(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の温度または該機関温度に関連する温度を検出する温度センサの故障診断装置であって、
前記機関の前回停止時から今回の始動時までの停止時間を計測する停止時間計測手段と、
前記停止時間に応じて判定温度を設定する判定温度設定手段と、
今回始動時において前記温度センサにより検出される温度が、前記判定温度より高いときに前記温度センサが故障していると判定する判定手段とを有することを特徴とする温度センサの故障診断装置。
【請求項２】
前記判定温度設定手段は、外気温に関連する温度を検出する外気温関連温度検出手段を備え、検出した外気温関連温度に応じて最小判定温度を設定し、前記停止時間に応じて前記最小判定温度を補正することにより、前記判定温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の温度または機関温度の関連する温度を検出する温度センサの故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の制御に使用される温度センサの故障診断方法として、例えば特公平３−５６４１７号公報に示されるものが従来より知られている。この方法によれば、機関始動後第１の所定時間経過した時点から温度センサ出力値と、所定判別値との比較を行い、温度センサ出力値が所定判別値に対し一方の側に継続して存在する時間が第２の所定時間を越えるとき、温度センサの故障と診断される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の診断方法では、機関始動後第１の所定時間（上記公報には１０分間程度と記載されている）経過するまで、診断することができないため、例えば機関温度センサの出力値に応じて始動時の燃料供給量を決定する場合に、その出力値が実際の温度と異なる温度、例えば冷間始動時であるのに暖機完了後の温度を示していると、燃料供給量が不足して機関の始動性が悪化するといった問題があった。したがって、より早期に故障診断を実行して有効なフェースセーフ処理を実行することが望まれていた。
【０００４】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、イグニッションスイッチがオンされると直ちに故障診断を行い、故障発生時に早期に対応することを可能とする故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の温度または該機関温度に関連する温度を検出する温度センサの故障診断装置であって、前記機関の前回停止時から今回の始動時までの停止時間を計測する停止時間計測手段と、前記停止時間に応じて判定温度を設定する判定温度設定手段と、今回始動時において前記温度センサにより検出される温度が、前記判定温度より高いときに前記温度センサが故障していると判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、機関の前回停止時から今回の始動時までの停止時間が計測され、この停止時間に応じて判定温度が設定され、今回始動時において温度センサにより検出される温度が、前記判定温度より高いときに温度センサが故障していると判定されるので、イグニッションスイッチがオンされると直ちに故障診断を行い、故障発生時に早期に対応することができる。
【０００７】
機関温度または機関温度に関連する温度を検出するセンサとしては、例えば機関冷却水温あるいは潤滑油温度を検出するセンサ、吸気温センサ、排気温センサなどがある。
【０００８】
前記停止時間計測手段は、通常は時間を計測するタイマで構成するが、放電時定数を機関温度がほぼ外気温まで低下するのに要する時間に設定したコンデンサ回路を設け、コンデンサの端子電圧から停止時間を算出するように構成してもよい。あるいは他の機関温度に関連する温度を検出するセンサ、例えばエンジン冷却水温センサが故障診断の対象である場合に、吸気温センサや排気温センサの出力値に応じて停止時間を算出するようにしてもよい。これらのセンサの出力値は機関停止直後は外気温より高い温度を示し、時間経過とともに徐々に外気温まで低下していくからである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の温度センサの故障診断装置において、前記判定温度設定手段は、外気温に関連する温度を検出する外気温関連温度検出手段を備え、検出した外気温関連温度に応じて最小判定温度を設定し、前記停止時間に応じて前記最小判定温度を補正することにより、前記判定温度を設定することを特徴とする。この場合、前記停止時間が短いほど前記判定温度が高くなるように補正する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る温度センサとその故障診断装置を含む、内燃機関（以下「エンジン」という）の制御装置の全体の構成図である。同図において、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁開度センサ４は当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１１】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１２】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。本実施形態では、このエンジン水温センサ９が故障診断の対象となる温度センサである。
【００１３】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１が取り付けられている。エンジン回転数センサ１０は、エンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１１は、特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
エンジン１の排気管１２には、排気ガス温度ＴＧＡＳを検出する排気温センサ１５が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００１４】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６等の制御信号を出力する出力回路５ｄ等から構成される。記憶手段５ｃは、イグニッションスイッチがオフされたときもバッテリ電圧でバックアップされ、記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。
