここで記録された値は、伝達機構４内の各部品の劣化状態を判断するために用いることができる。例えば、劣化量の積算値が予め設定したしきい値を越えた時点で、点検、修理が必要なほどにスロットルの劣化が進んだものと判断することができる。その後、処理はステップＳ１００にリターンする。

　以上の処理によれば、本実施形態にかかる劣化検出装置によれば、スロットルという１つの車両構成部品において、伝達機構４内のギヤの１つ１つについて、ギヤの部位（ギヤ歯）ごとに、劣化度合を推定することができる。個々のギヤ歯まで細分化して推定した劣化度合を参酌して、スロットルの劣化を推定することができる。その結果、伝達機構４の内部における劣化をより精密に分析したうえで、スロットルの劣化を高精度に検出することができる。

　なお、上述した実施の形態においては、劣化検出の対象とした図１に示すスロットルが、前記第１の発明における「車両構成装置」に、スロットルバルブ２が、前記第１の発明における「変位部品」に、スロットルギヤ２０、ギヤ１０、１２、１４のそれぞれのギヤ歯が、前記第１の発明における「前記変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位」に、スロットル開度センサ８が、前記第１の発明における「検出手段」に、劣化関数に従って算出した劣化量を算出した積算値が、前記第１の発明における「劣化度合」に、それぞれ相当している。また、本実施形態では、図４のルーチンにおけるステップＳ１０６が実行されることにより、前記第１の発明における「推定手段」が、ステップＳ１１０において記録された劣化量の積算値に基づいてスロットルの劣化判定が行われることで、前記第１の発明における「劣化検出手段」が、それぞれ実現されている。

　また、上述した本実施形態では、スロットルモータ６が、前記第４の発明における「動力取得手段」に、伝達機構４に含まれる複数のギヤ（スロットルギヤ２０、ギヤ１０、１２、１４）が、前記第４の発明における「複数の伝達部品」に、それぞれ相当している。
　また、上述した本実施形態では、スロットルギヤ２０の複数のギヤ歯が、前記第５の発明における「複数備えられた前記部位」に相当し、制御部５０が図４のルーチンのステップＳ１０６を実行することで、前記第５の発明における「複数備えられた前記部位のうち少なくとも２つの部位を対象にして部位ごとに前記劣化度合を推定する手段」が実現されている。

　また、上述した本実施形態では、図４のルーチンのステップＳ１０２で有効開度域を限定したうえで劣化度合の推定処理を行うことで、前記第５の発明における「選択的検出手段」が実現されている。

［実施の形態の変形例］
（第１変形例）
　図４に示すルーチンは、上記の「実施の形態にかかる劣化度合の推定」において説明した内容とともに改良的処理を含んでいる。具体的には、図４のルーチンは、下記（１）～（４）の４つの処理を含んでいる。
　（１）部品ごとに劣化状態を推定するための処理（「部品劣化推定処理」）
　（２）１つの部品の各部位ごとに劣化状態を推定するための処理「位置劣化推定処理」）
　（３）特定の開度について選択的に劣化検出を行う処理（「選択的検出処理」）
　（４）選択的推定処理にて劣化検出を行う開度を、劣化度合の高い部位に合わせて更新する処理（「検出領域更新処理」）

　実施の形態にかかる図４のルーチンには、上記の（１）～（４）の４つの処理の全てが含まれている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。（１）部品劣化推定処理と（２）位置劣化推定処理の少なくとも一方を含むことで、「部品ごと」の劣化推定または「部位ごと」の劣化推定を実現することができる。このため、図４のルーチンのうち、選択的検出処理にあたるステップＳ１００、Ｓ１０２の処理と、検出領域更新処理にあたるＳ１０８の処理を、省略しても良い。

（第２変形例）
　上記の実施の形態では、複数のギヤつまり複数の部品の劣化度合の推定を行っている。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。１つの部品（例えばスロットルギヤ２０）のみに対して、少なくとも２つの部位（例えばスロットルギヤ２０における２つ以上のギヤ歯）を対象に、劣化度合の推定を行ってもよい。具体的には、上記の（２）位置劣化推定処理のみを、１つのギヤに対して行っても良い。

