(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水温を監視し、該監視する冷却水温に基づいて当該機関の制御装置及び診断装置の少なくとも一方の能動時期を決定する内燃機関の監視装置であって、
前記冷却水温が、機関暖機後の平衡温度のバラツキ下限値以下であって且つ該平衡温度近傍の所定水温となることに基づいて、それから前記冷却水温が前記平衡温度に達したと推定される所定期間後、前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とする強制能動手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の監視装置において、
前記強制能動手段は、タイマカウンタを備え、前記冷却水温が前記所定水温となることに基づいて該タイマカウンタにそのカウントの開始を指令し、同タイマカウンタのカウント数が前記所定期間に相当する所定値に達した時に前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とするものである
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の監視装置。
【請求項３】
前記強制能動手段は、前記タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を内燃機関の運転状態に応じて可変とする
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の監視装置。
【請求項４】
前記強制能動手段は、前記タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を内燃機関の負荷の増大に伴って増大させる
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の監視装置に関し、特に内燃機関の冷却水温に基づいて当該機関の制御装置や診断装置を能動とする時期を決定する内燃機関の監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジン等の内燃機関にあっては一般にその始動時、例えば電子燃料噴射制御等の制御や各種診断が開始されるタイミングは、同機関の始動状態が安定する暖機運転後とされている。そして、そのタイミングの決定は、内燃機関の冷却水温を監視し、その監視する冷却水温が機関暖機後の平衡温度に達したことに基づき行われる場合が多い。このような例として、例えば特開平７−７１３０４号公報に記載された「内燃機関の制御装置」が知られている。この装置では、自動車エンジンの空燃比フィードバック制御（電子燃料噴射制御）を開始するタイミングを、同エンジン始動時の冷却水温に応じて可変とすることにより、エンジンの実際の暖機態様に応じたより望ましい空燃比フィードバック制御の開始時期を得るようにしている。
【０００３】
また、一般に、自動車エンジン等の内燃機関にあって、その始動時等の機関冷却水温の調節は、同機関の冷却水通路に設けられるサーモスタットによって行われている。このサーモスタットは、特定の温度を境に開閉状態が切り換わる通路開閉弁であり、エンジンを適度な温度に調節するために、冷却水の循環経路を開閉する。すなわち、サーモスタットは、エンジンの暖機運転時、冷却水温が暖機後の平衡温度に対応する所定値（例えば、８５℃）より低い場合には閉弁してエンジン内部で冷却水を循環させ同冷却水温を上昇させるように働き、一方、冷却水温が上記所定値より高くなった場合には開弁状態となり、エンジン内部とラジエータとの間で冷却水を循環させて、冷却水温が同所定値近傍となるように調節している。その際、冷却水温は当該機関のウォータジャケットに設けられる水温センサにて検出され、この水温センサの検出値に基づいて各種制御装置や診断装置に対する能動指令が発せられるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サーモスタットや水温センサには通常、製品バラツキが存在し、それに起因して、上記サーモスタットによって調節される冷却水温や上記水温センサによって検出される冷却水温の値にもバラツキが生じることとなる。例えば図５に示すように、上記所定の平衡温度に対応して調節されているサーモスタットを使用した場合にあっても、その製品バラツキに起因して、実際に平衡となる温度、すなわち水温センサによって検出される平衡温度Ｔｗｄには±ΔＴのバラツキが生じることがある。また、こうしたバラツキは、水温センサ自身にもあり、実際の温度（水温）と検出される温度とが微妙に異なることもある。