またＥＣＵ５は、エンジン１が前回停止した時点からの今回の始動までの停止時間ＴＥＳＴＰを計測するタイマ５ｅを内蔵している。
ＣＰＵ５ｂは上述の各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の駆動制御や図示しない点火プラグによる点火時期の制御などを行うとともに、図２に示す処理により、エンジン水温センサ９の故障診断を実行する。
【００１５】
図２の処理は、イグニッションスイッチがオンされると直ちに実行され、先ずステップＳ１１では、ほぼ外気温に等しい、吸気温センサ８の検出値ＴＡに応じて最小判定温度ＴＷＭＩＮを算出する。具体的には、最小判定温度ＴＷＭＩＮは、図３（ａ）に示すように、吸気温センサ検出値ＴＡより若干高い（例えば５℃程度高い）温度に設定される。
【００１６】
次いでタイマ５ｅにより計測された停止時間ＴＥＳＴＰに応じて図３（ｂ）に示すＫＴＥＳＴＰテーブルを検索し、補正係数ＫＴＥＳＴＰを算出する（ステップＳ１２）。ＫＴＥＳＴＰテーブルは、停止時間ＴＥＳＴＰが所定時間ＴＥＳＴＰ０より短い範囲では、停止時間ＴＥＳＴＰが長くなるほど減少するように設定され、ＴＥＳＴＰ≧ＴＥＳＴＰ０の範囲では、１．０に設定されている。所定時間ＴＥＳＴＰ０は、暖機完了後のエンジン１が停止した時点からエンジン水温ＴＷが外気温とほぼ等しくなるのに要する時間であり、例えば８時間程度に設定される。
【００１７】
続くステップＳ１３では、最小判定温度ＴＷＭＩＮに補正係数ＫＴＥＳＴＰを乗算することにより、判定温度ＴＷＲＥＦ（＝ＴＷＭＩＮ×ＫＴＥＳＴＰ）を算出し、次いでエンジン水温センサ９の検出値ＴＷが判定温度ＴＷＲＥＦより高いか否かを判別する（ステップＳ１４）。そしてＴＷ≦ＴＷＲＥＦであれば直ちに本処理を終了する一方、ＴＷ＞ＴＷＲＥＦであるときは、エンジン水温センサ９が故障している判定し（ステップＳ１５）、検出値ＴＷをフェールセーフ用規定値ＴＷＦＳに置き換えるとともに、故障を知らせる警告灯（図示せず）を点灯させる（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００１８】
以上のように図２の処理によれば、イグニッションスイッチがオンされると直ちにエンジン水温センサ９の故障診断を行うことができ、早期にフェースセーフ処理を実行することが可能となる。ここでフェールセーフ用規定値ＴＷＦＳは、例えば判定温度ＴＷＲＥＦと等しくする。これにより、外気温（＝ＴＡ）及び停止時間ＴＥＳＴＰに応じた適切な水温値とすることができ、例えばこの水温値ＴＷに応じたエンジン始動時の燃料供給量の設定を適切なものとすることができる。
【００１９】
図４は、時刻ｔ０にエンジン１が停止したときのエンジン水温センサ９の検出値ＴＷの推移を示す図であり、実線が正常時の特性を示し、破線が故障時の特性の一例を示す。この図において水温ＴＷ０は暖機完了後のエンジン水温であり、また水温ＴＷ１は、外気温とほぼ等しくなったときのエンジン水温である。時刻ｔ０からｔ１までの時間が通常８時間程度であり、図３（ｂ）の所定時間ＴＥＳＴＰ０に相当する。時刻ｔ１においては、補正係数ＫＥＳＴＰ＝１．０であり、判定温度ＴＷＲＥＦ（ｔ１）は、この時の外気温より若干高い値に設定される。しががって、図２の処理では、破線で示すようにセンサ出力値が高温を示す値に固定されたような場合に故障と診断される。
【００２０】
このように図２の処理で診断可能な故障は、センサ出力が低下しなくなる故障であり、例えばセンサ出力が低い温度を示す値を維持するような故障は診断できないので、図２の実行後に、例えば前述した特公平３−５６４１７公報に示された手法により、さらに故障診断を実行することが望ましい。
【００２１】
本実施形態では、ＥＣＵ５により停止時間計測手段、判定温度設定手段、判定手段が構成される。より具体的には、タイマ５ｅが停止時間計測手段に相当し、図２のステップＳ１１〜Ｓ１３が判定温度設定手段に相当し、図２のステップＳ１４，Ｓ１５が判定手段に相当する。
【００２２】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン水温センサ９の故障診断を行う例を示したが、同様に吸気温センサ８や排気温センサ１５、あるいはエンジン１の潤滑油の温度を検出する潤滑油温センサ（図示せず）やエンジン本体の温度を直接検出するセンサなど、エンジン１の温度またはエンジン温度に関連する温度を検出する温度センサであれば、同様の手法で故障診断を行うことができる。
また図２のステップＳ１１では吸気温センサの検出値ＴＡを外気温関連温度として使用したが、外気温センサを別に設けてその検出値を外気温関連温度として用いてもよい。
【００２３】
また停止時間ＴＥＳＴＰに計測は、タイマ５ｅを使用せずに、時定数を８時間程度に設定したコンデンサ回路、すなわちコンデンサの端子電圧ＶＣが時定数８時間程度で低下する回路を構成し、端子電圧ＶＣにより停止時間を計測するようにしてもよい。あるいは、他のエンジン温度に関連する温度を検出するセンサ、例えばエンジン冷却水温センサが故障診断の対象である場合に、吸気温センサや排気温センサの出力値に応じて停止時間を算出するようにしてもよい。これらのセンサの出力値は機関停止直後は外気温より高い温度を示し、時間経過とともに徐々に外気温まで低下していくからである。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、機関の前回停止時から今回の始動時までの停止時間が計測され、この停止時間に応じて判定温度が設定され、今回始動時において温度センサにより検出される温度が、前記判定温度より高いときに温度センサが故障していると判定されるので、イグニッションスイッチがオンされると直ちに故障診断を行うことができ、故障発生時に早期に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる温度差センサとその故障診断装置を含む、内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
【図２】温度センサの故障診断を行う処理のフローチャートである。
【図３】図２の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図４】図２の処理を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  電子コントロールユニット（停止時間計測手段、判定温度設定手段、判定手段）
９  エンジン水温センサ（温度センサ）
【図１】
0004166354.tif 000002
【図２】
0004166354.tif 000003
【図３】
0004166354.tif 000004
【図４】
0004166354.tif 000005