(57)【要約】【課題】湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定を精度良く迅速に行うことができる湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置を提供する。【解決手段】内燃機関３に吸入される空気である吸気の湿潤度合いに相関する湿潤パラメータを取得する湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置１であって、吸気の相対湿度ＲＨを検出する湿度検出部８ａと、吸気の温度、又は温度に相関する温度パラメータＴＡを検出する温度検出部８ｂと、検出された相対湿度ＲＨ及び温度パラメータＴＡに基づき、吸気中の水蒸気分圧ＰＷを算出する水蒸気分圧算出手段２と、故障判定水蒸気分圧ＰＷと始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓとの偏差（｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜）が所定値ＰＷＲＥＦよりも大きいときに、湿潤パラメータ取得デバイスが故障していると判定する故障判定手段２と、を備えている。【選択図】図５
2018119508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に吸入される空気である吸気の湿潤度合いに相関する湿潤パラメータを取得する湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置であって、
前記吸気の相対湿度を検出する湿度検出手段と、
前記吸気の温度、又は当該温度に相関するパラメータを、温度パラメータとして検出する温度パラメータ検出手段と、
前記検出された相対湿度及び温度パラメータに基づき、前記吸気中の水蒸気分圧を算出する水蒸気分圧算出手段と、
所定の基準タイミングにおいて検出された前記相対湿度及び前記温度パラメータに基づいて算出された前記水蒸気分圧を基準水蒸気分圧として記憶する記憶手段と、
前記基準タイミング後の所定の故障判定期間中に検出された前記相対湿度及び前記温度パラメータに基づいて算出された前記水蒸気分圧を故障判定水蒸気分圧とし、当該故障判定水蒸気分圧と前記基準水蒸気分圧との偏差が第１の所定値よりも大きいときに、前記湿潤パラメータ取得デバイスが故障していると判定する故障判定手段と、
を備えていることを特徴とする湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記基準タイミングにおいて検出された前記相対湿度及び前記温度パラメータをそれぞれ、基準相対湿度及び基準温度パラメータとして記憶するように構成されており、
前記故障判定手段は、前記故障判定期間中に検出された前記相対湿度及び前記温度パラメータをそれぞれ、故障判定湿度及び故障判定温度パラメータとし、前記故障判定水蒸気分圧と前記基準水蒸気分圧との偏差が前記第１の所定値よりも大きい場合において、
前記故障判定湿度と前記基準相対湿度との偏差が第２の所定値よりも小さいときに、前記湿度検出手段が故障していると判定し、
前記故障判定温度パラメータと前記基準温度パラメータとの偏差が第３の所定値よりも小さいときに、前記温度パラメータ検出手段が故障していると判定することを特徴とする請求項１に記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【請求項３】
前記基準タイミングは、前記内燃機関の始動時から所定時間を経過した時点に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【請求項４】
前記故障判定期間は、前記内燃機関が搭載された車両において、当該内燃機関の運転中でかつ当該車両の停止中を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【請求項５】
前記湿潤パラメータは、相対湿度、絶対湿度及び水蒸気分圧の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【請求項６】