　また、上記の実施の形態では、複数のギヤのそれぞれについて、各ギヤのギヤ歯ごとに、劣化度合の推定を行っている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。複数のギヤに対して、ギヤ単位の劣化量を算出するだけでも良い。つまり、必ずしもギヤ歯のレベルまで細分化して劣化量の算出を行わなくとも良い。この場合には、制御部５０が、１つのギヤにつき１つの劣化量を算出、積算する処理を実行する。この場合には、複数のギヤに対して、上記の（１）部品劣化推定処理のみを行っても良い。具体的には、制御部５０が図４のルーチンにおけるステップＳ１０４の処理内容のみを実行してもよい。

（第３変形例）
　上記の実施の形態では、劣化量の算出にあたり、劣化関数を用いる手法を例示した。また、本実施形態では、劣化関数として、各ギヤの回転時の噛み合いの際におけるギヤ歯表面の摩耗量等を定めた関数を例示した。しかしながら、本発明は、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、次のようにして、複雑な劣化関数の作成や劣化量の算出を行わない形態であってもよい。

　例えば、個々のギヤの間での接触、非接触の頻度（噛み合い、回転があった頻度）を計数する関数や、ギヤ歯の間での接触、非接触の頻度を計数する関数を作成してもよい。接触、非接触を繰り返した頻度が相対的に高いギヤにおいて、相対的に劣化が進んでいるものと推定しても良い。また、接触、非接触の頻度を繰り返した頻度が相対的に高いギヤ歯で、相対的に劣化が進んでいるものと推定しても良い。このようにして、変位部品の変位（スロットル開度変化）により、劣化の要因となる力（摩擦力も含む）を受けた頻度が高い部位（ギヤ歯）で、相対的に劣化が進んでいると推定しても良い。例えば、複数のギヤの強度が実質的に同視しうる場合などに頻度計数を行っても良い。頻度計数の場合、劣化関数に従った劣化量算出と比べて、演算負荷を抑制できる。

　なお、この変形例の場合には、部品間または部位間の「接触、非接触の発生の頻度（積算回数）」が、前記第１の発明における「劣化度合」に相当し、「接触、非接触の発生の頻度（積算回数）が高いほど劣化が進んでいるものと推定する」という推定処理を制御部５０が実行することで、前記第１の発明における「劣化検出手段」が実現される。そして、この変形例では、部品間または部位間の「接触、非接触の発生の頻度（積算回数）」を計数する処理を制御部５０が実行することで、前記第２の発明における「計数手段」が実現される。

　なお、上記の実施の形態では、劣化関数として、スロットル開度変化に応じた各ギヤ歯の摩耗の量を定めた摩耗特性の関数を例示した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。スロットル開度変化に応じたギヤ歯の疲労の量の特性を関数化したり、損傷にいたるまでのギヤ歯が受ける荷重の大きさ、回数など、種々の観点から劣化関数を作成すればよい。

（第４変形例）
　車両には、多数かつ様々な器具、機器、機械、装置その他の構成（「車両構成装置」）が搭載されている。可動部を備える車両構成装置においては、いくつかの部品がその位置や姿勢を変化（変位）させる。このような変位は、車両の走行距離増大や使用期間経過に応じて繰り返し行われることになる。一般に、歯車や軸受けなど可動部を構成する各種部品は、相互の接触／非接触の繰り返しや摩擦によって劣化していく。

　車両内部の構成は、例えば、動力装置、動力伝達装置、制動装置、操舵装置、懸架装置などの各種装置を含んでいる。個々の装置は、それぞれ、可動部品を備えた車両構成装置（大型の装置、小型の装置を問わない）を含みうる。車両の走行距離増大に伴って多数回の変位を繰り返す車両構成装置（例えば実施の形態のスロットルも含まれる）など、劣化検出の必要性が高い装置も含まれる。