【０００５】
そのため、上記内燃機関の制御や診断を開始させるための判断基準として設定される冷却水温Ｔｗｓの値が、同図５に示されるように、平衡温度Ｔｗｄの上記温度バラツキ±ΔＴ内にあるなど、平衡温度に近接して設定されるような場合にあっては、上記サーモスタットを通じて平衡するよう調節される水温値が同判断基準水温Ｔｗｓに達しないか、若しくは水温センサによって同判断基準水温Ｔｗｓに達した旨が検出されないこともある。
【０００６】
すなわち、図６に示すように、例えば上記平衡温度Ｔｗｄとして、本来は実線Ｌ１として示す推移となるべきが、サーモスタットの上記バラツキに起因して、実際には破線Ｌ２として示す推移となるような場合には、たとえ水温センサが正常であったとしても、その検出される温度はＴｗｄ´（＜Ｔｗｓ）としかならず、上記判断基準水温Ｔｗｓへの到達を検知することができなくなる。またこのとき、水温センサ自身もその検出温度に負側にバラツキを生じるような場合には、こうした判断基準水温Ｔｗｓへの到達検知は更に困難なものとなる。そしてこのような場合、本来は同図６に示す時刻ｔｓをもって同機関の制御や診断が開始されるべきが、その開始すらおぼつかないものとなる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サーモスタットや水温センサの製品バラツキに依存することなく確実に内燃機関の制御や診断を開始させることのできる内燃機関の監視装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関の冷却水温を監視し、該監視する冷却水温に基づいて当該機関の制御装置及び診断装置の少なくとも一方の能動時期を決定する内燃機関の監視装置であって、前記冷却水温が、機関暖機後の平衡温度のバラツキ下限値以下であって且つ該平衡温度近傍の所定水温となることに基づいて、それから前記冷却水温が前記平衡温度に達したと推定される所定期間後、前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とする強制能動手段を備えることをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、上記強制能動手段は、冷却水温が機関暖機後の平衡温度のバラツキ下限値以下であって且つ該平衡温度近傍の所定水温となることに基づいて、それから前記冷却水温が前記平衡温度に達したと推定される所定期間後、前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とする。そのため、上記サーモスタット及び水温センサの製品バラツキに影響されることなく、確実に内燃機関の制御や診断を開始することができるようになる。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の監視装置において、  前記強制能動手段は、タイマカウンタを備え、前記冷却水温が前記所所定水温となることに基づいて該タイマカウンタにそのカウントの開始を指令し、同タイマカウンタのカウント数が前記所定期間に相当する所定値に達した時に前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とするものであることをその要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、冷却水温が前記所定水温となることに基づいて、その所定期間後、前記制御装置及び診断装置の少なくとも一方に対して強制的にこれを能動とする強制能動手段を容易且つ好適に構成することができる。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関の監視装置において、前記強制能動手段は、前記タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を内燃機関の運転状態に応じて可変とすることを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、内燃機関の始動時の運転状況に応じて生じる冷却水温の上昇時間差を、タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を同内燃機関の運転状況に応じて可変とすることにより吸収することができるようになる。