前記湿潤パラメータ取得デバイスは、前記湿度検出手段及び前記温度パラメータ検出手段を一体に備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に吸入される空気である吸気の湿潤度合いに相関する湿潤パラメータを取得する湿潤パラメータ取得デバイスにおいて、その故障を判定する故障判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関に吸入され、燃焼に使用される空気である吸気において、その湿度によって内燃機関の点火時期特性が変化し、それにより、燃費やＥＧＲ制御の安定性に影響を与えることが知られている。このため、吸気の湿度を適正に検出することは重要であり、それと同様に、その湿度を検出する湿度センサが適正に作動しているか否か、すなわち故障の有無を判定することも重要である。そのような湿度センサの故障判定装置として、従来、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この故障判定装置は、湿度センサ装置における自己診断によって、故障の有無を判定するものであり、具体的には、湿度を検出するためのセンサ部と、このセンサ部を加熱するヒータと、このヒータを制御するヒータ制御装置などを備えている。湿度センサ装置の故障の有無を判定する場合にはまず、ヒータによって、所定時間、センサ部を加熱し、そのセンサ部による検出値が、ほぼ０％の相対湿度を表すように、ヒータを制御する。そして、上記の検出値を、所定の判定値と比較することにより、湿度センサ装置の故障の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３４５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の湿度センサ装置では、それ自身の本来の機能と無関係のヒータを設ける必要があり、加えて、故障判定を行う際に、そのヒータを昇温制御しなければならない。このため、ヒータを設ける分、湿度センサ装置の製造コストが上昇するとともに、ヒータを昇温制御する分、湿度センサ装置の消費電力が増加してしまう。また、故障判定を行う場合には、ヒータによるセンサ部の加熱により、そのセンサ部による検出値（湿度）を、実際の値と異なり、強制的にほぼ０％にしているため、湿度検出が必要な期間、すなわち内燃機関の制御に利用する吸気の湿度を湿度センサ装置によってリアルタイムで検出している間は、故障判定が行えない。そのため、湿度センサ装置が湿度の検出中に故障したとしても、そのことを直ぐに判定することができず、次回の故障判定を実行するまで、故障をドライバーなどに報知することができないという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定を精度良く迅速に行うことができる湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３に吸入される空気である吸気の湿潤度合いに相関する湿潤パラメータを取得する湿潤パラメータ取得デバイス（本実施形態における（以下、本項において同じ）湿度センサ８）の故障判定装置１であって、吸気の相対湿度ＲＨを検出する湿度検出手段（湿度検出部８ａ）と、吸気の温度、又は温度に相関するパラメータを、温度パラメータ（素子温度ＴＡ）として検出する温度パラメータ検出手段（温度検出部８ｂ）と、検出された相対湿度ＲＨ及び温度パラメータ（素子温度ＴＡ）に基づき、吸気中の水蒸気分圧ＰＷを算出する水蒸気分圧算出手段（ＥＣＵ２）と、所定の基準タイミングにおいて検出された相対湿度（始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓ）及び温度パラメータ（始動時温度パラメータＴＡ＿Ｓ）に基づいて算出された水蒸気分圧を基準水蒸気分圧（始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓ）として記憶する記憶手段（ＥＣＵ２）と、基準タイミング後の所定の故障判定期間中において検出された相対湿度ＲＨ及び温度パラメータ（素子温度ＴＡ）に基づいて算出された水蒸気分圧を故障判定水蒸気分圧（水蒸気分圧ＰＷ）とし、故障判定水蒸気分圧と基準水蒸気分圧との偏差（｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜）が第１の所定値（ＰＷＲＥＦ）よりも大きいとき（図５のステップ８：ＹＥＳ）に、湿潤パラメータ取得デバイスが故障していると判定する故障判定手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、内燃機関に吸入される空気である吸気の相対湿度、及びその吸気の温度又はこれに相関するパラメータが、温度パラメータとして検出され、それらの検出された相対湿度及び温度パラメータに基づいて、吸気中の水蒸気分圧が算出される。また、所定の基準タイミングにおいて検出された上記の相対湿度及び温度パラメータに基づいて算出された水蒸気分圧を、基準水蒸気分圧として記憶する。そして、基準タイミング後の所定の故障判定期間中に検出された相対湿度及び温度パラメータに基づいて算出された水蒸気分圧を故障判定水蒸気分圧とし、この故障判定水蒸気分圧と前記基準水蒸気分圧とを比較することにより、湿潤パラメータ取得デバイスが故障しているか否かを判定する。具体的には、故障判定水蒸気分圧と基準水蒸気分圧との偏差が第１の所定値よりも大きいときに、湿潤パラメータ取得デバイスが故障していると判定する。
【０００９】