　可動部品を備えた車両構成装置は、それぞれ、変位させられるべき変位部品と変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位とを有している。こういった車両構成装置において、少なくとも、ギヤ、ギヤ歯、チェーン、プーリ、ベルト、カムなどの各種伝達部品（伝達要素）の間の接触部分が「変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位」として挙げられる。これらの接触部分は、接触と非接触を繰り返したり、又は、他の部品との接触により表面に摩擦力を受ける。こういった接触部分を、前記第１の発明における「少なくとも１つの部位」として取り扱うことができる。シャフトや、シャフトの回転に応じて摩擦力を受ける軸受けの表面も、前記第１の発明における「少なくとも１つの部位」として取り扱うことができる。

　なお、シャフト、軸受けおよび小型ギヤのギヤ歯は、他の大型のギヤが１回転する間に、複数回の噛み合いや摩擦を伴う。例えば上記の実施の形態であれば、図２に示したように、伝達機構４には、ギヤ１０、１２、１４のように所定の減速比の複数のギヤが含まれている。こういった場合も、スロットルバルブ２の所定角度の変化に要するそれらの部品の回転数を特定しておくことで、実施の形態で述べたように劣化度合の推定を行うことができる。また、１つの連続した表面を複数の領域に区分して、区分された各領域を、上記の「少なくとも１つの部位」として取り扱っても良い。

　例えば、車両移動用動力発生機構の運転制御のために操作される機器を、劣化度合の推定の対象としても良い。例えば内燃機関の場合に、流量制御機器に対して、劣化度合の推定を行ってもよい。ここでいう流量制御機器とは、機関運転中に流体の流量制御に用いられる機器のことを指す。流量制御される流体は、空気、排気ガス（ＥＧＲガス）をはじめとして、気体、液体のいずれでもよい。

　また、流量制御部品のうち、内燃機関の吸気量に関連する部品や内燃機関の排気通路と連通する弁を対象に、劣化度合を推定しても良い。例えば、スワールコントロールバルブや、タンブルコントロールバルブも、前記第１の発明における「車両構成装置」に含まれる。また、内燃機関が可変吸気システムを備えている場合、可変吸気システムにおける吸気通路長を増減させるために変位する部品を対象にして、劣化度合の推定を行っても良い。また、内燃機関の排気通路の連通状態を切りかえるようなバイパス弁や、内燃機関のＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ制御弁も、前記第１の発明における「車両構成装置」に含まれる。これらの弁に対しても、上記の実施の形態でスロットルに対して行ったのと同様に、バルブ本体の開度に応じて回転するギヤごとに、ギヤ歯ごとの劣化度合を推定すればよい。

　なお、スロットル等の機関出力に必要不可欠な制御弁は、実際上、特開２００９－１６７８７６号公報などに開示されているような作動規制を行うことは困難である。また、図６にも示したように、上記列挙したスロットル等は、車両の運転条件（例えば、制御空燃比の値、目標吸入空気量の値）に応じて非周期的、不規則的に変位量（差動量、開度）が変わる。自動車においては、ドライバの要求やエンジンの運転条件等に応じて吸入空気量が細かく調節され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの制御信号に応じてスロットル開度も様々に変更される。この点、本実施形態にかかる劣化度合推定手法によれば、内部構成ごとに精密な劣化分析を行うことができ、結果、早期かつ高精度な劣化検出を行うことができる。スロットル等の抱える上記事情に照らして、本実施形態にかかる劣化検出手法は優位性がある。

　なお、変位部品の変位量を知るためのセンサが備えられていれば、そのセンサの出力値を取得することで、実施の形態のスロットル開度センサ８と同様の機能を実現することができる。劣化関数の作成も、実施の形態と同様に、変位部品の変位量に応じた各伝達部品の各部位の劣化の特性を調べておき、予め関数化しておけば良い。このように、本発明にかかる車両構成装置の劣化検出装置は、変位部品を有する各種車両構成装置に対して、広く適用することができる。

　なお、上記の実施の形態においては、スロットルバルブ２の変位（開度変化）の動力は、スロットルモータ６によって得られている。しかしながら、車両構成装置における動力は、必ずしも電動モータに限らず、電磁ソレノイド、油圧駆動式のアクチュエータなどの各種のアクチュエータがある。また、内燃機関などの原動機が発生させた動力を利用して変位部品を変位させる車両構成装置もある。これらの何れに対しても、本発明を適用することができる。