そのため、内燃機関始動時の様々な運転状況にかかわらず所望の時期に上記制御装置あるいは診断装置を始動させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の監視装置において、前記強制能動手段は、前記タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を内燃機関の負荷の増大に伴って増大させることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、内燃機関の始動時の負荷に応じて生じる冷却水温の上昇時間差を、タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を同内燃機関の負荷の増大に伴って増大させることにより吸収することができるようになる。そのため、内燃機関始動時の負荷の大小にかかわらず所望の時期に上記制御装置あるいは診断装置を始動させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の監視装置を自動車のエンジンシステムに適用した一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、例えば４気筒からなるエンジン１は、シリンダ３、ピストン４、クランクシャフト５、ピストン４とクランクシャフト５とを連結するコンロッド６、シリンダ３を取り巻くウォータジャケット７、エンジン本体の外部に設けられてその内部空間がウォータジャケット７と連通しているラジエータ８、冷却ファン９、ウォータポンプ１０等を有して構成されている。
【００１８】
各シリンダ３の燃焼室１１内において、混合気が爆発・燃焼することによりピストン４が上下運動し、この上下運動がコンロッド６を介してクランクシャフト５の回転駆動力に変換される。また、混合気の供給や燃焼ガスの排出は、吸排気ポート（図示略）を介して行われる。そして、冷却水が循環する空間としてのウォータジャケット７が、混合気の爆発・燃焼により熱せられたシリンダヘッド１２やシリンダブロック１３を必要に応じて冷却、或いは定温維持するために、シリンダ３の外周を取り巻くように構成されている。なお、前記吸気ポートに連通する吸気通路には吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示略）が設けられ、その検出信号は後述する監視装置５１等に送られる。
【００１９】
また、ラジエータ８とウォータジャケット７の冷却水循環路とは、上下の連絡通路１４，１５により連通している。また、上部連絡通路１４の途中にはサーモスタット１６が設けられている。
【００２０】
サーモスタット１６は、上述したように、水温に応じて機械的に開閉するバルブであり、水温が所定温度（例えば８５℃）以下である時には閉弁状態となって連絡通路１４を塞ぎ、水温が８５℃を上回ると開弁状態となって通路１４を開放して、冷却水を所定温度に維持する。
【００２１】
また、ウォータジャケット７の内壁に設けられた水温センサ４１は、冷却水の温度Ｔｗを検出し、その検出信号を監視装置５１等に送る。
この監視装置５１は、エンジン始動時の冷却水の温度Ｔｗを監視し、該監視する温度Ｔｗに基づいて、エンジン各部の制御を行う制御装置６１及びエンジン各部の診断を行う診断装置７１の能動時期を決定、すなわちその制御及び診断の開始を指令する装置であり、タイマカウンタ５２等を備えて構成されている。
【００２２】
なお、上記制御装置６１が行うエンジン各部の制御としては、例えばエンジン１の状態に応じて適性な燃料噴射を行う電子燃料噴射制御（ＥＦＩ）、エンジン暖機後のアイドル回転数をアイドルコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）の開度を制御して行うアイドル回転数制御（ＩＳＣ）等の制御がある。また、上記診断装置７１が行うエンジン各部の診断としては、例えば上記制御装置６１が行う燃料噴射制御に際して必要な各種センサ（例えば水温センサ４１、吸気圧センサ、酸素センサ、スロットルセンサ等）の動作診断等がある。なお、上記監視装置５１をはじめ、これら制御装置６１及び診断装置７１もＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータシステムとして構成される。
【００２３】
次に、上記監視装置５１による制御装置６１及び診断装置７１への能動指令送出、すなわち動作開始指令送出に係る処理の内容を図２〜図４を参照して説明する。
【００２４】
図２には、同監視装置５１が実行する「動作開始指令ルーチン」を示す。このルーチンに関するプログラムは上記監視装置５１内のメモリに予め記憶されており、自動車の主電源が「ＯＮ」となった後、所定時間毎に実行される。なお、この自動車の主電源が「ＯＮ」とされる時刻は、図３に示すタイムチャートにおいて時刻ｔ０として表わされる。
【００２５】