上記のような判定手法によって湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定が行えるのは、以下の理由による。すなわち、通常、吸気の相対湿度と温度パラメータは、互いにほぼ反比例するような関係にあり、相対湿度及び温度パラメータの一方が大きく変化すると、他方はその反対方向に大きく変化する。そのため、湿潤パラメータ取得デバイスが正常である場合、それによって検出された相対湿度及び温度パラメータに基づいて算出される水蒸気分圧は、原則として大きく変化しない。しかし、湿潤パラメータ取得デバイスが故障すると、上記の原則が維持されず、得られた水蒸気分圧が、基準タイミングにおけるそれと大きく異なる。したがって、湿潤パラメータ取得デバイスの取得結果を用い、基準タイミングにおける基準水蒸気分圧と、故障判定期間中の故障判定水蒸気分圧との偏差が、第１の所定値よりも大きくなったときに、湿潤パラメータ取得デバイスが故障していると判定することができる。また、基準タイミング後の故障判定期間において、上記の基準水蒸気分圧と故障判定水蒸気分圧との比較により、湿潤パラメータ取得デバイスの故障の有無を迅速に判定することができる。以上により、本発明によれば、湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定を精度良く迅速に行うことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置において、記憶手段（ＥＣＵ２）は、基準タイミングにおいて検出された相対湿度ＲＨ及び温度パラメータ（素子温度ＴＡ）をそれぞれ、基準相対湿度（始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓ）及び基準温度パラメータ（始動時素子温度ＴＡ＿Ｓ）として記憶するように構成されており、故障判定手段（ＥＣＵ２）は、故障判定期間中に検出された相対湿度ＲＨ及び温度パラメータ（素子温度ＴＡ）をそれぞれ、故障判定湿度（相対湿度ＲＨ）及び故障判定温度パラメータ（素子温度ＴＡ）とし、故障判定水蒸気分圧（水蒸気分圧ＰＷ）と基準水蒸気分圧（始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓ）との偏差（｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜）が第１の所定値ＰＷＲＥＦよりも大きい場合（ステップ８：ＹＥＳ）において、故障判定湿度（相対湿度ＲＨ）と基準相対湿度（始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓ）との偏差（｜ＲＨ−ＲＨ＿Ｓ｜）が第２の所定値ＲＨＲＥＦよりも小さいときに（ステップ９：ＹＥＳ）、湿度検出手段（湿度検出部８ａ）が故障していると判定し（ステップ１２）、故障判定温度パラメータ（素子温度ＴＡ）と基準温度パラメータ（始動時素子温度ＴＡ＿Ｓ）との偏差（｜ＴＡ−ＴＡ＿Ｓ｜）が第３の所定値ＴＡＲＥＦよりも小さいとき（ステップ１０：ＹＥＳ）に、温度パラメータ検出手段（温度検出部８ｂ）が故障していると判定する（ステップ１１）ことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、記憶手段により、基準タイミングにおいて検出された相対湿度及び温度パラメータをそれぞれ、故障判定湿度及び故障判定温度パラメータとして記憶する。また、故障判定手段により、故障判定期間において検出された相対湿度及び温度パラメータをそれぞれ故障判定湿度及び故障判定温度パラメータとし、故障判定水蒸気分圧と基準水蒸気分圧との偏差が第１の所定値よりも大きい場合において、具体的な故障箇所、すなわち湿度検出手段及び温度パラメータ検出手段のいずれが故障しているかを判定する。
【００１２】
具体的には、故障判定湿度と基準相対湿度との偏差が第２の所定値よりも小さいときに、湿度検出手段が故障していると判定する一方、故障判定温度パラメータと基準温度パラメータとの偏差が第３の所定値よりも小さいときに、温度パラメータ検出手段が故障していると判定する。このように、湿度検出手段又は温度パラメータ検出手段の故障判定が行えるのは、次の理由による。
【００１３】
例えば、ある外気温のときに、内燃機関の運転による発熱などによって、温度パラメータ検出手段で検出される温度パラメータが外気温よりも上昇してゆく場合、湿度検出手段が正常に作動しているときには、検出される相対湿度が低下してゆき、その結果、温度パラメータの上昇及び相対湿度の低下の前後では、前述したように、湿度検出手段で検出した相対湿度及び温度パラメータ検出手段で検出した温度パラメータに基づいて算出される水蒸気分圧は、大きく変化しない。
【００１４】