　なお、検出領域更新処理にあたるＳ１０８の処理において、１トリップごとに最も劣化した領域の劣化量の積算値をスロットル全体の劣化として取り扱ってもよい。これにより、劣化の進行が少なく推定されてしまうことを抑制できる。また、高劣化進度領域の特定はスロットル開度を基準にする手法に限定されず、領域を見直すタイミングについても例えば一定の走行距離が経過したとき実行するという定期的な見直し手法でも良い。

　なお、上記に説明した各変形例は、適宜に組み合わせてもよい。

２　スロットルバルブ
４　伝達機構
６　スロットルモータ
８　スロットル開度センサ
１０、１２、１４　ギヤ
２０　スロットルギヤ
２２　ギヤ歯
５０　制御部

Claims (7)

1. 　変位させられるべき変位部品と前記変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位とを備えた車両構成装置の劣化を検出する劣化検出装置であって、
   　前記変位部品の変位を検出する検出手段と、
   　前記検出手段で検出した前記変位に基づいて、前記少なくとも１つの部位の劣化の度合を示す値である劣化度合を推定する推定手段と、
   　前記推定手段で推定した前記劣化度合に基づいて、前記車両構成装置の劣化を検出する劣化検出手段と、
   　を備えることを特徴とする車両構成装置の劣化検出装置。
2. 　前記推定手段は、
   　前記検出手段で検出した前記変位部品の変位量に基づいて、前記少なくとも１つの部位が前記表面に力を受けた回数を計数する計数手段と、
   　前記計数手段で計数した前記回数が多いほど、前記劣化度合を大きく推定する手段と、
   　を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両構成装置の劣化検出装置。
3. 　前記検出手段が、前記変位部品の変位量を検出する手段を含み、
   　前記推定手段が、
   　前記変位部品の変位量と前記少なくとも１つの部位の劣化量との関係を定めた劣化特性を記憶した劣化特性記憶手段と、
   　前記検出手段で検出した前記変位量に基づいて、前記劣化特性に従って、前記少なくとも１つの部位の前記劣化量の積算値を前記劣化度合として求める積算劣化量算出手段と、
   　を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両構成装置の劣化検出装置。
4. 　前記車両構成装置は、
   　前記変位部品を変位させる力を取得する動力取得手段と、
   　前記動力取得手段で得た動力を前記変位部品に伝達する複数の伝達部品と、
   　を備え、
   　前記複数の伝達部品のそれぞれが、前記変位部品の変位時に表面に力を受ける少なくとも１つの部位を備え、
   　前記推定手段は、
   　前記複数の伝達部品のうち少なくとも２つの伝達部品を対象にして、前記変位部品の変位に応じた当該少なくとも２つの伝達部品のそれぞれの変位量を、前記検出手段で検出した前記変位量に基づいて特定する手段と、
   　前記少なくとも２つの伝達部品それぞれの変位量に基づいて、前記伝達部品ごとの前記劣化度合を推定する手段と、
   　を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の車両構成装置の劣化検出装置。
5. 　前記車両構成装置は、前記変位部品の変位時に表面に力を受ける前記少なくとも１つの部位を、複数備え、
   　前記推定手段が、複数備えられた前記部位のうち少なくとも２つの部位を対象にして部位ごとに前記劣化度合を推定する手段を、含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の車両構成装置の劣化検出装置。
6. 　前記劣化検出手段が、前記推定手段で推定した劣化度合に基づいて、相対的に劣化が進行している伝達部品または部位における劣化度合を代表させて前記車両構成装置の劣化を検出する手段を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の車両構成装置の劣化検出装置。
7. 　前記車両構成装置は、スロットルと、スワールコントロールバルブと、タンブルコントロールバルブと、内燃機関の可変吸気システムにおける吸気通路長を増減させるための装置と、内燃機関の排気通路の連通状態を切りかえるためのバイパス弁を備えたバイパス機構と、内燃機関のＥＧＲシステムとからなる群から選択された１の装置であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の車両構成装置の劣化検出装置。

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