この動作開始指令ルーチンのステップＳ１０において監視装置５１は、先ず、冷却水温Ｔｗがエンジン暖機後の前述した平衡温度に達する以前の所定水温である判定冷却水温Ｔｃｓに達しているか否かを判断する。この判定冷却水温Ｔｃｓは、上記タイマカウンタ５２のカウントを開始させるために予め設定された閾値である。監視装置５１は、ここで冷却水温Ｔｗが判定冷却水温Ｔｃｓに達している、すなわち判定冷却水温Ｔｃｓ以上であると判断した場合には、処理をステップＳ２０に移行する。なお、図３においては、この冷却水温Ｔｗが判定冷却水温Ｔｃｓに達する時刻は時刻ｔｃとして表され、以下に記載するようにこの時刻ｔｃから上記タイマカウンタ５２のカウント動作が開始される（図３（ｂ））。また、この判定冷却水温Ｔｃｓは、図３（ａ）に示すように、前述したエンジン暖機後の平衡温度Ｔｗｄのバラツキ下限値（Ｔｗｄ中心値−ΔＴ）以下の値として設定され、例えば７５℃程度の温度に対応した値として設定される。
【００２６】
ステップＳ２０において、監視装置５１は、タイマカウンタ５２のカウント数ＣＤＡＮＫＩに加算される１回毎のカウント加算量（以下、単にカウント加算量という）ΔＤＡＮＫＩをそのときの吸入空気量ＧＡに対応した値として決定する。
【００２７】
なお、このカウント加算量ΔＤＡＮＫＩと吸入空気量ＧＡとの関係は、例えば図４に示すように吸入空気量ＧＡの増大に伴ってカウント加算量ΔＤＡＮＫＩも増大する関係とし、この関係は予めマップデータとしてメモリ等に記憶されている。
また、吸入空気量ＧＡは上記エアフローメータの出力に基づき算出される。
【００２８】
ここで吸入空気量ＧＡの増大に伴ってカウント加算量ΔＤＡＮＫＩを増大させるのは、吸入空気量ＧＡの増大はエンジン負荷の増大を意味し、このエンジン負荷の増大に伴い冷却水温Ｔｗの上昇が速められるからである。そこでこの実施の形態では、こうした冷却水温Ｔｗの上昇速度に応じて図３に示すタイマカウンタ５２のカウント期間τを短縮するようにしている。すなわち、本実施形態においては、冷却水温Ｔｗの上昇速度に対応させてカウント加算量ΔＤＡＮＫＩを可変設定するようにしている。
【００２９】
続くステップＳ３０において、監視装置５１は前回のカウント数ＣＤＡＮＫＩにカウント加算量ΔＤＡＮＫＩを加算して、新たなカウント数ＣＤＡＮＫＩとする。すなわち、監視装置５１は、このステップＳ３０の最初の処理においてはタイマカウンタ５２のカウント動作を開始させ、その後の繰り返し処理においては、そのカウント数ＣＤＡＮＫＩをカウント加算量ΔＤＡＮＫＩ分づつカウントアップさせる。
【００３０】
一方、先のステップＳ１０において、冷却水温Ｔｗが判定冷却水温Ｔｃｓ未満であると判断された場合には、処理をステップＳ４０に移行し、上記カウント数ＣＤＡＮＫＩを「０」とする。
【００３１】
続くステップＳ５０において、監視装置５１は，カウント数ＣＤＡＮＫＩが所定カウント値Ｃｔｈに達したか否かを判断する。ここでカウント数ＣＤＡＮＫＩが所定カウント値Ｃｔｈに達していると判断した場合には、処理をステップＳ６０に移行する。ここで、所定カウント値Ｃｔｈは、カウント数ＣＤＡＮＫＩがこの値に達したとき（図３の時刻ｔｓ）には冷却水温度Ｔｗが所望の平衡温度（Ｔｗｄ）に達している値として、予め実験等によって決定される。一方、同ステップＳ５０において、カウント数ＣＤＡＮＫＩがまだ所定カウント値Ｃｔｈに達していないと判断された場合には、この処理を一旦終了する。
【００３２】
そして、ステップＳ６０において監視装置５１は、前記制御装置６１及び診断装置７１に対してその制御及び診断の開始を指令する開始指令信号ＳＴを図３に示す時刻ｔｓに送信する。それにしたがって制御装置６１及び診断装置７１は、それぞれその制御及び診断を開始する。
【００３３】
このように、本実施の形態においては、冷却水温Ｔｗが判定冷却水温Ｔｃｓに達した時（時刻ｔｃ）にタイマカウンタ５２のカウントを開始し、同タイマカウンタ５２のカウント数ＣＤＡＮＫＩが所定カウント値Ｃｔｈに達したときに制御装置６１及び診断装置７１に対して開始指令信号ＳＴを送信してその制御及び診断の開始させるようにしている。したがって、サーモスタット１６及び水温センサ４１の製品バラツキに影響されることもない。
【００３４】