しかし、温度パラメータが上昇し、その前後において水蒸気分圧が大きく変化している場合、湿度検出手段が正常であれば、それによって検出される相対湿度が低下するものの、その相対湿度が低下しないことで水蒸気分圧が大きく変化しているときには、それをもって、湿度検出手段が故障していると判定することができる。一方、相対湿度が低下し、その前後において水蒸気分圧が大きく変化している場合、温度パラメータ検出手段が正常であれば、それによって検出される温度パラメータが上昇するものの、その温度パラメータが上昇しないことで水蒸気分圧が大きく変化しているときには、それをもって、温度パラメータ検出手段が故障していると判定することができる。以上のように、本発明によれば、湿度検出手段及び温度パラメータ検出手段の故障判定を、容易にかつ確実に行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置において、基準タイミングは、内燃機関の始動時から所定時間（センサ活性化時間ＴＭＲＥＦ）を経過した時点（ステップ３：ＹＥＳ）に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、基準タイミングが、内燃機関の始動時から所定時間を経過した時点に設定され、その基準タイミングにおいて検出した相対湿度と温度パラメータに基づいて、基準水蒸気分圧が算出される。上記の所定時間として、例えば湿度検出手段及び温度パラメータ検出手段が、自身のそれぞれの検出機能を適切に発揮し得る状態（活性化した状態）になるまでの時間であり、かつ湿度検出手段及び温度パラメータ検出手段が、始動した内燃機関の発熱による影響を受けない程度の時間に設定することにより、内燃機関の始動開始後において、吸気の相対湿度及び温度パラメータを適正に検出することができ、それらに基づいて、基準水蒸気分圧も適正に算出することができる。したがって、そのような基準水蒸気分圧を用いて、湿潤パラメータ取得デバイスの故障を判定することにより、その故障判定の精度を高めることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置において、故障判定期間は、内燃機関３が搭載された車両において、内燃機関３の運転中でかつ車両の停止中を含むことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定期間として、内燃機関が搭載された車両において、内燃機関の運転中でかつ車両の停止中を含んでいるので、例えば、信号待ちなどによる車両の停止中に、湿潤パラメータ取得デバイスを故障判定することにより、その故障判定を精度良く行うことができる。すなわち、走行していた車両が停止すると、それまでの走行風が無くなることで、湿潤パラメータ取得デバイスが設置される車両のスペース（例えばエンジンルーム）の温度が大きく上昇しやすい。したがって、上記のような車両の停止中、すなわち温度パラメータが上昇する状態において、停車の前後で水蒸気分圧が大きく変化している場合、相対湿度が低下しないことで水蒸気分圧が大きく変化しているときには、それをもって、湿度検出手段が故障していると判定することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置において、湿潤パラメータは、相対湿度ＲＨ、絶対湿度及び水蒸気分圧ＰＷの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、湿潤パラメータが、相対湿度、絶対湿度及び水蒸気分圧の少なくとも一つとして取得されるので、湿潤パラメータ取得デバイスを故障判定し、適正に作動しているときに取得した湿潤パラメータ用いて、内燃機関の点火時期制御やＥＧＲ制御などを、より適切に行うことができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の湿潤パラメータ取得デバイスの故障判定装置において、湿潤パラメータ取得デバイス（湿度センサ８）は、湿度検出手段（湿度検出部８ａ）及び温度パラメータ検出手段（温度検出部８ｂ）を一体に備えていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、湿潤パラメータ取得デバイスが、湿度検出手段及び温度パラメータ検出手段を一体に備えているので、両検出手段が別個のデバイスとして構成される場合に比べて、良好な取扱い性や取付け性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】車両前部のエンジンルームの吸気通路に設置された湿度センサを、エンジンとともに模式的に示す図である。
【図２】図１の湿度センサ、及びその故障判定装置を模式的に示す図である。
【図３】日本国内のある地点の１日（２４時間）における気温及び相対湿度、並びに水蒸気分圧の推移の一例を示す図である。
【図４】湿度センサの正常時及び故障時の動作を説明するための図であり、（ａ）は素子温度ＴＡが上昇するように推移する一例を示し、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、素子温度ＴＡに応じて推移する相対湿度ＲＨ及び水蒸気分圧ＰＷの推移の一例を示す。
