JP4166354B2 - 温度センサの故障診断装置 - Google Patents
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Description
【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)
Claims (2)
- 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。 - 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。
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