また、エンジン負荷（吸入空気量ＧＡ）に応じてタイマカウンタ５２のカウント加算量ΔＤＡＮＫＩを可変設定することによって、すなわち上記カウント期間τを可変とすることによって、上記開始指令信号ＳＴの送信時刻ｔｓをエンジン始動時の負荷状態に応じて好適なものとすることができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態の内燃機関の監視装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施の形態においては、エンジンの制御装置６１及び診断装置７１に対してその開始指令信号ＳＴを送信する時刻ｔｓは、冷却水温Ｔｗが判定冷却水温Ｔｃｓに達した時にそのカウントを開始したタイマカウンタ５２のカウント数ＣＤＡＮＫＩが所定カウント値Ｃｔｈに達した時とされる。そのため、サーモスタット１６及び水温センサ４１の製品バラツキに起因する上記平衡温度Ｔｗｄのバラツキに影響されることもなく、確実にそれら装置６１、７１の制御及び診断を開始させることができる。
【００３６】
（２）本実施の形態においては、エンジン負荷（吸入空気量ＧＡ）に応じてタイマカウンタ５２のカウント加算量ΔＤＡＮＫＩを可変設定することによって、上記カウント期間τを変動させることとした。そのため、上記開始指令信号ＳＴの送信時刻ｔｓをエンジン始動時の負荷状態に応じて好適なものとすることができる。
【００３７】
なお、以上説明した本発明の実施の形態は以下のようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記実施の形態においては、監視装置５１、制御装置６１及び診断装置７１を個別のコンピュータシステムとして構成する例を示したがこれに限らず、これら装置はＣＰＵ等を共有する１つのコンピュータシステムとして構成するものであってもよい。
【００３８】
・上記実施の形態においては、カウント加算量ΔＤＡＮＫＩを吸入空気量ＧＡに応じて変化させるようにしたが、これに限られない。カウント加算量ΔＤＡＮＫＩを、例えばエンジン回転数に応じて変化させるようにしてもよいし、あるいは吸入空気量ＧＡ及びエンジン回転数に応じて変化させるようにしてもよい。要は、カウント加算量ΔＤＡＮＫＩをエンジン負荷に応じて変化させるようにするものであればよい。
【００３９】
・また、カウント加算量ΔＤＡＮＫＩをエンジン負荷に応じて変化させることにも限定されず、同加算量ΔＤＡＮＫＩを例えばエンジン始動時の冷却水温Ｔｗ及び外気温等に応じて変化させるものであってもよく、要は、エンジンの運転状態に応じて変化させるものであればよい。さらには、同カウント加算量ΔＤＡＮＫＩをエンジンの運転状態に応じて変化させることなく一定としてもよい。
【００４０】
・内燃機関の制御装置や診断装置を強制的に能動とする手段としては、タイマカウンタに代えて、遅延回路等を用いる構成とすることもできる。すなわちこの場合、判定冷却水温Ｔｃｓの検知信号を適宜遅延して同制御装置や診断装置を強制的に能動とする信号とする。
【００４１】
・またこの場合であれ、エンジン負荷等、エンジンの運転状態に応じてその遅延量（遅延時間）を可変とすることもできる。
・上記実施の形態においては、強制的に能動とする対象を内燃機関の制御装置及び診断装置としたがこれに限らず、同強制的に能動とする対象はそれら制御装置及び診断装置の少なくとも一方であればよい。
【００４２】
その他、上記実施の形態から把握される技術的思想について以下にその効果とともに記載する。
（１）請求項４に記載の内燃機関の監視装置において、前記タイマカウンタに加算される１回毎のカウント加算量を内燃機関の吸入空気量の増大に伴って増大させることを特徴とする内燃機関の監視装置。同構成によれば、内燃機関の負荷情報として、内燃機関の吸入空気量を好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の監視装置が適用されるエンジンシステムの一例を示す概略構成図。
【図２】同監視装置が実行する動作開始指令手順を示すフローチャート。
【図３】同監視装置の処理態様の一例を示すタイムチャート。
【図４】吸入空気量とカウント加算量との関係を示すグラフ。
【図５】平衡温度のバラツキ分布と開始判断温度との関係を示す説明図。
【図６】暖機後冷却水温の検出バラツキの一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、２…冷却システム、３…シリンダ、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…コンロッド、７…ウォータジャケット、８…ラジエータ、９…冷却ファン、１０…ウォータポンプ、１１…燃焼室、１２…シリンダヘッド、１３…シリンダブロック、１６…サーモスタット、４１…水温センサ、５１…監視装置、５２…タイマカウンタ、６１…制御装置、７１…診断装置。
【図１】
0003690192.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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