【図５】湿度センサの故障判定処理を示すフローチャートである。
【図６】水蒸気分圧の算出に用いられるマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による故障判定装置を適用した湿度センサを、図示しない車両に搭載された内燃機関とともに模式的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えばガソリンエンジンであり、吸気通路４及び排気通路５が接続され、吸気通路４とともに車両のエンジンルームＥＲに設置されている。吸気通路４には、上流側から順に、エアクリーナ６、エアフローセンサ７及び湿度センサ８（湿潤パラメータ取得デバイス）が設けられている。
【００２５】
図２に示すように、故障判定装置１は、湿度センサ８の故障を判定するものである。この湿度センサ８は、センサ素子温度検出機能付きのものであり、エアクリーナ６を介して吸気通路４に吸入された空気（吸気）の相対湿度ＲＨを検出するセンサ素子で構成された湿度検出部８ａ（湿度検出手段）と、この湿度検出部８ａのセンサ素子の温度を検出する温度検出部８ｂ（温度パラメータ検出手段）とを備えている。この温度検出部８ｂで検出されるセンサ素子の温度は、吸気の温度に相関するパラメータであり、以下の説明では、温度検出部８ｂで検出される上記センサ素子の温度を、「素子温度ＴＡ」というものとする。なお、この素子温度ＴＡは、本発明の温度パラメータに相当する。
【００２６】
上記のように構成された湿度センサ８は、エンジン３を含む各種機器を制御するＥＣＵ２に電気的に接続されており、湿度検出部８ａで検出された相対湿度ＲＨ、及び温度検出部８ｂで検出された素子温度ＴＡが、ＥＣＵ２に出力される。なお、ＥＣＵ２には、エンジン３の点火時期制御やＥＧＲ制御を行うために、点火プラグ１１やＥＧＲ装置のＥＧＲ制御弁１２が電気的に接続されている。
【００２７】
また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、上述した湿度センサ８を含む各種センサの検出信号などに応じ、所定の制御プログラムに従って、エンジン３の点火時期制御やＥＧＲ制御を行うとともに、湿度センサ８の故障判定を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、本発明の水蒸気分圧算出手段、記憶手段及び故障判定手段に相当する。
【００２８】
次に、図３〜図６を参照して、湿度センサ８の故障判定処理を説明する。この故障判定処理では、湿度センサ８で検出される吸気の相対湿度ＲＨ及び素子温度ＴＡ、並びにこれらに基づいて算出される水蒸気分圧ＰＷに応じて、湿度センサ８の故障の有無を判定する。
【００２９】
ここで、本発明の故障判定の原理について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、日本国内のある地点の１日（２４時間）における気温及び相対湿度、並びに水蒸気分圧の推移の一例を示している。なお、これらの気温、相対湿度及び水蒸気分圧は、１０分ごとの値がプロットされたものである。
【００３０】
図３から明らかなように、例えば日中（６：００〜１８：００）の気温及び相対湿度が、夜間のそれらに対して比較的大きく変化するものの、水蒸気分圧はあまり変化しないことがわかる。これは、気温と相対湿度が、互いにほぼ反比例するような関係にあり、気温及び相対湿度の一方が大きく変化すると、他方もその反対方向に大きく変化するからである。したがって、相対湿度を検出する湿度センサや、気温（以下、気温を含めて「温度」という）を検出する温度センサが正常である場合、それらによって検出された相対湿度及び温度に基づいて算出される水蒸気分圧は、原則として大きく変化しない。
【００３１】
なお、相対湿度及び温度に基づき、水蒸気分圧は、例えば以下のように算出することが可能である。すなわち、温度ｔ（℃）に基づき、下式（１）により、飽和水蒸気圧Ｅ（ｈＰａ）が算出される。
【数１】
2018119508.tif 000003
【００３２】
そして、上式（１）の飽和水蒸気圧Ｅ及び相対湿度ｒ（％）に基づき、下式（２）により、水蒸気分圧Ｐ（ｈＰａ）が算出される。
【数２】
2018119508.tif 000004
【００３３】
以上の相対湿度、温度及び水蒸気分圧の関係から、前記湿度センサ８の湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂによってそれぞれ検出される相対湿度ＲＨ及び素子温度ＴＡ、並びにこれらに基づいて算出される水蒸気分圧ＰＷにより、湿度センサ８の故障の有無が判定される。
【００３４】
図４は、湿度センサ８の正常時及び故障時の動作の一例を示している。同図（ａ）に示すように、湿度センサ８の温度検出部８ｂによって検出される素子温度ＴＡが上昇するように推移した場合、湿度センサ８が正常であるときには、湿度検出部８ａで検出された相対湿度ＲＨは、同図（ｂ）に実線で示すように、素子温度ＴＡの推移とは逆に、低下するように推移する。またこの場合、水蒸気分圧ＰＷは、同図（ｃ）に実線で示すように、ほとんど変化しないように推移する。
【００３５】
一方、上記と同様に素子温度ＴＡが上昇するように推移した場合、正常であれば、本来低下するように推移する相対湿度ＲＨが、図４（ｂ）に破線で示すように、ほとんど変化しないときには、湿度センサ８の湿度検出部８ａが故障していると判定することができる。またこの場合、水蒸気分圧ＰＷは、同図（ｃ）に破線で示すように、大きく変化するように推移する。
【００３６】
以上のことから、相対湿度ＲＨ、素子温度ＴＡ及び水蒸気分圧ＰＷの推移に応じ、次のようにして、湿度センサ８の故障の有無を判定することができる。すなわち、本来、ほとんど変化しないように推移する水蒸気分圧ＰＷが大きく変化した場合、湿度センサ８が故障している可能性が高いと判定する。また、この場合において、相対湿度ＲＨの変化が小さいときには、湿度センサ８の湿度検出部８ａが故障していると判定する一方、素子温度ＴＡの変化が小さいときには、湿度センサ８の温度検出部８ｂが故障していると判定する。
【００３７】
図５は、湿度センサ８の故障判定処理を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ２において、所定の周期で、繰り返し実行される。
【００３８】
この故障判定処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＯＮが「１」であるか否かを判別する。このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＯＮは、エンジン３が始動し、運転中であることを表すものであり、エンジン３が始動すると「１」にセットされ、エンジン３が停止すると「０」にリセットされる。ステップ１の判別結果がＮＯで、エンジン３が始動開始前のときには、本処理をそのまま終了する一方、判別結果がＹＥＳで、エンジン３が始動し、運転中のときにはステップ２に進む。
【００３９】
ステップ２では、ＰＷセット済みフラグＦ＿ＰＷ＿Ｓ＿ＳＥＴが「１」であるか否かを判別する。このＰＷセット済みフラグＦ＿ＰＷ＿Ｓ＿ＳＥＴは、後述する始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓが設定（算出及び記憶を含む）されたときに、そのことを表すために「１」にセットされ、エンジン３が停止すると「０」にリセットされる。ステップ２の判別結果がＹＥＳ、すなわちＦ＿ＰＷ＿Ｓ＿ＳＥＴ＝１で、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓがすでに設定されているときには、後述するステップ３〜６をスキップし、ステップ７に進む。一方、ステップ２の判別結果がＮＯで、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓがまだ設定されていないときには、ステップ３に進む。
【００４０】
ステップ３では、アップカウント式のタイマのタイマ値ＴＭが、エンジン３の始動時から、所定のセンサ活性化時間ＴＭＲＥＦを経過したか否かを判別する。このセンサ活性化時間ＴＭＲＥＦは、エンジン３の始動時に湿度センサ８への電力の供給が開始され、湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂがいずれも適正に検出可能な状態に活性化し得る時間であり、例えば１０秒が設定されている。ステップ３の判別結果がＮＯで、エンジン３の始動開始後、センサ活性化時間ＴＭＲＥＦがまだ経過していないときには、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の始動開始後、センサ活性化時間ＴＭＲＥＦを経過したときには、ステップ４に進む。
【００４１】
このステップ４では、その実行の際に湿度センサ８の湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂでそれぞれ検出された相対湿度ＲＨ及び素子温度ＴＡを、エンジン３の始動時の検出値として、始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓ（基準相対湿度）、及び始動時素子温度ＴＡ＿Ｓ（基準温度パラメータ）にそれぞれセットする。
【００４２】
次いで、始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓ及び始動時素子温度ＴＡ＿Ｓに応じて、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓを算出する（ステップ５）。具体的には、図６に示す水蒸気分圧マップを検索することによって、上記のＲＨ＿Ｓ及びＴＡ＿Ｓに応じた水蒸気分圧ＰＷである始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓ（基準時水蒸気分圧）を算出する。
【００４３】
図６に示すように、この水蒸気分圧マップでは、相対湿度ＲＨが０、２０、４０、６０、８０及び１００％であるときの６つのマップが設定されている。相対湿度ＲＨが０％のマップは、素子温度ＴＡに関わらず、水蒸気分圧ＰＷが０ｋＰａに設定されている。また、相対湿度ＲＨが２０〜１００％の５つのマップはいずれも、素子温度ＴＡがほぼ−１０℃未満において、水蒸気分圧ＰＷが０％に設定されるとともに、素子温度ＴＡがほぼ−１０℃以上において、素子温度ＴＡが高くなるにつれて、水蒸気分圧ＰＷが次第に大きくなるように設定されている。加えて、上記の５つのマップでは、相対湿度ＲＨが大きいほど、水蒸気分圧ＰＷがより大きくなるように設定されている。
【００４４】
なお、相対湿度ＲＨが０、２０、４０、６０、８０及び１００％以外のときには、補間計算により、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓが算出される。また、上記の水蒸気分圧マップに代えて、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓを、前述した式（１）及び（２）を用いて算出することも可能である。
【００４５】
以上のようにして、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓを算出した後、そのことを表すために、ＰＷセット済みフラグＦ＿ＰＷ＿Ｓ＿ＳＥＴを「１」にセットする（ステップ６）。なお、上記の算出された始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓは、ＥＣＵ２に一時的に記憶される。上記のステップ６の実行により、本処理の次回以降のループでは、前記ステップ２の判別結果がＹＥＳになるため、前記ステップ３〜６がスキップされる。なお、ステップ６が実行された以降の期間は、本発明の故障判定期間に相当し、この期間中に検出される相対湿度ＲＨ及び素子温度ＴＡがそれぞれ、本発明の故障判定湿度及び故障判定温度パラメータに相当する。
【００４６】
前記ステップ２又はステップ６に続くステップ７において、その実行の際に湿度センサ８の湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂでそれぞれ検出された相対湿度ＲＨ及び素子温度ＴＡに応じて、前述したステップ５と同様、図６の水蒸気分圧マップを検索することにより、水蒸気分圧ＰＷを算出する。なお、上記の水蒸気分圧マップに代えて、水蒸気分圧ＰＷを、前述した式（１）及び（２）を用いて算出することも可能である。
【００４７】
次いで、ステップ７において算出した水蒸気分圧ＰＷと、前記ステップ５で算出して記憶された始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓとの偏差（｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜）が、所定値ＰＷＲＥＦ（第１の所定値）よりも大きいか否かを判別する（ステップ８）。この判別結果がＮＯで、｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜≦ＰＷＲＥＦのときには、水蒸気分圧ＰＷがエンジン３の始動時から大きく変化していないため、湿度センサ８の故障の可能性が低いとして、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ８の判別結果がＹＥＳのときには、水蒸気分圧ＰＷがエンジン３の始動時から大きく変化しているため、湿度センサ８の故障の可能性が高いとして、ステップ９に進む。
【００４８】
ステップ９では、そのときの相対湿度ＲＨ、具体的にはステップ７において水蒸気分圧ＰＷを算出したときの相対湿度ＲＨ（故障判定湿度）と、前記ステップ４においてセットした始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓとの偏差（｜ＲＨ−ＲＨ＿Ｓ｜）が、所定値ＲＨＲＥＦ（第２の所定値）よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、相対湿度ＲＨの変化が小さいときには、前述したように、湿度センサ８の湿度検出部８ａが故障していると判定し、そのことを表す湿度検出部故障フラグＦ＿ＲＨ＿ＮＧを「１」にセットし（ステップ１２）、本処理を終了する。一方、ステップ９の判別結果がＮＯで、｜ＲＨ−ＲＨ＿Ｓ｜≧ＲＨＲＥＦのときには、相対湿度ＲＨの変化が大きく、湿度検出部８ａが正常であるとして、ステップ１０に進む。
【００４９】
ステップ１０では、そのときの素子温度ＴＡ、具体的にはステップ７において水蒸気分圧ＰＷを算出したときの素子温度ＴＡ（故障判定温度パラメータ）と、前記ステップ４においてセットした始動時素子温度ＴＡ＿Ｓとの偏差（｜ＴＡ−ＴＡ＿Ｓ｜）が、所定値ＴＡＲＥＦ（第３の所定値）よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、｜ＴＡ−ＴＡ＿Ｓ｜≧ＴＡＲＥＦのときには、水蒸気分圧ＰＷ及び相対湿度ＲＨの変化に加えて、素子温度ＴＡの変化も大きいことから、湿度センサ８は正常であるとして、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ１０の判別結果がＹＥＳで、素子温度ＴＡの変化が小さいときには、湿度センサ８の温度検出部８ｂが故障していると判定し、そのことを表す温度検出部故障フラグＦ＿ＴＡ＿ＮＧを「１」にセットし（ステップ１１）、本処理を終了する。
【００５０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、湿度センサ８の検出結果を用い、エンジン始動後における水蒸気分圧ＰＷと、エンジン始動時の始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓとの偏差（｜ＰＷ−ＰＷ＿Ｓ｜）に基づき、湿度センサ８の故障の有無を精度良く迅速に判定することができる。またこの場合において、相対湿度ＲＨと始動時相対湿度ＲＨ＿Ｓの偏差（｜ＲＨ−ＲＨ＿Ｓ｜）、及び素子温度ＴＡと始動時素子温度ＴＡ＿Ｓの偏差（｜ＴＡ−ＴＡ＿Ｓ｜）に基づき、湿度センサ８の湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂの故障判定を、容易にかつ確実に行うことができる。
【００５１】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明の湿潤パラメータ取得デバイスとして湿度センサ８を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、相対湿度ＲＨに代えて、あるいはこれとともに、絶対湿度及び／又は水蒸気分圧を取得するデバイスについて、その故障判定装置に適用することも可能である。また、実施形態の湿度センサ８では、湿度検出部８ａ及び温度検出部８ｂを一体に備えたものを例示したが、例えば、湿度検出部８ａを備えたデバイスと、温度検出部８ｂを備えたデバイスを、互いに別個のデバイスとして構成し、温度検出部８ｂを備えたデバイスとして、吸気通路４に吸入される吸気の温度を検出するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、実施形態では、図５のステップ６を実行した後、具体的には、始動時水蒸気分圧ＰＷ＿Ｓを算出したことを表すＰＷセット済みフラグＦ＿ＰＷ＿Ｓ＿ＳＥＴが「１」にセットされた後のすべての期間を、故障判定期間としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、故障判定期間として、走行する車両が信号待ちなどによって停車している期間を採用してもよい。この場合には、走行していた車両が停止すると、それまでの走行風が無くなることで、湿度センサ８が設置されるエンジンルームＥＲの温度が上昇しやすく、それに伴い、素子温度ＴＡも上昇するので、そのときの水蒸気分圧ＰＷ及び相対湿度ＲＨを用いて、湿度センサ８の故障判定を精度良く行うことができる。
【００５３】
また、実施形態で示した湿度センサ８、及びその故障判定装置１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１    故障判定装置
２    ＥＣＵ（水蒸気分圧算出手段、記憶手段、故障判定手段）
３    内燃機関
４    吸気通路
５    排気通路
８    湿度センサ（湿潤パラメータ取得デバイス）
８ａ  湿度検出部（湿度検出手段）
８ｂ  温度検出部（温度パラメータ検出手段）
ＲＨ  相対湿度
ＴＡ  素子温度（温度パラメータ）
ＰＷ  水蒸気分圧
ＴＭ  タイマのタイマ値
ＴＭＲＥＦ  センサ活性化時間
ＲＨ＿Ｓ  始動時相対湿度（基準相対湿度）
ＴＡ＿Ｓ  始動時素子温度（基準温度パラメータ）
ＰＷ＿Ｓ  始動時水蒸気分圧（基準水蒸気分圧）
ＰＷＲＥＦ  所定値（第１の所定値）
ＲＨＲＥＦ  所定値（第２の所定値）
ＴＡＲＥＦ  所定値（第３の所定値）
Ｆ＿ＲＨ＿ＮＧ  湿度検出部故障フラグ
Ｆ＿ＴＡ＿ＮＧ  温度検出部故障フラグ
【図１】
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【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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